Bài tập tốc độ phản ứng

Diện tích tiếp xúc càng lớn thì phản ứng càng dễ xảy ra => khi Al dạng bột là có diện tích tiếp xúc lớn nhất nên tốc độ phản ứng lớn nhất

Theo đồ thị ta thấy khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng.

- Khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 40^oC lên 70^oC ⟹ tốc độ phản ứng tăng n³ lần (coi như tăng liên tiếp 3 lần, mỗi lần 10^oC).

⟹ v₃ = n³.v₂

⟹ n³ = 15,625 ⟹ n = 2,5.

- Khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 20^oC lên 40^oC ⟹ tốc độ phản ứng tăng n² lần (coi như tăng liên tiếp 2 lần, mỗi lần 10^oC).

⟹ v₂ = n².v₁ = 2,5².v₁ = 6,25v₁

Vậy v₂ = 6,25v₁.

Tỉ lệ tốc độ phản ứng ở x^oC với tốc độ phản ứng ở 10^oC là \(\dfrac{{{v_x}}}{{{v_{10}}}} = \dfrac{{16v}}{v} = 16 = {2^4}\)

⟹ Coi như nhiệt độ tăng liên tiếp 4 lần, mỗi lần 10^oC từ nhiệt độ 15^oC ban đầu

⟹ x = 15 + 4.10 = 55^oC.

Cứ tăng nhiệt độ lên 10^oC tốc độ của phản ứng tăng 3 lần

Ta có: \(\dfrac{{70 - 20}}{{10}} = 5\)

⟹ Tăng nhiệt độ 20^oC lên 70^oC nghĩa là tăng nhiệt độ lên liên tiếp 5 lần, mỗi lần 10^oC

⟹ Tốc độ phản ứng tăng 3⁵ = 243 lần.

- Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian 25 giây theo Br₂ là 3,5.10^-5 mol/(l.s)

⟹ Lượng Br₂ đã phản ứng trong 25s là \(\Delta {C_{B{r_2}}} = \overline v .\Delta t = 3,{5.10^{ - 5}}.25 = 8,{75.10^{ - 4}}\) mol/l.

Vậy nồng độ Br₂ ban đầu là C_bđ = 1,25.10^-4 + 8,75.10^-4 = 0,001 mol/l.

Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian 20 giây tính theo chất A là \(\overline v  = \dfrac{{0,1 - 0,085}}{{40}} = 3,{75.10^{ - 4}}\) mol/(l.s).

Tốc độ phản ứng thuận tính theo nồng độ của các chất tham gia phản ứng là v = k.[SO₂]².[O₂]

Khi tăng nồng độ của O₂ lên 2 lần và giảm nồng độ SO₂ đi 2 lần thì tốc độ phản ứng thuận khi đó: v' = k.(0,5[SO₂])². 2[O₂] = 0,5k.[SO₂]².[O₂] = 0,5v

⟹ Tốc độ phản ứng thuận giảm 2 lần.

Tốc độ phản ứng thuận tính theo nồng độ của các chất tham gia phản ứng là v = k.[HI]²

Khi áp suất của HI tăng lên 2 lần thì nồng độ của HI cũng tăng lên 2 lần.

Tốc độ phản ứng lúc đó là v^' = k.(2[HI])² = 4k.[HI]² = 4v

⟹ Tốc độ phản ứng tăng lên 4 lần.

Khi cho MnO₂ vào dung dịch thì bọt khí oxi thoát ra rất mạnh, khi đó tốc độ phản ứng tăng.

Sau phản ứng, MnO₂ vẫn còn nguyên vẹn ⟹ MnO₂ đóng vai trò chất xúc tác trong phản ứng này.

Thí nghiệm 1: \({v_1} = k.{(0,01)^x}.{(0,01)^y} = 1,{2.10^{ - 5}}\) (1)

Thí nghiệm 2: \({v_2} = k.{(0,01)^x}.{(0,02)^y} = 2,{4.10^{ - 5}}\) (2)

Thí nghiệm 3: \({v_3} = k.{(0,02)^x}.{(0,02)^y} = 4,{8.10^{ - 5}}\) (3)

Từ (1) và (2) => m = 1

Từ (2) và (3) => n = 1

Thay m = n = 1 vào (1) => k = 0,12 (L.mol^-1.s^-1)

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 \(v = k.{\rm{[}}{I^ - }{\rm{]}}.{\rm{[}}{S_2}{O_8}^{2 - }{\rm{]}}\)

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng: \(v = k.{{\rm{[}}{H_2}{C_2}{O_4}{\rm{]}}^a}.{{\rm{[}}Mn{O_4}^ - {\rm{]}}^b}\)

Thay số liệu trong bảng vào biểu thức trên ta có:

Thí nghiệm 1: \({v_1} = k.{{\rm{[}}1,98]^a}.{{\rm{[}}1,{08.10^{ - 2}}{\rm{]}}^b} = 5,{4.10^{ - 5}}\) (1)

Thí nghiệm 2: \({v_2} = k.{{\rm{[}}3,97]^a}.{{\rm{[}}1,{08.10^{ - 2}}{\rm{]}}^b} = 1,{1.10^{ - 4}}\) (2)

Thí nghiệm 3: \({v_3} = k.{{\rm{[}}1,98]^a}.{{\rm{[}}2,{17.10^{ - 2}}{\rm{]}}^b} = 2,{1.10^{ - 4}}\) (3)

Từ (1) và (2) suy ra a = 1

Từ (1) và (3) suy ra b = 2

=> Công thức tính tốc độ của phản ứng trên là \(v = k.{\rm{[}}{H_2}{C_2}{O_4}{\rm{]}}.{{\rm{[}}Mn{O_4}^ - {\rm{]}}^2}\)

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 bảng số liệu ta thấy:

- thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 khác nhau ở thành phần chất khác => Yếu tố ảnh hưởng là chất xúc tác => B đúng

- thí nghiệm 1 và thí nghiệm 3 khác nhau ở thành phần nhiệt độ => Yếu tố ảnh hưởng là nhiệt độ => A đúng

- thí nghiệm 1 và thí nghiệm 4 khác nhau ở thành phần nồng độ H₂SO₄ => Yếu tố ảnh hưởng là nồng độ H₂SO₄ => D sai

- mục đích của việc thêm 1 ml nước cất trong thí nghiệm 4 để nồng độ KMnO₄ và H₂C₂O₄ không đổi vì có tổng thể tích dung dịch đều bằng 2 ml => C đúng

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

Từ đồ thị thấy rằng xúc tác MnO₂ có hiệu quả hơn vì khi có mặt xúc tác MnO₂ nồng độ H₂O₂ giảm nhanh hơn => D sai