Thông tin tài liệu
Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC I/ TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG : - Tốc độ phản ứng hóa học đo độ biến thiên nồng độ chất cho (chất phản ứng sản phẩm) đơn vị thời gian - Nồng độ chất thường tính số mol lít hệ phản ứng (mol/l) - Thời gian tính giây, phút TD : ta có phản ứng : aA + bB dD + eE (1) (a, b, d, e hệ số cân bằng) Tốc độ phản ứng xác định biến thiên nồng độ chất tham gia phản ứng : - Ở thời điểm t1 chất A có nồng độ [A]1 - Ở thời điểm t2 chất A có nồng độ [A]2 Do A chất tham gia phản ứng nên nồng độ giảm theo thời gian phản ứng nên [A]2 < [A]1 Độ biến thiên nồng độ [A] = [A]2 – [A]1 khoảng thời gian t = t2 – t1 Tốc độ trung bình phản ứng (1) tính : [ A] (do v > nên phải có dấu – trước [A]) t [ B] tương tự tính theo chất B ta có : v (tính theo B) = t v (tính theo A) = Tốc độ phản ứng tính theo sản phẩm phản ứng : TD : Tính theo chất D : Ở thời điểm t1 chất D có nồng độ [D]1 Ở thời điểm t2 chất D có nồng độ [D]2 Ta có : độ biến thiên nồng độ : [D] = [D]2 – [D]1 khoảng thời gian t = t2 – t1 tốc độ trung bình phản ứng (1) [ D] (do theo thời gian nồng độ sản phẩm tăng lên nên [D]2 – [D]1 > ) t [ E ] tương tự tính theo E ta có : v (tính theo E) = t v (tính theo D) = Qui tốc độ phản ứng giá trị : Như xét, tốc độ phản ứng biểu thị theo chất khác để qui tốc độ phản ứng giá trị phải chia tốc độ phản ứng cho hệ số cân phương trình : TD : phản ứng : aA(k) + bB(k) dD(k) + eE(k) (1) ta có : v= [ A] [ B] [ D] [ E ] a t b t d t e t TD : phản ứng : Ta có : 2H2O2 O2 (k) [ H O2 ] [O2 ] [ H O] v = t t t + 2H2O(k) Như tốc độ trung bình phản ứng (2) tốc độ tạo thành O2 tốc độ tạo thành H2O - tốc 2 độ tiêu hao H2O2 1/ Tốc độ trung bình, tốc độ tức thời : Tốc độ phản ứng tính theo biến thiên nồng độ chất phản ứng (hoặc sản phẩm) theo khoảng thời gian t nói gọi tốc độ trung bình phản ứng Ta lấy biến thiên nồng độ chất phản ứng (hoặc sản phẩm) khoảng thời gian vô bé (t 0) lúc tỉ số : [ D] (thí dụ tính theo chất D) tiến gần tới giới hạn định gọi vận t tốc tức thời phản ứng thời điểm cho Gi¸o viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 V(tức thới) = [ D] V(tức thời) = d [ D ] dt t lim t 0 Nồng độ sản phẩm Khi đường cong biến thiên nồng độ chất phản ứng theo thời gian xác định thực nghiệm vận tốc tạo thành hay tiêu hao chất thời điểm t hệ số góc đường tiếp tuyến với đường cong điểm có hồnh độ t Vận tốc tức thời phản ứng biến thiên nồng độ [D] t theo thời gian (đạo hàm nồng độ theo thời gian) chia cho Vtt = tg hệ số cân thích hợp Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng : - Bản chất chất phản ứng : cấu tạo, trạng thái lý tính khác chất làm cho phản ứng xảy với tốc độ khác t - Nồng độ chất Thời gian phản ứng - Anh hưởng nhiệt độ - Anh hưởng chất xúc tác 2/ Anh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng : a/ Phương trình tốc độ phản ứng : Phương trình tốc độ phản ứng biểu thị phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất phản ứng nhiệt độ Ta xét điều kiện nhiệt độ không đổi TD có phản ứng : aB(k) + bB(k) dD(k) + eE(k) Phương