Với giải sách bài tập Hoá học 10  Bài 19: Tốc độ phản ứng sách Kết nối tri thức hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Hoá học 10. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Hoá học lớp 10 Bài 19: Tốc độ phản ứng

Nhận biết

Bài 19.1 trang 53 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng xảy ra trong pha khí sau:

H₂ + Cl₂ → 2HCl

Biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng là

A. $v=\frac{\Delta C_{H_2}}{\Delta t}=\frac{\Delta C_{C{l}_2}}{\Delta t}=\frac{\Delta C_{HCl}}{\Delta t}$

B. $v=\frac{\Delta C_{H_2}}{\Delta t}=\frac{\Delta C_{C{l}_2}}{\Delta t}=\frac{-\Delta C_{HCl}}{\Delta t}$

C. $v=\frac{-\Delta C_{H_2}}{\Delta t}=\frac{-\Delta C_{C{l}_2}}{\Delta t}=\frac{\Delta C_{HCl}}{\Delta t}$

D. $v=\frac{-\Delta C_{H_2}}{\Delta t}=\frac{-\Delta C_{C{l}_2}}{\Delta t}=\frac{\Delta C_{HCl}}{2\Delta t}$

Lời giải

Đáp án đúng là: D

H₂ + Cl₂ → 2HCl

Biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng là

$v=\frac{-\Delta C_{H_2}}{\Delta t}=\frac{-\Delta C_{C{l}_2}}{\Delta t}=\frac{\Delta C_{HCl}}{2\Delta t}$

Bài 19.2 trang 53 SBT Hóa học 10: Trong dung dịch phản ứng thủy phân ethyl acetate (CH₃COOC₂H₅) có xúc tác acid vô cơ xảy ra như sau:

CH₃COOC₂H₅ + H₂O $\stackrel{HCl}{\to }$ CH₃COOH + C₂H₅OH

Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Nồng độ acid tăng dần theo thời gian.

B. Thời điểm ban đầu, nồng độ acid trong bình phản ứng bằng 0.

C. Tỉ lệ mol giữa chất đầu và sản phẩm luôn bằng 1.

D. HCl chuyển hóa dần thành CH₃COOH nên nồng độ HCl giảm dần theo thời gian.

Lời giải

Đáp án đúng là: A

A. Đúng vì sản phẩm tạo thêm acid CH₃COOH

B. Sai vì ban đầu đã có acid HCl nên nồng độ acid khác 0

C. Sai khi phản ứng xảy ra hoàn toàn tỉ lệ mol giữa chất đầu và sản phẩm mới bằng 1.

D. Chất xúc tác không bị biến đổi về lượng và chất sau phản ứng.

Bài 19.3 trang 53 SBT Hóa học 10: Sục khí CO₂ vào bình chứa dung dịch Na₂CO₃.

a) Tốc độ hấp thụ khí CO₂ sẽ thay đổi như thế nào nếu thêm các chất sau đây vào dung dịch:

(i) HCl; (ii) NaCl; (iii) H₂O; (iv) K₂CO₃.

b) Nếu tăng áp suất, tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào?

Lời giải

CO₂ + Na₂CO₃ + H₂O → 2NaHCO₃

a) (i) giảm (do HCl phản ứng với Na₂CO₃ làm nồng độ Na₂CO₃ giảm);

2HCl + Na₂CO₃ → 2NaCl + CO₂ + H₂O

(ii) không thay đổi;

(iii) giảm (do làm giảm nồng độ Na₂CO₃);

(iv) tăng (do K₂CO₃ cũng phản ứng với CO₂).

CO₂ + K₂CO₃ + H₂O → 2KHCO₃

b) Nếu tăng áp suất, tốc độ phản ứng tăng.

Bài 19.4 trang 54 SBT Hóa học 10: Cho các phản ứng hóa học sau:

a) Fe₃O₄(s) + 4CO(g) → 3Fe(s) + 4CO₂(g)

b) 2NO₂(g) → N₂O₄(g)

c) H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)

d) CaO(s) + SiO₂(s) → CaSiO₃(s)

e) CaO(s) + CO₂(g) → CaCO₃(s)

g) 2KI(aq) + H₂O₂(aq) → I₂(s) + 2KOH(aq)

Tốc độ những phản ứng nào ở trên thay đổi khi áp suất thay đổi?

Lời giải

Tốc độ các phản ứng a, b, c, e thay đổi khi áp suất thay đổi.

Chú ý: Việc thay đổi áp suất chỉ làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng khi có chất khí tham gia.

Bài 19.5 trang 54 SBT Hóa học 10: Cho bột Fe vào dung dịch HCl loãng. Sau đó đun nóng hỗn hợp này. Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Khí H₂ thoát ra nhanh hơn.

B. Bột Fe tan nhanh hơn.

C. Lượng muối thu được nhiều hơn.

D. Nồng độ HCl giảm nhanh hơn.

Lời giải

Đáp án đúng là: C

Đun nóng phản ứng làm tốc độ phản ứng tăng ⇒ Khí H₂ thoát ra nhanh hơn, bột Fe tan nhanh hơn, nồng độ HCl giảm nhanh hơn, thu được muối nhanh hơn.

