Lý thuyết Hóa học 10 bài 15 CTST

a. Trình bày khái niệm tốc độ phản ứng hóa học

- Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học dùng để đánh giá mức độ xảy ra nhanh hay chậm của một phản ứng.

- Theo thời gian, nồng độ các chất phản ứng và sản phẩm thay đổi nên tốc độ phản ứng sẽ thay đổi, vì vậy người ta thường tính tốc độ trung bình của phản ứng. Ngoài ra, còn có tốc độ tức thời của phản ứng, là tốc độ phản ứng tại một thời điểm nào đó.

Hình 15.1. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ chất phản ứng nồng độ của chất phản ứng và (màu tím) và sản phẩm (màu xanh) theo thời gian

b. Tính tốc độ trung bình của phản ứng hoá học

Ví dụ 1: Trong phản ứng hóa học: Mg (s) + 2HCl (aq) →  MgCl₂ (aq) + H₂ (g)

Sau 40 giây, nồng độ của dung dịch HCl giảm từ 0,8 M về còn 0,6 M. Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo nồng độ HCl trong 40 giây.

Hướng dẫn:

Thời gian phản ứng: \(\Delta\)t = 40 (s)

Biến thiên nồng độ dung dịch HCl là \(\Delta\)C = 0,6 – 0,8 = -0,2 (M)

Hệ số cân bằng của HCl trong phương trình hóa học là 2.

* Tìm hiểu về định luật tác dụng khối lượng

- Các phản ứng diễn ra với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào nhiều yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, áp suất đối với chất tham gia là chất khí, bề mặt tiếp xúc, chất xúc tác, cường độ ánh sáng, thể của chất, dung môi hòa tan các chất phản ứng, ...

- Năm 1864, hai nhà bác học Guldberg (Gấu-bớc) và Waage (Qua-ge) khi nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ vào nồng độ đã đưa ra định luật tác dụng khối lượng: Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.

Ví dụ 2: Xét phản ứng

2CO(g) + O₂(g) →  2CO₂(g)

Biểu thức tốc độ tức thời của phản ứng viết theo định luật là:

\(v = k.C_{CO}^2.{C_{{O_2}}}\)

Bài 1: Trong tự nhiên có những phản ứng xảy ra rất nhanh, như phản ứng nổ của pháo hoa, phản ứng cháy của que diêm,… nhưng cũng có những phản ứng xảy ra chậm hơn, như quá trình oxi hóa các kim loại sắt, đồng trong khí quyển, sự ăn mòn vỏ tàu biển làm bằng thép,… Để đánh giá mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học cần dùng đại lượng nào? Cách tính ra sao?

Hướng dẫn giải

- Để đánh giá mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học, người ta dùng đại lượng: tốc độ phản ứng

- Cách tính: Cho phản ứng tổng quát:

aA + bB → cC + dD

Biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng:

\(\overline v  =  - \frac{1}{a}.\frac{{\Delta {C_A}}}{{\Delta t}} =  - \frac{1}{b}.\frac{{\Delta {C_B}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{c}.\frac{{\Delta {C_C}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{d}.\frac{{\Delta {C_D}}}{{\Delta t}}\)

Trong đó:

\(\mathop v\limits^\_\): tốc độ trung bình của phản ứng

∆C = C₂ – C₁: sự biến thiên nồng độ

∆t = t₂ – t₁: biến thiên thời gian

C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại 2 thời điểm tương ứng t₁, t₂

Bài 2. Tốc độ của phản ứng tăng bao nhiêu lần nếu tăng nhiệt độ từ 200^oC đến 240^oC, biết rằng khi tăng 10^oC thì tốc độ phản ứng tăng 2 lần.

Hướng dẫn giải

Gọi V₂₀₀ là tốc độ phản ứng ở 200^oC

Ta có: V₂₁₀= 2.V₂₀₀

V₂₂₀= 2V₂₁₀=4V₂₀₀

V₂₃₀=2V₂₂₀=8V₂₀₀

V₂₄₀=2V₂₃₀=16V₂₀₀

Vậy tốc độ phản ứng tăng lên 16 lần

Bài 3. Cho phản ứng: A+ 2B → C

Nồng độ ban đầu các chất: [A] = 0,3M; [B] = 0,5M. Hằng số tốc độ k = 0,4

a) Tính tốc độ phản ứng lúc ban đầu.

b) Tĩnh tốc độ phản ứng tại thời điểm t khi nồng độ A giảm 0,1 mol/l.

Hướng dẫn giải

a) Tốc độ ban đầu:

V_{ban đầu} = k.[A].[B]²= 0,4.[0,3].[0,5] ² =0,3 mol/ls

b) Tốc độ tại thời điểm t

Khi nồng độ A giảm 0,1 mol/lít thì B giảm 0,2 mol/l theo phản ứng tỉ lệ 1 : 2

Nồng độ tại thời điểm t:

[A’] = 0,3 – 0,1 =0,2 (mol/l)

[B’]=0,5 -0,2 =0,3 (mol/l)

V= k.[A’].[B’] ²= 0,4.[0,2].[0,3] ²=0,0072 mol/ls