BÀI 16: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HOÁ HỌC

MỞ ĐẦU

Cho hai mảnh Mg cùng khối lượng vào hai ống nghiệm chứa cùng thể tích dung dịch HCl dư, nồng độ dung dịch HCl ở mỗi ống nghiệm lần lượt là 2M (Thí nghiệm (a)) và 0,5M (Thí nghiệm (b)). Hiện tượng thí nghiệm được mô tả như hình 16.1. Theo em, mảnh Mg ở ống nghiệm nào sẽ bị tan hết trước? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

TN a, vì nồng độ HCl lớn hơn.

I. KHÁI NIỆM TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG, TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH CỦA PHẢN ỨNG

Câu 1: Trong cùng một khoảng thời gian, nồng độ của MgCl₂ trong dung dịch ở thí nghiệm nào tăng lên nhanh hơn? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

TN a vì lượng Mg mất đi, lượng MgCl₂ tăng lên nhanh hơn mà thể tích không đổi.

Câu 2: Tốc độ của phản ứng (1) ở thí nghiệm (a) là nhanh hơn hay chậm hơn tốc độ phản ứng ở thí nghiệm (b)?

Đáp án chuẩn:

Nhanh hơn.

Câu 3: Cho biết tốc độ phản ứng chỉ nhận giá trị dương. Giải thích tại sao phải thêm dấu trừ trong biểu thức (3) khi tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia phản ứng.

Đáp án chuẩn:

Vì nồng độ giảm: C₂ < C₁ ⇒ ΔC < 0

Luyện tập 1: Tính tốc độ trung bình của phản ứng (4) theo O₂ trong 100 giây đầu tiên.

Đáp án chuẩn:

v=1,6.10-5M.s-1

Luyện tập 2: Từ bảng 6.1, có thể tính được tốc độ trung bình của phản ứng sau 50 giây hay không? Vì sao?

Đáp án chuẩn:

Không vì chưa biết C₂ tại t₂ = 50 s

Vận dụng 1: Hãy sắp xếp tốc độ các phản ứng sau theo chiều tăng dần: (1) phản ứng than cháy trong không khí, (2) phản ứng gỉ sắt, (3) phản ứng nổ của khí bình gas.

Đáp án chuẩn:

(2), (1), (3)

II. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG

Thực hành: Cho hai mẩu đá vôi từ cùng một mẫu có kích thước xấp xỉ nhau vào hai ống nghiệm chứa cùng một thể tích dung dịch HCl (khoảng 13 ống nghiệm) có nồng độ khác nhau lần lượt là: 0,1M (ống nghiệm (a) và 0,2M (ống nghiệm (b). Quan sát hiện tượng phản ứng và nhận xét về mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng và nồng độ HCl.

Đáp án chuẩn:

Ống (b) có đá vôi tan nhanh hơn; khí thoát ra nhanh hơn.

NX: Nồng độ chất tham gia càng lớn thì tốc độ PƯ càng nhanh.

Vận dụng 2: Thực phẩm bị ôi thiu do các phản ứng oxi hóa của oxygen cũng như sự hoạt động của vi khuẩn. Giải thích vì sao để hạn chế sự ôi thiu, người ta lại bơm N₂ hoặc CO₂ vào túi đựng thực phẩm trước khi đóng gói. Biết rằng nồng độ oxygen trong túi thực phẩm sau khi bơm N₂ hoặc CO₂ chỉ còn khoảng 2 – 5%.

Đáp án chuẩn:

Vì để giảm nồng độ oxygen trong túi => giảm tốc độ OXH thực phẩm.

Câu 4: Em có nhận xét gì nếu trong biểu thức (5), nồng độ của chất A và B đều bằng 1M?

Đáp án chuẩn:

v = k.1.1 = k

Câu 5: Trong phản ứng (6), nếu nồng độ của H₂ tăng gấp đôi thì tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào?

Đáp án chuẩn:

Tăng gấp đôi.

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG, HỆ SỐ NHIỆT ĐỘ VANT’T HOFF (γ)

Câu 6: Khi nồng độ của H₂(g) cũng như I₂(g) đều tăng lên gấp đôi thì tốc độ phản ứng của H₂(g) với I₂(g) tăng lên bao nhiêu lần?

Đáp án chuẩn:

Tăng gấp 4 lần.

Vận dụng 3: Hãy giải thích các hiện tượng dưới đây.

a) Khi ở nơi đông người trong không gian kín, ta cảm thấy khó thở và phải thở nhanh hơn.

b) Tàn đóm đỏ bùng lên khi cho vào bình oxygen nguyên chất.

c) Bệnh nhân suy hô hấp cần thở oxygen thay vì không khí (chứa 21% thể tích oxygen).

Đáp án chuẩn:

a) Vì nồng độ oxygen giảm đi.

b) Vì nồng độ oxygen trong bình lớn hơn ngoài không khí.

c) Vì nồng độ oxygen trong bình cao hơn ngoài không khí.

Thực hành: Chuẩn bị hai mẩu đá vôi nhỏ A và B có khối lượng xấp xỉ bằng nhau. Tán nhỏ mẩu đá vôi B thành bột. Cho hai mẫu này riêng rẽ vào hai ống nghiệm chứa cùng một thể tích dung dịch HCl 0,5M. Quan sát hiện tượng để rút ra kết luận về ảnh hưởng của diện tích bề mặt tới tốc độ phản ứng.

Đáp án chuẩn:

- Mẩu đá vôi B tan nhanh hơn và khí thoát ra nhanh hơn.

- KL: diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ PƯ càng nhanh.

