skkn một số dạng bài tập về động hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi quốc gia môn hóa

Đây là một ngành của hóa lí, là khoa học về tốc độ của phản ứng hóa học, về những yếu cố có ảnh hưởng đến tốc độ nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác, … và cả cơ chế phản ứng sự diễn biến của

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Trường THPT chuyên LƯƠNG THẾ VINH

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đề tài

Một số dạng bài tập về ĐỘNG HÓA HỌC bồi dưỡng học sinh giỏi quốc gia môn Hóa

Người thực hiện: Nguyễn Thị Vân Anh Lĩnh vực nghiên cứu:

Quản lý giáo dục  Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa học  Phương pháp giáo dục 

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ và tên: Nguyễn Thị Vân Anh

2 Ngày tháng năm sinh: 22/05/1987

8 Đơn vị công tác: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: thạc sĩ

- Năm nhận bằng: 2013

- Chuyên ngành đào tạo: Lí luận và phương pháp dạy học Hóa học.

III.KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: giảng dạy môn Hóa THPT

Số năm có kinh nghiệm: 5

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:

1 NHỮNG SAI SÓT HAY MẮC PHẢI KHI RA ĐỀ KIỂM TRA TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN.

2 SỬ DỤNG TÌNH HUỐNG CÓ VẤN ĐỀ TRONG DẠY HÓA HỌC CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI LỚP 12 THPT

3 SỬ DỤNG TÌNH HUỐNG CÓ VẤN ĐỀ TRONG DẠY HÓA HỌC CHƯƠNG KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM LỚP

12 THPT

BM02-LLKHSKKN

Tên sáng kiến kinh nghiệm:

Một số dạng bài tập về ĐỘNG HÓA HỌC bồi dưỡng

học sinh giỏi quốc gia môn Hóa

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Một trong những cơ sở lí thuyết của phản ứng hóa học là kiến thức về Động hóa học Đây là một ngành của hóa lí, là khoa học về tốc độ của phản ứng hóa học,

về những yếu cố có ảnh hưởng đến tốc độ (nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác, …) và

cả cơ chế phản ứng (sự diễn biến của phản ứng ở phạm vi vi mô từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối).

Trong các kì thi HSG tỉnh, kì thi Olympic miền Nam, kì thi HSG cấp quốc gia, chọn đội tuyển thi quốc tế, vấn đề động hóa học luôn được đề cập đến.

Trong các kì thi máy tính cầm tay tỉnh và khu vực cũng có các dạng bài tập về động hóa học.

Vậy đây là một nội dung quan trọng, nên chúng tôi muốn đi sâu và hệ thống lại các dạng bài tập quan trọng nhằm phục vụ cho công việc giảng dạy và bồi dưỡng học sinh chuyên Hóa.

- Do các số liệu, cơ chế phản ứng liên quan đến thực tế, nên cần phải xem

rõ nguồn gốc các số liệu để thống nhất, không thể tự cho các số liệu ảo, có thể dẫn đến cơ chế phản ứng sai.

- Học sinh chưa hệ thống các dạng bài tập nên dễ nhầm lẫn.

- Học sinh chưa tiếp cận nhiều với các dạng bài ở mức độ thi Quốc tế.

BM03-TMSKKN

III.NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1 Cơ sở lý luận

- Động hóa học có giá trị rất lớn về cả hai mặt lí thuyết và thực tiễn Về lí thuyết, động hóa học ngày càng đi sâu trong việc tìm tòi và nắm vững các quy luật, các đặc trưng động học và cơ chế của các phản ứng hóa học Điều này cho phép tính được chế độ làm việc tối ưu của các lò phản ứng và các thiết bị khác, mở ra con đường điều khiển có ý thức và hoàn thiện những quá trình công nghệ đã có và sáng tạo ra những quá trình công nghệ mới.

- Trong giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi thì chuyên đề này là một trong những nội dung quan trọng trong phần lí thuyết Hóa vô cơ - Đại cương Hầu như trong các đề thi HSG như Olympic, HSGQG hay Quốc tế đều có phần này.

- Tuy nhiên nội dung trong SGK hay tài liệu chuyên Hóa không đáp ứng đủ các nội dung thi HSGQG hay Quốc tế.

2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài

2.1 Nội dung của đề tài

+ Chương 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN

+ Chương 2: ĐỘNG HỌC CỦA CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN

+ Chương 3: CƠ CHẾ PHẢN ỨNG

- Trong từng phần của mỗi chương sẽ kèm câu hỏi và bài tập cụ thể

- Các bài tập có trong các đề thi HSGQG, chọn Quốc tế, Olympic sinh viên được đưa vào từng phần lí thuyết liên quan.

2.2 Biện pháp thực hiện

- Tổng hợp lí thuyết cơ bản của chuyên đề.

- Tổng hợp, soạn thảo và chọn lọc hệ thống câu hỏi và bài tập theo từng chủ

đề lí thuyết.

- Trình bày phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản.

- Áp dụng cho học sinh các lớp chuyên Hóa khối THPT thông qua việc giới thiệu tài liệu, yêu cầu HS thảo luận, giải quyết các vấn đề trong chuyên đề.

IV KẾT QUẢ

Qua việc giới thiệu chuyên đề này và sử dụng nó trong việc bồi dưỡng HSG Hóa, chúng tôi đã đạt được một số kết quả sau:

- GV giảng dạy chuyên đề theo một hệ thống lí thuyết và bài tập thuận tiện.

Có thể bổ sung thêm bài tập của các dạng sẵn có hoặc các dạng mới dễ dàng.

- HS hệ thống lí thuyết và các dạng bài tập Động hóa học một cách tốt hơn

- Trong các kì thi Olympic, chọn HSGQG, chọn Quốc tế thì học sinh đều làm tốt các bài tập thuộc chuyên đề này.

V KẾT LUẬN, BÀI HỌC KINH NGHIỆM

- Đề tài đã được áp dụng trong thực tế giảng dạy tại trường chuyên Lương Thế Vinh và đã đạt hiệu quả, có khả năng áp dụng rộng rãi trong công việc giảng dạy và bồi dưỡng HSG.