Bài 19.6 trang 54 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng hóa học xảy ra trong pha khí sau:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Phát biểu nào sau đây không đúng?

Khi nhiệt độ phản ứng tăng lên,

A. tốc độ chuyển động của phân tử chất đầu (N₂, H₂) tăng lên.

B. tốc độ va chạm giữa phân tử N₂ và H₂ tăng lên.

C. số va chạm hiệu quả tăng lên.

D. tốc độ chuyển động của phân tử chất sản phẩm NH₃ giảm.

Lời giải

Đáp án đúng là: D

Khi nhiệt độ phản ứng tăng lên, tốc độ chuyển động của phân tử chất sản phẩm NH₃ tăng lên nhưng không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.

Bài 19.7 trang 54 SBT Hóa học 10: Cho bột magnesium vào nước, phản ứng xảy ra rất chậm. Hãy nêu cách làm tăng tốc độ phản ứng trên.

Lời giải

Đun nóng nước để phản ứng với magnesium nhanh hơn.

Bài 19.8 trang 54 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng hóa học sau:

Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g)

Yếu tố nào sau đây không làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng?

A. Diện tích bề mặt zinc.

B. Nồng độ dung dịch sulfuric acid.

C. Thể tích dung dịch sulfuric acid.

D. Nhiệt độ của dung dịch sulfuric acid.

Lời giải

Đáp án đúng là: C

Thể tích dung dịch sulfuric acid không làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.

Bài 19.9 trang 54 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây là đúng về xúc tác?

A. Xúc tác làm tăng năng lượng hoạt hóa của phản ứng.

B. Khối lượng xúc tác không thay đổi sau phản ứng.

C. Xúc tác không tương tác với các chất trong quá trình phản ứng.

D. Xúc tác kết hợp với sản phẩm phản ứng tạo thành hợp chất bền.

Lời giải

Đáp án đúng là: B

Chất xúc tác không bị biến đổi về lượng và chất sau phản ứng.

Bài 19.10 trang 55 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng thủy phân tinh bột có xúc tác là HCl.

Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. HCl không tác dụng với tinh bột trong quá trình phản ứng.

B. Nếu nồng độ HCl tăng, tốc độ phản ứng tăng.

C. Khi không có HCl, phản ứng thủy phân tinh bột vẫn xảy ra nhưng với tốc độ chậm.

D. Nồng độ HCl không đổi sau phản ứng.

Lời giải

Đáp án đúng là: A

HCl có tác dụng với tinh bột trong quá trình phản ứng.

Thông hiểu

Bài 19.11 trang 55 SBT Hóa học 10: Cho các phản ứng hóa học sau:

(1) FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ + 3NaCl

(2) 3Fe + 2O₂  →  Fe₃O₄

(3) 4K + O₂  → 2K₂O

(4) CH₃COOH + C₂H₅OH  → CH₃OOC₂H₅ + H₂O

Ở điều kiện thường, phản ứng nào xảy ra nhanh, phản ứng nào xảy ra chậm?

Lời giải

Các phản ứng xảy ra nhanh: (1), (3).

Các phản ứng xảy ra chậm: (2), (4).

Bài 19.12 trang 55 SBT Hóa học 10: Thả 1 mảnh magnesium có khối lượng 0,1 g vào dung dịch HCl loãng. Sau 5 giây thấy mảnh magnesium tan hết. Hãy tính tốc độ trung bình của phản ứng hòa tan magnesium.

Lời giải

Tốc độ trung bình của phản ứng hòa tan magnesium:

 $v=-\frac{0-\mathrm{0,1}}{5}=\mathrm{0,02}\text{\hspace{0.17em}}(g/s)$

Bài 19.13 trang 55 SBT Hóa học 10: Trong một thí nghiệm, người ta đo được tốc độ trung bình của phản ứng của zinc (dạng bột) với dung dịch H₂SO₄ loãng là 0,005 mol/s.

Nếu ban đầu cho 0,4 mol zinc (dạng bột) vào dung dịch H₂SO₄ ở trên thì sau bao lâu còn lại 0,05 mol zinc.

Lời giải

Lượng zinc đã tan là: 0,4 – 0,05 = 0,35 (mol).

Thời gian để hòa tan 0,35 mol zinc là: $\frac{\mathrm{0,35}}{\mathrm{0,005}}=70\left(s\right).$

Bài 19.14 trang 55 SBT Hóa học 10: Xét phản ứng: 3O₂ → 2O₃.

Nồng độ ban đầu của oxygen là 0,024M. Sau 5 giây nồng độ của oxygen còn lại là 0,02 M. Tính tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian trên.