Câu 7: Quan sát hình 16.4, giải thích vì sao khi dùng đá vôi dạng bột thì tốc độ phản ứng nhanh hơn.

Đáp án chuẩn:

Vì diện tích tiếp xúc bề mặt tăng nên tốc độ PƯ tăng.

Vận dụng 4: Giải thích vì sao thanh củi chẻ nhỏ hơn thì sẽ cháy nhanh hơn.

Đáp án chuẩn:

Vì diện tích bề mặt tiếp xúc của củi lớn hơn.

Thực hành: Cho hai đinh sắt tương tự nhau (tẩy sạch gỉ và dầu mỡ) vào hai ống nghiệm chứa cùng một thể tích dung dịch H₂SO₄ 0,5M. Một ống nghiệm để ở nhiệt độ phòng, một ống nghiệm được đun nóng bằng đèn cồn. Quan sát hiện tượng để rút ra kết luận về ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng.

Đáp án chuẩn:

Ống được đun nóng chứa đinh sắt tan nhanh hơn, khí thoát ra nhanh hơn.

KL: Nhiệt độ càng cao, tốc độ PƯ càng nhanh.

Câu 8: Vì sao đinh sắt trong thí nghiệm bên phải được tẩy sạch gỉ và dầu mỡ?

Đáp án chuẩn:

Vì tránh làm kết quả thí nghiệm không chính xác.

Câu 9: Dựa vào hiện tượng nào để so sánh tốc độ phản ứng trong hai thí nghiệm này?

Đáp án chuẩn:

Tốc độ thoát khí.

Câu 10: Với phản ứng có γ = 2, nếu nhiệt độ tăng từ 20^oC lên 50^oC thì tốc độ phản ứng tăng bao nhiêu lần?

Đáp án chuẩn:

Tăng 8 lần.

Thực hành: Rót khoảng 2 ml nước oxi già (dung dịch H₂O₂ 3%) vào một ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra. Tiếp theo thêm một lượng nhỏ bột MnO₂ (màu đen, dùng làm chất xúc tác) vào ống nghiệm. Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận về ảnh hưởng của chất xúc tác tới tốc độ phản ứng.

Đáp án chuẩn:

- Thêm H₂O₂: lăn tăn bọt khí.

- Thêm MnO₂: bọt khí thoát ra mãnh liệt, màu đen của MnO₂ vẫn giữ nguyên.

- Có chất xúc tác làm tăng tốc độ PƯ.

Vận dụng 5: Enzyme amylase và lipase có trong nước bọt. Hãy giải thích vì sao chúng ta cần phải nhai kĩ thức ăn trước khi nuốt.

Đáp án chuẩn:

Vì để tăng diện tích tiếp xúc giữa thức ăn và enzyme => tiêu hóa nhanh, hiệu quả hơn.

BÀI TẬP

Bài 1: Nồi áp suất dùng để ninh, hầm thức ăn có thể làm nóng nước tới nhiệt độ 120^oC so với 100^oC khi dùng nồi thường. Trong quá trình hầm xương thường diễn ra nhiều phản ứng hóa học, ví dụ quá trình biến đổi các protein, chẳng hạn như thủy phân một phần collagen thành gelatin. Hãy cho biết tốc độ quá trình thủy phân collagen thành gelatin thay đổi như thế nào khi sử dụng nồi áp suất thay cho nồi thường.

A. Không thay đổi.                   

B. Giảm đi 4 lần.

C. Ít nhất tăng 4 lần.                 

Đáp án chuẩn:

C.

Bài 2: Hình ảnh bên minh họa ảnh hưởng của yếu tố nào tới tốc độ phản ứng? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

- Diện tích bề mặt.

- GS khối lập phương là chất X, quả cầu chất Y.

- Chất X được chia nhỏ, số va chạm tăng, tốc độ PƯ tăng

Bài 3: Khí H₂ có thể được điều chế bằng cách cho miếng sắt vào dung dịch HCl. Hãy đề xuất các biện pháp khác nhau để làm tăng tốc độ điều chế khí H₂ từ cách này.

Đáp án chuẩn:

- Tăng nồng độ HCl.

- Đun nóng hỗn hợp.

- Dùng sắt bột và khuấy nhẹ.

Bài 4*: Cùng một lượng kim loại Zn phản ứng với cùng một thể tích dung dịch H₂SO₄ 1M, nhưng ở hai nhiệt độ khác nhau.

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

Thể tích khí H₂ sinh ra ở mỗi thí nghiệm theo thời gian được biểu diễn ở đồ thị bên.

a) Giải thích vì sao đồ thị màu đỏ ban đầu cao hơn đồ thị màu xanh.

b) Vì sao sau một thời gian, hai đường đồ thị lại chụm lại với nhau?

Đáp án chuẩn:

a) Vì nhiệt độ càng cao, tốc độ PƯ càng nhanh, khí thoát ra càng nhiều.

b) Vì phản ứng đã dừng lại, khí thu được là như nhau.

Bài 5*: Phản ứng A → sản phẩm được thực hiện trong bình kín. Nồng độ của A tại các thời điểm t = 0; t = 1 phút; t = 2 phút lần lượt là 0,1563 M; 0,1496 M; 0,1431 M.

a) Tính tốc độ trung bình của phản ứng trong phút thứ nhất và từ phút thứ nhất tới hết phút thứ hai.

b) Vì sao hai giá trị tốc độ tính được không bằng nhau.

Đáp án chuẩn:

a) Trong phút T1: v=1,12.10-4(M.s-1)

Từ phút T1 tới hết phút T2: v=1,08.10-4M.s-1

b) Vì nồng độ các chất giảm dần theo thời gian.