Lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học sách Cánh diều hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 10 Bài 16 từ đó học tốt môn Hóa 10.

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học

Giải hóa học 10 trang 88 Cánh diều

Mở đầu trang 88 Hóa học 10: 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 ống nghiệm (a) và (b) lần lượt là 2M và 0,5M. Hiện tượng thí nghiệm được mô tả như hình 16.1. Theo em, dây Mg ở ống nghiệm nào sẽ bị tan hết trước? Giải thích

Phương pháp giải:

Ở ống nghiệm (a) có hiện tượng sủi bọt khí nhiều hơn

Lời giải:

- Ở ống nghiệm (a) có hiện tượng sủi bọt khí nhiều hơn

=> Phản ứng ở ống nghiệm (a) xảy ra mãnh liệt hơn

=> Dây Mg ở ống nghiệm (a) sẽ bị tan hết trước

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

Giải hóa học 10 trang 89 Cánh diều

I. Khái niệm tốc độ phản ứng, tốc độ trung bình của phản ứng

Câu hỏi 1 trang 89 Hóa học 10: Trong cùng một khoảng thời gian, nồng độ của MgCl₂ ở dung dịch nào tăng lên nhanh hơn? Giải thích

Phương pháp giải:

Bong bóng khí H₂ thoát ra nhanh hơn ở thí nghiệm với dung dịch HCl 2M so với thí nghiệm sử dụng dung dịch HCl 0,5M

=> HCl (trong dung dịch 2M ban đầu) bị mất đi do phản ứng với Mg nhanh hơn lượng HCl (trong dung dịch 0,5M ban đầu) mất đi do phản ứng với Mg

Lời giải:

- Trong cùng 1 khoảng thời gian, lượng H₂ sinh ra ở ống nghiệm chứa dung dịch HCl 2M nhiều hơn lượng H₂ sinh ra ở ống nghiệm chứa dung dịch 0,5M

=> Lượng MgCl₂ sinh ra ở ống nghiệm chứa dung dịch HCl 2M nhiều hơn lượng MgCl₂ sinh ra ở ống nghiệm chứa dung dịch HCl 0,5M

=> Nồng độ của MgCl₂ ở dung dịch chứa HCl 2M tăng lên nhanh hơn (vì thể tích không đổi)

Câu hỏi 2 trang 89 Hóa học 10: Tốc độ của phản ứng (1)  ở dung dịch HCl 2M là nhanh hơn hay chậm hơn so với ở dung dịch HCl 0,5M?

Phương pháp giải:

Bong bóng khí H₂ thoát ra nhanh hơn ở thí nghiệm với dung dịch HCl 2M so với thí nghiệm sử dụng dung dịch HCl 0,5M

=> HCl (trong dung dịch 2M ban đầu) bị mất đi do phản ứng với Mg nhanh hơn lượng HCl (trong dung dịch 0,5M ban đầu) mất đi do phản ứng với Mg

Lời giải:

- Vì nồng độ dung dịch MgCl₂ ở dung dịch chứa HCl 2M tăng lên nhanh hơn

=> Tốc độ của phản ứng (1) ở dung dịch HCl 2M nhanh hơn so với ở dung dịch HCl 0,5M

Giải hóa học 10 trang 90 Cánh diều

Câu hỏi 3 trang 90 Hóa học 10: Cho biết tốc độ phản ứng chỉ nhận giá trị dương. Giải thích vì 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

Phương pháp giải:

- A, B là chất tham gia

- ∆C = C_sau - C_trước

- ∆t = t_sau - t_trước

- Sau khoảng thời gian phản ứng, nồng độ chất tham gia giảm

Lời giải:

- Xét biểu thức 

- Sau thời gian phản ứng, nồng độ chất tham gia giảm

=> C_sau < C_trước

=> ∆C < 0

- Trong khi đó: ∆t = t_sau - t_trước

=> ∆t > 0

=> Phải thêm dấu trừ trong biểu thức (3) đối với chất tham gia phản ứng để tốc độ phản ứng có giá trị dương

Luyện tập 1 trang 90 Hóa học 10: Tính tốc độ trung bình của phản ứng (4) theo O₂ trong 100 giây đầu tiên

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức: 

Lời giải:

Luyện tập 2 trang 90 Hóa học 10: Từ Bảng 16.1, có thể tính được tốc độ trung bình của phản ứng sau 50 giây hay không? Vì sao? 

