Bài 19: Tốc độ phản ứng

Sự khác nhau giữa hình a) và hình b) là kích thước của chất Y. Khi chất Y bị chia nhỏ ra thì khả năng va chạm với X lớn hơn (hình b) còn chất Y không bị chia nhỏ thì khả năng va chạm với X ít hơn (hình a)

=> Yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là diện tích tiếp xúc

Khi tăng các yếu tố là nồng độ, nhiệt độ, áp suất, bền mặt tiếp xúc thì làm tăng số va chạm hiệu quả, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

Riêng áp suất chỉ đúng với phản ứng có chất khí, nhưng với trường hợp này chỉ có chất khí sinh ra nên áp suất không làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

=> Các biện pháp làm tăng tốc độ phản ứng: (1), (4)

Ta có t₂=50^oC, t₁=80^oC

Áp dụng công thức: \(\dfrac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}} = {\gamma ^{\dfrac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}} = {2^{\dfrac{{50 - 80}}{{10}}}} = {2^{ - 3}} = 1/8\)

Tốc độ phản ứng giảm 8 lần khi giảm nhiệt độ của phản ứng từ 80^oC xuống 50^oC

Gọi nồng độ ban đầu của CO và Cl₂ lần lượt là \({C_{CO}}\)và \({C_{C{l_2}}}\)=> \(v = k.{C_{CO}}.C_{C{l_2}}^{3/2}\)

Khi tăng nồng độ Cl₂ lên 3 lần tức có \(3{C_{C{l_2}}}\)=> \(v' = k.{C_{CO}}.{(3{C_{C{l_2}}})^{3/2}} \simeq 5,2k{C_{CO}}.C_{C{l_2}}^{3/2} = 5,2v\)

=> Khi tăng nồng độ Cl₂ lên 3 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên khoảng 5,2 lần

Từ 0,352 mg đioxin phân hủy còn lại là 2,2.10^-5 g đioxin tức đã giảm \(\dfrac{{0,{{352.10}^{ - 3}}}}{{2,{{2.10}^{ - 5}}}} = 16 = {2^4}\) lần

=> Thời gian cần thiết để 0,352 mg đioxin phân hủy còn lại là 2,2.10^-5 g đioxin là 8.4=32 năm

PTHH: \({O_2} + 2{H_2} \to 2{H_2}O\)

Nhận thấy O₂ và H₂ là các chất tham gia phản ứng nên nồng độ theo thời gian sẽ giảm

Theo PTHH số phân tử O₂ tham gia phản ứng ít hơn số phân tử H₂ nên số va chạm hiệu quả với H₂ để tạo thành H₂O ít hơn => Sự giảm nồng độ theo thời gian của O₂ chậm hơn so với H₂ => Tương ứng với đường cong (2)

V = k. [A] . [B]² 

 20 % chất A tham gia phản ứng => có : 1. 20 : 100 = 0,2 M đã tham gia phản ứng

A     +      2B → C

0,2   =>   0,4

=> Nồng độ A còn : 1- 0,2 = 0,8

=> Nồng độ B còn : 3- 0,4 = 2,6

V = 0,5 . 0,8 . 2,6² = 2,704

Theo định luật tác dụng khối lượng có: \(v = k.{[{I^ - }{\rm{]}}^a}.{{\rm{[}}{S_2}{O_8}^{2 - }{\rm{]}}^b}\)

Thay các giá trị tương ứng vào công thức trên ta được:

\({v_1} = k.{(0,001)^a}.{(0,001)^b}\)

\({v_2} = k.{(0,002)^a}.{(0,001)^b}\)

\({v_3} = k.{(0,002)^a}.{(0,002)^b}\)

=> \(\dfrac{{{v_2}}}{{{v_1}}} = {2^a} = 2 \Rightarrow a = 1\); \(\dfrac{{{v_3}}}{{{v_2}}} = {2^b} = 2 \Rightarrow b = 1\)

=> Biểu thức định luật tốc độ phản ứng là \(v = k.{\rm{[}}{I^ - }{\rm{]}}.{\rm{[}}{S_2}{O_8}^{2 - }{\rm{]}}\)

Từ 0,132.10^-3 gam dioxin phân huỷ còn lại 4,125.10-6 gam dioxin tức đã giảm \(\dfrac{{0,{{132.10}^{ - 3}}}}{{4,{{125.10}^{ - 6}}}} = {2^5}\)lần

=> Thời gian cần thiết để 0,132.10^-3 gam phân huỷ còn 4,125.10^-6 gam dioxin là 8.5 = 40 năm

