Tốc độ phản ứng và Cân bằng hóa học: Lý thuyết và bài tập (có hướng dẫn giải)

Các dạng bài tập về Tốc độ phản ứng và Cân bằng hóa học: Lý thuyết, câu hỏi trắc nghiệm có hướng dẫn giải: Các yếu tố ảnh hưởng tốc độ phản ứng, các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng. Bài toán tính tốc độ phản ứng, tính hằng số cân bằng

TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

1 Khái niệm: Tốc độ phản ứng hóa học là độ biến thiên nồng độ của một chất tham

gia phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian

Tốc độ phản ứng cho biết mức độ xảy ra nhanh chậm của phản ứng

+ Tốc độ trung bình của phản ứng :

Trong đó: +C: biến thiên nồng độ chất sản phẩm

-C: biến thiên nồng độ chất tham gia Chú ý: muốn phản ứng xảy ra trước hết phải có sự va chạm của hạt chất phản

ứng Tuy nhiên va chạm đó phải là va chạm có hiệu quả, nghĩa là chỉ những va chạm

giữa các hạt có năng lượng đủ lớn, ít nhất cũng phải trội hơn các hạt khác một năng lượng tối thiểu nào đó Năng lượng tối thiểu cần cho một phản ứng hóa học xảy ra gọi

là năng lượng hoạt hóa.

+ Tốc độ phản ứng tại một thời điểm:

aA + bB  cC + dD

k: hằng số tốc độ phản ứng, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất các phản ứng

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

2.1 Ảnh hưởng của nồng độ

Kết luận: Khi tăng nồng độ của chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.

Giải thích: Khi tăng nồng độ, số phân tử khí tăng => số va chạm tăng => tốc độ phản

ứng càng tăng

Lưu ý: chất rắn không có nồng độ

2.2 Ảnh hưởng của áp suất

Kết luận: Đối với phản ứng có chất khí, khi tăng áp suất, tốc độ phản ứng tăng.

Lưu ý: chỉ có chất khí mới gây ra áp suất

Áp suất chỉ ảnh hưởng đến những phản ứng có sự tham gia của chất khí

2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhận xét: Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng

Giải thích: Nhiệt độ tăng => Tốc độ chuyển độ của các phân tử tăng => nên số va

chạm giữa các phân tử chất phản ứng tăng => tốc độ phản ứng tăng

Ta có:

2 1 10

.

t t

t t

V V 





t

C





Trong đó: V t1là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ ban đầu(mol/lit.s)t1)

2

t

2.4 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt

Kết luận: Khi tăng diện tích bề mặt chất pư, tốc độ phản ứng tăng.

Lưu ý: chỉ có chất rắn mới có diện tích bề mặt

2.5 Ảnh hưởng của chất xúc tác

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng , nhưng còn lại sau khi phản ứng kết thúc

=> Khi có mặt chất xúc tác, tốc độ phản ứng tăng

Chú ý: chất có tác dụng làm giảm tốc độ phản ứng gọi là chất ức chế phản ứng

Kết luận: Tốc độ phản ứng hoá học tăng khi:

- Nồng độ chất phản ứng tăng (mol/lit.s)trừ chất rắn)

- áp suất chất phản ứng tăng (mol/lit.s)nếu là chất khí)

- Nhiệt độ tăng

- Diện tích bề mặt tăng (mol/lit.s)nếu là chất rắn)

- Có mặt chất xúc tác

Bài tập

Bài 1: Cho phản ứng: CaCO3(mol/lit.s)r)  t o CaO(mol/lit.s)r)+CO2 (mol/lit.s)k) H= + 572 kJ/ mol Giá trị H

= + 572 kJ/ mol ở phản ứng trên cho biết:

Bài 2: Cho 6 gam kẽm hạt vào một cốc đựng dung dịch H2SO4 4M ở nhiệt độ thường

Tác động nào dưới đây không làm thay đổi tốc độ phản ứng:

A Thay 6 gam kẽm hạt bằng 6 gam kẽm bột

D Tăng thể tích dung dịch H2SO4 4M lên gấp đôi

Hướng dẫn

Tăng thể tích không làm thay đổi tốc độ phản ứng

Bài 3: Người ta sử dụng nhiệt của phản ứng đốt cháy than đá để nung vôi Biện pháp

kỹ thuật nào sau đây không được sử dụng để làm tăng tốc độ phản ứng?

