1. Tóm tắt lý thuyết
1.1. Khái niệm về tốc độ phản ứng hóa học
Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.(overline v = frac{{Delta C}}{t}=frac{{{C_t} – {C_S}}}{t})
Ví dụ: Cho phản ứng : Br2 + HCOOH → 2HBr + CO2
Lúc đầu nồng độ Br2 là 0,025 mol/l, sau 50 giây phản ứng nồng độ Br2 là 0,02 mol/l.
Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian 50 giây tính theo Br2 là?
(overline v = frac{{Delta C}}{t} = frac{{0,025 – 0,02}}{{50}} = {1.10^{ – 4}}frac{{mol}}{{l.s}})
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
a) Nồng độ
Cách tiến hành: Các em quan sát các thao tác tiến hành thí nghiệm CH3COOH tác dụng với CaCO3 (vỏ trứng) sau:
Hiện tượng: Cốc (1) có nồng độ cao hơn, lượng khí tạo ra sớm hơn và nhiều hơn Cốc (2)
Kết luận: Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
b) Áp suất
Áp suất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng khi phản ứng đó có chất khí
Khi tăng áp suất, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ phản ứng tăng
Ứng dụng dễ thấy nhất là Nồi áp suất khiến cho đồ ăn chín với thời gian ít hơn, tức là tốc độ tăng.
c) Nhiệt độ
Cách tiến hành: Các em quan sát các thao tác tiến hành thí nghiệm CH3COOH tác dụng với CaCO3 (vỏ trứng) sau:
Hiện tượng: Cốc (1) có nhiệt độ cao hơn, lượng khí tạo ra sớm hơn và nhiều hơn Cốc (2)
Kết luận: Vậy khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng
d) Diện tích tiếp xúc
Cách tiến hành: Các em quan sát các thao tác tiến hành thí nghiệm CH3COOH tác dụng với CaCO3 (vỏ trứng) sau:
Hiện tượng: Cốc (1) có diện tích tiếp xúc lớn hơn, lượng khí tạo ra sớm hơn và nhiều hơn Cốc (2)
Kết luận:
+ Chất rắn có kích thước hạt nhỏ thì tổng diện tích bề mặt tiếp xúc với chất phản ứng sẽ lớn hơn so với chất rắn có kích thước hạt lớn hơn, nên phản ứng xảy ra nhanh hơn.
+ Vậy đối với phản ứng có chất rắn tham gia, khi diện tích bề mặt của nó tăng, tốc độ phản ứng tăng .
e) Chất xúc tác
Cách tiến hành: Các em quan sát các thao tác tiến hành thí nghiệm phản ứng phân hủy H2O2 có xúc tác sau:
Hiện tượng: Phản ứng phân hủy Oxi già: 2H2O2 → O2 + 2H2O . Khi cho bột MnO2 vào phản ứng xảy ra nhanh hơn.
Kết luận: Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng còn lại sau khi phản ứng kết thúc.
1.3. Ý nghĩa thực tiễn của tốc độ phản ứng
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống và sản xuất.
Để sản xuất được nhiều amoniac người ta phải dùng chất xút tác, tăng nhiệt độ và thực hiện phản ứng ở áp suất cao.
Thực phẩm nấu trong nồi áp suất chóng chín hơn ở áp suất thường
Than muốn cháy dễ thì đục các lỗ tròn để diện tích tiếp xúc với oxi tăng.
2. Bài tập minh họa
2.1. Dạng 1: Lý thuyết về tốc độ phản ứng
Bài 1: Tốc độ phản ứng là:
A. Độ biến thiên nồng độ của một chất phản ứng trong một đơn vị thời gian.
B. Độ biến thiên nồng độ của một sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian.
C. Độ biến thiên nồng độ của một chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian.
D. Độ biến thiên nồng độ của các chất phản ứng trong một đơn vị thời gian.
Hướng dẫn giải
Dựa theo định nghĩa về tốc độ phản ứng,
Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian.
Đáp án C
Bài 2: Dùng không khí nén thổi vào lò cao để đốt cháy than cốc (trong sản xuất gang), yếu tố nào đã được sử dụng để làm tăng tốc độ phản ứng?