trình tốc độ phản ứng có dạng : V = k[A]m[B]n (*) Trong phương trình (*) k : số tốc độ phản ứng, đặc trưng cho phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ m, n gọi bậc phản ứng, cho biết nồng độ chất tác dụng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Ở phương trình (1) ứng với biểu thức (*) : m bậc phản ứng chất A n bậc phản ứng chất B (m + n) bậc chung phản ứng Các số m, n, k xác định thực nghiệm khơng có liên hệ với hệ số tỉ lượng a, b, d, e chất phương trình phản ứng (trong phản ứng đơn giản m, n trùng với a, b nói chung đa số trường hợp m a, n b) TD : ta có phản ứng : H2O2 + 2HI 2H2O + I2 (*) Phản ứng xảy qua giai đoạn sơ cấp sau : H2O2 + HI HIO + H2O (1) xảy chậm HIO + HI I2 + H2O (2) xảy nhanh Tốc độ phản ứng (*) phản ứng (1) định Ta có : V = k[H2O2][HI] bậc phản ứng (*) TD : phản ứng : NO2(k) + CO(k) NO(k) + CO2(k) (*) Phản ứng xảy qua giai đoạn sơ cấp sau : 2NO2 NO3 + NO (1) xảy chậm NO3 + CO NO2 + CO2 (2) xảy nhanh Tốc độ phản ứng (*) định phản ứng (1) ta có V = k[NO2]2 phản ứng (*) có bậc Đối với phản ứng dị thể : xảy chất khí – rắn, khí – lỏng, rắn – dung dịch tốc độ phản ứng phụ thuộc nồng độ chất khí, nồng độ chất tan phản ứng dung dịch, không phụ thuộc vào chất rắn TD : phản ứng C(r) + O2(k) CO2(k) có V = k[O2] Zn(r) + 2H+ Zn2+ + H2 V = k[H+]2 Phản ứng hóa học mà thường viết nói chung phản ứng tổng cộng nhiều giai đoạn, giai đoạn trung gian gọi giai đoạn sơ cấp Tốc độ giai đoạn sơ cấp xảy chậm định tốc độ phản ứng chung Số phân tử tham gia vào giai đoạn sơ cấp gọi phân tử số giai đoạn Bằng thực nghiệm người ta xác định phương trình động học phản ứng, từ đề xuất giai đoạn sơ cấp phản ứng gọi chế phản ứng TD : Cho phản ứng : 2NO2(k) + F2(k) 2FNO2 (k) (*) Thực nghiệm cho biết tốc độ phản ứng : V = k[NO2][F2] Hãy đề nghị mt c ch ca phn ng Gii Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang Tài liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 Phản ứng (*) phải xảy qua giai đoạn biểu thức tốc độ trình sơ cấp chậm phải theo tỉ lệ 1:1 NO2 F2 Phản ứng (*) xảy qua giai đoạn sau : NO2 + F2 FNO2 + F (1) xảy chậm NO2 + F FNO2 (2) xảy nhanh Theo (1) ta có V = k[NO2][F2] vận tốc phản ứng chung Phản ứng bậc : Nếu biến đổi A sản phẩm trình bậc tốc độ phản ứng phụ thuộc bậc vào nồng độ chất tham gia TD : phản ứng d [ A] = k[A] dt A B ta có V = k[A] Mặt khác ta có V = d [ A] = - k[A] dt d [ A] dt d [ A] = - kdt (3) [ A] Lấy tích phân xác định (3) từ t = đến t = t Khi t = ứng với nồng độ chất A [A]0 , t = t ứng với nồng độ chất A [A] t t [ A] [ A] d [ A] = - kt (4) kdt ln[A] - ln[A]0 = - k(t – 0) = - kt ln [ A ] A [ ] t 0 [ A ]0 Ở biểu thức (4) [A] : nồng độ A thời điểm t , [A]0 nồng độ A ban đầu, k số tốc độ phản ứng Nếu gọi x độ giảm nồng độ chất A sau thời gian t ta có : [A] = ([A]0 – x) Từ (4) ta có : ln ([ A]0 x) kt [ A]0 [ A]0 [ A]0 2,303 lg k = ln = t ([ A]0 x) t ([ A]0 x) Nhận xét : - Hằng số tốc độ k không phụ thuộc vào đơn vị biểu thị nồng độ, có thứ nguyên nghịch đảo thời gian - Giả sử sau thời gian t = k= ln 1/2 A phản ứng hết nửa lượng chất Ta có : x = [ A]0 ta có : [ A]0 0,693 0,693 = ln2 = = [ A]0 k ([ A]0 ) Thời gian có tên thời gian phản ứng (hay chu kỳ bán hủy) Từ phương trình (5) ta thấy chu kỳ bán hủy phản ứng bậc không phụ thuộc vào nồng độ tỉ lệ nghịch với số tốc độ phản ứng TD : Phản ứng phân hủy N2O5 phản ứng bậc có số tốc độ 450C k = 5,1.10-4 s-1 theo phương trình : 2N2O5(k) 4NO2(k) + O2(k) a/ Nếu nồng độ ban đầu N2O5 0,25M, tìm nồng độ sau 3,2 phút b/ Phải để nồng độ giảm từ 0,25M xuống 0,15M ? c/ Phải để chuyển hóa 62% lượng N2O5 ban đầu ? Giải : a/ Ta có : nồng độ ban đầu N2O5 [A]0 = 0,25M ; k = 5,1.10-4 s-1 ; t = 3,2 60 = 192 s Từ công thức : ln [ A] [ A] = - kt ln (5,1 10 192) [A] = 0,23M [ A]0 0,25 b/ Ta có nồng độ ban đầu N2O5 = 0,25M ; nồng độ thời điểm t = 0,15M Ap dụng cơng thức ta có : ln [ A] 0,25 t = 1002 s = 16 phút 42 s = - kt t = ln [ A]0 k 0,15 c/ Lượng N2O5 ban đầu 100% lượng N2O5 tác dụng 62% lượng N2O5 lại 38% Ta có : ln [ A]0 [ A] 100 = - kt t = ln = 1897 s = 31 phút 37 s t= ln 4 [ A]0 k [ A] 38 5,1 10 Phản ứng bậc : Phản ứng bậc phản ứng mà tốc độ phụ thuộc bậc vào nồng độ tác chất Sơ đồ : 2A sn phm Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang Tài liệu båi dìng häc sinh giái khèi 10 2C4H6 C8H12 TD : d [ A] d [ A] Ta có : V = = k[A]2 2kdt Lấy tích phân xác định từ t = (ứng với nồng độ A [A]0 đến dt [ A] t ứng với nồng độ A [A] ta có : [ A] t d [ A] = 2k dt [ A ] [ A ]0 2kt = 1 [ A] [ A]0 Ở thời gian t = (chu kỳ bán hủy) ta có : [A] = [ A]0 1 thay vào ta có : 2k = = [ A]0 2k[ A]0 Sơ đồ : A + B sản phẩm TD : phản ứng xà phịng hóa este CH3COOC2H5 + OH- CH3COO- + C2H5OH Ta có : V = k[A][B] Theo phương trình số mol A B tác dụng a/ Nếu nồng độ ban đầu A B ta có : [A]0 = [B]0 [A] = [B] V = k[A]2 2kt = 1 [ A] [ A]0 b/ Nếu nồng độ ban đầu A B khác : [A]0 [B]0 [A] [B] ta có : d [ A] d [ B] k[ A][ B] Gọi x nồng độ mol A thời điểm t dt dt d ([ A]0 x) d ([ B]0 x) dx Ta có : [A] = [A]0 – x , [B] = [B]0 – x Vậy V = k ([ A]0 x)([ B]0 x) dt dt dt dx 1 1 kdt nên ta có : ([ A]0 x)([ B]0 x) ([ A]0 x)([ B]0 x) ([ A]0 [ B]0 ) ([ B]0 x) ([ A]0 x) V= dx dx = kdt Lấy tích phân xác định vế giới hạn từ đến t từ ([ A]0 [ B]0 ) ([ B]0 x) ([ A]0 x) t đến x ta có : kdt = x [ B]0 ([ A] x) x dx dx kt = ([ A] [ B ] ) ln [ A] ([ B ] x) [ A]0 [ B]0 ([ B]0 x) ([ A]0 x) 0 0 đk [A]0 > [B]0 Nếu trường hợp [B]0 > [A]0 biểu thức trở thành : kt = [ A]0 ([ B]0 x) ln ([ B]0 [ A]0 ) [ B]0 ([ A]0 x) 3/ Anh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng : Tốc độ phản ứng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Thông thường tăng nhiệt độ tốc độ phản ứng tăng nhanh TD phản ứng : 2H2 + O2 2H2O Ở nhiệt độ t < 3000C phản ứng xảy chậm coi khơng xảy Ở nhiệt độ 7000C phản ứng xảy tức khắc dạng nổ Dựa vào kết nhiều thí nghiệm, nhà khoa học người Hà Lan Van’t Hoff nêu quy tắc kinh nghiệm : “ Cứ tăng nhiệt độ lên 100C tốc độ phản ứng hóa học trung bình tăng từ đến lần” Với phản ứng số lần tăng tốc độ phản ứng tăng nhiệt độ thêm 100C gọi hệ số nhiệt độ tốc độ phản ứng (kí hiệu ) Giả sử t10C phản ứng có vận tốc V1 Ở nhiệt độ t20C phản ứng có vận tốc V2 Theo Van’t Hoff ta