Lời giải

Tốc độ phản ứng trung bình:

$v=-\frac{\Delta C_{C{O}_2}}{3\Delta t}=-\frac{\mathrm{0,02}-\mathrm{0,024}}{3.5}={\mathrm{2,67.10}}^{-4}(mol/(L.s\left)\right)$

Bài 19.15 trang 55 SBT Hóa học 10: Cho các phản ứng hóa học sau:

a) CH₃COOC₂H₅(l) + H₂O(l) → CH₃COOH(l) + C₂H₅OH(l)

b) Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g)

c) H₂C₂O₄(aq) + 2KMnO₄(aq) + 8H₂SO₄(aq) → 10CO₂(g)+ 2MnSO₄(aq) + 8H₂O(l)

Tốc độ các phản ứng trên sẽ thay đổi như thế nào nếu ta thêm nước vào bình phản ứng.

Lời giải

Tốc độ các phản ứng thay đổi khi thêm nước vào bình phản ứng:

a) Tăng (do nước tăng, nước tham gia vào phản ứng).

b) Giảm (do nước làm loãng nồng độ H₂SO₄).

c) Giảm (do nước làm loãng nồng độ các chất tham gia phản ứng).

Bài 19.16 trang 56 SBT Hóa học 10: Thực hiện hai thí nghiệm của cùng một lượng CaCO₃ với dung dịch HCl (dư) có nồng độ khác nhau. Thể tích khí CO₂ thoát ra theo thời gian được ghi lại trên đồ thị sau:

 

Phản ứng nào đã dùng HCl với nồng độ cao hơn?

Lời giải

Đồ thị (1) cho thấy lượng CO₂ thoát ra nhanh hơn.

⇒ Phản ứng (1) có tốc độ cao hơn.

⇒ Phản ứng (1) đã sử dụng nồng độ HCl cao hơn.

Bài 19.17 trang 56 SBT Hóa học 10: Cho các phản ứng hóa học sau:

H₂O₂ → H₂O + $\frac{1}{2}$O₂

Biết rằng tốc độ của phản ứng này tuân theo biểu thức của định luật tác dụng khối lượng.

a) Hãy viết biểu thức tốc độ phản ứng.

b) Tốc độ phản ứng tức thời tăng dần hay giảm dần theo thời gian?

Lời giải

a) Biểu thức tốc độ phản ứng: $v=k.C_{H_2{O}_2}$

b) Theo thời gian, nồng độ H₂O₂ giảm dần nên tốc độ phản ứng tức thời giảm dần.

Bài 19.18 trang 56 SBT Hóa học 10: Cách làm nào sau đây sẽ làm củ khoai tây nhanh chín nhất?

A. Luộc trong nước sôi.

B. Hấp cách thủy trong nồi cơm

C. Nướng ở 180^oC.

D. Hấp trên nồi hơi.

Lời giải

Đáp án đúng là: C

Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng nhanh.

Nướng ở 180^oC sẽ làm củ khoai nhanh chín nhất.

Bài 19.19 trang 56 SBT Hóa học 10: Các nhà khảo cổ thường tìm được xác các loài động thực vật thời tiền sử nguyên vẹn trong băng. Hãy giải thích tại sao băng lại giúp bảo quản xác động thực vật.

Lời giải

Nhiệt độ thấp, tốc độ phản ứng phân hủy xảy ra rất chậm.

⇒ Băng giúp bảo quản xác động thực vật.

Bài 19.20 trang 56 SBT Hóa học 10: NOCl là chất khí độc, sinh ra do sự phân hủy nước cường toan (hỗn hợp HNO₃ và HCl có tỉ lệ mol 1 : 3). NOCl có tính oxi hóa mạnh, ở nhiệt độ cao bị phân hủy theo phản ứng hóa học sau:

2NOCl → 2NO + Cl₂

Tốc độ phản ứng ở 70^oC là 2.10^-7 mol/(L.s) và ở 80^oC là 4,5.10^-7 mol/(L.s).

a) Tính hệ số nhiệt độ γ của phản ứng.

b) Dự đoán tốc độ phản ứng ở 60^oC.

Lời giải

a) Hệ số nhiệt độ: $\gamma =\frac{v_{T+10}}{v_T}=\frac{{\mathrm{4,5.10}}^{-7}}{{2.10}^{-7}}=\mathrm{2,25}$

b) Tốc độ phản ứng ở 60^oC:

$v_T=\frac{v_{T+10}}{\gamma }=\frac{{2.10}^{-7}}{\mathrm{2,25}}={\mathrm{8,89.10}}^{-8}(mol/(L.s\left)\right).$

Bài 19.21 trang 56 SBT Hóa học 10: Khi thắng đường để làm caramen hoặc nước hàng, ta thường dùng đường kính chứ không dùng đường phèn. Giải thích.

Lời giải

Đường kính có kích thước hạt nhỏ nên diện tích bề mặt lớn, phản ứng nhiệt phân tạo ra nước hàng nhanh chóng. Đường phèn có kích thước hạt lớn nên diện tích bề mặt lớn, phản ứng nhiệt phân tạo ra nước hàng lâu hơn.