A. Nhiệt độ, áp suất.
B. diện tích tiếp xúc.
C. Nồng độ.
D. xúc tác.
Hướng dẫn giải
Dùng không khí nén thổi vào lò cao để đốt cháy than cốc người ta sử dụng yếu tố áp suất và nhiệt độ để tăng áp suất
Đáp án A
Bài 3: Khi diện tích bề mặt tăng, tốc độ phản ứng tăng là đúng với phản ứng có sự tham gia của
A. chất lỏng.
B. chất rắn.
C. chất khí.
D. cả 3 đều đúng.
Hướng dẫn giải
Khi diện tích bề mặt tăng, tốc độ phản ứng tăng là đúng với phản ứng có sự tham gia của chất rắn.
Đáp án B
2.2. Dạng 2: Một số bài toán về tính tốc độ phản ứng hóa học
Bài 1: Trong thí nghiệm oxi hoá axit fomic xảy ra phản ứng sau:
Br2+ HCOOH → 2HBr + CO2
Lúc ban đầu Br2 là 0,0120 mol/l, sau 50 giây nồng độ là 0,0101 mol/l. Hãy xác định tốc độ trung bình tham gia phản ứng của Br2, HCOOH.
Hướng dẫn giải
Xét phản ứng: Br2 + HCOOH → 2HBr + CO2
t1 = 0: 0,0120 (M)
t2 = 50s: 0,0101 (M)
– Tốc độ trung bình tham gia phản ứng của Br2
({mathop vlimits^ – _{B{r_2}}} = frac{{left| {{C_{B{r_2}}} – C{‘_{B{r_2}}}} right|}}{{{t_2} – {t_1}}} = frac{{left| {0,0120 – 0,0101} right|}}{{50}} = 3,{8.10^{ – 5}}mol/(l.s))
Từ phương trình ta thấy, tốc độ phản ứng của 2 chất tham gia phản ứng là như nhau:
→ ({v_{HCOOH}} = {v_{B{r_2}}} = 3,{8.10^{ – 5}}mol/(l.s)).
Bài 2: Khi bắt đầu phản ứng, nồng độ một chất là 0,024 mol/l. Sau 10 giây xảy ra phản ứng, nồng độ của chất đó là 0,022 mol/l. Tốc độ phản ứng trong trường hợp này là :
A. 0,0003 mol/l.s.
B. 0,00025 mol/l.s.
C. 0,00015 mol/l.s.
D. 0,0002 mol/l.s.
Hướng dẫn giải
Trong trường hợp này, tốc độ của phản ứng là:
(0,024 – 0,022) : 10 = 0,0002 mol/l.s
Đáp án D
2.3. Dạng 3: Một số bài toán về tìm nồng độ chất ban đầu hoặc sản phẩm
Bài 1: Trong công nghiệp người ta điều chế NH3 theo phương trình hoá học:
N2 (k) + 3H2 (k) ⇔ 2NH3 (k)
Khi tăng nồng độ H2 lên hai lần (giữ nguyên nồng độ của N2 và nhiệt độ phản ứng) thì tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần?
A. 2 lần
B. 4 lần
C. 8 lần
D. 16 lần
Hướng dẫn giải
Tốc độ phản ứng ban đầu là:
v1 = k [N2] . [H2]3
Sau khi tăng nồng độ H2 lên 2 lần thì tốc độ phản ứng lúc sau là:
v2 = k [N2] . 23 . [H2]3 = 8 v1
→ Sau phản ứng tốc độ phản ứng tăng lên 8 lần.
Đáp án C.
Bài 2: Người ta cho N2 và H2 vào trong bình kín dung tích không đổi và thực hiện phản ứng :
N2 (k) + 3H2 (k) ⇔ 2NH3 (k)
Sau một thời gian, nồng độ các chất trong bình như sau: [N2] = 4M; [H2] = 6M; [NH3] = 4M. Nồng độ mol/l của N2 và H2 ban đầu lần lượt là:
A. 6 và 12.
B. 4 và 6.
C. 8 và 16.
D. 4 và 8.
Hướng dẫn giải
N2 + 3H2 ⇔ 2NH3
Bđ a b
Pứ 2M 6M ← 4M
Cb 4M 6M 4M
→ a = 2 + 4 = 6M
b = 6 + 6 = 12M
Đáp án A.
3. Luyện tập
3.1. Bài tập tự luận
Câu 1: Cho chất xúc tác MnO2 vào 100 ml dung dịch H2O2, sau 60 giây thu được 3,36 ml khí O2 (đktc). Tốc độ trung bình của phản ứng (tính theo H2O2) trong 60 giây trên là?
