Bài tập Tốc độ phản ứng hóa học có đáp án

Dây Mg ở ống nghiệm đựng dung dịch HCl 2M sẽ bị tan hết trước.

Vì nồng độ của các chất phản ứng sẽ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Cụ thể: “Nồng độ các chất phản ứng càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn”.

Trong cùng một khoảng thời gian lượng HCl và Mg bị mất đi ở thí nghiệm với dung dịch HCl 2M là nhanh hơn.

⇒ Lượng MgCl$_{2}$ tạo thành ở dung dịch HCl 2M cũng tăng lên nhanh hơn.

Coi thể tích của dung dịch là không đổi trong suốt quá trình của phản ứng

⇒ Nồng độ của MgCl$_{2}$ ở dung dịch HCl 2M tăng lên nhanh hơn

ΔC = C$_{2}$ – C$_{1}$; Δt = t$_{2}$ – t$_{1}$

Trong đó C$_{1}$, C$_{2}$ là nồng độ của một chất tại thời điểm tương ứng t$_{1}$ và t$_{2}$.

Các chất tham gia có nồng độ giảm theo thời gian ⇒ C$_{2}$ < C$_{1}$ ⇒ ΔC < 0

Vậy để tốc độ phản ứng nhận giá trị dương cần phải thêm dấu trừ trong biểu thức (3) khi tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia phản ứng

Theo O$_{2}$: Nồng độ ban đầu của O$_{2}$(C$_{1}$) là 0, nồng độ sau 100s (C$_{2}$) là 0,0016M.

Δt = 100 s – 0 s = 100 s. Vậy tốc độ trung bình của phản ứng trong 100 s đầu tiên là:

$\overline{v}=\frac{1}{1}.\frac{0{,}0016-0}{100}=0{,}000016\ (M.{s}^{-1})$ = 1,6.10$^{-5}$ (M.s$^{-1}$)

Sắp xếp tốc độ các phản ứng sau theo chiều tăng dần:

(2) phản ứng gỉ sắt < (1) phản ứng than cháy trong không khí < (3) phản ứng nổ của khí bình gas.

Mẩu đá vôi tan nhanh hơn trong dung dịch HCl 0,2M (ống nghiệm (b)) đồng thời khí thoát ra ở ống nghiệm (b) cũng nhanh hơn khí thoát ra ở ống nghiệm (a).

Phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO$_{3}$ + 2HCl → CaCl$_{2}$ + H$_{2}$O + CO$_{2}$↑

Nhận xét:

Nồng độ HCl càng lớn thì tốc độ của phản ứng càng lớn.

Bơm N$_{2}$ hoặc CO$_{2}$ vào túi để đẩy bớt oxygen ra ngoài

⇒ Giảm nồng độ oxygen trong túi

⇒ Giảm tốc độ phản ứng oxi hóa của oxygen

⇒ Hạn chế sự ôi thiu thực phẩm

Biểu thức (5) v = k.${C}_{A}^{a}.{C}_{B}^{b}$

Nếu nồng độ của chất A và B đều bằng 1M thì ta có: v = k.1.1 hay v = k

Như vậy hằng số tốc độ phản ứng có giá trị đúng bằng tốc độ phản ứng.

Tốc độ của phản ứng (6): v = k.${C}_{{H}_{2}}^{}.{C}_{{I}_{2}}^{}$

Nếu nồng độ H$_{2}$ tăng gấp đôi thì v’ = k. ${C}_{{H}_{2}}^{}.{C}_{{I}_{2}}^{}$= 2.v

⇒ Nếu nồng độ H$_{2}$ tăng gấp đôi thì tốc độ của phản ứng tăng gấp đôi.

Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ của phản ứng H$_{2}$(g) với I$_{2}$(g) là:

v = k.${C}_{{H}_{2}}^{}.{C}_{{I}_{2}}^{}$

Khi nồng độ của H$_{2}$(g) cũng như I$_{2}$(g) đều tăng lên gấp đôi ta có:

v’ = k. ${C}_{{H}_{2}}^{}.{C}_{{I}_{2}}^{}$= 4.v

Vậy tốc độ của phản ứng tăng lên 4 lần.

a) Oxygen duy trì sự hô hấp, khi ở nơi đông người trong không gian kín nồng độ oxygen càng loãng.

⇒ Nồng độ oxygen trong không khí không đủ để cung cấp cho mọi người.

⇒ Ta cảm thấp khó thở và phải thở nhanh hơn.

b) Vì oxygen duy trì sự cháy mà trong bình khí oxygen nguyên chất, nồng độ oxygen lớn hơn ngoài không khí nên tàn đóm cháy bùng lên.

c) Bệnh nhân suy hô hấp khó khăn trong việc tự thở, dẫn đến thiếu oxygen cung cấp cho hoạt động của cơ thể. Trong bình khí nén oxygen, nồng độ oxygen cao hơn nồng độ oxygen có trong không khí giúp bệnh nhân thở dễ dàng hơn, cung cấp đủ oxygen cho các tế bào, giúp duy trì sự sống.

Hiện tượng: Mẩu đá vôi B (đã được tán nhỏ thành bột) tan trong dung dịch HCl nhanh hơn mẩu đá vôi A, đồng thời khí thoát ra ở ống nghiệm chứa mẩu B cũng nhanh hơn.

Phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO$_{3}$ + 2HCl → CaCl$_{2}$ + H$_{2}$O + CO$_{2}$↑

Nhận xét: Diện tích bề mặt càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn.

Hiện tượng: Đinh sắt tan nhanh hơn, đồng thời khí thoát ra nhanh hơn ở ống nghiệm được đun nóng bằng đèn cồn.

Phương trình hóa học của phản ứng:

Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl$_{2}$(aq) + H$_{2}$(g)

$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}={γ}^{(\frac{{T}_{2}-{T}_{1}}{10})}$

⇔ $\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}={2}^{(\frac{50-20}{10})}$= 2$^{3}$ = 8

Vậy với phản ứng có γ = 2, nếu nhiệt độ tăng từ 20$^{o}$C lên 50$^{o}$C thì tốc độ phản ứng tăng 8 lần.

- Rót khoảng 2 ml nước oxi già (dung dịch H$_{2}$O$_{2}$ 3%) vào một ống nghiệm.

Hiện tượng: Xuất hiện lăn tăn bọt khí.

Nhận xét: Dung dịch H$_{2}$O$_{2}$ 3% ở điều kiện bình thường phân hủy rất chậm tạo bọt khí O$_{2}$ thoát ra. Theo phương trình:

2H$_{2}$O$_{2}$(aq) → O$_{2}$(g) + 2H$_{2}$O(l)

- Thêm một lượng nhỏ bột MnO$_{2}$ (màu đen, dùng làm chất xúc tác) vào ống nghiệm.

Hiện tượng: Bọt khí thoát ra mãnh liệt, khi kết thúc thí nghiệm màu đen của MnO$_{2}$ ban đầu vẫn giữ nguyên.

Nhận xét: Phản ứng xảy ra nhanh hơn do thêm xúc tác MnO$_{2}$, sau phản ứng MnO$_{2}$ không bị biến đổi.

2H$_{2}$O$_{2}$(aq) $\overset{Mn{O}_{2}}{\rightarrow }$ O$_{2}$(g) + 2H$_{2}$O(l)

Kết luận: Chất xúc tác MnO$_{2}$ làm tăng tốc độ phân hủy H$_{2}$O$_{2}$.

Enzyme amylase và lipase có trong nước bọt là chất xúc tác đẩy nhanh quá trình tiêu hóa tinh bột và chất béo.

Khi nhai kĩ thức ăn được chia nhỏ hơn nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa thức ăn với các enzyme, khiến các phản ứng trong quá trình tiêu hóa chất béo và tinh bột xảy ra nhanh hơn, hiệu quả hơn.

Áp dụng mối liên hệ của hệ số Van’t Hoff với tốc độ và nhiệt độ ta có:

$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}={γ}^{(\frac{{T}_{2}-{T}_{1}}{10})}$

Trong đó giá trị γ = 2 – 4

Với γ = 2 ⇒ $\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}={2}^{(\frac{120\ -\ 100}{10})}$ = 4

Vậy tốc độ quá trình thủy phân collagen thành gelatin sẽ tăng lên ít nhất 4 lần khi sử dụng nồi áp suất thay cho nồi thường.

Hình ảnh bên minh họa ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc tới tốc độ phản ứng.

Giả sử khối lập phương là chất X, quả cầu màu xanh là chất Y.

Khi chất X được chia nhỏ, số va chạm của chất X và chất Y (trong cùng một đơn vị thời gian) sẽ lớn hơn, từ đó tốc độ phản ứng tăng.

Phương trình hóa học của phản ứng:

Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl$_{2}$(aq) + H$_{2}$(g)

Để làm tăng tốc độ điều chế khí H$_{2}$ ta có thể:

- Tăng nồng độ dung dịch HCl.

- Dùng sắt bột và khuấy nhẹ trong quá trình phản ứng.

- Đun nóng ống nghiệm chứa hỗn hợp Fe và HCl

a) Đồ thị màu đỏ ban đầu cao hơn đồ thị màu xanh do: Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn, khí thoát ra càng nhiều.

b) Sau một thời gian, hai đồ thị lại chụm lại với nhau do phản ứng đã dừng lại (một hoặc cả hai các chất tham gia phản ứng hết). Do cùng lượng kim loại và H$_{2}$SO$_{4}$ cùng thể tích, nồng độ nên lượng khí thu được là như nhau ở cả 2 trường hợp.

a) Tốc độ trung bình của phản ứng trong phút thứ nhất là

$\overline{v}=\ -\frac{1}{a}.\frac{Δ{C}_{A}}{Δt}$ = $-\frac{1}{1}.\frac{0{,}1496-0{,}1563}{60-0}$ = 1,12.10$^{-4}$ (M.s$^{-1}$)

Tốc độ trung bình của phản ứng từ phút thứ nhất tới hết phút thứ hai là

$\overline{v}=\ -\frac{1}{a}.\frac{Δ{C}_{A}}{Δt}$ = $-\frac{1}{1}.\frac{0{,}1431-0{,}1496}{120-60}$ = 1,08.10$^{-4}$ (M.s$^{-1}$)

b) Đa số các phản ứng hóa học có nồng độ giảm dần theo thời gian.

Nồng độ của chất phản ứng càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn. Càng về sau nồng độ của chất A càng giảm nên tốc độ của phản ứng cũng giảm dần.