Bài 19 Tốc độ phản ứng A/ Câu hỏi mở đầu Câu hỏi mở đầu trang 92 SGK Hóa học 10 Làm thế nào có thể so sánh sự nhanh, chậm của các phản ứng hoá học để thúc đẩy hoặc kìm hãm nó theo mong muốn? Trả lời Đ[.]
Bài 19 Tốc độ phản ứng A/ Câu hỏi mở đầu Câu hỏi mở đầu trang 92 SGK Hóa học 10: Làm so sánh nhanh, chậm phản ứng hoá học để thúc đẩy kìm hãm theo mong muốn? Trả lời: Để so sánh nhanh, chậm phản ứng hóa học, ta dựa vào tốc độ phản ứng hóa học Ta áp dụng nhiều biện pháp, kĩ thuật để thay đổi tốc độ phản ứng thay đổi nồng độ, nhiệt độ, dùng chất xúc tác,… B/ Câu hỏi I Tốc độ phản ứng hóa học Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học Câu hỏi trang 93 SGK Hóa học 10: Xét phản ứng: H2 + Cl2 → 2HCl Nghiên cứu thay đổi nồng độ chất phản ứng theo thời gian, thu đồ thị sau: a) Đồ thị mô tả thay đổi nồng độ theo thời gian chất nào? b) Nêu đơn vị tốc độ phản ứng trường hợp Trả lời: a) Dựa vào đồ thị ta thấy: Nồng độ ban đầu chất mol/L Thời gian phản ứng tăng, nồng độ dung dịch chất tăng ⇒ Đồ thị mô tả thay đổi nồng độ theo thời gian chất sản phẩm HCl b) Đơn vị tốc độ phản ứng trường hợp mol/(L.min) Tốc độ trung bình phản ứng Hoạt động trang 93 SGK Hóa học 10: Phản ứng phân hủy H2O2: H2O2 ⟶ H2O + O2 Kết thí nghiệm đo nồng độ H2O2 thời điểm khác trình bày Bảng 19.1 Bảng 19.1 Kết thí nghiệm phản ứng phân hủy H2O2 Thời gian phản ứng (h) độ Nồng H2O2 (mol/L) 12 1,000 0,707 0,500 0,354 0,250 Biến thiên nồng độ khoảng thời gian từ đến là: 0,707 – 1,000 = – 0,293 (mol/L) (Dấu "–" thể nồng độ H2O2 giảm dần phản ứng xảy ra.) Tốc độ phản ứng khoảng thời gian từ đến tính sau: Vtb = − CH2O2 (3h) − CH2O2 (0h) 3−0 =− 0,707 − 1,000 = 0,098 (mol/ (L.h)) (Đặt dấu "–" trước biểu thức để tốc độ phản ứng có giá trị dương.) Thực yêu cầu sau: Hãy tính tốc độ phản ứng theo nồng độ H2O2 khoảng thời gian từ: a) đến giờ; b) đến c) đến 12 Nhận xét thay đổi tốc độ phản ứng theo thời gian Trả lời: a) Tốc độ phản ứng khoảng thời gian từ đến là: Vtb = − CH2O2 (6h) − CH2O2 (3h) 6−3 =− 0,500 − 0,707 = 0,069 (mol/ (L.h)) b) Tốc độ phản ứng khoảng thời gian từ đến là: Vtb = − CH2O2 (9h) − CH2O2 (6h) 9−6 =− 0,354 − 0,500 = 0,049 (mol/ (L.h)) c) Tốc độ phản ứng khoảng thời gian từ đến 12 là: Vtb = − CH2O2 (12h) − CH2O2 (9h) 12 − =− 0,250 − 0,354 = 0,035 (mol/ (L.h)) Nhận xét thay đổi tốc độ phản ứng theo thời gian: Tốc độ phản ứng giảm dần theo thời gian Câu hỏi trang 94 SGK Hóa học 10: Cho phản ứng chất thể khí: 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O Hãy viết biểu thức tính tốc độ trung bình theo biến đổi nồng độ chất đầu chất sản phẩm phản ứng Trả lời: Biểu thức tính tốc độ trung bình theo biến đổi nồng độ chất đầu chất sản phẩm phản ứng là: C CH2 C N2 CH2O Vtb = − NO = − = = t t t t III Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng Hoạt động trang 95 SGK Hóa học 