A Đập nhỏ đá vôi với kích thước khoảng 10 cm

B Thổi không khí nén vào lò nung

C Tăng nồng độ khí cacbonic

Hướng dẫn

A Đập nhỏ đá vôi => tăng diện tích bề mặt chất rắn

B Thổi không khí nén => tăng áp suất

tốc độ phản ứng

D Tăng nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng

Bài 4: Trong phản ứng điều chế oxi trong phòng thí nghiệm bằng cách nhiệt phân

muối kali clorat, những biện pháp nào dưới đây được sử dụng nhàm mục đích tăng tốc

độ phản ứng?

a Dùng chất xúc tác mangan đioxit

b Nung hỗn hợp kali clorat và mangan đioxit

c Dùng phương pháp đẩy nước để thu khí oxi

d Dùng kali clorat và mangan đioxit khan

Hãy tìm biện pháp đúng trong số các biện pháp sau:

Hướng dẫn

Các biện pháp làm tăng tốc độ phản ứng là:

a Dùng chất xúc tác mangan đioxit => chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng

b Nung hỗn hợp kali clorat và mangan đioxit => mangan đioxit là chất xúc tác

d Dùng kali clorat và mangan đioxit khan => mangan đioxit là chất xúc tác => làm tăng tốc độ phản ứng

Bài 5: Cho một mẩu đá vôi nặng 10 gam vào 200 ml dung dịch HCl 2M Người ta thực

hiện các biện pháp sau:

a Nghiền nhỏ đá vôi trước khi cho vào

b Dùng 100 ml dung dịch HCl 4M

c Tăng nhiệt độ phản ứng

d Cho thêm 500 ml dung dịch HCl 1M vào

e Thực hiện phản ứng trong một ống nghiệm lớn hơn

Có bao nhiêu biện pháp làm tăng tốc độ phản ứng?

Hướng dẫn

Các biện pháp làm tăng tốc độ phản ứng:

a Nghiền nhỏ đá vôi trước khi cho vào => tăng diện tích bề mặt

b Dùng 100 ml dung dịch HCl 4M => tăng nồng độ chất phản ứng

c Tăng nhiệt độ phản ứng => tăng nhiệt độ

=> có 3 biện pháp

Lưu ý thêm:

d Cho thêm 500 ml dung dịch HCl 1M vào => làm giảm nồng độ chất phản ứng

=> làm giảm tốc độ phản ứng

e Thực hiện phản ứng trong một ống nghiệm lớn hơn => không làm thay đổi tốc độ phản ứng

Bài 6: Phát biểu nào dưới đây không đúng:

A Hầm thức ăn bằng nồi áp suất sẽ nhanh chín hơn so với nấu trong nồi thường

B Để thực phẩm tươi lâu, người ta dùng phương pháp bảo quản lạnh Ở nhiệt độ thấp, quá trình phân huỷ các chất diễn ra chậm hơn

C Trong quá trình làm sữa chua, người ta thêm men lactic là để tăng tốc độ quá trình gây chua Như vậy men lactic là chất xúc tác cho quá trình gây chua

D Nhiệt độ ngọn lửa axetilen cháy trong không khí cao hơn nhiều so với cháy trong oxi

Hướng dẫn

Đáp án không đúng là D: không khí có nồng độ oxi thấp hơn => tốc độ phản ứng thấp hơn => nhiệt độ ngọn lửa thấp hơn

Bài 7: (ĐH-A-12) Xét phản ứng phân huỷ N2O5 trong dung môi CCl4 ở 450C:

1

2 O2

Hướng dẫn

Nồng độ ban đầu của N2O5 là 2,33 mol/l

v =

2,33−2,08

Bài 8: (ĐH-B-09) Cho chất xúc tác MnO2 vào 100ml dung dịch H2O2, sau 60 giây, thu

60 giây trên là:

Hướng dẫn

Bài 9: Phản ứng: H2 (mol/lit.s)k) + I2 (mol/lit.s)k)  2HI (mol/lit.s)k) có bậc theo H2 là 1 và bậc theo I2 là 1 Lúc

Hướng dẫn

Phản ứng: H2 (mol/lit.s)k) + I2 (mol/lit.s)k)  2HI (mol/lit.s)k)

Sau 20s:

Bài 10: Tại 25oC, phản ứng: 2N2O5(mol/lit.s)k)  4NO2 (mol/lit.s)k) +O2 (mol/lit.s)k), có hằng số tốc độ phản ứng k =

5

Hướng dẫn

Phản ứng: 2N2O5(mol/lit.s)k)  4NO2 (mol/lit.s)k) +O2 (mol/lit.s)k)

Bài 11: Tốc độ phản ứng sẽ tăng gấp bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ từ 00C lên 400C?