Bài 19.22 trang 57 SBT Hóa học 10: Khi dùng MnO₂ làm xúc tác trong phản ứng phân hủy H₂O₂, tại sao ta cần dùng MnO₂ ở dạng bột chứ không dùng ở dạng viên.

Lời giải

Dạng bột để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa xúc tác và H₂O₂ làm tăng tốc độ phản ứng.

Bài 19.23 trang 57 SBT Hóa học 10: Trong công nghiệp, vôi sống được sản xuất bằng cách nung đá vôi.

Phản ứng hóa học xảy ra như sau:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Khi nung, đá vôi cần phải được đập nhỏ nhưng không nên nghiền mịn đá vôi thành bột. Giải thích.

Lời giải

Đập nhỏ đá vôi để tăng diện tích bề mặt, tăng tốc độ phản ứng phân hủy. Tuy nhiên, nếu nghiền đá vôi thành bột mịn thì CO₂ lại khó thoát ra khỏi khối chất rắn. Khi đó CO₂ lại tác dụng với CaO ở nhiệt độ cao, tạo thành CaCO₃:

CaO + CO₂ →  CaCO₃

Vận dụng

Bài 19.24 trang 57 SBT Hóa học 10: Trong quá trình tổng hợp nitric acid, có giai đoạn đốt cháy NH₃ bằng O₂ có xúc tác. Phản ứng xảy ra trong pha khí như sau:

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Trong một thí nghiệm, cho vào bình phản ứng (bình kín) 560 mL khí NH₃ và 672 mL khí O2 (có xúc tác, các thể tích khí đo ở đktc). Sau khi thực hiện phản ứng 2,5 giờ, thấy có 0,432 g nước tạo thành.

a) Viết biểu thức tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia và chất tạo thành trong phản ứng.

b) Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo đơn vị mol/h

c) Tính số mol NH₃ và O₂ sau 2,5 giờ.

Lời giải

a) Biểu thức tính tốc độ phản ứng trung bình:

$v=-\frac{\Delta C_{N{H}_3}}{4.\Delta t}=-\frac{\Delta C_{O_2}}{5.\Delta t}=\frac{\Delta C_{NO}}{4.\Delta t}=\frac{\Delta C_{H_{2}O}}{6.\Delta t}$

b) Trong bình kín, tỉ lệ về nồng độ cũng chính là tỉ lệ về số mol. Do đó, tốc độ phản ứng có thể tính thông qua công thức:

$v=-\frac{\Delta n_{N{H}_3}}{4.\Delta t}=-\frac{\Delta n_{O_2}}{5.\Delta t}=\frac{\Delta n_{NO}}{4.\Delta t}=\frac{\Delta n_{H_{2}O}}{6.\Delta t}$

Ta có: $n_{H_{2}O}$ = 0,024 mol.

Tốc độ trung bình của phản ứng: $v=\frac{n_{H_{2}O}}{6.\Delta t}=\frac{\mathrm{0,0240}-0}{6.(\mathrm{2,5}-0)}={\mathrm{1,6.10}}^{-3}(mol/h)$

c) Ta có: số mol NH₃ ban đầu là 0,025; số mol O₂ ban đầu là 0,03 mol.

$v=-\frac{\Delta n_{N{H}_3}}{4.\Delta t}=-\frac{\Delta n_{O_2}}{5.\Delta t}={\mathrm{1,6.10}}^{-3}(mol/h)$

⇒ Sau 2,5 giờ, số mol NH₃ còn lại là 9.10-3 mol; số mol O₂ còn lại là 0,01 mol.

Bài 19.25 trang 57 SBT Hóa học 10: Thực hiện phản ứng sau:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

Theo dõi về thể tích CO₂ thoát ra theo thời gian, thu được đồ thị sau (thể tích khí được đo ở áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng).

 

Trong các phát biểu sau, phát biểu nào không đúng?

A. Ở thời điểm 90 giây, tốc độ phản ứng bằng 0.

B. Tốc độ phản ứng giảm dần theo thời gian.

C. Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ thời điểm đầu đến 75 giây là 0,33 mL/s.

D. Tốc độ trung bình của phản ứng trong các khoảng thời gian 15 giây là như nhau.

Lời giải

Đáp án đúng là: D

A. Phát biểu đúng. Ở 90^oC phản ứng đã dừng lại nên tốc độ bằng 0.

B. Phát biểu đúng. Theo thời gian, nồng độ các chất tham gia giảm dần nên tốc độ phản ứng giảm dần.

C. Phát biểu đúng. Tốc độ trung bình của phản ứng từ thời điểm đầu đến 75 giây là:

$v=\frac{25-0}{75}=\mathrm{0,33}(mL/s)$

D. Phát biểu sai. Theo thời gian, nồng độ các chất tham gia giảm dần nên tốc độ phản ứng giảm dần. Tốc độ trung bình của phản ứng trong 15 giây đầu sẽ lớn hơn tốc độ phản ứng trong 15 giây sau.