- Đề tài có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các giáo viên, làm đề tài nghiên cứu cho các nhóm HS chuyên, để HS bước đầu làm quen với phương pháp

tự nghiên cứu khoa học.

- GV nên yêu cầu HS cùng tìm tài liệu làm phong phú thêm các dạng bài tập, để HS hiểu sâu hơn nội dung vấn đề đang nghiên cứu.

- Đề xuất: Nên chia nội dung thi HSGQG thành các chuyên đề nhỏ, để có thể đi sâu vào từng vấn đề, nội dung trọng tâm Mỗi giáo viên giảng dạy HSG nên viết các chuyên đề này để nâng cao kiến thức và cập nhật thường xuyên những vấn

đề mới.

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO

1) Trần Thị Đà, Đặng Trần Phách, Cơ sở lí thuyết các phản ứng hóa học, NXB

Giáo dục, Hà Nội, 2009.

2) Trần Văn Nhân, Hóa Lí, NXB Giáo Dục, 1999.

3) Nguyễn Đình Huề, Trần Kim Thanh, Nguyễn Thị Thu, Động hóa học và xúc tác, NXB Giá dục, Hà Nội, 2003.

4) Rene’ DIDER, Hóa đại cương, NXB Giáo dục, Hà Nội, 1998.

5) Đặng Hữu Vinh, Nguyễn Duy Ái, Tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học 10,

Biên Hòa, ngày 17 tháng 4 năm 2014

PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

- Có giải pháp hoàn toàn mới 

- Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có 

2 Hiệu quả

- Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả cao 

- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả 

3 Khả năng áp dụng

- Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính

- Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiện

- Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu

XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

(Ký tên, ghi rõ họ tên và đóng dấu)

BM04-NXĐGSKKN

CHƯƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN

I MỘT SỐ DẠNG PHẢN ỨNG

1 Phản ứng đơn giản, phức tạp

Phản ứng đơn giản hay phản ứng sơ cấp là phản ứng một chiều chỉ diễn ra trong một giai

đoạn duy nhất, tức là đi trực tiếp từ những chất đầu đến những chất cuối, không có sự hình thànhcác chất trung gian

Những phản ứng không thỏa mãn những điều kiện đó gọi là phản ứng phức tạp: thường

chia ra làm phản ứng thuận nghịch, phản ứng song song, phản ứng nối tiếp và phản ứng liên hợp

2 Phản ứng toàn phần, không toàn phần

Phản ứng toàn phần là phản ứng trong đó ít nhất một chất phản ứng (chất đầu) đã phản ứng

cho đến hết (trong thực tế một chất gọi là chất phản ứng hết khi 99,9% lượng ban đầu của nó đã

bị tiêu thụ (thường là phản ứng 1 chiều)

Phản ứng không toàn phần là phản ứng trong đó không một chất nào mất hẳn khi phản ứng

dừng lại, các chất đầu vẫn còn, tuy với lượng nhỏ hơn lúc đầu nhưng vẫn đáng kể (phản ứngthuận nghịch)

3 Phản ứng đồng thể, dị thể

Phản ứng đồng thể là phản ứng chỉ diễn ra trong thể tích một pha Đó là phản ứng giữa các

chất khí, giữa các chất lỏng hoàn toàn trộn lẫn với nhau, các phản ứng trong dung dịch

Thí dụ: khi trộn đều dung dịch axit sunfuric loãng với một dung dịch natri thiosunfat thì lưu

huỳnh được giải phóng từ phản ứng:

H2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + S↓ + SO2↑ + H2Olàm đục toàn bộ thể tích của hệ phản ứng

Phản ứng dị thể là phản ứng chỉ diễn ra trên bề mặt phân chia pha, không diễn ra trong thể

tích của một pha nào như: rắn – lỏng, khí – lỏng, …

Thí dụ: khi cho mẩu kẽm vào dung dịch axit clohidric, các bọt khí H2 chỉ thoát ra từ bề mặt kimloại

II TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

1 Khái niệm

Tốc độ của một phản ứng hóa học là độ biến thiên lượng chất (số phân tử, số mol hoặc nồng

độ) của một chất của phản ứng trong một đơn vị thời gian

a) Tốc độ trung bình

Xét phản ứng trong hệ đồng thể (V = const):

aA + bB + … → cC + dD + … (*)Sau một khoảng thời gian ∆t, nồng độ các chất A, B, C, D, … biến thiên một lượng ∆CA,

v là tốc độ trung bình mất đi của chất A vì ∆CA âm nên phải thêm dấu trừ (-) để cho tốc độ v A

là dương, v là tốc độ tạo thành C, ∆C C C là dương nên v tự nó là dương Nên tốc độ phản ứng C

dù biểu thị theo chất đầu hay chất cuối bao giờ cũng là đại lượng dương

Các giá trị này có thể khác nhau Để tốc độ của phản ứng đã cho là đơn giản thì phải đưathêm vào biểu thức tốc độ các hệ số tỉ lượng:

t

C d t

C c t

C b t

C a

Tốc độ này chỉ cho biết sự tăng, giảm trung bình của CA, CB, CC, CD, … trong khoảng thời gian

∆t, chứ không cho biết sự biến thiên chính xác trong từng thời điểm Trong khi sự biến thiêntrong từng thời điểm có thể rất khác nhau Vì vậy người ta thường dùng tốc độ tức thời thay chotốc độ trung bình

dC c dt

dC b dt

dC a

pu

11

v b

v a

11

1

Như vậy, khi đã xác định được tốc độ của phản ứng với một chất bất kì thì có thể suy ra tốc

độ của phản ứng đối với các chất khác theo công thức trên

Khi phản ứng diễn ra trong pha khí và các khí được coi như khí lí tưởng thì ta có thể biểu thịtốc độ phản ứng thông qua áp suất riêng phấn của mỗi khí trong phản ứng vì PA = CART Khi đó:

dt

dP dRT dt

dP cRT dt

dP bRT dt

dP aRT

pu

11

11

Trong hệ đơn vị SI, đơn vị của v là mol.m-3.s-1

Trong thực nghiệm động hóa học, người ta thường dùng đơn vị mol.l-1.(thời gian)-1 Tùy theođiều kiện thì nghiệm, đợn vị của thời gian cso thể là giây, phút, ngày hoặc cả năm nữa (Cácphản ứng địa hóa là các phản ứng chậm nhất, chúng có thể kéo dài tới hàng thế kỉ, thậm chí hàngnghìn năm, còn các phản ứng nổ lại diễn ra rất nhanh, chỉ trong vòng một phần vạn giây)

III ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG HÓA HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

Chúng ta xét một phản ứng giữa các chất ở vào trạng thái khí Muốn cho tương tác giữachúng diễn ra được thì trước hết các phân tử của chúng phải va chạm với nhau Ở đây chúng ta

chưa xét vấn đề: những va chạm nào sẽ dẫn đến tương tác (những va chạm có hiệu quả), nhưng

có thể kết luận chắc chắn rằng khi các điều kiện bên ngoài không đổi thì số va chạm hiệu quả

càng lớn nếu nồng độ các chất phản ứng càng lớn Nói cách khác, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với

nồng độ các chất phản ứng.

Xét phản ứng hóa học ở T = const có phương trình dạng:

aA + bB + … → cC + dD + … (*)Năm 1867, hai nhà bác học Na –Uy là M.Guldberg và P.Waage thiết lập rằng tốc độ v củaphản ứng này có dạng: v = k b

B

a

A C

Trong đó những số mũ a, b, … là hệ số tỉ lượng của các chất đầu A, B, …

(I.5) là biểu thức toán học của định luật tác dụng khối lượng trong động hóa của M.Guldberg và

P.Waage: “Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích nồng độ của các chất phản ứng

với các số mũ bằng các hệ số tỉ lượng của chúng trong phương trình phản ứng”.

Cần lưu ý rằng, định luật tác dụng khối lượng biểu diễn theo (I.5) chỉ chính xác đối với cácphản ứng cơ bản chỉ diễn ra theo một giai đoạn, khi người ta không phát hiện được một chấttrung gian nào ở giữa chất phản ứng và sản phẩm phản ứng Còn đối với phản ứng phức tạp điqua nhiều giai đoạn (trừ một số ít trường hợp) thì biểu thức không còn đúng

Trường hợp tổng quát, tốc độ của phản ứng (*) có thể viết dưới dạng:

v = k.C αA C Bβ… (I.6)Kết hợp với (I.2) ta có:

dt

dC d dt

dC c dt

dC b dt

1

−

Phương trình (I.6) là biểu thức của định luật cơ bản hiện đại của động hóa học và có thể phát

biểu: “Đối với phản ứng một chiều ở T = const và có bậc động học xác định, tốc độ v của phản

ứng tại mỗi thời điểm tỉ lệ với mỗi tích nồng độ của các chất có ảnh hưởng đến tốc độ, nồng độ mỗi chất được nâng lên một lũy thừa xác định nào đó”.

 k là hằng số tốc độ phản ứng Giá trị của k phụ thuộc vào bản chất từng phản ứng, nhiệt

độ và chất xúc tác, k không phụ thuộc vào nồng độ các chất phản ứng và có thứ nguyên

là (nồng độ) 1-n (thời gian) -1 Đó là tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất phản ứng đềubằng đơn vị

 Các hệ số α, β, …là các bậc riêng phần đối với các chất phản ứng A, B, …; nó có thể

dương, âm, nguyên hoặc phân số

 Tổng n = α + β + … được gọi là bậc toàn phần hay bậc của phản ứng Bậc của phản ứng

là một đại lượng thực nghiệm

Một phản ứng chỉ có bậc nếu từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm ta có thể viết biểu thức của tốc

độ phản ứng ở dạng (I.6)

Mỗi bước của phản ứng được gọi là một phản ứng cơ bản Tập hợp các bước của một phản ứng được gọi là cơ chế phản ứng Người ta phân loại phản ứng cơ bản dựa vào phân tử số của

chúng

Phân tử số là số tiểu phân các chất phản ứng cùng va chạm trong phản ứng cơ bản.

• Nếu phản ứng (*) là cơ bản thì bậc chung của phản ứng và phân tử số được biểu thị bằngcùng một con số n = a + b + …

Nếu n = 1 phản ứng là bậc 1 và đơn phân tử

Nếu n = 2 phản ứng là bậc 2 và lưỡng phân tử

Nếu n = 3 phản ứng là bậc 3 và tam phân tử

Người ta chưa gặp phản ứng có phân tử số lớn hơn ba vì xác suất va chạm đồng thời củamột số lớn phân tử là rất nhỏ

• Nếu phản ứng (*) là phản ứng phức tạp thì khái niệm phân tử số không còn có ý nghĩa, vì

nó chỉ dùng cho phản ứng cơ bản, còn phản ứng phức tạp chỉ dùng khái niệm bậc độnghọc

Phân tử số khác bậc phản ứng Trước hết, bậc động học là một khái niệm hoàn toàn thực

nghiệm, đặc trưng cho sự phụ thuộc thực nghiệm vĩ mô của tốc độ phản ứng vào nồng độ Cònphân tử số là một khái niệm hoàn toàn lí thuyết, để xác định nó cần phải biết cơ chế lí thuyết vi

mô của các quá trình sơ cấp của phản ứng phức tạp Mặt khác, phân tử số chỉ có thể là một sốnguyên nhỏ, không thể bằng không hoặc là phân số

b) CH3C(OH)CH2 + I2 → CH3COCH2I + HI (nhanh)

Trong một phản ứng nhiều giai đoạn kế tiếp nhau, tốc độ chung của phản ứng bằng tốc độcủa giai đoạn chậm chậm nhất Ở đây giai đoạn a) là chậm nhất cho nên áp dụng biểu thức (III.2)

Song nồng độ của NOCl2 lại phụ thuộc vào giai đoạn a) Vì giai đoạn a) là nhanh nên có thể xem

nó ở trạng thái cân bằng đặc trưng bởi hằng số cân bằng Ka:

]][

[

][

2

2

Cl NO

NOCl

[NOCl2] = Ka[NO][Cl2]Thay giá trị của [NOCl2] vào biểu thức tốc độ ta rút ra:

=

][

][1

]][

[

2 2

2 / 1 2 2 1

Br

HBr k

Br H k

v

Ta thấy ở đây phương trình tốc độ không có dạng hàm lũy thừa nên khái niệm bậc phản ứngcũng không dùng được

Một số điều chú ý:

- Nếu phản ứng đơn giản thì tốc độ nhất thiết được biểu diễn bởi định luật tác dụng khốilượng, nhưng ngược lại, nếu tốc độ phản ứng tuân theo định luật tác dụng khối lượng thìđiều đó chưa đủ để kết luận phản ứng là đơn giản

- Nếu phương trình tốc độ không tuân theo định luật tác dụng khối lượng thì đó là dấu hiệuchắc chắn của phản ứng phức tạp

Câu hỏi lí thuyết:

1 Phát biểu định luật tác dụng khối lượng Viết biểu thức tốc độ phản ứng đơn giản: aA +bB→cC+dD

Cho biết ý nghĩa của hằng số tốc độ phản ứng

2 Bậc phản ứng, phân tử số là gì? Phân biệt bậc phản ứng và phân tử số Khi nào phản ứng cóbậc?

3 Phản ứng đơn giản và phản ứng phức tạp là gì? Khi một phản ứng có phương trình tốc độ tuântheo định luật tác dụng khối lượng thì đó có phải phản ứng đơn giản không?

4 Viết phương trình động học, cho biết bậc phản ứng và phân tử số của các phản ứng đơn giản

C4

1t

C2

= Hãy viết phương trình phản ứng

6 Phản ứng: 2N2O5 (k) → 4NO2 (k) + O2 (k), tốc độ phản ứng được biểu thị bởi biểu thức:

dt

] O [ d

v = 2 Hãy viết biểu thức tốc độ phản ứng thông qua các chất trong phương trình phản ứng

7 Thực nghiệm cho biết tại 250C tốc độ tiêu thụ khí NO trong phản ứng điều chế nitrozoniclorua khí: 2NO(k) + Cl2 (k) → 2NOCl (k) bằng 3,5.10-4M s-1 Hãy tính tốc độ tại 25oC:

a của phản ứng b tiêu thụ khí Cl2 c tạo thành khí NOCl

8 Cho phản ứng: 2A (k) → B (k) + C (k) Biểu diễn tốc độ phản ứng theo sự thay đổi nồng độcủa mỗi chất ban đầu và sản phẩm Khi [C] tăng với vận tốc 2mol.l-1.s-1 thì [A] giảm như thếnào?

9 Hãy xác định bậc phản ứng riêng của mỗi chất và bậc phản ứng cho phương trình động họcsau: v = k.[BrO3-].[Br-].[H+]2

Vận tốc phản ứng thay đổi như thế nào khi [BrO3-] tăng gấp đôi hoặc [H+] tăng gấp 4 lần

Bài tập:

Bài tập 1: a Một phản ứng bậc 1 có k = 0,13.s-1 Tính trị số của k theo đơn vị là phút

b Một phản ứng bậc 2 có k = 240cm3.mol-1.phút-1 Tính trị số của k theo hệ đơn vị S.I

Bài tập 2: Hằng số tốc độ của một phản ứng bậc nhất là 2.10-4 s-1 Tính tốc độ của phản ứng(mol.dm-3.s-1) khi chất phản ứng có nồng độ là 2 mol.dm-3 ( 4.10 -5 )

Bài tập 3: Tốc độ của một phản ứng bậc 2 bằng 4.10-3mol.dm-3.s-1 khi các chất phản ứng có nồng

độ lần lượt là 10-3mol.dm-3 và 2,5.10-4mol.dm-3 Tính hằng số tốc độ phản ứng (dm3.mol-1.s-1)

( 16000)

Bài tập 4: Một phản ứng bậc 2 có tốc độ là 4,5.10-7 mol.cm-3.s-1 nếu nồng độ hai chất phản ứngtương ứng lần lượt là 1,5.10-2M và 2,5.10-3M Tính hằng số tốc độ với thứ nguyên cm3.mol-1.s-

1,l.mol-1.s-1, l.mol-1.ph-1 ( 12000; 12; 720)

Bài tập 5: Thực nghiệm cho biết sau 0,75s thì 30ml dung dịch KOH trung hòa vừa hết 30ml

dung dịch H2SO4 0,5M Xác định tốc độ phản ứng theo KOH, theo H2SO4 Kết quả thu được cóhợp lí không?

Bài tập 6: Cho phản ứng sau xảy ra trong dung dịch: C2HOBr + KOH → C2H5OH + KBr

Nồng độ ban đầu của KOH là 0,07M Sau 30 phút người ta lấy ra 10ml dung dịch hỗn hợp phảnứng thì thấy nó phản ứng vừa đủ với 12,84ml dung dịch HCl 0,05M Tính tốc độ trung bình củaphản ứng trong khoảng thời gian trên ( 1,933.10 -4 mol/l.phút)

Bài tập 7: Một phản ứng trong một đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian thì 3,4g NH3 đượctạo thành Một phản ứng khác trong cùng điều kiện tạo 3,4g PH3 Hỏi phản ứng nào có tốc độ lớnhơn?

Bài tập 8: Cho phản ứng: 4HCl (k) + O2 (k) → 2H2O (k) + 2Cl2 (k)

Giải sử ban đầu chỉ có HCl và O2 Sau một thời gian phản ứng, nồng độ của các chất là: HCl

= 0,75M; O2 = 0,42 M và Cl2 = 0,20 M Tính nồng độ ban đầu của HCl và O2 (0,95M; 0,62M)

Bài tập 9: Phản ứng: 2NO (k) + O2 (k) → 2NO2 (k) Tốc độ phản ứng sẽ thay đổi thế nào khi:

a tăng nồng độ oxi lên 4 lần b giảm bớt nồng độ nitơ oxit 1/3 so với ban đầu

c nồng độ NO và O2 đều tăng 3 lần d giảm nồng độ NO2 2 lần

Bài tập 10: Viết phương trình động học của phản ứng: 2A + B → C Tính xem tốc độ phản ứng

tăng hay giảm bao nhiêu lần khi:

Bài tập 11: Tốc độ của phản ứng tạo thành SO3 từ SO2 và O2 thay đổi như thế nào (tăng hay

giảm bao nhiêu lần) khi giảm thể tích hỗn hợp xuống 3 lần? (biết đây là phản ứng đơn giản) ( 27 lần)

Bài tập 12: a Đối với phản ứng: N2 + 3H2 → 2NH3 Tốc độ phản ứng thuận thay đổi thế nào khităng áp suất của hệ lên 3 lần?

b Trộn 1 lít dung dịch CH3COOH 2M với 1 lít dung dịch C2H5OH 3M Xác định tốc độ hìnhthành este ban đầu Tốc độ này thay đổi ra sao nếu trước khi pha trộn mỗi dung dịch được phaloãng gấp đôi

Bài tập 13: Phản ứng: A + 2B → 3C có hằng số tốc độ k = 0,6 Nồng độ ban đầu CA = 2M, CB =2,5M Sau phản ứng nồng độ B còn là 0,5M Tìm nồng độ của A và tốc độ phản ứng tại thờiđiểm này Biết phản ứng thuộc loại đơn giản

Bài tập 14: Phản ứng phân hủy N2O ở nhiệt độ 1173K có hằng số tốc độ k = 5.10-4:

2N2O (k) → 2N2 (k) + O2 (k)

Nồng độ ban đầu của N2O là 3,2M Xác định tốc độ phản ứng lúc đầu và khi có 25% N2O đãphân hủy.

Bài tập 15: Cho phản ứng: 2NO + O2 →2NO2 Tại một thời điểm nào đó CNO=0,8M, C =0,6M.O2

Nếu tăng nồng độ NO thành 1,2M và O2 thành 0,9M thì tốc độ phản ứng sẽ biến đổi ra sao?

Bài tập 16: Cho phản ứng: A + B → C + D Nồng độ ban đầu CA = CB = 0,1M Sau thời gian t,nồng độ của A, B còn lại 0,04M Hãy tính tốc độ phản ứng ở thời điểm này giảm bao nhiêu lần

so với thời điểm ban đầu? ( 6,25)

Bài tập 17: Cho phản ứng: A + 2B → C Nồng độ đầu của A và B tương ứng là 0,3M và 0,5M.

Hằng số tốc độ k = 0,4 Tìm tốc độ đầu và tốc độ sau một thời gian khi nồng độ A giảm bớt còn0,1M

Bài tập 18: Cho phản ứng: 2A + B → C Nồng độ đầu của A và B tương ứng là 6M và 8M Hằng

số tốc độ k = 0,5 Tìm tốc độ đầu và tốc độ sau một thời gian khi A đã phản ứng 50% Khi tốc độbằng 0 thì nồng độ A, B bằng bao nhiêu?

Bài tập 19: Phản ứng bậc 3: 2Fe3+ (dd) + Sn2+ (dd) → 2Fe2+ (dd) + Sn4+ (dd)

ở một nồng độ nào đó 1% Fe3+ bị khử sau 10s

a Tính thời gian cần khử 1% Fe3+ nếu tăng gấp đôi nồng độ Sn2+

b Tính thời gian cần khử 1% Fe3+ nếu tăng gấp đôi nồng độ Fe3+

c Tăng nhiệt độ phản ứng thêm 30oC, nồng độ ban đầu các chất giữ nguyên, hệ số niệt độ củatốc độ phản ứng γ = 3 Tính thời gian cần để khử 1% Fe3+

IV ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA

1 Quy tắc Van’t Hoff

Khi nhiệt độ tăng, tốc độ chuyển động của các phân tử tăng lên và năng lượng của chúngcũng tăng lên do đó số lần va chạm tăng lên và đặc biệt số lần va chạm có hiệu quả tăng lên

Ví dụ: phản ứng H2 + ½ O2 → H2O ở nhiệt độ thường xảy ra với tốc độ chậm đến mức không thểnhận biết được, nhưng khi tăng nhiệt độ lên 600oC thì phản ứng xảy ra tức thời với tiếng nổ.Bằng cách đo tốc độ phản ứng của rất nhiều phản ứng khác nhau, ở các nhiệt độ khác nhau,

Van’t Hoff đã tìm ra quy tắc thực nghiệm sau: “Trong một khoảng nhiệt độ không lớn, cứ tăng

nhiệt độ lên 10 o thì tốc độ phản ứng tăng 2 – 4 lần.”

Đại lượng cho biết tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ lên 10o gọi là hệ

số nhiệt độ của tốc độ phản ứng và được kí hiệu là γ.

Bài tập I.1: Hỏi tốc độ của phản ứng tăng bao nhiêu lần nếu tăng nhiệt độ phản ứng từ 140oC lên

200oC, biết hệ số nhiệt độ k trong khoảng nhiệt độ trên là 2

Lời giải:

Vì nhiệt độ tăng 200oC – 140oC = 60oC nên v200 = v140 10

Không thể giải thích sự tăng tốc độ phản ứng là do số va chạm tăng, vì khi tăng nhiệt độ của

hệ từ 0oC lên 100oC thì số va chạm chỉ tăng 373/273 = 1,2 lần, không đáng kể so với mức độtăng của v

Năm 1889, Arrhenius dựa trên các kết quả thực nghiệm đã đề xuất một phương trình liên hệhằng số tốc độ k và nhiệt độ T – phương trình Arrhenius:

hay viết dưới dạng logarit: lnA

RT

Ek

RT303,2

Ek

1(R

Ek

kln

2 1

a 1

T

1T

1(567,4

Ek

klg

2 1

a 1

Đây là phương trình Arrhenius nói lên ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

Theo Arrhenius tốc độ phản ứng tăng mạnh khi nhiệt độ tăng chính là do số va chạm hiệuquả tăng mạnh hay số phân tử hoạt động tăng mạnh

Ta có: N* =N.e−E a / RT ⇒ T )

1 T

1 ( R E

T

2

2 eN

1 ( 987 , 1 40000 T

3 Năng lượng hoạt hóa:

Không phải mọi va chạm đều xảy ra phản ứng mà chỉ có những va chạm của các tiểu phân

có một năng lượng dư nào đó so với năng lượng trung bình của các tiểu phân trong hệ mới gây

nên phản ứng Va chạm như vậy gọi là va chạm có hiệu quả Năng lượng dư đó dùng để thắng

lực đẩy giữa các lớp vỏ electron khi các tiểu phân tiến gần nhau, nhờ đó phá vỡ liên kết cũ, hình

thành liên kết mới năng lượng dư này gọi là năng lượng hoạt hóa E a Tiểu phân có năng lượng

dư được gọi là tiểu phân hoạt động.

Như vậy, nếu năng lượng hoạt hóa càng bé thì càng có nhiều tiểu phân hoạt động và tốc độphản ứng càng lớn.

Định nghĩa: năng lượng hoạt hóa Ea (kcal/mol hoặc kJ/mol) của một phản ứng là nănglượng cần thiết để chuyển một mol chất tham gia phản ứng từ mức năng lượng trung bình lênmức năng lượng hoạt động

Số tiểu phân hoạt động N* chiếm một tỉ lệ rất nhỏ trong tổng số N tiểu phân khí của hệ phảnứng và được xác định theo định luật phân bố Boltzmann: N* = N.e−E a / RT

Để hiểu rõ ý nghĩa của năng lượng hoạt hóa, ta xét phản ứng sau:

H2(k) + I2 (k) → 2HI (k) ∆Ho = -12,4 kcalQuá trình biến đổi của các phân tử trong phản ứng có thể biểu diễn như sau:

H2 + I2 → H2 … I2 → 2HI

Các chất đầu chất trung gian sản phẩm

Nhận xét: Ở trạng thái trung gian các liên kết trong phân tử chất đầu chưa bị phá vỡ mà chỉ bị

làm yếu đi một phần, các liên kết mới cũng chỉ mới hình thành một phần, nghĩa là chất đầu chưa

bị phá vỡ hoàn toàn, sản phẩm chưa được hình thành hoàn toàn Trạng thái trung gian này gọi là

phức chất hoạt động

Sự hình thành phức chất hoạt động như vật cần tiêu tốn một năng lượng là ∆E* với:

Ea = E* - E1

Trong đó: E* là năng lượng của phức chất hoạt động

E1 là năng lượng của trạng thái đầu

Lưu ý: Không thể xem phức chất hoạt động như một hợp chất thông thường Có nghĩa là không

thể áp dụng các khái niệm như góc liên kết, độ dài liên kết … cho nó Vì trong phức chất hoạtđộng, liên kết trong các phân tử ban đầu chưa bị phá vỡ hoàn toàn mà các liên kết mới đã bắt đầuđược hình thành nên năng lượng hoạt hóa Ea có giá trị bé hơn nhiều so với năng lượng ∆E dùng

để phá vỡ liên kết trong các chất ban đầu Nghĩa là sự hình thành các phức chất hoạt động thuậnlợi hơn về mặt năng lượng

- Để chuyển từ trạng thái đầu sang trạng thái cuối hệ phải vượt qua một hành rào năng lượng(Ea) Ea càng nhỏ, tốc độ phản ứng càng lớn.

Đối với phản ứng hóa học, thông thường Ea≈ 15 – 60 kcal/mol

Có thể xác định tốc độ k của phản ứng dựa vào Ea: k = A.e-Ea/RT

Bài tập I.2: Cho phản ứng: C2H6(k) → C2H4(k) + H2(k)

1780

1(314,8

E2ln)T

1T

1(R

a 1

179800J/mol 179,8kJ/mol

800

17801

2ln.314,8

12931

2ln.314,8E)303

1293

1(314,8

E2ln)T

1T

1(R

a 1

k)368

1358

1(314,8

51213k

kln)T

1T

1(R

Ek

k

ln

C 85

C 95 C

85

C 95 2

1

a C

85

C

95

O o O

o O

Nếu Ea không đổi trong khoảng nhiệt độ từ 20oC đến 95oC

Câu hỏi lí thuyết:

1 Ở nhiệt độ t1 tốc độ phản ứng là V1

Ở nhiệt độ t2 tốc độ phản ứng là V2

a Khi tăng nhiệt độ lên 10oC tốc độ phản ứng tăng lên γ lần (2 ≤ γ ≤ 4) Tính V2 theo γ, t1, t2

b Khi tăng nhiệt độ lên xoC tốc độ phản ứng tăng lên y lần Tính V2 theo x, y, t1, t2

2 Năng lượng hoạt hóa là gì? Ý nghĩa của năng lượng hoạt hóa?

3 Viết biểu thức Arrhenius (đưa ra 1889) về sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng k vớinăng lượng hoạt hóa Ea tại nhiệt độ tuyệt đối T Nhận xét mối quan hệ giữa Ea và k

Bài tập:

Bài tập 1: Tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ:

a từ 25oC lên 175oC, cho hệ số nhiệt độ bằng 3 (3 15 )

b Cần tăng nồng độ của A, B lên bao nhiêu lần để tốc độ phản ứng tăng lên 16 lần? Biết

Bài tập 5: Tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi:

a tăng nhiệt độ từ 300K lên 350K, cho Ea = 50 kJ/mol (17,52 lần)

b tăng nhiệt độ từ 20oC lên 30oC, cho Ea = 20 kcal/mol (3,3 lần)

c tăng nhiệt độ từ 27oC lên 47oC, cho Ea = 20 kcal/mol (8,1 lần)

Bài tập 6: Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng sau nếu:

a Ở 20oC phản ứng có k20 = 2.10-2, nếu ở 40oC thì phản ứng đó có k40 = 3,6.10-1 (26,4 kcal)

b Tốc độ của một phản ứng ở 300oC gấp đôi tốc độ ở 290oC (44,43kcal)

c Ở 10oC phản ứng kết thúc sau 95 giây và ở 20oC phản ứng kết thúc sau 60 giây (7,57 kcal)

d Ở 27oC phản ứng kết thúc sau 100 giây và ở 37oC phản ứng kết thúc sau 40 giây (16,93 kcal)

Bài tập 7: Khi NO2 và CO có cùng nồng độ 0,5M tương tác với nhau ở 435oK thì sau 1 giờ thuđược 0,05M CO2 Hỏi ở nhiệt độ nào thì lượng CO2 thu được sẽ gấp đôi trong cùng điều kiện,nếu Ea = 29260 cal/mol Cho biết phản ứng là 1 chiều bậc 2 (445,7)

V ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

1 Định nghĩa chất xúc tác

“Chất xúc tác là chất tham gia vào một giai đoạn phản ứng và làm thay đổi tốc độ phản ứng,

sau phản ứng nó lại được phục hồi, tách khỏi sản phẩm phản ứng và không bị biến đổi cả về tínhchất cũng như về lượng”

Ví dụ: phản ứng H2 + ½ O2 → H2O, ở nhiệt độ thường hầu như không xảy ra nhưng khi có mặtmột lượng nhỏ bột Pt thì phản ứng xảy ra rất mạnh pt là xúc tác của phản ứng trên

Những chất khi thêm vào làm quá trình chậm lại còn được gọi là chất ức chế.

Ví dụ: phản ứng oxi hóa Na2S2O3 bằng oxi để tạo Na2SO4 hầu như dừng lại khi thêm vào một ítglixerol Tuy nhiên cơ chế hoạt động của chất ức chế khác hẳn cơ chế hoạt động của chất xúctác Các chất ức chế thường được dùng để bảo quản thực phẩm, chống ăn mòn kim loại…

Người ta thường chia ra 3 loại chất xúc tác:

- Xúc tác đồng thể: chất xúc tác ở cùng pha với các chất tham gia phản ứng.

Ví dụ: phản ứng oxi hóa SO2 thành SO3 có xúc tác là hỗn hợp NO + NO2 (phương pháp tháp điềuchế H2SO4) SO2 + ½ O2 NO + NO2→SO3

- Xúc tác dị thể: chất xúc tác ở khác pha với hỗn hợp phản ứng Chất xúc tác dị thể thường

là chất rắn và phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt các chất xúc tác Xúc tác dị thể thường gặp làcác kim loại chuyển tiếp hay các oxit của chúng

Ví dụ: trong phương pháp tiếp xúc điều chế H2SO4, bột Pt hoặc V2O5 là xúc tác dị thể SO2 và O2

bị hấp thụ trên bề mặt Pt hoặc V2O5, ở đó phản ứng xảy ra và sau đó SO3 tách khỏi bề mặt chấtxúc tác: SO2 + ½ O2 Pt hayV 2O 5→SO3

- Xúc tác men: chất xúc tác là men trong cơ thể sinh vật, có hoạt tính xúc tác rất cao Các

phân tử men thường có kích thước cỡ hạt keo nên cũng có thể coi như thuộc loại xúc tác dị thể

- Có những phản ứng trong đó một sản phẩm nào đó sẽ đóng vai trò chất xúc tác, phản ứng

như vậy gọi là phản ứng tự xúc tác.

Ví dụ: trong phản ứng: 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 10SO2 + K2SO4 + 8H2OCác ion Mn2+ tạo thanh sau phản ứng chính là xúc tác của phản ứng

2 Các đặc điểm cơ bản của hiện tượng xúc tác

- Chất xúc tác có đặc tính chọn lọc rất cao: mỗi chất xúc tác thường chỉ có tác dụng với mộtphản ứng nhất định

- Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng chứ không làm thay đổi ∆G của phản ứng

- Lượng chất xúc tác cần dùng rất bé hơn lượng chất phản ứng

Ví dụ: để oxi hóa 1 tấn NH3 thành NO chỉ cần 1g hỗn hợp xúc tác Pd+Pt

- Về nguyên tắc, chất xúc tác không thay đổi về lượng cũng như về chất sau phản ứng,nhưng trong thực tế sau một thời gian sử dụng người ta phải phục hồi hay bổ sung chất xúc tác vì

nó thường bị mất mát hay bị các tạp chất (chất độc xúc tác) làm mất hoạt tính

3 Giải thích vai trò của xúc tác

Chất xúc tác chỉ có tác dụng làm tăng tốc độ của phản ứng có ∆G < 0 chứ không thể làm cho

các phản ứng có ∆G > 0 xảy ra Tác dụng chủ yếu của chất xúc tác là làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng cách thay đổi cơ chế phản ứng.

Ví dụ: phản ứng H2 + I2 → 2HI, nếu không có xúc tác thì Ea = 40 kcal/mol, nhưng khi có xúc tác

Au thì Ea’ = 25 kcal/mol; nếu dùng xúc tác Phân tử thì Ea’’= 14 kcal/mol

Để làm giảm năng lượng hoạt hóa Ea, chất xúc tác tham gia vào một trong những giai đoạntrung gian của phản ứng

Ví dụ: Xét phản ứng: A + B → AB có năng lượng hoạt hóa Ea khá cao nên tốc độ bé Khi không

có xúc tác phản ứng xảy ra như sau:

A + B → A…B → AB Ea (1)Khi có mặt xúc tác K thì K tham gia tạo phức chất hoạt động qua các giai đoạn trung gian sau:

Bài tập I.4: Xét một phản ứng ở 500oK, khi không có chất xúc tác Ea = 40 kcal/mol, khi có chấtxúc tác Ea = 30 kcal/mol Tính xem khi có chất xúc tác v tăng lên bao nhiêu lần?