10: Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng: Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + S + SO2 + H2O Chuẩn bị: Các dung dịch: Na2S2O3 0,05 M, Na2S2O3 0,10 M, Na2S2O3 0,30 M, H2SO4 0,5 M; bình tam giác, đồng hồ bấm giờ, tờ giấy trắng có kẻ chữ X Tiến hành: - Cho vào bình tam giác 30 mL dung dịch Na2S2O3 với nồng độ tương ứng 0,05 M; 0,10 M 0,30 M Đặt bình lên tờ giấy trắng có kẻ sẵn chữ X - Rót nhanh vào bình 30 mL dung dịch H2SO4 0,5 M bắt đầu bấm Lưu ý: Phản ứng có sinh khí độc Cần tiến hành cẩn thận tránh ngửi trực tiếp miệng bình tam giác Hình 19.3 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng Quan sát vạch chữ X tờ giấy đáy bình, ghi lại thời điểm khơng nhìn thấy vạch chữ X trả lời câu hỏi: Phản ứng bình xảy nhanh nhất? Chậm nhất? Nồng độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng? Trả lời: Phản ứng bình chứa dung dịch Na2S2O3 có nồng độ 0,3M xảy nhanh Phản ứng bình chứa dung dịch Na2S2O3 có nồng độ 0,05M xảy chậm Ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng: Khi nồng độ chất tham gia tăng, tốc độ phản ứng tăng Câu hỏi trang 96 SGK Hóa học 10: Cho phản ứng: X + Y → XY Biết tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ chất tham gia phản ứng với số mũ hệ số tỉ lượng chất phương trình hố học a) Hãy viết phương trình tốc độ phản ứng b) Ở nhiệt độ xác định, số tốc độ phản ứng 2,5.10-4 L/(mol.s) Nồng độ đầu X Y 0,02 M 0,03 M Hãy tính tốc độ phản ứng: – Tại thời điểm đầu – Tại thời điểm hết nửa lượng X Trả lời: a) Phương trình tốc độ phản ứng: v = k.CX.CY b) Tốc độ phản ứng thời điểm đầu là: v = 2,5.10-4.0,02.0,03 = 1,5.10-7 (mol/(L.s)) - Tại thời điểm hết nửa lượng X ⇒ Nồng độ X 0,01M phản ứng 0,01M X + Y → 0,01M → 0,01M XY ⇒ Theo phương trình, nồng độ Y phản ứng 0,01M ⇒ Tại thời điểm xét, nồng độ T 0,03M – 0,01M = 0,02M ⇒ v = 2,5.10-4.0,01.0,02 = 5.10-8 (mol/(L.s)) Ảnh hưởng áp suất đến tốc độ phản ứng Câu hỏi trang 97 SGK Hóa học 10: Nêu mối liên hệ nồng độ áp suất khí hỗn hợp Trả lời: Trong hỗn hợp khí, nồng độ khí tỉ lệ thuận với áp suất Khi nén hỗn hợp khí (giảm thể tích) nồng độ khí tăng lên ngược lại Câu hỏi trang 97 SGK Hóa học 10: Áp suất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sau đây? t , xuc tac → 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) ⎯⎯⎯⎯ (1) CO2(g) + Ca(OH)2(aq) ⟶ CaCO3(s) + H2O (l) (2) SiO2(s) + CaO(s) ⟶ CaSiO3(s) (3) o BaCl2(aq) + H2SO4(aq) ⟶ BaSO4(s) + 2HCl(aq) (4) Trả lời: Chú ý: Việc thay đổi áp suất không làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng chất khí tham gia Xét phản ứng (1), (2) có tham gia chất khí (g) ⇒ Áp suất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Xét phản ứng (3), (4) khơng có tham gia chất khí (g) ⇒ Áp suất khơng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Hoạt động trang 97 SGK Hóa học 10: Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng: Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑ Chuẩn bị: Mg dạng phoi bào, dung dịch phenolphtalein, nước cất, ống nghiệm, đèn cồn, kẹp gỗ Tiến hành: - Cho vào ống nghiệm khoảng mL nước cất - Nhỏ vào ống nghiệm – giọt phenolphtalein cho vào ống mẫu phoi bào Mg - Đun nóng ống nghiệm Lưu ý: Làm bề mặt Mg trước tiến hành thí nghiệm Quan sát trả lời câu hỏi: Sự thay đổi màu sắc ống nghiệm nhanh hơn? Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng? Trả lời: Ống nghiệm đun nóng, màu dung dịch chuyển sang màu hồng nhanh Khi tăng nhiệt độ, hạt (phân tử, nguyên tử ion) chuyển động nhanh hơn, động cao Khi đó, số va chạm hiệu hạt tăng lên, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng Câu hỏi trang 98 SGK Hóa học 10: Hãy giải thích nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng tăng Trả lời: Khi tăng nhiệt độ, hạt (phân tử, nguyên tử ion) chuyển động nhanh hơn, động cao Khi đó, số va chạm hiệu hạt tăng lên, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng Câu hỏi trang 98 SGK Hóa học 10: Nêu ý nghĩa hệ số nhiệt độ Van't Hoff Trả lời: Ta có biểu thức: = vT+10 vT Trong đó, γ hệ số nhiệt độ Van’t Hoff, vT tốc độ phản ứng nhiệt độ T, vT+10 tốc độ phản ứng nhiệt độ T +10 ⇒ Ý nghĩa: Giá trị γ lớn ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng mạnh Câu hỏi trang 98 SGK Hóa học 10: Ở 20 °C, tốc độ phản ứng 0,05 mol/(L.min) Ở 30 °C, tốc độ phản ứng 0,15 mol/(L.min) a) Hãy tính hệ số nhiệt độ Van't Hoff phản ứng b) Dự đoán tốc độ phản ứng 40°C (giả thiết hệ số nhiệt độ γ khoảng nhiệt độ không đổi) Trả lời: a) Hệ số nhiệt độ Van't Hoff phản ứng = b) Ta có: = v 40o C v30o C v30o C v20o C = 015 =3 0,05 → v 40o C = .v30o C = 3.0,15 = 0,45 mol/(L.min) Ảnh hưởng diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng Hoạt động trang 98 SGK Hóa học 10: Nghiên cứu ảnh hưởng diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Chuẩn bị: bình tam giác, dung dịch HCl 0,5 M, đá vôi dạng viên, đá vôi đập nhỏ Tiến hành: - Cho lượng (khoảng g) đá vôi dạng viên vào bình tam giác (1) đá vơi đập nhỏ vào bình tam giác (2) - Rót 20 mL dung dịch HCl 0,5 M vào bình Quan sát tượng thực yêu cầu sau: Phản ứng bình có tốc độ khí nhanh hơn? Đá vơi dạng có tổng diện tích bề mặt lớn hơn? Nêu ảnh hưởng diện tích bề mặt tiếp xúc đến tốc độ phản ứng Trả lời: Phản ứng bình tam giác (2) chứa đá vơi đập nhỏ có tốc độ khí nhanh Đá vơi đập nhỏ có tổng diện tích bề mặt lớn Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, số va chạm chất đầu tăng lên, số va chạm hiệu tăng theo, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng Ảnh hưởng chất xúc tác đến tốc độ phản ứng Hoạt động trang 99 SGK Hóa học 10: Nghiên cứu ảnh hưởng chất xúc tác đến tốc độ phản ứng: 2H2O2 ⟶ 2H2O + O2 Chuẩn bị: bình tam giác, dung dịch H2O2 10%, MnO2 Tiến hành: - Rót vào bình tam giác, bình 20 mL dung dịch H2O2 10% - Thêm khoảng 0,1 g xúc tác MnO2 vào