có cơng thức : V2 V1 ( t t1 ) 10 Qui tắc Van’t Hoff qui tắc gần Năm 1889 nhà khoa học người Thụy Điển Arrhenius dựa vào định luật nhiệt động lực học đề xuất biểu thức cho thấy phụ thuộc số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ tuyệt đối T sau : d ln k E a (*) : k : số tốc độ phản ứng dt RT Ea : lượng hoạt hóa phản ứng R : số khí lý tưởng T : nhit tuyt i (K) Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang Tài liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 Lấy tích phân bất định (*) ta có : lnk = Từ ta có : k = A.e Ea ln A RT (lnA số tích phân) Ea RT Biều thức cịn gọi phương trình Arrhenius Hệ số A gọi thừa số trước số mũ hay thừa số tần số Giá trị A không phụ thuộc vào nhiệt độ Từ d ln k E a Lấy tích phân xác định từ T1 đến T2 ta có : dt RT Nếu chuyển thành logarit thập phân ta có : lg k T2 k T1 kT kT1 E d ln k a R Ea 1 ( ) 2,303R T1 T2 T2 k T2 E a 1 dt ln ( ) k T1 R T1 T2 T1 T Đây dạng khác pt Arrhenius * Hằng số khí R : PV nT 1(atm) 22,4(lít ) 22,4 atm.lit Khi P = atm ; V = 22,4 lít ; T = 273 K ; n = mol R = = 0,082 1(mol ) 273( K ) 273 mol.K Theo phương trình trạng thái khí : PV = nRT R = Khi P = 760 mmHg ; V = 22400 ml ; T = 273 K ; n = mol R= 760(mmHg ) 22400(ml ) = 62358,97436 1(mol ) 273( K ) mmHg.ml mol.K Trong hệ SI áp suất đơn vị áp suất Pascal (Pa) : atm = 1,01325.105 Pa Khi P = 101,325 kPa ; V = 22,4 lít ; T = 273 K ; n = mol R= 101,325(kPa) 22,4(lít ) J cal 8,3138 Ta có : cal = 4,1868 J R = 1,9857 1(mol ) 273( K ) mol.K mol.K * Ap suất P : Khi tải trọng phân bố áp suất xác định lực đặc lên đơn vị bề mặt : P= F Đơn vị áp suất lấy áp suất phân bố đơn vị bề mặt chịu đơn vị S lực Đơn vị áp suất hệ SI Pascal (Pa) Pa = N/m2 = Kg/m.s2 = 10 đyn/cm2 bar = 105 Pa = 106 đyn atm = 1,01325.105 Pa Đơn vị áp suất hệ CGS đyn/cm2 : đyn/cm2= g/cm.s2 Atmotphe vật lý (tiêu chuẩn) ký hiệu : atm định nghĩa áp suất khơng khí làm cân cột thủy ngân có độ cao 76 cm, khối lượng riêng thủy ngân 13,595 g/cm3 giá trị tiêu chuẩn rơi tự 980,665 cm/s2 TD : Đối với phản ứng : C2H5I + OH- C2H5OH + ICó số tốc độ sau : k1 = 5,03.10-2 (l.mol-1.s-1) 289K k2 = 6,71 (l.mol-1.s-1) 333K a/ Tính lượng hoạt hóa phản ứng b/ Tính số tốc độ phản ứng nhiệt độ 305K Giải : a/ Năng lượng hoạt hóa phản ứng : ln Ta có : k T2 k T1 Ea = 8,31 kT Ea 1 T1T2 ln ( ) Ea = R (T2 T1 ) k T1 R T1 T2 289 333 6,71 = 89,0 KJ.mol-1 ln (333 289) 5,03 10 b/ Hằng số tốc độ phản ứng 305K : Ta có ln k 305 E a k 89000 1 ( ) ln 305 ( ) k305 = 0,35 (l.mol-1.s-1) k 333 R 333 305 6,71 8,31 333 305 ảnh hưởng chất xúc tác đến tốc độ phản ứng : Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 * Các khái niệm chung : - Chất xút tác có tác dụng phản ứng tự diển biến ( G < 0), khơng có tác dụng phản ứng khơng tự xảy ( G > 0) - Xúc tác đồng thể : Trong phản ứng, chất xút tác chất tham gia phản ứng tạo thành hệ đồng thể - Xúc tác dị thể : chất xúc tác chất phản ứng tạo thành hệ dị thể - Phản ứng tự xúc tác : sản phẩm phản ứng có tác dụng xúc tác trở lại cho phản ứng - Xúc tác men : phản ứng diễn có tác dụng xúc tác men * Cơ chế tác dụng xúc tác : - Trong phản ứng xúc tác đồng thể, chất xúc tác tạo với chất phản ứng hợp chất trung gian bền dễ dàng tiếp tục phản ứng để tạo sản phẩm cuối hoàn trả lại chất xúc tác Các giai đoạn tạo hợp chất trung gian có lượng hoạt hóa Eh nhỏ lượng hoạt hóa phản ứng khơng có xúc tác Vì chất xúc tác (dương) có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng - Trong phản ứng xúc tác dị thể, chất xúc tác (rắn) hấp thụ chất phản ứng (lỏng hay khí) lên bề mặt khiến nồng độ chất phản ứng vùng bề mặt chất xúc tác tăng lên, khiến tốc độ phản ứng tăng Ngồi ra, chất xúc tác tạo với chất phản ứng hợp chất bề mặt trung gian bền dễ chuyển thành sản phẩm phản ứng hoàn lại chất xúc tác Bản chất tác dụng xúc tác : q trình có tham gia chất xúc tác đòi hỏi lượng hoạt động hóa thấp phản ứng khơng có chất xúc tỏc Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 II/ CÂN BẰNG HÓA HỌC : 1/ Phản ứng thuận nghịch : Phản ứng thuận nghịch phản ứng xảy theo chiều ngược điều kiện Đặc điểm phản ứng thuận nghịch khơng hồn tồn Một phản ứng thuận nghịch trước sau đạt đến trạng thái cân TD : Có phản ứng thuận nghịch đồng thể : Chiều thuận aA(k) + bB(k) dD(k) + eE(k) (1) Chiều nghịch Đối với phản ứng thuận ta có : Vt = kt[A]a[B]b Đối với phản ứng nghịch ta có : Vn = kn[D]d[E]e Theo thời gian phản ứng [A], [B] giảm Vt giảm [D], [E] tăng Vn tăng Đến thời điểm t : Vt = Vn lúc ta nói hệ phản ứng thuận nghịch đạt đến trạng thái cân hóa học 2/ Hằng số cân phản ứng thuận nghịch : Ta xét phản ứng đồng thể : Chiều thuận aA(k) + bB(k) dD(k) + eE(k) Chiều nghịch Theo phản ứng ta có : Vt Năng lượng tự a mol chất A : aGA0 + RTlnPAa Năng lượng tự a mol chất B : bGB0 + RTlnPBb Năng lượng tự a mol chất D : dGD0 + RTlnPDd Năng lượng tự a mol chất E : eGE0 + RTlnPEe GA0, GB0, GD0, GE0 lượng tự tiêu chuẩn A, B, D, E Biến thiên lượng tự G phản ứng tính : V n G G(pư) = (sản phẩm) - G (tác chất) tcb G(pư) = ( dG D0 + RTlnPd ) + (eGEe + RTlnPe ) - Thời gian phản ứng t (aGA0 + RTlnPa) - (bGB0 + RTlnPb) G(pư) = (dGD0 + eGEe) – (aGA0 + bGBb) + RT ln G(pư) = G0 + RT ln G0 = - RT ln PDd PEe PAa PBb PDd PEe PAa PBb Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân ta có : G = PDd PEe PDd PEe G Nếu đặt K = ta có : ln K P P RT PAa PBb PAa PBb KP là số cân áp suất riêng phản ứng thuận nghịch Đối với phản ứng (1) ta có : KC = [ D] d [ E ]e [ A] a [ B]b Vì PV = nRT P = CRT nên ta có : KP = KCRTn (với n = (d + e) – (a + b) độ biến thiên số mol khí.) Cân hệ dị thể : Một phản ứng thuận nghịch bao gồm tác chất sản phẩm không pha dẫn đến cân dị thể TD : CaCO3 (r) CaO(r) + CO2 (k) Ag2CrO4 (r) 2Ag+ (aq) + CrO42- (aq) Do chất rắn có nồng độ coi không đổi không ảnh hưởng đến áp suất hệ nên khơng có biểu thức tính số cân TD : Đối với phản ứng : CaCO3 (r) CaO(r) + CO2 (k) có KP = PCO2 KC = [CO2] Đối với phản ứng : Ag2CrO4 (r) 2Ag+ (aq) + CrO42- (aq) có KC = [Ag+]2[CrO42-] 3/ Ảnh hưởng nhiệt độ, áp suất đến cân hóa học Nguyên lý chuyển dời cân : a/ Ảnh hưởng nhiệt độ : Hằng số cân KP hàm nhiệt độ ta có : lnKP = Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com G RT Trang Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 Để mô tả phụ thuộc ta có phương trình Van’t Hoff : d ln K P H dt RT R Lấy tích phân xác định từ T1 đến T2 ta có : H ln K P (T2 ) K P (T1 ) KP ( 2) K P (1 ) T2 dT T2 T1 d ln K P H 1 ( ) R T1 T2 KP(T2) số cân nhiệt độ T2, KP(T1) số cân nhiệt độ T1 b/ Ảnh hưởng áp suất : Khi tăng áp suất hệ cân thuận nghịch mức cân dịch chuyển theo chiều làm giảm số mol khí Thực chất tăng áp suất tăng nồng độ chất khí có hệ ngược lại Khi tăng giảm áp suất hệ nồng độ khí tham gia tạo thành tăng giảm theo số lần Nhưng phản ứng có bậc lớn tăng giảm nhanh Kết tốc độ phản ứng thuận phản ứng nghịch thay đổi TD : xét phản ứng : 2NO (k) + O2 (k) 2NO2 (k) (không màu) (nâu) Nếu tăng áp suất hệ lên lần nồng độ khí tăng lần Giả sử ban đầu hệ trạng thái cân ứng với nồng độ chất [NO] = a ; [O2] = b ; [NO2] = c (mol/l) ta có : Vt = kt[NO]2[O2] = Vn = kn[NO2]2 kta2b = knc2 Khi tăng áp suất hệ lên lần nồng độ chất hệ tăng lần, nghĩa nồng độ NO = 2a, O2 = 2b NO2 = 2c Do ta có : Vt’ = kt(2a)2(2b) = 8kta2b = 8Vt Vn’ = kn(2c)2 = 4knc2 = 4Vn Kết tốc độ phản ứng thuận tăng nhanh tốc độ phản ứng nghịch, nên cân chuyển dịch theo chiều thuận Ngược lại giảm áp suất hệ lần nồng độ chất giảm lần tính tốn tương tự ta thấy tốc độ phản ứng nghịch tăng nhanh tốc độ phản ứng thuận nên cân chuyển dịch theo chiều nghịch Vậy hệ phản ứng chất khí trạng thái cân : - Tăng áp suất hệ mức cân dịch chuyển theo chiều giảm số mol khí - Giảm áp suất hệ mức cân dịch chuyển theo chiều làm tăng số mol khí Trong phản ứng mà tổng số mol khí vế phương trình thì việc thay đổi áp suất không làm chuyển dịch cân TD : phản ứng : H2 (k) + I2 (k) 2HI(k) CO (k) + H2O (k) CO2 (k) + H2 (k) - Chất xúc tác không gây chuyển dịch cân phản ứng thuận nghịch, mà làm cho phản ứng nhanh đạt n trng thỏi cõn bng Giáo viên : trần hữu tuyÕn 0944478966 – 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang Bài tập Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC Cho phản ứng : H2(k) + I2 (k) 2HI (k) a/ Viết biểu thức tốc độ phản ứng biết : Nếu tăng nồng độ hidro gấp đôi, giữ nguyên nồng độ iot tốc độ phản ứng tăng gấp đôi Nếu giữ nguyên nồng độ hidro tăng nồng độ iot lên gấp tốc độ phản ứng tăng gấp b/ Cho biết bậc phản ứng phân tử số phản ứng Phản ứng phân hủy N2O nhiệt độ 1173 K có số tốc độ k = 5.10-4 xảy theo phương trình : 2N2O (k) 2N2 (k) + O2 (k) Nồng độ ban đầu N2O 3,2M Xác định tốc độ phản ứng lúc đầu có 25% N2O bị phân hủy ĐS : a v = k[H2][I2] b bậc 2, lưỡng phân tử ĐS : v(đ) = 5,12.10-3 v1 = 2,88.10-3 Cho phản ứng sau : 2NO(k) + O2(k) 2NO2(k) Tốc độ phản ứng thay đổi : a/ Tăng nồng độ oxi lên lần b/ Giảm nồng độ NO 1/3 so với ban đầu c/ Nồng độ NO O2 tăng lên lần d/ Giảm nồng độ NO2 lần Đo tốc độ đầu giảm áp suất hệ phản ứng 7000C phản ứng : 2NO (k) + 2H2 (k) N2 (k) + 2H2O (k) thu kết sau : Ap suất đầu (atm) NO Ap suất đầu (atm) H2 Tốc độ đầu (atm.ph-1) 0,5 0,2 4,8.10-3 0,5 0,1 2,4.10-3 0,25 0,2 1,2.10-3 Xác định bậc phản ứng số tốc độ 7000C ĐS : bậc k = 0,096 atm-2ph-1 Xác định bậc phản ứng nhiệt phân : B2H6 (k) 2BH3 (k) 1000C dựa vào kiện đo tốc độ tăng