Bài 19.26 trang 58 SBT Hóa học 10: Thực hiện phản ứng sau:

H₂SO₄ + Na₂S₂O₃ → Na₂SO₄ + SO₂ + S + H₂O

Theo dõi thể tích SO₂ thoát ra theo thời gian, ta có bảng sau (thể tích khí được đo ở áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng).

Thời gian (s)	0	10	20	30	40	50	60	70
Thể tích SO2 (mL)	0,0	12,5	20,0	26,5	31,0	32,5	33	33

 

a) Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thể tích khí SO₂ vào thời gian phản ứng.

b) Thời điểm đầu, tốc độ phản ứng nhanh hay chậm?

c) Thời điểm kết thúc phản ứng, đồ thị có hình dạng như thế nào?

d) Tính tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng: từ 0 ÷ 10 giây, từ 10 ÷ 20 giây; từ 20 ÷ 40 giây.

Lời giải

a) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thể tích khí SO₂ vào thời gian phản ứng.

 

b) Thời điểm ban đầu: tốc độ phản ứng rất nhanh.

c) Thời điểm kết thúc phản ứng: đồ thị nằm ngang.

- Từ 0 ÷ 10 giây: $v=\frac{\mathrm{12,5}-0}{10-0}=\mathrm{1,25}(mL/s).$

- Từ 10 ÷ 20 giây: $v=\frac{\mathrm{20,0}-\mathrm{12,5}}{20-10}=\mathrm{0,75}(mL/s)$;

- Từ 20 ÷ 40 giây: $v=\frac{\mathrm{31,0}-\mathrm{20,0}}{40-20}=\mathrm{0,55}(mL/s)$.

Bài 19.27 trang 58 SBT Hóa học 10: Xét phản ứng sau:

2ClO₂ + 2NaOH → NaClO₃ + NaClO₂ + H₂O

Tốc độ phản ứng được viết như sau: $v=k.C_{Cl{O}_2}^x.C_{NaOH}^y$

Thực hiện phản ứng với những nồng độ chất đầu khác nhau và đo tốc độ phản ứng tương ứng thu được kết quả trong bảng sau:

STT	Nồng độ ClO2 (M)	Nồng độ NaOH (M)	Tốc độ phản ứng (mol/(L.s))
1	0,01	0,01	2.10-4
2	0,02	0,01	8.10-4
3	0,01	0,02	4.10-4

 

Hãy tính x và y trong biểu thức tốc độ phản ứng.

Lời giải

Thay giá trị của v và nồng độ ClO₂, NaOH lần lượt vào biểu thức tốc độ phản ứng.

2.10^-4  = k.(0,01)^x.(0,01)^y (1)

8.10^-4 = k.(0,02)^x.(0,01)^y (2)

4.10^-4 = k.(0,01)^x.(0,02)^y (3)

Lấy (1) chia cho (2) ta được:

 $\frac{{2.10}^{-4}}{{8.10}^{-4}}=\frac{k.{\left(\mathrm{0,01}\right)}^x.{\left(\mathrm{0,01}\right)}^y}{k.{\left(\mathrm{0,02}\right)}^x.{\left(\mathrm{0,01}\right)}^y }$⇔  $\frac{1}{4}={\left(\frac{1}{2}\right)}^x$ ⇔ x = 2

Lấy (1) chia cho (3) ta được:

$\frac{{2.10}^{-4}}{{4.10}^{-4}}=\frac{k.{\left(\mathrm{0,01}\right)}^x.{\left(\mathrm{0,01}\right)}^y}{k.{\left(\mathrm{0,01}\right)}^x.{\left(\mathrm{0,02}\right)}^y }$⇔  $\frac{1}{2}={\left(\frac{1}{2}\right)}^y$ ⇔ y = 1

Vậy x = 2 và y = 1.

Bài 19.28 trang 59 SBT Hóa học 10: Hãy đề xuất một phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu tốc độ các phản ứng sau đây. Trong đó chỉ rõ: đại lượng nào em sẽ đo; đồ thị theo dõi sự thay đổi của đại lượng đó theo thời gian có dạng thế nào.

a) Phản ứng xảy ra trong dung dịch:

CH₃CH₂Br + H₂O → CH₃CH₂OH + HBr

b) Phản ứng xảy ra trong pha khí:

2NO + H₂ → I₂ + 2HCl

Lời giải

a) Đại lượng đo: nồng độ HBr thay đổi theo thời gian.

Đồ thị có dạng:

 

(Nồng độ dung dịch HBr tăng dần theo thời gian. Khi phản ứng kết thúc, đường này nằm ngang).

b) Đại lượng đo: áp suất tổng cộng thay đổi theo thời gian.

Đồ thị có dạng:

 

(Khi phản ứng xảy ra, số mol khí giảm nên áp suất tổng cộng giảm theo thời gian. Khi phản ứng kết thúc, đường này nằm ngang).