Câu 2: Cho phương trình hóa học của phản ứng: X + 2Y → Z + T. Ở thời điểm ban đầu, nồng độ của chất X là 0,01 mol/l. Sau 20 giây, nồng độ của chất X là 0,008 mol/l. Tốc độ trung bình của phản ứng tính theo chất X trong khoảng thời gian trên là?
Câu 3: Cho phản ứng A + B ⇌ C. Nồng độ ban đầu của chất A là 0,1 mol/l, của chất B là 0,8 mol/l. Sau 10 phút, nồng độ của B giảm 20% so với nồng độ ban đầu. Tốc độ trung bình của phản ứng là?
Câu 4: Cho phản ứng: Br2 + HCOOH → 2HBr + CO2
Nồng độ ban đầu của Br2 là a mol/lít, sau 50 giây nồng độ Br2 còn lại là 0,01 mol/lít. Tốc độ trung bình của phản ứng trên tính theo Br2 là 4.10-5 mol(lít.s)-1. Giá trị của a là?
3.2. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Phát biểu nào sau đây đúng?
A. Khi đốt củi, nếu thêm một ít dầu hỏa, lửa sẽ cháy mạnh hơn. Như vậy dầu hỏa là chất xúc tác cho quá trình này.
B. Trong quá trình sản xuất rượu (ancol) từ gạo người ta rắc men lên gạo đã nấu chín (cơm) trước khi đem ủ vì en là chất xúc tác có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng chuyển hóa tinh bột thành rượu.
C. Một chất xúc tác có thể xúc tác cho tất cả các phản ứng.
D. Có thể dùng chất xúc tác để làm giảm tốc độ của phản ứng.
Câu 2: Khi đốt củi, để tăng tốc độ cháy, người ta sử dụng biện pháp nào sau đây?
A. đốt trong lò kín.
B. xếp củi chặt khít.
C. thổi hơi nước.
D. thổi không khí khô.
Câu 3: Có hai cốc chứa dung dịch Na3SO3, trong đó cốc A có nồng độ lớn hơn cốc B. Thêm nhanh cùng một lượng dung dịch H2SO4 cùng nồng độ vào hai cốc. Hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm trên là
A. cốc A xuất hiện kết tủa vàng nhạt, cốc B không thấy kết tủa.
B. cốc A xuất hiện kết tủa nhanh hơn cốc B.
C. cốc A xuất hiện kết tủa chậm hơn cốc B.
D. cốc A và cốc B xuất hiện kết tủa với tốc độ như nhau.
Câu 4: Từ thế kỉ XIX, người ta nhận thấy rằng trong thành phần của khí lò cao ( lò luyện gang) còn chứa khí CO. Nguyên nhân của hiện tượng này là
A. lò xây chưa đủ độ cao.
B. thời gian tiếp xúc của CO và Fe3O3 chưa đủ.
C. nhiệt độ chưa đủ cao.
D. phản ứng giữa CO và oxit sắt là thuận nghịch.
Câu 5: Hai nhóm học sinh làm thí nghiệm nghiên cứu tốc độ phản ứng kẽm với dung dịch axit clohiđric:
– Nhóm thứ nhất: Cân 1 gam kẽm miếng và thả vào cốc đựng 200 ml dung dịch axit HCl 2M
– Nhóm thứ hai: Cân 1 gam kẽm bột và thả vào cốc đựng 300 ml dung dịch axit HCl 2M
Kết quả cho thấy bọt khí thoát ra ở thí nghiệm của nhóm thứ hai mạnh hơn là do:
A. Nhóm thứ hai dùng axit nhiều hơn.
B. Diện tích bề mặt kẽm bột lớn hơn kẽm miếng.
C. Nồng độ kẽm bột lớn hơn.
D. Cả ba nguyên nhân đều sai.
4. Kết luận
Qua nội dung bài học bài 36 tốc độ phản ứng hóa học chương 7 hóa học lớp 10 các bạn cần chú ý các vấn đề sau:
- Khái niệm về tốc độ phản ứng hóa học
- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như: nồng độ, áp suất nhiệt độ, diện tích tiếp xúc, chất xúc tác
- Ý nghĩa thực tiễn của tốc độ phản ứng