Giải :

Bài 12: Xét phản ứng: H2 + Cl2  2HCl Khi nhiệt độ tăng lên 250C thì tốc độ phản

lên bao nhiêu?

Giải :

=> số lần tăng nhiệt độ là 150/25 = 6 lần

Bài 13: Ở 250C, tốc độ phản ứng là 1,3 mol/l.ph Hỏi ở 850C thì tốc độ phản ứng là bao

Giải :

=> số lần tăng nhiệt độ là 60/10 = 6 lần

Bài 14: Cho phản ứng: N2 + 3H2  2NH3

Giải :

Phương trình phản ứng:

Nồng độ phản ứng: 1 3 2

=> x – 1 = 2,5 => x = 3,5M

=> y – 3 = 1,5 => y = 4,5M

Bài 15: Cho phản ứng: A + 2B  C Nồng độ ban đầu của A là 0,8 mol, của B là 1

mol/l Sau 20 phút, nồng độ của B còn 0,6 mol/l Hỏi nồng độ của A là bao nhiêu?

Giải :

Phương trình hoá học: A + 2B  C

Khi [B] còn 0,6mol/l => B giảm 0,4 mol/l

Nồng độ ban đầu: 0,8 1

Nồng độ phản ứng: 0,2 0,4

Nồng độ cân bằng: 0,6 0,6

Bài 16: (ĐH-A-10) Cho cân bằng hóa học sau: N2O4 (mol/lit.s)k)  2NO2 (mol/lit.s)k) ở 25 oC

Giải

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

1 Khái niệm:

Phản ứng thuận nghịch: Là phản ứng trong cùng điều kiện có thể đồng thời

xảy ra theo 2 chiều ngược nhau: chiều thuận và chiều nghịch

Cân bằng hoá học là trạng thái phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng

Chú ý: Cân bằng hóa học là cân bằng động, nghĩa là khi hệ đạt tới trạng thái cân

bằng, các phản ứng thuận và nghịch vẫn xảy ra nhưng vì tốc độ của chúng bằng nhau nên không nhận thấy sự biến đổi trong hệ

2 Sự chuyển dịch cân bằng hóa học:

Chuyển dịch cân bằng hóa học là quá trình biến đổi nồng độ các chất trong hỗn hợp của phản ứng, từ trạng thái cân bằng này đến trạng thái cân bằng khác do sự thay đổi điều kiện phản ứng

* Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng hoá học :

- Nồng độ các chất

- Áp suất

- Nhiệt độ

* Nguyên lý chuyển dịch cân bằng:

Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động bên ngoài như biến đổi nhiệt độ, áp suất, nồng độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó

Hằng số cân bằng K c :

A, B, C, D là các chất khí hoặc chất tan trong dung dịch

[A], [B], [C], [D] là nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng

Chú ý: - Hằng số tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và loại phản ứng

Các nồng độ mol [ ] được tính tại thời điểm cân bằng

lại là khí hay lỏng Đối với chất khí thay nồng độ bằng áp suất riêng phần tại thời điểm cân bằng

Bài tập

Bài 1: Phản ứng sản xuất vôi: CaCO3(mol/lit.s)r)  t o CaO(mol/lit.s)r) + CO2 (mol/lit.s)k) H>0

   

   a b

d c B A

D C

.

Biện pháp kỹ thuật tác động vào quá trình sản xuất để tăng hiệu suất phản ứng là gì?