Bài 19.29 trang 59 SBT Hóa học 10: Thực hiện phản ứng:

2ICl + H₂ → I₂ + 2HCl

Nồng độ đầu của ICl và H₂ được lấy đúng theo tỉ lệ hợp thức. Nghiên cứu sự thay đổi nồng độ các chất tham gia và chất tạo thành trong phản ứng theo thời gian, thu được đồ thị sau:

 

Cho biết các đường (a), (b), (c), (d) tương ứng với sự biến đổi nồng độ các chất nào trong phương trình phản ứng trên. Giải thích.

Lời giải

Đường (a): nồng độ HCl thay đổi theo thời gian (nồng độ tăng dần, lượng tăng gấp đôi I₂).

Đường (b): nồng độ I₂ thay đổi theo thời gian (nồng độ tăng dần).

Đường (c): nồng độ ICl thay đổi theo thời gian (nồng độ giảm dần, lượng giảm gấp đôi H₂).

Đường (d): nồng độ H₂ thay đổi theo thời gian (nồng độ giảm dần).

Bài 19.30 trang 59 SBT Hóa học 10: Phosgen (COCl₂) là một chất độc hóa học được sử dụng trong chiến tranh thế giới thứ nhất.

Phản ứng tổng hợp phosgen như sau: CO + Cl₂ → COCl₂

Biểu thức tốc độ phản ứng có dạng: $v=k.C_{CO}.C_{C{l}_2}^{3/2}$

Tốc độ phản ứng thay đổi như nào nếu:

a) Tăng nồng độ CO lên 2 lần.

b) Giảm nồng độ Cl₂ xuống 4 lần.

Lời giải

a) Tăng nồng độ CO lên 2 lần: $v\text{'}=k\mathrm{.2.}{C}_{CO}.C_{C{l}_2}^{3/2}=2v$

⇒ Tốc độ phản ứng tăng lên 2 lần.

b) Giảm nồng độ Cl₂ xuống 4 lần:

 $v\text{'}\text{'}=k.C_{CO}.{\left(\frac{C_{C{l}_2}}{4}\right)}^{3/2}=k.C_{CO}.\frac{1}{8}.C_{C{l}_2}^{3/2}=\frac{1}{8}v$

⇒ Tốc độ phản ứng giảm 8 lần.

Bài 19.31 trang 60 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng hóa học sau:

Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g)

a) Ở nhiệt độ phòng, đo được sau 1 phút có 7,5 mL khí hydrogen thoát ra. Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo hydrogen.

b) Ở nhiệt độ thấp, tốc độ phản ứng là 3 mL/min. Hãy tính xem sau bao lâu thì thu được 7,5 mL khí hydrogen.

Lời giải

a) $v=\frac{\mathrm{7,5}}{1}$ = 7,5 mL/min.

b) ∆t = $\frac{v}{\Delta C}=\frac{\mathrm{7,5}}{3}=$ 2,5 min.

Bài 19.32 trang 60 SBT Hóa học 10: Khi nhiệt độ phòng là 25^oC, cho 10 g đá vôi (dạng viên) vào cốc đựng 100 g dung dịch HCl loãng và nhanh chóng cho lên một cân điện tử. Đọc giá trị khối lượng cốc tại thời điểm ban đầu và sau 1 phút.

Lặp lại thí nghiệm khi nhiệt độ phòng là 35^oC. Kết quả thí nghiệm được ghi trong bảng sau:

STT	Nhiệt độ (oC)	Khối lượng cốc
		Thời điểm đầu	Sau 1 phút
1	25	235,40	235,13
2	35	235,78	235,21

 

a) Tính hệ số nhiệt độ của phản ứng.

b) Giả sử ban đầu cốc chứa dung dịch HCl và đá vôi có khối lượng 235,40 g. Thực hiện thí nghiệm ở 45^oC. Hỏi sau 1 phút, khối lượng cốc là bao nhiêu?

(Bỏ qua khối lượng nước bay hơi).

Lời giải

Khối lượng cốc giảm đi bằng khối lượng CO₂ thoát ra sau phản ứng.

a) Tốc độ phản ứng ở 25^oC là $v_1=\frac{\mathrm{235,40}-\mathrm{235,13}}{1}$ = 0,27 g/min.

Tốc độ phản ứng ở 35^oC là $v_2=\frac{\mathrm{235,78}-\mathrm{235,21}}{1}$ = 0,57 g/min.

Hệ số nhiệt độ của phản ứng: $\gamma =\frac{v_{T+10}}{v_T}=\frac{\mathrm{0,57}}{\mathrm{0,27}}=\mathrm{2,11.}$

b) Tốc độ phản ứng ở 45^oC là $v_{{45}^{o}C}=v_{{35}^{o}C}.\gamma$ = 0,57.2,11 = 1,20 g/min.

Khối lượng cốc sau 1 phút là: $\mathrm{1,20}=\frac{\mathrm{235,40}-x}{1}$

⇒ x = 235,40 – 1,20 = 234,20 (g).

