Chuyên đề Bài tập hóa học 10 sách mới: Chủ đề 6 Tốc độ phản ứng hóa học Bài tập thiết kế theo chương trình phổ thông mới Có đáp án chi tiết. Chuyên đề Bài tập hóa học 10 sách mới: Chủ đề 6 Tốc độ phản ứng hóa học Bài tập thiết kế theo chương trình phổ thông mới Có đáp án chi tiết.
CHỦ ĐỀ 06: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HỐ HỌC TĨM TẮT LÍ THUYẾT CHƯƠNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Khái niệm Để đánh giá mức độ xảy nhanh hay chậm phản ứng hóa học, người ta đưa khái niệm tốc độ phản ứng hóa học, gọi tắt tốc độ phản ứng Hình 6.1.a Vụ nổ xảy triển Hình 6.1.b Một số phản ứng xảy lãm quân Nizhniy Tagil, Nga, chậm, q trình ăn nhanh Các khí tạo mòn mũi tàu Titanic đột ngột tạo thành sóng xung kích tầng lạnh giá Đại Tây Dương vụ nổ Tốc độ phản ứng độ biến thiên nồng độ chất phản ứng sản phẩm đơn vị thời gian Xét phản ứng tổng quát: Biểu thức tốc độ trung bình phản ứng: Trong đó: tốc độ trung bình phản ứng Sự biến thiên nồng độ biến thiên thời gian C1, C2 nồng độ chất thời điểm tương ứng t1, t2 Chú ý: Hệ số tỉ lượng chất phương trình hố học phản ứng thường khác nhau, để qui tốc độ phản ứng giá trị, cơng thức tính tốc độ phản ứng cần chia thêm hệ số tỉ lượng chất lấy để tính tốc độ Ví dụ: Phản ứng phân hủy H2O2: H2O2 → H2O + ½ O2 Kết thí nghiệm đo nồng độ H2O2 tại thời điểm khác trình bày bảng Bảng 6.1 Sự phụ thuộc nồng độ H2O2 vào thời gian phản ứng Hãy tính tốc độ phản ứng theo nồng độ H2O2 trong khoảng thời gian từ đến v tb C H2O2(6h) C H2O2(3h) 6 0,5 0,707 0,069 mol / L.h Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng Ảnh hưởng nồng độ - Định luật tác dụng khối lượng: Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp Xét phản ứng đơn giản: aA + bB cC + dD Trong đó: k số tốc độ phản ứng a b hệ số tỉ lượng phản ứng đơn giản CA, CB nồng độ mol L-1 tương ứng chất A, B Khi nồng độ chất phản ứng nhau, 1M số tốc độ phản ứng tốc độ phản ứng Hình 6.2 Phản ứng đá vơi với dung dịch HCl có nồng độ khác Ảnh hưởng nhiệt độ - Hệ số nhiệt độ Van’t Hoff Trong đó: v2, v1 tốc độ phản ứng tương ứng thời điểm T2, T1 Ứng dụng thay đổi tốc độ phản ứng đời sống Hình 6.3.a Ảnh hưởng nồng độ Hình 6.3.b Ảnh hưởng áp suất Hình 6.3.c Ảnh hưởng diện tích tiếp xúc Hình 6.3.d Ảnh hưởng Hình 6.3.e Ảnh hưởng Hình 6.3.f Ảnh hưởng chất xúc tác nhiệt độ chất xúc tác Hình 6.3 Ảnh hưởng số yếu tố tới tốc độ phản ứng A PHẦN BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1: Tính tốc độ trung bình phản ứng Bài 1: Cho phản ứng phân hủy N2O5 nồng độ N2O5 thời điểm t1 = t2 =100 giây sau: N2O5 N2O4 + 1/2O2 t0: s 2,3 mol/L t1: 184 s 2,08 mol/L Hướng dẫn giải: VTB (N2O5) = -(2,08 – 2,3) : 184 = 1,36.10-3 mol/L.s Bài 2: Giả sử bạn cần HI tinh khiết cao Bạn điều chế cách phản ứng trực tiếp từ hydrogen iodine theo phản ứng H 2(k) + I2(k) → 2HI(k), với điều kiện phản ứng xảy đủ nhanh -Trong khoảng thời gian 100 giây, nồng độ HI tăng từ 3,50 mmol L-1 đến 4,00 mmol L-1 Tốc độ trung bình phản ứng bao nhiêu? Hướng dẫn giải - Tốc độ trung bình phản ứng 100 giây Bài 3: Cho phản ứng xảy dung dịch: C2H5Br + KOH C2H5OH + KBr Nồng độ ban đầu potassium hydroxide 0,07 M, sau 30 phút lấy 10 mL dung dịch hỗn hợp phản ứng (hỗn hợp A) Trung hòa 10 mL dung dịch A cần vừa đủ 12,84 mL dung dịch hydrochloric acid 0,05 M Tính tốc độ phản ứng trung bình phản ứng khoảng thời gian (mol/L.s) Hướng dẫn giải: Ta có nồng độ KOH sau phản ứng lại là: (12,84.0,05 : 10) = 0,0642 M Tốc độ trung bình phản ứng khoảng thời gian Bài 4: Phản ứng Na2S2O3 H2SO4 thu muối sunfate, sulfur, sulful dioxide nước, thường dùng nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Tiến hành thí nghiệm với 100 ml dung dịch hỗn hợp Na2S2O3 0,5M H2SO4 (dư), sau 40 giây, thể tích SO2 thu điều kiện chuẩn 0,9916 L Giả sử khí tạo khỏi dung dịch, tính tốc độ trung bình phản ứng theo Na2S2O3 Hướng dẫn giải: PTHH: Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + S + H2O 0,04 0,04 Nồng độ Na2S2O3 phản ứng 0,04 : 0,1 = 0,4 M => (mol) Tốc độ trung bình phản ứng tính theo Na2S2O3 = 0,4 : 40 = Bài 5: Dung dịch hydrochloric acid phản ứng với dây magnesium Thể tích khí hydrogen 80 giây (khi cho dây magnesium phản ứng với dung dịch hydrochloric acid) biểu diễn đồ thị sau: Hình 6.4 Đồ thị phụ thuộc thể tích khí hydrogen theo thời gian Tính tốc độ trung bình phản ứng tạo thành khí hydrogen (cm 3.s-1) khoảng thời gian 80 giây Hướng dẫn giải: 2HCl + Mg MgCl2 + H2 Thời gian phản ứng: 80s Thể tích khí hydrogen thu được: 32 cm3 Tốc độ trung bình phản ứng: Bài 6: Có thể theo dõi tốc độ phản ứng zinc hydrochloric acid cách đo thể tích khí hydrogen phản ứng Kết Thời gian (giây) Thể tích khí (cm3) 0 10 20 20 40 30 58 40 72 50 80 Hình 6.5 Sơ đồ thí nghiệm q trình đo khí hydrogen từ phản ứng Zn HCl a) Tính tốc độ trung bình khí (cm3/s) 40 giây đầu phản ứng b) Tại tăng nồng độ acid làm tốc độ phản ứng tăng? Hướng dẫn giải: a) Phản ứng xảy 2HCl + Zn ZnCl2 + H2 b) Khi nồng độ axit tăng, số va chạm Zn HCl tăng => va chạm hiệu tăng => tốc độ phản ứng tăng Bài 7: Ở 40 ℃ dung dịch H2O2 phân huỷ theo phản ứng: 2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g) Nồng độ H2O2 thời điểm khác biểu thị bảng 6.2: Thời điểm (giờ) Nồng độ [H2O2] (M) 1,000 0,0500 12 0,025 Bảng 6.2 Sự thay đổi nồng độ H2O2 theo thời gian Tính tốc độ trung bình phản ứng phân huỷ H 2O2 (M/ s) quãng thời gian từ a) đến b) đến 12 Hướng dẫn giải Đổi = 21600 s, 12 = 43200 s a) b) Bài 8: Phản ứng phân huỷ N2O5 pha khí xảy sau: 2N2O5 (g) 4NO2(g) + O2(g) Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu phản ứng trên, kết thí nghiệm mơ tả bảng Thí nghiệm [N2O5], mol/L Thời gian, s 0,1000 0,0707 50 0,0500 100 0,0250 200 0,0125 300 0,00625 400 Bảng 6.3 Sự thay đổi nồng độ N2O5 theo thời gian Tính tốc độ trung bình phản ứng thời điểm từ 50 s đến 100 s; từ 100 s đến 400 s Hướng dẫn giải Tốc độ trung bình phản ứng từ 50 s đến 100 s Tốc độ trung bình phản ứng từ 100 s đến 400 s Bài 9: Tiến hành thí nghiệm phân huỷ NO2 300 oC theo phương trình 2NO2(g) 2NO(g) + O2 (g) Kết thí nghiệm biểu diễn bảng Thời gian (s) Nồng độ (mol/L) NO2 0,01 150 0,0055 200 0,0048 250 0,0043 300 0,0039 Bảng 6.4 Sự thay đổi nồng độ NO2 theo thời gian a) Tính tốc độ trung bình phản ứng theo độ giảm nồng độ NO 150 giây mốc 50 giây b) Nhận xét tốc độ trung bình phản ứng theo thời gian Hướng dẫn giải Tốc độ trung bình phản ứng từ s đến 150 s Tốc độ trung bình phản ứng từ 150 s đến 200 s Tốc độ trung bình phản ứng từ 200 s đến 250 s Tốc độ trung bình phản ứng từ 250 s đến 300 s: 4,0.10-6 mol/L.s b) Từ kết tính câu a ta thấy tốc độ phản ứng giảm thời gian tăng Bài 10: Một số phản ứng diễn với số mol chất phản ứng cụ thể theo thời gian thể bảng đây: Lượng chất phản ứng Thời gian phản ứng Tốc độ phản ứng Phản ứng (mol) (s) (mol/s) 30 ? 120 ? 90 ? 3,2 90 ? 5,9 30 ? Bảng 6.5 Sự phụ thuộc lượng chất phản ứng tốc độ phản ứng theo thời gian a Tính tốc độ trung bình phản ứng? b Phản ứng diễn nhanh nhất? Phản ứng diễn chậm nhất? Hướng dẫn giải: a Tốc độ trung bình phản ứng: Lượng chất phản ứng Thời gian phản ứng Tốc độ phản ứng Phản ứng (mol) (s) (mol/s) 30 0,067 120 0,042 90 0,011 3,2 90 0,036 5,9 30 0,197 b Từ kết quả: Phản ứng (5) diễn nhanh phản ứng (3) diễn chậm Bài 11: Xét phản ứng: Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + S + H2O Thể tích khí sulfur dioxide tạo thành đo sau khoảng thời gian 10 giây Giá trị tốc độ trung bình phản ứng tương ứng cho bảng sau: Thời gian (s) 10 20 30 40 50 60 70 Thể tích khí sulfur dioxide (cm ) 0,0 12,5 20,0 26,5 31,0 32,5 33 33 Tốc độ trung bình phản ứng 0,0 1,25 x 0,65 y z t u -1 (cm s ) Bảng 6.6 Sự thay đổi thể tích khí sulfur dioxide tốc độ trung bình phản ứng theo thời gian a Thời điểm đầu, tốc độ phản ứng nhanh hay chậm? b Hoàn thành giá trị x, y, z u bảng c Vẽ đồ thị phụ thuộc thể tích khí SO2 vào thời gian phản ứng d Thời điểm kết thúc, đồ thị có hình dạng e Nhận xét giá trị tốc độ phản ứng theo thời gian Giải thích? Hướng dẫn giải: a Thời điểm đầu, tốc độ phản ứng nhanh nồng độ chất tham gia lớn b Thời gian (s) 10 20 30 40 50 60 70 Thể tích khí sulfur dioxide (cm ) 0,0 12,5 20,0 26,5 31,0 32,5 33 33 Tốc độ trung bình phản ứng 0,00 1,25 0,75 0,65 0,45 0,15 0,0 0,00 (cm3 s-1) c Đồ thị phụ thuộc thể tích khí sulfur dioxide vào thời gian: d Thời điểm kết thúc, nồng độ chất tham gia 0, phản ứng dừng lại, đồ thị nằm ngang e Theo thời gian nồng độ chất tham gia giảm dần chuyển hố thành sản phẩm tốc độ phản ứng giảm dần Bài 12: Một nhóm học sinh thực hai thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Cho zinc viên vào 25 mL dung dịch hydrochloric acid 0,5 M Thí nghiệm 2: Cho zinc bột vào 25 mL dung dịch hydrochloric acid 0,5 M Biết khối lượng Zn lấy hai thí nghiệm lượng dung dịch HCl lấy dư so với lượng cần thiết a) Viết phương trình phản ứng hóa học xảy thí nghiệm b) Dựa vào đồ thị cho đây, tính tốc độ trung bình phản ứng thí nghiệm thí nghiệm So sánh tốc độ phản ứng thí nghiệm thí nghiệm 2, giải thích Thí nghiệm 1: Đường I Thí nghiệm 2: Đường II Hình 6.5 Sự phụ thuộc thể tích khí SO2 theo thời gian Hướng dẫn giải: a Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 b Tốc độ trung bình phản ứng thí nghiệm (1): v1 = 20 : 60 = 1/3 cm3/s Tốc độ trung bình phản ứng thí nghiệm (2): v2 = 20 : 50 = 0,4 cm3/s Từ đồ thị thấy thí nghiệm (2) phản ứng xảy với tốc độ nhanh zinc lấy dạng bột làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt => Tốc độ phản ứng tăng Bài 13: Tiến hành khảo sát phản ứng sau 25 oC dung dịch benzene có chứa pyridine 0,1 M: CH3OH + (C6H5)3CCl CH3OC(C6H5)3 + HCl Kết khảo sát đưa bảng Nồng độ đầu mol/L (phút) [CH3OC(C6H5)3] [CH3OH] [(C6H5)3CCl] [CH3OC(C6H5)3] 0,100 0,100 0,200 0,05 0,100 0,100 0,0000 25 0,00330 0,0000 15 0,00390 0,0000 7,5 0,00770 Bảng 6.7 Kết khảo sát a) Tính tốc độ trung bình phản ứng khoảng thời gian 7,5 phút, 15 phút, 25 phút b) Viết biểu thức tính tốc độ tức thời phản ứng c) Tính số tốc độ phản ứng Hướng dẫn giải: a) Tốc độ trung bình b) v = k.[CH3OH][ (C6H5)3CCl] c) k = 4,34.10-3 (L.mol-1.s-1) Thí nghiệm tiến hành ống nghiệm bạn An, Hồng, Hải Bài 14: Xét phản ứng phân huỷ hydrogen peroxide: Tốc độ trung bình phản Thời gian H2O2 (M) ứng (M/s) 1,000 120 0,910 7,5.10-4 300 0,780 ? 600 0,590 ? 1200 0,370 ? 1800 0,220 4,3.10-4 2400 0,130 ? 3000 0,082 ? 3600 0,050 ? Bảng 6.9 Sự biến đổi nồng độ H2O2 tốc độ trung bình phản ứng theo thời gian a Hồn thành cột cịn lại bảng b Nhận xét thay đổi tốc độ phản ứng theo thời gian? Giải thích? c Vẽ đồ thị phụ thuộc tốc độ trung bình phản ứng theo thời gian Hướng dẫn giải: a Tốc độ trung bình phản Thời gian H2O2 (M) ứng (M/s) 1,000 10 ... Van''t Hoff ta có : Bài 36: Ở nhiệt độ 100 ℃, phản ứng thứ có tốc độ gấp đôi tốc độ phản ứng thứ hai Hệ số nhiệt độ phản ứng thứ 2, phản ứng thứ Hỏi nhiệt độ hai phản ứng có tốc độ nhau? Hướng... tăng nhiệt độ hệ lên độ? Hướng dẫn giải 16 Ta có: Bài 32: Một phản ứng hố học 100 ℃ có số tốc độ phản ứng 6 .10- 4; 150 oC có số tốc độ phản ứng 0,1458 Tính hệ số nhiệt độ phản ứng Hướng dẫn giải... 16V200 Vậy tốc độ phản ứng tăng lên 16 lần Cách khác: => tốc độ phản ứng tăng 16 lần Bài 29: Khi tăng nhiệt độ lên 10 ℃, tốc độ phản ứng tăng lên lần Tốc độ phản ứng tăng hay giảm lần nhiệt độ