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức: 

Lời giải:

- Nồng độ biến thiên chất không đồng đều sau mỗi khoảng đơn vị thời gian

=> Ta không thể tính được nồng độ các chất sau 50 giây

=> Không tính được tốc độ trung bình của phản ứng sau 50 giây

Vận dụng 1 trang 90 Hóa học 10: Hãy sắp xếp tốc độ các phản ứng sau theo chiều tăng dần: (1) phản ứng than cháy trong không khí, (2) phàn ứng gỉ sắt, (3) phản ứng nổ của khí bình gas

Phương pháp giải:

- Khi có sự đốt cháy, tốc độ phản ứng tăng

- Phản ứng giữa các chất khí diễn ra nhanh hơn phản ứng diễn ra giữa chất rắn và chất khí

Lời giải:

- Phản ứng (1): diễn ra giữa chất rắn và chất khí, có sự đốt cháy

- Phản ứng (2): diễn ra giữa chất rắn và chất khí,  không có đốt cháy

=> Phản ứng (1) diễn ra nhanh hơn phản ứng (2)

- Phản ứng (3): diễn ra giữa chất khí và chất khí, có sự đốt cháy

=> Phản ứng (3) diễn ra nhanh hơn phản ứng (1)

=> Tốc độ phản ứng theo chiều tăng dần: (2) < (1) < (3)

Giải hóa học 10 trang 91 Cánh diều

II. Định luật tác dụng khối lượng

Vận dụng 2 trang 91 Hóa học 10: 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%

Phương pháp giải:

Khi nồng độ chất tham gia càng cao => Tốc độ phản ứng diễn ra càng nhanh

Lời giải:

- Thực phẩm bị ôi thiu là do các phản ứng oxi hóa của oxygen

=> Người ta bơm N₂ hoặc CO₂ để giảm nồng độ của oxygen từ 21% xuống còn khoảng 2 -5%

=> Khi nồng độ oxygen giảm dẫn đến giảm tốc độ quá trình oxi hóa thực phẩm

=> Hạn chế sự ôi thiu

Giải hóa học 10 trang 92 Cánh diều

Câu hỏi 4 trang 92 Hóa học 10: Em có nhận xét gì nếu trong biểu thức (5), nồng độ của chất A và B đều bằng 1M?

v = k$C_A^a{C}_B^b$  (5)

Phương pháp giải:

- Nồng độ chất A và B đều bằng 1M => C_A = 1M, C_B = 1M

Lời giải:

- Khi nồng độ chất A và B đều bằng 1M

=> v =k.1^a.1^b

=> v = k

=> Tốc độ phản ứng = hằng số tốc độ phản ứng (phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất các chất tham gia)

=> Vậy khi nồng độ chất A và B đều bằng 1M thì tốc độ phản ứng = hằng số tốc độ phản ứng

Câu hỏi 5 trang 92 Hóa học 10: Trong phản ứng (6), nếu nồng độ của H₂tăng gấp đôi thì tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào?

H₂(g) + I₂(g) → 2HI(g)

Phương pháp giải:

Theo định luật tác dụng khối lượng: v = kC_H2.C_I2

Lời giải:

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng: v = kC_H2.C_I2

=> Ở một nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng (6) tỉ lệ thuận với nồng độ của H₂ cũng như nồng độ của I₂

=> Nếu nồng độ của H₂ tăng gấp đôi thì tốc độ phản ứng (6) tăng gấp đôi

Giải hóa học 10 trang 93 Cánh diều

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, hệ số nhiệt độ van't hoff

Câu hỏi 6 trang 93 Hóa học 10: 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 mấy lần?

Phương pháp giải:

H₂(g) + I₂(g) → 2HI(g)

Theo định luật tác dụng khối lượng: v = kC_H2.C_I2

Lời giải:

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng: v = kC_H2.C_I2

=> Ở một nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng (6) tỉ lệ thuận với nồng độ của H₂ cũng như nồng độ của I₂

=> Nếu nồng độ của H₂  và I₂ tăng gấp đôi thì tốc độ phản ứng (6) tăng lên 4 lần

Vận dụng 3 trang 93 Hóa học 10: Hãy giải thích các hiện tượng dưới đây.

a) Khi ở nơi đông người trong một 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)

Phương pháp giải:

a) Coi người và oxygen là chất tham gia phản ứng

=> Ở nơi đông người, nồng độ oxygen giảm đi nhiều để cung cấp cho con người => Lượng oxygen bị thiếu hụt

b)

- Oxygen cung cấp sự cháy

- Oxygen nguyên chất có nồng độ oxygen cao hơn trong không khí

c)

- Oxygen duy trì sự sống

- Khi bệnh nhân suy hô hấp => Tốc độ hô hấp giảm

Lời giải:

a) Ở nơi đông người, nồng độ oxygen giảm đi nhiều để cung cấp cho con người

=> Lượng oxygen bị hao hụt và loãng

=> Con người bị thiếu oxygen nên cảm thấy khó thở và phải thở nhanh hơn để lấy oxygen

b) Khi cho tàn đóm vào bình oxygen nguyên chất

=> Nồng độ oxygen tăng cao (vì oxygen nguyên chất có nồng độ cao hơn nhiều so với oxygen trong không khí)

=> Giúp cho phản ứng xảy ra nhanh và mạnh hơn

=> Tàn đón đỏ bùng cháy

c)

- Khi con người bị suy hô hấp => Tốc độ hô hấp giảm => Không cung cấp đủ khí oxygen cho con người

- Áp dụng định luật tác dụng khối lượng => Cần phải tăng nồng độ của chất tham gia (khí oxygen) để tăng tốc độ hô hấp

=> Bệnh nhân cần phải thở oxygen (nồng độ 100%) thay vì không khí (nồng độ oxygen 21%)

Giải hóa học 10 trang 94 Cánh diều

Câu hỏi 7 trang 94 Hóa học 10: Quan sát hình 16.4, giải thích vì sao khi dùng đá vôi dạng bột thì tốc độ phản ứng nhanh hơn 

Phương pháp giải:

Ở dạng bột, diện tích tiếp xúc tăng

Lời giải:

Để phản ứng xảy ra, cần phải có sự tiếp xúc giữa HCl và CaCO₃. Ở dạng bột, các phân tử CaCO₃ tiếp xúc nhiều với các phân tử HCl hơn là CaCO₃ ở dạng hạt

=> Tốc độ phản ứng ở dạng bột sẽ nhanh hơn

Vận dụng 4 trang 94 Hóa học 10: Giải thích vì sao thanh củi chẻ nhỏ hơn thì sẽ cháy nhanh hơn

Phương pháp giải:

Khi chẻ nhỏ thanh củi làm tăng diện tích tiếp xúc giữa thanh củi và oxygen

Lời giải:

- Khi chẻ nhỏ thanh củi làm tăng diện tích tiếp xúc giữa thanh củi và oxygen

- Khí oxygen giúp duy trì sự cháy, làm sự cháy diễn ra mãnh liệt

=>Thanh củi chẻ nhỏ hơn thì sẽ cháy nhanh hơn

Giải hóa học 10 trang 95 Cánh diều

Câu hỏi 8 trang 95 Hóa học 10: Cho hai đinh sắt tương tự nhau (tẩy sạch gỉ và dầu mỡ) vào hai ống nghiệm chứa cùng một thể tích dung dịch HCl 1M. Một ống nghiệm để ở nhiệt độ phòng, một ống nghiệm được đun nóng bằng đèn cồn. Vì sao đinh sắt trong TN được tẩy sạch gỉ và dầu mỡ?