Bài 19.33 trang 60 SBT Hóa học 10: Có hai miếng iron có kích thước giống hệt nhau, một miếng là khối iron đặc (A), một miếng có nhiều lỗ nhỏ liti bên trong và trên bề mặt (B). Thả hai miếng iron vào hai cốc đựng dung dịch HCl cùng thể tích và nồng độ, theo dõi thể tích khí hydrogen thoát ra theo thời gian. Vẽ đồ thị thể tích khí theo thời gian, thu được hai đồ thị sau:

 

Cho biết đồ thị nào mô tả tốc độ thoát khí từ miếng sắt A, miếng sắt B. Giải thích.

Lời giải

Miếng iron có nhiều lỗ có diện tích bề mặt lớn hơn nên lúc đầu tốc độ phản ứng với HCl cao hơn. Đồ thị (2) mô tả tốc độ thoát khí từ miếng iron B. Đồ thị (1) mô tả tốc độ thoát khí từ miếng iron A.

Bài 19.34 trang 61 SBT Hóa học 10: Xúc tác có hiệu quả cao là xúc tác làm tăng nhanh tốc độ phản ứng. Hai chất MnO₂ và Fe₂O₃ đều có khả năng xúc tác cho phản ứng phân hủy H₂O₂. Đo nồng độ H₂O₂ theo thời gian, thu được đồ thị sau:

 

Cho biết xúc tác nào có hiệu quả hơn. Giải thích.

Lời giải

Xúc tác MnO₂ có hiệu quả cao hơn vì đồ thị nồng độ H₂O₂ theo thời gian khi có mặt MnO₂ dốc hơn khi có Fe₂O₃.

Bài 19.35 trang 61 SBT Hóa học 10: Khí oxygen và hydrogen có thể cùng tồn tại trong một bình kín ở điều kiện bình thường mà không nguy hiểm. Nhưng khi có tia lửa điện hoặc một ít bột kim loại được thêm vào bình thì lập tức có phản ứng mãnh liệt xảy ra và có thể gây nổ.

a) Tia lửa điện có phải chất xúc tác không? Giải thích.

b) Bột kim loại có phải chất xúc tác không? Giải thích.

Lời giải

a) Tia lửa điện chỉ cung cấp năng lượng, không là chất xúc tác. Phân tử H₂ và O₂ hấp thu năng lượng đó để có năng lượng cao hơn giá trị năng lượng hoạt hóa, xảy ra phản ứng.

Chú ý: Nhiệt tạo thành ra từ phản ứng H₂ + O₂ → 2H₂O lại cung cấp năng lượng để phản ứng tiếp tục xảy ra.

b) Bột kim loại là chất xúc tác, làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, giúp phản ứng xảy ra.

Xem thêm các bài giải SBT Hoá học lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 18: Ôn tập chương 5

Bài 19: Tốc độ phản ứng

Bài 20: Ôn tập chương 6

Bài 21: Nhóm halogen

Bài 22: Hydrogen halide. Muối halide

Lý thuyết Tốc độ phản ứng

I. Tốc độ phản ứng hóa học

1. Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học

Tốc độ phản ứng được xác định bằng sự thay đổi lượng chất đầu hoặc chất sản phẩm trong một đơn vị thời gian: giây (s), phút (min), giờ (h), ngày (d), … Lượng chất có thể biểu diễn bằng số mol, nồng độ mol, khối lượng hoặc thể tích.

Các phản ứng khác nhau xảy ra với tốc độ khác nhau, có phản ứng xảy ra nhanh, có phản ứng xảy ra chậm.

Ví dụ:

2. Tốc độ trung bình của phản ứng

Để đặc trưng cho sự nhanh chậm của phản ứng trong một khoảng thời gian, ta dùng tốc độ phản ứng trung bình.

Đối với phản ứng tổng quát: aA + bB $\stackrel{}{\to }$ cC + dD

Gọi DC_A, DC_B, DC_C, DC_D lần lượt là biến thiên lượng chất các chất A, B, C, D trong khoảng thời gian Dt. Tốc độ trung bình của phản ứng được tính theo biểu thức:

$v_{tb}=-\frac{1}{a}\cdot \frac{\Delta C_A}{\Delta t}=-\frac{1}{b}\cdot \frac{\Delta C_B}{\Delta t}=\frac{1}{c}\cdot \frac{\Delta C_C}{\Delta t}=\frac{1}{d}\cdot \frac{\Delta C_D}{\Delta t}$

Ví dụ: Phản ứng phân hủy H₂O₂:

H₂O₂ $\stackrel{}{\to }$ H₂O + $\frac{1}{2}$ O₂.

Kết quả thí nghiệm đo nồng độ H₂O₂ tại các thời điểm khác nhau được trình bày dưới bảng sau:

Tính tốc độ phản ứng theo nồng độ H₂O₂ trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 3 giờ.