Lời giải:

Gọi k và k’ lần lượt là hằng số tốc độ phản ứng khi không và khi có chất xúc tác Ta có:

23515e

ee

RT / E '

' a a a

' a

SO3 để sản xuất H2SO4, bột sắt được hoạt hóa là xúc tác cho quá trình tổng hợp NH3 từ N2 và H2;

Pt được làm chất xúc tác cho sự oxi hóa NH3 thành NO để sản xuất axit nitric, …đặc biệt trongnhiều phản ứng tổng hợp các chất hữu cơ đều phải dùng chất xúc tác: từ cracking dầu mỏ, tổnghợp các polime, điều chế các dược phẩm, …Cuối cùng cần nói tới vai trò to lớn của xúc táctrong hệ sinh học Không giống với các chất xúc tác trong các phản ứng hóa học thông thường

mà ta biết những phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sống được xúc tác bởi một nhóm chất xúctác đặc biệt gọi là enzim.Trong cơ thể người có tới hàng trăm enzim khác nhau, mỗi enzim xúctác cho một phản ứng tương ứng

Câu hỏi lí thuyết:

1 Chất xúc tác là gì? Chất xúc tác được chia thành những loại nào? Cho ví dụ

2 Chất xúc tác ảnh hưởng như thế nào tới tốc độ phản ứng? Tại sao?

3 Những đặc điểm cơ bản của các chất xúc tác

4 Nêu ý nghĩa của một số chất xúc tác mà em biết

Bài tập:

Bài tập 1: Ở 127oC khi không có xúc tác, một phản ứng có năng lượng hoạt hóa bằng 34kcal/mol, khi có mặt chất xúc tác năng lượng hoạt hóa của nó bằng 26 kcal/mol Hãy tính xemkhi có mặt chất xúc tác, tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần? (23515,74 lần)

Bài tập 2: Ở 400oK một phản ứng kết thúc sau 1 giờ 40 phút khi không có mặt chất xúc tác.Cũng ở nhiệt độ này, khi có mặt chất xúc tác phản ứng kết thúc sau 36 giây Hỏi chất xúc tác đãlàm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng xuống bao nhiêu? (4,066 kcal)

Bài tập 3:

a Hằng số tốc độ của phản ứng thủy phân CH3Cl bằng 3,32.10-10s-1 ở 25oC và 3,13.10-9s-1 ở

40oC Phản ứng là bậc 1 Tính Ea (115 kJ.mol -1 )

b Ở 25oC tốc độ phản ứng sẽ tăng lên bao nhiêu lần nếu ta thêm xúc tác để giảm Ea xuống

Bài tập 4: Các enzim trong gan người xúc tác cho một số lớn phản ứng làm giảm các hóa chất

độc hại đã được hấp thụ Vận tốc của phản ứng này thay đổi như thế nào nếu enzim của gan làmgiảm năng lượng hoạt hóa 5kJ/mol ở 37oC?

CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CỦA CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN

I CÁC PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN

• Phản ứng phân hủy điazo metan: CH3N2CH3 → C2H6 + N2

• Phản ứng phân hủy nitơ pentoxit: 2N2O5 → 2N2O4 + O2

• Phản ứng phân hủy đimetyl ete: CH3OCH3 → CH4 + CO + H2

• Nhiều phản ứng thủy phân trong môi trường axit, như thủy phân saccarozơ, thủy phâneste etyl axetat Các quá trình phóng xạ đều diễn ra theo quy luật phản ứng bậc nhất.Phản ứng bậc nhất không phải lúc nào cũng chỉ có một chất tham gia phản ứng mà có thể cónhiều chất nhưng tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc bậc nhất vào nồng độ của một chất

b) Phương trình động học cơ bản

Xét phản ứng dạng tổng quát: A → sản phẩm

Phương trình động học dạng vi phân:

v = dt

dx

Để tìm phương trình động học dạng tích phân, ta phải giải phương trình (II.1)

Phân li biến số phương trình (II.1) ta có:

xa

0 t

dt.kxa

dx

⇒ -ln (a-x) = kt + (-lna)

xa

a

Phương trình (II.2) là phương trình động học dạng tích phân của phản ứng một chiều bậc nhất

Từ (II.2) ta rút ra các biểu thức:

 Nồng độ chất đầu còn lại tại thời điểm t là: (a - x) = a.e-kt (II.3)

 Nồng độ của sản phẩm tại thời điểm t là: x = a.(1 – e-kt) (II.4)

xa

alnt

t

1

ln 1/2 t1/2

693,0t

2ln2a

a = =

⇒ t1/2 =

k

693,0k

2

Từ các phương trình trên cho thấy:

- Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng bậc nhất là [thời gian]-1

- Nồng độ của chất đầu cũng như sản phẩm phản ứng biến thiên theo hàm mũ với thời gian

- Chu kì bán hủy phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng Đây là đặc trưng mà chỉ

ở phản ứng bậc một mới có

* Nếu chất A là chất khí thì trong các phương trình trên, nồng độ của A có thể thay bằng áp suấtriêng phần của A Cụ thể là: a thay bằng Po (áp suất ban đầu), (a – x) thay bằng P (áp suất tại thờiđiểm t) Khi đó phương trình tốc độ có các dạng tương ứng:

Bài tập II.1: Hoạt tính phóng xạ của đồng vị 210Po

84 giảm đi 6,85% sau 14 ngày Xác định hằng sốtốc độ của quá trình phân rã, chu kì bán hủy và thời gian cần để cho nó bị phân rã 90%

Lời giải:

Đồng vị 210Po

84 bị phân rã theo sơ đồ: 210Po

84 →α Pb (bền)Nếu lượng ban đầu của Po là 100% thì sau 14 ngày chỉ còn lại là 100% - 6,85% = 93,15% Vậy

ta có:

λ =

15,93

100ln14

= 137 ngàyThời gian để cho 210Po

84 bị phân rã 90% là:

T =

10

100ln00507,0

1

= 454 ngày

Bài tập II.2: Người ta cho etylamin vào một bình rỗng có thể tích không đổi Áp suất lúc đầu là

Po= 7240 Pa Ở nhiệt độ thí nghiệm (730 K), etylamin bị phân hủy theo phản ứng:

C2H5NH2 (k) → C2H4 (k) + NH3 (k)

Áp suất toàn phần P, đo được ở các thời điểm khác nhau, được ghi ở bảng dưới đây:

P (Pa) 7240 7900 9480 11720Phản ứng trên có thể là phản ứng bậc nhất không?

Lời giải

C2H5NH2 (k) → C2H4 (k) + NH3 (k)