Phương pháp giải:

Đang cập nhật

Câu hỏi 9 trang 95 Hóa học 10: Dựa vào hiện tượng nào để so sánh tốc độ phản ứng trong 2 thí nghiệm trên

Phương pháp giải:

Đang cập nhật

Câu hỏi 10 trang 95 Hóa học 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

Phương pháp giải:

Lời giải:

Giải hóa học 10 trang 97 Cánh diều

Vận dụng 5 trang 97 Hóa học 10: Enzyme amylase và lipase có trong nước bọt. Hãy giải thích vì sao chúng ta cần phải nhai kĩ thức ăn trước khi nuốt.

Phương pháp giải:

Enzyme protease, lipase và amylase là các chất xúc tác đẩy nhanh quá trình tiêu hóa chất đạm, chất béo và tinh bột

Lời giải:

- Khi nhai kĩ, thức ăn được nghiền nhỏ giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa thức ăn và enzyme amylase, lipase có trong nước bọt

- Mà enzyme protease, lipase và amylase là các chất xúc tác đẩy nhanh quá trình tiêu hóa chất đạm, chất béo và tinh bột

=> Giúp chúng ta dễ dàng tiêu hóa thức ăn

Giải hóa học 10 trang 98 Cánh diều

Bài tập (trang 98)

Bài 1 trang 98 Hóa học 10: 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

D. Ít nhất giảm 16 lần

Phương pháp giải:

Lời giải:

Bài 2 trang 98 Hóa học 10: Hình ảnh bên minh họa ảnh hưởng của yếu tố nào tới tốc độ phản ứng? Giải thích

Phương pháp giải:

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: nồng độ, áp suất, diện tích bề mặt, nhiệt độ, chất xúc tác

Lời giải:

- Hình thứ nhất mô tả: chất tham gia ở dạng khối lớn

- Hình thứ hai mô tả: chất tham gia được chia nhỏ ra

=> Tăng diện tích tiếp xúc bề mặt giữa các chất tham gia

=> Hình ảnh mô tả ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng

Bài 3 trang 98 Hóa học 10: 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

Phương pháp giải:

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: nồng độ, áp suất, diện tích bề mặt, nhiệt độ, chất xúc tác

Lời giải:

- Các biện pháp khác nhau để làm tăng tốc độ điều chế khí H₂ là:

   + Nồng độ: Tăng nồng độ của HCl

   + Áp suất: Không được vì chất tham gia không tồn tại ở dạng khí

   + Diện tích bề mặt: Cắt nhỏ miếng sắt

   + Nhiệt độ: Đun nóng dung dịch HCl

   + Chất xúc tác: Không có

Bài 4 trang 98 Hóa học 10: 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?

Phương pháp giải:

a) Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng diễn ra càng nhanh

b) Sau một thời gian, phản ứng diễn ra hoàn toàn, chất tham gia phản ứng hết

Lời giải:

a)

- Đường màu đỏ biểu diễn tốc độ phản ứng ở nhiệt độ cao hơn

- Đường màu xanh biểu diễn tốc độ phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn

- Trong phản ứng hóa học, nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng diễn ra càng nhanh

=> Đường màu đỏ ban đầu cao hơn đường màu xanh

b)

- Sau 1 thời gian, phản ứng diễn ra hoàn toàn, chất tham gia phản ứng hết

- Vì lượng chất tham gia là như nhau => Lượng chất sản phẩm tạo thành là bằng nhau

=> Sau một thời gian, hai đường đồ thị chụm lại với nhau (thể tích khí H₂ là bằng nhau)

Bài 5 trang 98 Hóa học 10: 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 0,1563M; 0,1496M; 0,1431M

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

Phương pháp giải:

Lời giải:

a)

b)

- Ta nhận thấy, tốc độ phản ứng ở phút thứ nhất (v1) nhanh hơn tốc độ phản ứng ở phút thứ 2 (v2)

- Sau một khoảng thời gian bất kì, nồng độ chất tham gia giảm

Mà tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ (nồng độ càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh)

=> Sau 1 khoảng thời gian phản ứng, tốc độ phản ứng giảm dần và không bằng nhau

Lý thuyết Tốc độ phản ứng hóa học

I. Khái niệm tốc độ phản ứng, tốc độ trung bình của phản ứng

1. Khái niệm tốc độ phản ứng

- Thí nghiệm: Cho hai mảnh Zn có cùng khối lượng vào hai bình chứa cùng thể tích dung dịch H₂SO₄ loãng, dư, nồng độ dung dịch ở mỗi bình lần lượt là 0,5M và 1M.

Hình 16.1. Thí nghiệm Zn tác dụng với H₂SO₄ loãng

+ Phản ứng xảy ra trong thí nghiệm cho Zn vào dung dịch H₂SO₄ loãng, ở hai nồng độ khác nhau như sau:

Zn(s) + H₂SO₄(aq) $\stackrel{}{\to }$ ZnSO₄(aq) + H₂(g)

+ Hiện tượng: bọt khí H₂ thoát ra ở thí nghiệm (b) nhanh hơn so với thí nghiệm (a) đã chứng tỏ lượng H₂SO₄ bị mất đi do phản ứng với Zn ở thí nghiệm (b) nhanh hơn ở thí nghiệm (a).

$\Rightarrow$ Tốc độ phản ứng giữa Zn với dung dịch H₂SO₄ ở các nồng độ khác nhau là khác nhau.

+ Trong hai thí nghiệm trên, coi thể tích của dung dịch là không đổi trong suốt quá trình phản ứng. Trong cùng một khoảng thời gian, độ giảm nồng độ H₂SO₄ trong thí nghiệm (b) là nhanh hơn so với trong thí nghiệm (a).

$\Rightarrow$Có thể dựa theo sự thay đổi nồng độ của chất trong phản ứng trong một đơn vị thời gian để đánh giá mức độ nhanh, chậm của phản ứng.

Kết luận:

- Khái niệm: Tốc độ phản ứng của một phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian.

- Tốc độ phản ứng được kí hiệu là v, có đơn vị là (đơn vị nồng độ) (đơn vị thời gian)^-1

Ví dụ: mol L^-1 s^-1 (hay M s^-1), ...

2. Tốc độ trung bình của phản ứng

- Tốc độ trung bình của phản ứng () là tốc độ tính trung bình trong một khoảng thời gian phản ứng.

- Cho phản ứng tổng quát:

aA + bB $\stackrel{}{\to }$ mM + nN (1)

Tốc độ phản ứng (1) được tính dựa theo sự thay đổi nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng theo quy ước sau:

 $\overline{v}=-\frac{1}{a}\frac{\Delta C_A}{\Delta t}=-\frac{1}{b}\frac{\Delta C_B}{\Delta t}=\frac{1}{m}\frac{\Delta C_M}{\Delta t}=\frac{1}{n}\frac{\Delta C_N}{\Delta t}$(2)

Trong đó: ΔC = C₂ – C₁, Δt = t₂ – t₁ lần lượt là biến thiên nồng độ và biến thiên thời gian tương ứng. C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại thời điểm tương ứng t₁ và t₂ (với t₂ > t₁).

Ví dụ: Cho phản ứng phân hủy N₂O₅:

2N₂O₅(g) $\stackrel{}{\to }$ 4NO₂(g) + O₂(g) (3)

Nồng độ của mỗi chất trong phản ứng (3) tại thời điểm t₁ = 0 và t₂ = 50s được cho trong bảng sau:

Bảng 16.1. Dữ liệu nồng độ các chất (mol L^-1)

Tốc độ trung bình của phản ứng (3) có thể được tính theo biến thiên nồng độ chất phản ứng hoặc sản phẩm:

+ Tính theo nồng độ N₂O₅

 Nồng độ của N₂O₅ ban đầu (C₁) là 0,0200M, sau 50 s (C₂) là 0,0045M

Vậy tốc độ trung bình của phản ứng trong 50s đầu tiên là:

 $\overline{v}=-\frac{1}{2}\frac{0,0045-0,0200}{50}$= 1,55,10^-5 (M s^-1)

+ Tính theo O₂

Nồng độ của O₂ ban đầu (C₁) là 0M, sau 50 s (C₂) là 0,000775M

Vậy tốc độ trung bình của phản ứng trong 50s đầu tiên là:

$\overline{v}=\frac{1}{1}\frac{0,000775-0}{50}$= 1,55,10^-5 (M s^-1)

II. Định luật tác dụng khối lượng

- Thí nghiệm: Cho hai mảnh Zn có cùng khối lượng vào hai bình chứa cùng thể tích dung dịch H₂SO₄ loãng, dư, nồng độ dung dịch ở mỗi bình lần lượt là 0,5M và 1M.

Hình 16.2. Minh họa mô hình Zn trong dung dịch H₂SO₄ loãng

- Giải thích: Để phản ứng xảy ra, cần phải có sự va chạm giữa H₂SO₄ và Zn. Nồng độ của H₂SO₄ ở bình (b) lớn gấp đôi nồng độ H₂SO₄ ở bình (a), do vậy số va chạm của H₂SO₄ với Zn trong bình (b) sẽ nhiều hơn, dẫn đến tốc độ phản ứng ở bình (b) là lớn hơn.

- Kết luận: Khi nồng độ các chất tham gia phản ứng càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn.

- Giải thích: Để phản ứng xảy ra, các phân tử phản ứng phải va chạm với nhau, nồng độ càng lớn thì số lượng va chạm càng nhiều (trong cùng một đơn vị thời gian, một đơn vị thể tích) nên tốc độ phản ứng càng lớn.

- Định luật tác dụng khối lượng áp dụng cho các phản ứng đơn giản, biểu thị sự phụ thuộc tốc độ phản ứng theo nồng độ các chất phản ứng.

Lưu ý: Phản ứng đơn giản là phản ứng chỉ diễn ra qua một giai đoạn duy nhất, chất phản ứng tạo thành sản phẩm không qua một chất trung gian nào khác.

- Cho phản ứng tổng quát: aA + bB $\stackrel{}{\to }$ sản phẩm

+ Tốc độ phản ứng được tính như sau: v = k$C_A^a{C}_B^b$(4)

+ Trong đó: C_A, C_B là nồng độ mol. L^-1 tương ứng của chất A và B; k là hằng số tốc độ phản ứng mà giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất các chất tham gia phản ứng.

- Định luật tác dụng khối lượng: Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.

® Hằng số tốc độ phản ứng càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn.

- Hằng số tốc độ phản ứng có giá trị đúng bằng tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất phản ứng bằng nhau và bằng 1M. Đây chính là ý nghĩa của hằng số tốc độ phản ứng.

Ví dụ: Phản ứng của N₂ và H₂ là phản ứng đơn giản:

N₂(g) + 3H₂(g) $\stackrel{}{\to }$ 2NH₃(g) (5)

+ Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ của phản ứng (5) được viết dưới dạng:

v = k$C_A^a{C}_B^b$

+ Ở một nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng (5) tỉ lệ với nồng độ N₂ và H₂.

Lưu ý: Tốc độ phản ứng tính theo định luật tác dụng khối lượng là tốc độ tức thời của phản ứng tại một thời điểm, khác với tốc độ trung bình của phản ứng trong một khoảng thời gian như đã nêu trên.

III. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng, hệ số nhiệt độ Van’t Hoff

1. Ảnh hưởng của nồng độ

- Nồng độ các chất phản ứng càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn.

Ví dụ: Phản ứng của H₂ và I₂ như sau:

H₂(g) + I₂(g) $\stackrel{}{\to }$ 2HI(g) (6)

Hình 16.3. Ảnh hưởng của nồng độ các chất phản ứng tới tốc độ phản ứng

+ Giải thích: Khi nồng độ của H₂ và I₂ tăng lên trong một đơn vị thể tích, các phân tử này cũng sẽ nhiều hơn, dẫn đến số lượng va chạm giữa chúng (trong cùng một đơn vị thời gian) tăng lên. Vì vậy tốc độ phản ứng tăng lên khi nồng độ các chất tăng.