Hướng dẫn giải:

Tốc độ phản ứng theo nồng độ H₂O₂ trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 3 giờ là:

$v_{tb}=-\frac{\Delta C_{H_2{O}_2}}{\Delta t}=-\frac{C_{H_2{O}_2\left(3h\right)}-C_{H_2{O}_2\left(0h\right)}}{3-0}=-\frac{0,707-1,000}{3}\approx 0,098$ (mol/(L.h))

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng

Khi nồng độ chất phản ứng tăng lên, số va chạm giữa các hạt tăng lên, làm số va chạm hiệu quả cũng tăng lên và dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích số nồng độ các chất phản ứng với số mũ thích hợp. Đối với phản ứng đơn giản (phản ứng chỉ xảy ra qua một giai đoạn), số mũ là hệ số của chất tham gia trong phương trình hóa học.

Ví dụ: Xét phản ứng: 2NO + O₂ $\stackrel{}{\to }$ 2NO (1).

Từ thực nghiệm, xác định được mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng (1) và nồng độ các chất tham gia phản ứng:$v=k\cdot C_{NO}^2\cdot C_{O_2}$.

Trong đó: C_NO và $C_{O_2}$ là nồng độ mol của NO và O₂ tại thời điểm đang xét; k được gọi là hằng số tốc độ phản ứng; v là tốc độ phản ứng tại thời điểm đang xét. 

Xét tại thời điểm $C_{NO}=1M$ và $C_{O_2}=1M$, khi đó v = k. Như vậy: hằng số tốc độ k là tốc độ phản ứng khi nồng độ của tất cả các chất đầu đều bằng đơn vị.

Chú ý: Đại lượng k đặc trưng cho mỗi phản ứng và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng. Giá trị của k được xác định từ thực nghiệm.

2. Ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ phản ứng

Tăng áp suất hỗn hợp khí sẽ làm tốc độ phản ứng tăng.

Chú ý: Việc thay đổi áp suất không làm ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng không có chất khí tham gia.

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

Khi tăng nhiệt độ, các hạt (phân tử, nguyên tử hoặc ion) sẽ chuyển động nhanh hơn, động năng cao hơn. Khi đó, số va chạm hiệu quả giữa các hạt tăng lên, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

Thực nghiệm cho thấy khi tăng nhiệt độ lên 10^oC thì tốc độ phản ứng thường tăng từ 2 đến 4 lần.

Gọi v_T là tốc độ phản ứng tại nhiệt độ T, v_{T + 10} là tốc độ phản ứng tại nhiệt độ T + 10, khi đó: $\frac{v_{T+10}}{v_T}=\gamma$.

Trong biểu thức trên, g được gọi là hệ số nhiệt độ Van’t Hoff (Van-Hốp). Giá trị g càng lớn thì ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng càng mạnh.

Ví dụ: Xét phản ứng của acetone và iodine: CH₃COCH₃ + I₂ $\stackrel{}{\to }$ CH₃COCH₂I + HI.

Phản ứng có hệ số nhiệt g trong khoảng từ 30^oC đến 50^oC là 2,5. Ở 35^oC, phản ứng có tốc độ là 0,036 mol/(L.h). Tính tốc độ phản ứng ở 45^oC.

Hướng dẫn giải:

$\frac{v_{T+10}}{v_T}=\gamma \Rightarrow \frac{v_{{45}^{o}C}}{0,036}=2,5\Rightarrow v_{{45}^{o}C}=0,09$ (mol/(L.h)).

4. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng

Ví dụ: Nghiên cứu ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng:

CaCO₃ + 2HCl $\stackrel{}{\to }$ CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Tiến hành thí nghiệm:

- Cho cùng một lượng (khoảng 2 g) đa vôi dạng viên vào bình tam giác (1) và đá vôi đập nhỏ vào bình tam giác (2).

- Rót 20 ml dung dịch HCl 0,5M vào mỗi bình.

Nhận xét: Phản ứng trong bình (2) có tốc độ thoát khí nhanh hơn.

Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, số va chạm giữa các chất đầu tăng lên, số va chạm hiệu quả cũng tăng theo, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

5. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng

Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng nó không bị biến đổi về lượng và chất sau phản ứng.

Ví dụ: Thực hiện hai phản ứng phân hủy H₂O₂: một phản ứng có xúc tác MnO­₂, một phản ứng không xúc tác. Đo thể tích khí oxygen theo thời gian và biểu diễn trên đồ thị như sau:

Nhận xét: Đường phản ứng (b) có tốc độ thoát khí oxygen nhanh hơn, do đó phản ứng (b) có xúc tác MnO₂.

III. Một số ứng dụng của việc thay đổi tốc độ phản ứng

Trong đời sống và trong sản xuất, con người áp dụng nhiều biện pháp kĩ thuật để thay đổi tốc độ phản ứng như thay đổi nồng độ, nhiệt độ, dùng chất xúc tác, …

Ví dụ: Trong hàn xì, đốt acetylene bằng oxygen nguyên chất cháy nhanh và cho nhiệt độ cao hơn khi đốt bằng oxygen trong không khí.