Hình trên minh hoạ ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc đến tốc độ phản ứng

Khi tăng nồng độ thì tốc độ phản ứng tăng => Thời gian phản ứng giảm

=> Chiều sắp xếp theo chiều giảm dần thời gian phản ứng là t₁ > t₂ > t₃ > t₄

Từ đồ thị ở thời điểm t₁ đường biểu diễn thể tích của khí carbonic theo thời gian có độ dốc lớn nhất => Tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất

- Vì thanh B có nhiều lỗ nhỏ => Thanh B có tổng diện tích tiếp xúc bề mặt lớn hơn thanh A => Ban đầu tốc độ phản ứng ở thanh B nhanh hơn => Tốc độ thoát khí nhanh hơn.

- Do hai miếng có cùng kích thước, mà thanh B có nhiều lỗ nhỏ => Khối lượng magnesium ở thanh B nhỏ hơn thanh A nên sau một thời gian phản ứng thì lượng magnesium ở thanh B hết => Lượng khí thoát ra không đổi và nhỏ hơn lượng khí thoát ra ở thanh A

=> D sai

Tốc độ phản ứng sẽ tăng nếu

- tăng áp suất

- tăng nhiệt độ

- tăng nồng độ khí A, B

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng trên :

- Nồng độ H₂O₂ : nếu tăng nồng độ H₂O₂  thì tốc độ phản ứng tăng.

- Thêm chất xúc tác : làm tăng tốc độ của phản ứng.

- Nhiệt độ : nếu tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng tăng.

→ Yếu tố không ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng là áp suất vì chất tham gia không phải là chất khí.

Gọi k là hằng số tốc độ phản ứng => Công thức tính tốc độ phản ứng theo k: v = k[SO₂]²[O₂]

- Khi tăng nồng độ của SO₂ lên 2 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên 2² = 4 lần

- Khi tăng nồng độ của SO₂ lên 4 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên 4² = 16 lần

- Khi tăng nồng độ của O₂ lên 2 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên 2 lần

- Khi tăng đồng thời nồng độ SO₂ và O₂ lên 2 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên 2².2 = 8 lần

Tốc độ phản ứng tăng lên 3 lần nên $\dfrac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}}\,\, = \,\,3$ mà ${v_{{t_2}}} = \,\,{v_{{t_1}}}.{k^{\dfrac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\,\, \to \,\,{k^{\dfrac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\, = \,\,\dfrac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}}\,\, = \,\,3\,\,\,\,(1)$

- Tăng nhiệt độ thêm ${25^o}C$ thì t₂ – t₁ = ${25^o}C$

Thay vào (1) : ${k^{\dfrac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\, = \,\,{k^{2,5}} = 3\,\, \to \,\,k\,\,\, = \,1,552$

- Khi phản ứng tăng từ ${20^o}C\,$ lên ${170^o}C\,$ thì t₂ – t₁ = ${150^o}C\,$

→ $\,\,\dfrac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}}\,\, = {k^{\dfrac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\, = \,\,1,{552^{15}} = \,\,730$

=> Tốc độ phản ứng tăng lên 730 lần.

Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào các yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác và bề mặt tiếp xúc.

Thể tích giảm dẫn đến áp suất tăng → cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại sự tăng áp suất → cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều thuận giảm số phân tử khí)→ C đúng

Giả sử ban đầu khi ở trạng thái cân bằng: [NO] = a(M); [O₂] = b (M); [NO₂] = c (M)

→ Tốc độ chiều thuận: V_t = k[NO]²_.[O₂] = k.a².b

→ Tốc độ chiều nghịch: V_n = k’[NO₂]² = k’c

Khi giảm thể tích xuống 3 lần thì nồng độ các chất tăng lên 3 lần

V_{thuận sau} = k[3NO]²_.[3O₂] =  3².3 k[NO]²_.[O₂] = 27 k.a².b = 27V_t → Tốc độ phản ứng thuận tăng 27 lần  → A đúng

V_{nghịch sau} = k’[3NO₂]² = 3² k’[NO₂]² = 9 k’c = 9V_n → Tốc độ phản ứng nghịch tăng 9 lần →  B đúng

Cốc A có nồng độ lớn hơn cốc B, nên khi cho cùng nồng độ dd H₂SO₄ vào 2 cốc thì cốc A sẽ có tốc độ phản ứng nhanh hơn cốc B.

→ cốc A xuất hiện kết tủa nhanh hơn cốc B.