ĐA tăng nhiệt độ và giảm áp suất

Bài 2: Cho cân bằng sau: 2SO2 (mol/lit.s)k) + O2 (mol/lit.s)k)  2SO3 (mol/lit.s)k) H < 0

Cho các biện pháp: (mol/lit.s)1) tăng nhiệt độ, (mol/lit.s)2) tăng áp suất chung của hệ phản ứng, (mol/lit.s)3)

chung của hệ phản ứng Những biện pháp nào làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận?

ĐA ( 2), (3), ( 5)

Bài 3: Cho cân bằng (mol/lit.s)trong bình kín) sau:

CO (mol/lit.s)k) + H2O (mol/lit.s)k)    CO2 (mol/lit.s)k) + H2 (mol/lit.s)k); H < 0 Trong các yếu tố: (mol/lit.s)1) tăng nhiệt độ; (mol/lit.s)2) thêm một lượng hơi nước; (mol/lit.s)3) thêm một

thay đổi cân bằng của hệ ?

Hướng dẫn

Những yếu tố làm thay đổi cân bằng của hệ phản ứng:

bằng chuyển dịch theo chiều nghịch

dịch theo chiều thuận

chiều nghịch

Tăng áp suất chung của hệ, do số mol khí 2 vế bằng nhau nên cân bằng không bị ảnh hưởng

Dùng chất xúc tác không làm ảnh hưởng đến cân bằng

Bài 4: Cho phản ứng: N2 (mol/lit.s)k) + 3H2 (mol/lit.s)k)  2NH3 (mol/lit.s)k) ; H = -92kJ

Nêu hai biện pháp đều làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

ĐA giảm nhiệt độ và tăng áp suất

Bài 5: (ĐH-A-09) Cho cân bằng: 2SO2 (mol/lit.s)k) + O2 (mol/lit.s)k)  2SO3 (mol/lit.s)k)

khi nói về cân bằng này là:

A Phản ứng thuận thu nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ

nhiệt độ

C Phản ứng nghịch thu nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ

D Phản ứng nghịch toả nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ

Hướng dẫn

tăng => cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch

=> phản ứng nghịch là phản ứng thu nhiệt

=> phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt

=> đáp án B

Bài 6: (CĐ-09) Cho các cân bằng hóa học :

2SO2 (mol/lit.s)k) + O2 (mol/lit.s)k) ,

o

xt t

   

   2SO3 (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)1)

N2 (mol/lit.s)k) + 3H2

,o

xt t

    2NH3 (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)2)

CO2 (mol/lit.s)k) + H2 (mol/lit.s)k)

o

t

 

 CO (mol/lit.s)k) + H2O (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)3) 2HI (mol/lit.s)k)

o

t

 

 H2 (mol/lit.s)k) + I2 (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)4)

Khi thay đổi áp suất, nhóm gồm các cân bằng hóa học đều không bị chuyển dịch là

A (mol/lit.s)2) và (mol/lit.s)3) B (mol/lit.s)2) và (mol/lit.s)4) C (mol/lit.s)3) và (mol/lit.s)4) D (mol/lit.s)1) và (mol/lit.s)2)

Hướng dẫn

Những cân bằng không bị dịch chuyển khi thay đổi áp suất là những cân bằng

có tổng số mol khí ở 2 vế bằng nhau

=> cân bằng (mol/lit.s)3) và (mol/lit.s)4)

Bài 7: (ĐH-A-13) Cho các cân bằng hóa học sau:

(mol/lit.s)a) H2 (k) + I2 (k)   2HI (k). (mol/lit.s)b) 2NO2 (k)    N2O4 (k).

(mol/lit.s)c) 3H2 (k) + N2 (k)    2NH3(k) (mol/lit.s)d) 2SO2(k) + O2(k)   2SO3(k)

Ở nhiệt độ không đổi, khi thay đổi áp suất chung của mỗi hệ cân bằng, cân bằng hóa

học nào ở trên không bị chuyển dịch?