áp suất hệ phụ thuộc nồng độ B2H6 [B2H6] (mol/l) 2,153.10-2 0,433.10-2 Tốc độ tăng áp suất (mol.l-1.h-1) 7,4.10-4 0,73.10-4 ĐS : bậc 1,5 Sự phân hủy N2O5 xảy theo phản ứng : N2O5 (k) N2O4 (k) + ½ O2 (k) có bậc động học Ở 250C số tốc độ 10-3 ph-1 Tại nhiệt độ người ta đưa vào bình phản ứng khí N2O5 áp suất P0 = 25.103 Pa Hỏi sau phản ứng áp suất riêng phần khí hỗn hợp phản ứng ? ĐS PN2O5 = 22,42.103 Pa ; PN2O4 = 2,58.103 Pa ; PO2 = 1,29.103 Pa Một bình phản ứng có dung tích 10 lít chứa 0,1 mol H2 0,1 mol I2 698 K, biết số cân KC = 54,4 Tính nồng độ cân H2, I2 HI ĐS : [H2] = [I2] = 0,00213 mol/l [HI] = 0,0157 mol/l Cân phản ứng khử CO2 C : C (r) + CO2 (k) 2CO (k) xảy 1090 K với số cân KP = 10 a/ Tìm hàm lượng khí CO hỗn hợp khí cân bằng, biết áp suất chung hệ 1,5 atm b/ Để có hàm lượng CO 50% thể tích áp suất chung ? ĐS : a 88% Ở 500C áp suất 0,344 atm, độ phân ly N2O4 (k) thành NO2 (k) 63% Xác định KP, KC 10 Ở b 20 atm ĐS : KP = 0,867 atm ; KC = 0,034 áp suất atm, độ phân ly N2O4 (k) thành NO2 (k) 11% a/ Xác định KP b/ Cũng 00C áp suất giảm từ atm xuống 0,8 atm độ phân ly thay đổi ? c/ Cần phải nén đẳng nhiệt hỗn hợp khí tới áp suất để độ phân ly 8% ? 00C ĐS : a 0,049 atm b Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com = 12,3% (tăng) c P = 1,9 atm Trang Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 11 Phản ứng phân hủy phóng xạ đồng vị bậc có chu kỳ bán hủy 15 phút Hỏi sau 80% đồng vị bị phân hủy ? ĐS : 34 phút 50 giây 12 Hằng số tốc độ phản ứng bậc : A B + C 2.10-2 s-1 288 K 0,38 s-1 325 K a/ Tính lượng hoạt động hóa phản ứng b/ Tính thời gian cần thiết để phản ứng hoàn thành 0,1% ; 50% ; 75% 303 K 13 Xét phản ứng T K : 2N2O5(k) 4NO2 (k) + O2 (k) kết thực nghiệm sau ghi nhận : ĐS : a Ea = 14,803 kcal.mol-1 b 0,01 s ; 9,63 s ; 19,25 s [N2O5] (mol/l) Tốc độ phân hủy (mol.l-1.s-1) 0,170 1,39.10-3 0,340 2,78.10-3 0,680 5,56.10-3 a/ Viết biểu thức tốc độ phản ứng b/ Tính số tốc độ nhiệt độ T K c/ Năng lượng hoạt hóa phản ứng : 24,74 kcal.mol-1, số tốc độ phản ứng 298K -3 2,03.10 s-1 Tính nhiệt độ T thí nghiệm tiến hành ĐS : a v = k[N2O5] b k = 8,17.10-3 s_1 c 308,25 K 14 Người ta cho mol axit axetic tác dụng với mol rượu izopropylic Ở nhiệt độ t, cân : CH3COOH + CH3CHOHCH3 CH3COOCH(CH3)2 + H2O đạt 0,6 mol este tạo a/ Tính thành phần hỗn hợp cân b/ Nếu thêm vào hỗn hợp cân mol CH3COOH mol CH3CHOHCH3 mol este thành phần hỗn hợp cân ? ĐS : a axit : 0,4 mol ; rượu : 0,4 mol ; este : 0,6 mol ; nước : 0,6 mol b Thêm mol axit : 1,22 mol axit ; 0,22 mol rượu ; 0,78 mol este ; 0,78 mol nước 15 Ở 270C áp suất atm độ phân ly N2O4 20% Theo phản ứng : N2O4 (k) 2NO2 (k) a/ Tính : KP cho biết phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt, biết 630C phản ứng có KP = 1,27 ? Độ phân ly áp suất 0,05 atm b/ Người ta cho 46 gam N2O4 vào bình kín có dung tích 20 lít 270C Tính thành phần hỗn hợp khí lúc cân ĐS : a KP = 0,167 phản ứng thuận thu nhiệt b 0,385 mol N2O4 ; 0,230 mol NO2 16 Ở 630C số cân Kp phản ứng : N2O4 (k) 2NO2 (k) Kp = 1,27 Tính thành phần hỗn hợp theo số mol áp suất hệ : atm; 10 atm Từ rút kết luận