2. Ảnh hưởng của áp suất

- Áp suất của các chất phản ứng ở thể khí càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn.

- Giải thích: Đối với các chất khí, nồng độ của chất khí tỉ lệ với áp suất của nó. Do vậy, khi áp suất chất tham gia phản ứng ở thể khí tăng lên, sẽ làm nồng độ chất khí tăng lên, từ đó làm tốc độ phản ứng tăng.

Ví dụ: Phản ứng tổng hợp NH₃ từ N₂ và H₂ được thực hiện ở áp suất rất cao từ 200 – 300 atm để tăng tốc độ phản ứng.

3. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt

- Thí nghiệm: Dùng hai mẫu Zn có cùng khối lượng, trong đó một mẫu dạng hạt còn một mẫu dạng bột. Cho hai mẫu đó cùng tác dụng với hai thể tích bằng nhau dung dịch H₂SO₄ loãng, dư, cùng nồng độ.

Hình 16.4. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt tới tốc độ phản ứng

- Diện tích bề mặt càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn.

- Giải thích: Khi diện tích bề mặt tăng lên, dẫn đến số lượng va chạm giữa các chất phản ứng tăng lên (trong cùng một đơn vị thời gian) tăng lên. Vì vậy tốc độ phản ứng tăng lên khi nồng độ các chất tăng.

- Ảnh hưởng của diện tích bề mặt tới tốc độ phản ứng trong thực tế: thanh củi chẻ nhỏ hơn thì sẽ cháy nhanh hơn, than tổ ong có nhiều lỗ sẽ cháy nhanh hơn, ...

4. Ảnh hưởng của nhiệt độ

- Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn. Với đa số các phản ứng, khi nhiệt độ tăng 10^oC thì tốc độ phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần. Giá trị g = 2 ÷ 4 này được gọi là hệ số nhiệt độ Van’t Hoff.

- Mối liên hệ của hệ số nhiệt độ Van’t Hoff tới tốc độ và nhiệt độ như sau:

$\frac{v_2}{v_1}={\gamma }^{\left(\frac{T_2-T_1}{10}\right)}$

Trong đó, v₂ và v₁ là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T₂ và T₁ tương ứng.

- Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng trong thực tế: Nước nhanh sôi hơn khi được đun ở nhiệt độ cao; thức ăn bị chậm ôi, thiu khi được để trong tủ lạnh, ...

5. Ảnh hưởng của chất xúc tác

- Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không bị thay đổi cả về lượng và chất sau phản ứng.

Ví dụ 1: Khi đun nóng, KClO₃ bị phân hủy tương đối chậm theo phương trình:

3KClO₃(s) $\stackrel{t^o}{\to }$ 3KCl(s) + 3O₂(g)

Tuy nhiên tốc độ phản ứng phân hủy này sẽ nhanh hơn rất nhiều khi có mặt chất xúc tác MnO₂. Kết thúc thí nghiệm trên, màu đen của MnO₂ ban đầu vẫn giữ nguyên vì MnO₂ không bị biến đổi sau phản ứng phân hủy KClO₃.

- Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng trong thực tế:

+ Phản ứng tổng hợp NH₃ từ N₂ và H₂ cần sử dụng chất xúc tác là sắt kim loại được trộn thêm Al₂O₃, K₂O, ... để làm tăng tốc độ phản ứng, phản ứng không có chất xúc tác sẽ diễn ra rất chậm.

+ Các enzyme trong cơ thể là những chất xúc tác sinh học thúc đẩy các phản ứng sinh hóa phức tạp trong cơ thể chúng ta. Ví dụ enzyme amylase có trong nước ngọt giúp thủy phân tinh bột thành đường.

Bài giảng Hóa học 10 Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học - Cánh diều

Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 14 : Phản ứng hóa học và enthalpy

Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Bài 17: Nguyên tố và đơn chất halogen

Bài 18: Hydrogen halide và hydrohalic acid