Hướng dẫn

Những cân bằng không bị dịch chuyển khi thay đổi áp suất là những cân bằng

có tổng số mol khí ở 2 vế bằng nhau

=> cân bằng (mol/lit.s)a)

Bài 8: (CĐ-08) Cho các cân bằng hóa học :

N2 (mol/lit.s)k) + 3H2    2NH3 (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)1) H2 (mol/lit.s)k) + I2 (mol/lit.s)k)    2HI (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)2)

2SO2 (mol/lit.s)k) + O2 (mol/lit.s)k)    2SO3 (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)3) 2NO2 (mol/lit.s)k)   N2O4 (mol/lit.s)k) (mol/lit.s)4)

Khi thay đổi áp suất những cân bằng hóa học bị chuyển dịch là

(mol/lit.s)1), (mol/lit.s)2), (mol/lit.s)4) D (mol/lit.s)1), (mol/lit.s)2), (mol/lit.s)3)

Hướng dẫn

Những cân bằng bị dịch chuyển khi thay đổi áp suất là những cân bằng có tổng

số mol khí ở 2 vế không bằng nhau

=> cân bằng (mol/lit.s)1), (mol/lit.s)3) và (mol/lit.s)4)

Bài 9: (ĐH-B-10) Cho các cân bằng hóa học sau:

(mol/lit.s)I) 2HI (mol/lit.s)k) ⇄ H2 (mol/lit.s)k) + I2 (mol/lit.s)k);

(mol/lit.s)II) CaCO3 (mol/lit.s)r) ⇄ CaO (mol/lit.s)r) + CO2 (mol/lit.s)k);

(mol/lit.s)III) FeO (mol/lit.s)r) + CO (mol/lit.s)k) ⇄ Fe (mol/lit.s)r) + CO2 (mol/lit.s)k);

(mol/lit.s)IV) 2SO2 (mol/lit.s)k) + O2 (mol/lit.s)k) ⇄ 2SO3 (mol/lit.s)k)

Khi giảm áp suất của hệ, số cân bằng bị chuyển dịch theo chiều nghịch là

Bài 10: (ĐH-A-11) Cho cân bằng hoá học sau: H2 (mol/lit.s)k) + I2 (mol/lit.s)k) ⇄ 2HI (mol/lit.s)k) ; H > 0

Cân bằng không bị chuyển dịch khi:

Hướng dẫn

Do tổng số mol khí ở 2 vế bằng nhau nên áp suất không làm ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

Bài 11: Cho phản ứng: A + 2B  C

Nồng độ ban đầu của A là 0,8 mol, của B là 1 mol/l Sau 20 phút, nồng độ của B còn 0,6 mol/l Hỏi nồng độ của A là bao nhiêu?

Hướng dẫn

Phản ứng: A + 2B  C

 nồng độ của A còn 0,8 – 0,2 = 0,6M

Bài 12: Cho phản ứng: N2 + 3H2  2NH3

Hướng dẫn

Bài 13: Cho phản ứng thuận nghịch sau: H2(mol/lit.s)k) + I2(mol/lit.s)k)  2HI(mol/lit.s)k)

Giải :

Bài 14: Cho phản ứng sau: H2O(mol/lit.s)k) + CO(mol/lit.s)k)  H2(mol/lit.s)k) + CO2(mol/lit.s)k)

Giải :

CM(mol/lit.s)H2O) ban đầu = = 0,03 mol/l

CM(mol/lit.s)CO) ban đầu = = 0,03 mol/l

H2O(mol/lit.s)k) + CO(mol/lit.s)k)  H2(mol/lit.s)k) + CO2(mol/lit.s)k)

BĐ: 0,03 0,03 PƯ: x x x x CB: 0,03-x 0,03-x x x

] ].[

[

] [ 2 2

2

I H HI

10

3 , 0

10

3 , 0

K = = 1,873

=> x = 0,0411 – 1,369x => x = 0,017

[CO] = 0,013 mol/l

Bài 15: Hằng số cân bằng của phản ứng: H2(mol/lit.s)k) + Br2(mol/lit.s)k)  2HBr ở 7300C là 2,18.106 Cho

chất ở trạng thái cân bằng

Giải:

CM(mol/lit.s)HBr) = 0,27M

H2(mol/lit.s)k) + Br2(mol/lit.s)k)  2HBr

BĐ: 0,27

PƯ: x x 2x

CB: x x 0,27 - 2x

Bài 16: Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N2 và H2 với

của phản ứng có giá trị là:

Bài 17: (ĐH-B-11) Cho 5,6 gam CO và 5,4 gam H2O vào một bình kín dung tích

ĐA 0,008M và 0,018M

2

2

) 03 , 0 (mol/lit.s) x

x



2

2 ) 2 27 , 0 (mol/lit.s)

x x