ảnh hưởng áp suất đến chuyển dịch cân ? ĐS : P = atm : NO2 = 66% N2O4 = 34% 17 Phản ứng diển theo chiều 00C 1000C ? N2O4 (k) 2NO2 (k) Biết 298 (kcal/mol) 2,31 8,09 S 298 (cal/K.mol) 18 Ở 72,73 P = 10 atm : NO2 = 29,8% N2O4 = 70,2% 57,46 phản ứng : CO(k) + H2O(k) CO2 (k) + H2 (k) trạng thái cân có số cân KC = Cho biết nồng độ chất thời điểm đầu : CCO = mol/l ; CH2O = 0,1 mol/l CCO2 = 0, CH2 = Tính nồng độ chất trạng thái cân 8500C ĐS : [CO] = 1,133M ; [H2O] = 0,033M ; [CO2] = [H2] = 0,067M 19 Cho phản ứng : N2 + 3H2 2NH3 tiến hành nhiệt độ thể tích khơng đổi Biết trạng thái cân chất có nồng độ sau : [N2] = 0,3M ; [H2] = 0,9M ; [NH3] = 0,4M a/ Tính số cân phản ứng b/ Tính nồng độ ban đầu N2 v H2 Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 – 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang 10 Tµi liƯu båi dìng häc sinh giái khèi 10 ĐS : a KC = 0,73 b N2 = 0,5M ; H2 = 1,5M 20 Bằng cách tính tốn cho biết cân sau : 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) chuyển dịch theo chiều tăng áp suất hệ lên lần (bằng cách nén) ? Cho biết nhiệt độ không đổi 21 Tiến hành phản ứng thuận nghịch bình kín có dung tích lít CO(k) + Cl2 (k) COCl2 (k) Ở nhiệt độ không đổi nồng độ cân chất : [CO] = 0,02M ; [Cl2] = 0,01M ; [COCl2] = 0,02M Bơm thêm vào bình 0,03 mol Cl2 Tính nồng độ chất trạng thái cân ĐS : [CO] = 0,01M ; [Cl2] = 0,03M ; [COCl2] = 0,03M 22 Cho cân hóa học : N2 + 3H2 2NH3 với = - 92 KJ.mol-1 Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 H2 theo tỉ lệ số mol hệ số tỉ lượng, tức tỉ lệ 1:3 đạt tới trạng thái cân (ở 4500C 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích a Tính số cân Kp b Giữ nhiệt độ không đổi (4500C) cần tiến hành áp suất để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích ? c Giữ áp suất không đổi (300 atm) cân cần tiến hành nhiệt độ để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích ? ĐS : a Kp = 8,14.10-5 b P = 680 atm c 653K 23 Cho phản ứng : CO2 (k) + H2 (k) CO (k) + H2O (k) (1) 0 a Tính G phản ứng (1) 1000K, biết 1000K = 35040 J.mol-1 S1000K = 32,11 J.mol-1.K-1 b Tính số cân KC, KP phản ứng (1) 1000K c Một hỗn hợp khí chứa 35% thể tích H2, 45% thể tích CO 20% thể tích nước nung nóng tới 1000K Tính thành phần hỗn hợp trạng thái cân ĐS : a 2930 J b KC = KP = 0,703 c CO = 34,6% ; CO2 = 10,4% ; H2O = 9,6% ; H2 = 45,4% Giáo viên : trần hữu tuyến 0944478966 0393509744 ThuVienDeThi.com Trang 11 ... nồng độ đến tốc độ phản ứng : a/ Phương trình tốc độ phản ứng : Phương trình tốc độ phản ứng biểu thị phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất phản ứng nhiệt độ Ta xét điều kiện nhiệt độ khơng... nhiệt độ đến tốc độ phản ứng : Tốc độ phản ứng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Thông thường tăng nhiệt độ tốc độ phản ứng tăng nhanh TD phản ứng : 2H2 + O2 2H2O Ở nhiệt độ t < 3000C phản ứng xảy... lần” Với phản ứng số lần tăng tốc độ phản ứng tăng nhiệt độ thêm 100C gọi hệ số nhiệt độ tốc độ phản ứng (kí hiệu ) Giả sử t10C phản ứng có vận tốc V1 Ở nhiệt độ t20C phản ứng có vận tốc V2 Theo
Ngày đăng: 30/03/2022, 20:13
Xem thêm:
