Tốc độ phản ứng, các yếu tố ảnh hưởng

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:  ${v_1} = k{\left( {\left[ {NO} \right]} \right)^2}\left[ {{O_2}} \right]$

- Khi tăng áp suất của NO lên 3 lần → Nồng độ của NO tăng lên 3 lần, nồng độ của O₂ không đổi nên ${v_2} = k{\left( {3\left[ {NO} \right]} \right)^2}{\left[ {{O_2}} \right]_1}\,\, = \,\,k.9.{\left( {\left[ {NO} \right]} \right)^2}\left[ {{O_2}} \right]$

→ $\frac{{{v_2}}}{{{v_1}}} = \,\,\frac{{k.9.{{\left( {\left[ {NO} \right]} \right)}^2}\left[ {{O_2}} \right]\,}}{{k{{\left( {\left[ {NO} \right]} \right)}^2}\left[ {{O_2}} \right]}}\,\, = \,\,9\,\, \to \,\,{v_2} = \,\,9{v_1}$ → Tốc độ phản ứng tăng lên 9 lần

- Ngược lại: Khi giảm áp suất của NO xuống 3 lần

→ Nồng độ của NO giảm đi 3 lần, nồng độ của O₂ không đổi

${v_2} = k{\left( {\frac{{\left[ {NO} \right]}}{3}} \right)^2}{\left[ {{O_2}} \right]_1}\,\, = \,\,k.\frac{{{{\left( {\left[ {NO} \right]} \right)}^2}}}{9}\left[ {{O_2}} \right]$

$ \to \,\,\frac{{{v_2}}}{{{v_1}}} = \,\,\frac{{k.\frac{{{{\left( {\left[ {NO} \right]} \right)}^2}}}{9}\left[ {{O_2}} \right]\,}}{{k{{\left( {\left[ {NO} \right]} \right)}^2}\left[ {{O_2}} \right]}}\,\, = \,\,\frac{1}{9}\,\, \to \,\,{v_2} = \,\,\frac{{{v_1}}}{9}$

→ Tốc độ phản ứng giảm đi 9 lần

${n_{{O_2}}} = \,\,\frac{{0,0336}}{{22,4}}\,\, = \,\,0,0015\,\,mol$

2H₂O₂ $\xrightarrow{{Mn{O_2}}}$ 2H₂O + O₂

+) Theo phương trình phản ứng : ${n_{{H_2}{O_2}}}$_{phản ứng} =  $2{n_{{O_2}}} = \,\,2.0,0015\,\, = \,\,0,003\,\,mol$

+) Lượng H₂O₂ phản ứng này chính là lượng H₂O₂ biến đổi trong 60 giây  

hay  ∆C =  $\frac{{0,003}}{{0,1}}\,\, = \,\,0,03\,\,mol/L$

+) $\overline v = \,\,\frac{{\Delta C}}{{\Delta t}}$  nên  $\overline v \,\, = \,\,\frac{{0,03}}{{60}}\,\, = \,\,{5.10^{ - 4}}\,\,mol/\left( {L.s} \right)$

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

Gọi k là hằng số tốc độ phản ứng.

→ Công thức tính tốc độ phản ứng theo k: ${v_1} = k\left[ {{A_2}} \right]{\left( {\left[ B \right]} \right)^2}$  

Khi áp suất của A₂ tăng lên 6 lần thì nồng độ của A₂ tăng lên 6 lần và nồng độ của B không đổi thì: ${v_2}{\text{ }} = k.6.\left[ {{A_2}} \right]{\left( {\left[ B \right]} \right)^2}$

 $\to \,\,\frac{{{v_2}}}{{{v_1}}} = \,\,\frac{{k.6.\left[ {{A_2}} \right]{{\left( {\left[ B \right]} \right)}^2}}}{{k\left[ {{A_2}} \right]{{\left( {\left[ B \right]} \right)}^2}}}\,\, = \,\,6\,\, \to \,\,{v_2} = \,\,6{v_1}$ → Tốc độ phản ứng tăng lên 6 lần.

Tốc độ trung bình của phản ứng : $\overline v \,\, = \,\,\frac{{\Delta C}}{{\Delta t}}\,\, = \,\frac{{0,01 - \,0,008}}{{20}}\,\, = \,\,{10^{ - 4}}$  mol/(L.s).

Gọi nhiệt độ của phản ứng trước và sau khi tăng là t₁, t₂.

+) Tốc độ phản ứng tăng lên 1024 lần nên  $\frac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}}\,\, = \,\,1024$

mà ${v_{{t_2}}} = \,\,{v_{{t_1}}}.{k^{\frac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\,\, \to \,\,{k^{\frac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\, = \,\,\frac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}}\,\, = \,\,1024\,\,\,\,(1)$

+) Theo bài ra ta có, nhiệt độ tăng thêm nên t₂ – t₁ =${50^o}C$

Thay vào (1) ta có ${k^{\frac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\, = \,\,1024\,\, \to \,\,{k^5}\,\, = \,\,{4^5}\,\, \to \,\,k\,\, = \,\,4$

Vậy hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng là 4.

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.

Gọi nhiệt độ của phản ứng trước và sau khi tăng là t₁, t₂.

Tốc độ phản ứng tăng lên 2 lần nên $\frac{{{v}_{{{t}_{2}}}}}{{{v}_{{{t}_{1}}}}}\,\,=\,\,2$ mà ${{v}_{{{t}_{2}}}}=\,\,{{v}_{{{t}_{1}}}}.{{k}^{\frac{{{t}_{2}}-{{t}_{1}}}{10}}}\,\,\to \,\,{{k}^{\frac{{{t}_{2}}-{{t}_{1}}}{10}}}\,=\,\,\frac{{{v}_{{{t}_{2}}}}}{{{v}_{{{t}_{1}}}}}\,\,=\,\,2\,\,\,\,(1)$

- Theo bài ra, nhiệt độ tăng thêm ${{10}^{o}}C$ nên t₂ – t₁ = ${{10}^{o}}C$

 Thay vào (1) ta có: ${{k}^{\frac{{{t}_{2}}-{{t}_{1}}}{10}}}\,=\,\,2\,\,\to \,\,{{k}^{1}}\,\,=\,\,{{2}^{1}}\,\,\to \,\,k\,\,=\,\,2$

- Khi nâng nhiệt độ từ ${{25}^{o}}C$lên ${{75}^{o}}C$ thì t₂ – t₁ = ${{50}^{o}}C.$

Mà ${{k}^{\frac{{{t}_{2}}-{{t}_{1}}}{10}}}\,=\,\,\frac{{{v}_{{{t}_{2}}}}}{{{v}_{{{t}_{1}}}}}\,\,\to \,\,\frac{{{v}_{{{t}_{2}}}}}{{{v}_{{{t}_{1}}}}}=\,\,{{2}^{\frac{50}{10}}}=\,\,{{2}^{5}}\,\,=\,\,32.$

=> tốc độ phản ứng tăng lên 32 lần.

Gọi nhiệt độ của phản ứng trước và sau khi tăng là t₁, t₂.

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

- Theo bài ra, nhiệt độ tăng thêm ${10^o}C$ nên t₂ – t₁ = ${10^o}C$

 Thay vào (1) ta có: ${k^{\frac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\, = \,\,3\,\, \to \,\,{k^1}\,\, = \,\,{3^1}\,\, \to \,\,k\,\, = \,\,3$

- Khi tốc độ phản ứng tăng lên 81 lần và t₁ = ${30^o}C.$

Mà ${k^{\frac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\, = \,\,\frac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}}$ → ${k^{\frac{{{t_2} - 30}}{{10}}}}\, = \,\,\frac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}}\,\, \to \,{3^{\frac{{{t_2} - \,\,30}}{{10}}}}\, = \,\,{3^4}\,\, \to \,\,\frac{{{t_2} - \,\,30}}{{10}}\,\, = \,\,4\,\, \to \,\,{t_2}\,\, = \,\,{70^o}C$

=> thực hiện phản ứng ở nhiệt độ 70^oC

Tốc độ trung bình của phản ứng là:

\(\begin{array}{l}\overline v  = \frac{{\Delta {C_B}}}{t} = \frac{{{C_B}{\,_{dau}} - {C_B}{\,_{sau}}}}{t}\\ \Rightarrow \frac{{a - 0,01}}{{50}} = {4.10^{ - 5}}\\ \Rightarrow a = {50.4.10^{ - 5}} + 0,01 = 0,012\,(mol/l)\end{array}\)

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

Theo dữ kiện của đề bài ta sẽ có:

Cứ (40 - 20) = 20 độ C thì tốc độ phản ứng tăng 27 : 3 = 9 lần.

Suy ra ở nhiệt độ 55 độ C thì tốc độ phản ứng tăng \({9^{\frac{{55 - 20}}{{20}}}}\) = 46,77 lần

Vậy thời gian để hòa tan hết mẫu Zn đó ở 55 độ C là 27  :  46,77 = 0,577 phút = 34,64s

V = k . [N₂]. [H₂]³ 

Khi tăng nồng độ của H₂ lên 3 lần => V sẽ tăng lên 3³  = 27 lần

Tốc độ sẽ tăng lên \({3^{\frac{{50 - 20}}{{10}}}}\) = 3³ = 27 lần

=> v = ∆C/∆t = (0,072 – 0,048) /1 20 = 2.10^-4 mol/(l.s)

n_O2 = 1,5.10^-4 mol

=> n_H2O2 phản ứng= 3.10^-4 mol

=> ∆C_H2O2 = n/V = 3.10^-4/0,1 = 3.10^-3 M

=> v = ∆C/∆t = 3.10^-3 / 60 = 5.10^-5 mol/(l.s)

TH2, nồng độ mỗi chất tăng lên 4 lần => v tăng lên: 4 . 4 = 16 lần

TH3, nồng độ mỗi chất A tăng lên 4 lần => v tăng lên: 4 . 1 = 4 lần