bình lắc Quan sát tượng thực yêu cầu sau: So sánh tốc độ khí hai bình Chất xúc tác ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng? Trả lời: Bình tam giác cho xúc tác MnO2 có tốc độ khí lớn Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng khơng bị biến đổi lượng chất sau phản ứng Câu hỏi trang 99 SGK Hóa học 10: Thực hai phản ứng phân huỷ H2O2 phản ứng có xúc tác MnO2, phản ứng khơng xúc tác Đo thể tích khí oxygen theo thời gian biểu diễn đồ thị hình bên: Đường phản ứng đồ thị (Hình 19.6) tương ứng với phản ứng có xúc tác, với phản ứng khơng có xúc tác? Trả lời: Đường phản ứng (a) đồ thị tương ứng với phản ứng khơng có xúc tác Đường phản ứng (b) đồ thị tương ứng với phản ứng có xúc tác lượng khí oxygen thoát từ phút nhiều III Một số ứng dụng việc thay đổi tốc độ phản ứng Câu hỏi 10 trang 100 SGK Hóa học 10: Yếu tố áp dụng để làm thay đổi tốc độ phản ứng Hình 19.7? Trả lời: Yếu tố áp dụng để làm thay đổi tốc độ phản ứng Hình 19.7 là: a) Đèn xì oxygen – acetylene: nồng độ (tăng nồng độ oxygen) Đốt acetylene oxygen nguyên chất cháy nhanh cho nhiệt độ cao đốt oxygen khơng khí b) Tủ lạnh bảo quản thức ăn: nhiệt độ (hạ thấp nhiệt độ) Nhiệt độ tủ lạnh thấp nhiệt độ môi trường giúp phản ứng phân hủy thức ăn vi sinh vật diễn chậm hơn, thức ăn bảo quản lâu c) Bình dưa muối: chất xúc tác.(vi khuẩn lactic) Phương pháp muối chua thực nhờ hoạt động vi khuẩn lactic biến phần đường thành axit lactic gây chua Câu hỏi 11 trang 100 SGK Hóa học 10: Phản ứng tạo NO từ NH3 giai đoạn trung gian trình sản xuất nitric acid: 4NH3(g) +5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g) Hãy nêu số cách để tăng tốc độ phản ứng Trả lời: Các cách để tăng tốc độ phản ứng: - Tăng nồng độ chất tham gia phản ứng - Sử dụng chất xúc tác: Platinum (Pt) ( Fe2O3, Cr2O3) - Tăng nhiệt độ - Tăng áp suất phản ứng Em trang 100 SGK Hóa học 10: Giải thích nhiều phản ứng hố học cơng nghiệp cần tiến hành nhiệt độ cao sử dụng chất xúc tác Trả lời: Trong công nghiệp, cần sản xuất sản phẩm với số lượng lớn, đảm bảo tiết kiệm tối đa chi phí thời gian Tuy nhiên, có chất tham gia cần lượng lớn để phá vỡ liên kết tham gia phản ứng có phản ứng phản ứng xảy chậm ⇒ Cần tiến hành nhiệt độ cao sử dụng chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng ... thời điểm xét, nồng độ T 0,03M – 0,01M = 0,02M ⇒ v = 2,5 .10- 4.0,01.0,02 = 5 .10- 8 (mol/(L.s)) Ảnh hưởng áp suất đến tốc độ phản ứng Câu hỏi trang 97 SGK Hóa học 10: Nêu mối liên hệ nồng độ áp... hỏi trang 98 SGK Hóa học 10: Nêu ý nghĩa hệ số nhiệt độ Van''t Hoff Trả lời: Ta có biểu thức: = vT +10 vT Trong đó, γ hệ số nhiệt độ Van’t Hoff, vT tốc độ phản ứng nhiệt độ T, vT +10 tốc độ phản... Câu hỏi 10 trang 100 SGK Hóa học 10: Yếu tố áp dụng để làm thay đổi tốc độ phản ứng Hình 19.7? Trả lời: Yếu tố áp dụng để làm thay đổi tốc độ phản ứng Hình 19.7 là: a) Đèn xì oxygen – acetylene: