bài tập điện động hóa lý

giải bài tập điện hóa học động hóa học chj tiết của tác giả nguyễn hiệp hải bài tập hóa lý nhà xuất bản giáo dục Việt Nam bài tập được giải chi tiết và ngắn gọn, phù hợp với các bài tạp của các bạn sinh viên ngành hóa

PHẦN I: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Động hóa học ngành khoa học nghiên cứu quy luật xảy trình hóa học theo thời gian Đối tượng động học hóa học nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học, yếu tố có ảnh hưởng đến tốc độ (nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác, …) đồng thời qua nghiên cứu chế phản ứng hóa học Trong đó, động hóa học phản ứng đơn giản chủ yếu nghiên cứu quy luật động học đơn giản Mặc dù vậy, nội dung tương đối khó, lạ trừu tượng học sinh, sinh viên chưa tiếp xúc với nội dung trường trung học phổ thông Để nắm vững kiến thức vận dụng kiến thức cách linh hoạt, xác người dạy phải cung cấp cho học sinh kiến thức phương pháp giải tập thích hợp với mức độ yêu cầu học sinh Là sinh viên sư phạm với vốn hiểu biết hạn chế cần phải rèn luyện nhiều hơn, chọn đề tài “Động hóa học phản ứng đơn giản hệ thống tập củng cố, phát triển kiến thức” để cung cấp làm rõ phần nội dung Động hóa học, hướng dẫn giải tập góp phần giúp học sinh, sinh viên nắm vững kiến thức áp dụng để giải tập đưa Mục đích nghiên cứu Hệ thống hóa nội dung kiến thức nội dung động lực học phản ứng đơn giản, xây dựng hệ thống tập đảm bảo tính logic, khoa học phù hợp với tư người học Đối tượng nghiên cứu Nội dung kiến thức tập nội dung động lực học phản ứng đơn giản Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết động lực học phản ứng đơn giản Thống kê, phân loại tập tài liệu, giáo trình hướng dẫn giải tập Xây dựng hệ thống tập củng cố, vận dụng kiến thức động lực học phản ứng đơn giản Phương pháp nghiên cứu  Nghiên cứu phân tích tài liệu, giáo trình có liên quan  Phương pháp tổng hợp thu thập tài liệu  Phương pháp giải toán hóa học    PHẦN II: NỘI DUNG Chương 1: Tóm tắt lý thuyết 1.1 Cơ sở lý luận đề tài 1.1.1 Tư hóa học Trong kỉ XXI, nhiều thay đổi giáo dục giới ảnh hưởng đến giáo dục Việt Nam Trong thời đại kinh tế tri thức, cách dạy cách học thay đổi, việc nhớ tất kiến thức Vậy cách học không đơn học kiến thức mà học cách học, học cách tư Khái niệm tư hiểu trình nhận thức, phản ánh thuộc tính chất, mối quan hệ có tính quy luật vật, tượng Tư giúp ta vận dụng kiến thức tích lũy để giải vấn đề liên quan nhờ tiết kiệm công sức Nhờ tư duy, trình độ hiểu biết người nâng cao làm việc có kết tốt I N.Tônxtôi viết: “Kiến thức thực kiến thức thành cố gắng tư trí nhớ” Qua trình dạy học hóa học, học sinh trang bị rèn luyện nhiều loại tư có tư logic Tư logic kĩ thiếu lĩnh hội môn khoa học tự nhiên Đối với môn hóa học, việc rèn tư logic cho học sinh nhiệm vụ quan trọng Thông qua tập hóa học, học sinh rèn luyện tư logic, điều thể rõ: Với tư toán học + = Nhưng với tư hóa học A + B phép cộng túy toán học, mà xảy biến đổi nội chất để tạo thành chất 1.1.2 Phát triển tư cho học sinh thông qua hệ thống tập Việc phát triển tư cho học sinh trước hết giúp cho học sinh nắm vững kiến thức, biết vận dụng kiến thức vào việc giải tập thực hành qua mà kiến thức học sinh thu nhận trở nên vững sinh động Học sinh thực lĩnh hội tri thức tư họ phát triển nhờ hướng dẫn giáo viên mà học sinh biết phân tích, khái quát tài liệu có nội dung kiện cụ thể rút kết luận cần thiết, giải tập vận dụng Trong học tập hóa học, hoạt động chủ yếu để phát triển tư cho học sinh hoạt động giải tập Thông qua hoạt động giải tập giúp cho tư rèn luyện phát triển thường xuyên, hướng Từ nâng cao tầm hiểu biết hứng thú với môn học nhiều 1.2 Một số khái niệm 1.2.1 Động hóa học Động hóa học nghành hóa lí nhằm nghiên cứu tốc độ diễn biến phản ứng hóa học phụ thuộc tốc độ vào yếu tố khác (nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ, chất xúc tác…) đồng thời qua nghiên cứu chế phản ứng hóa học 1.2.2 Tốc độ phản ứng Tốc độ phản ứng hóa học biến thiên nồng độ chất cho (chất tham gia phản ứng hay chất hình thành phản ứng) đơn vị thời gian Nếu điều kiện bên không đổi tốc độ phản ứng giữ nguyên mà có thay đổi theo thời gian: với chất đầu, tốc độ phản ứng giảm thời gian tăng lên Sơ đồ biểu thị phụ thuộc: Cách biểu thị tốc độ phản ứng: Giả sử phản ứng: A → B t=0 C1 t C2 C2 Tốc độ trung bình: vtb = ± = ± Tốc độ tức thời: vtt = ± = ± lim() Xét phản ứng: aA + bB → cC + dD v=-=- =+ =+ 1.2.3 Phương trình động học số tốc độ phản ứng Phương trình động học phản ứng phương trình biểu diễn phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất phản ứng Xét phản ứng: aA + bB → sp − − Đối với phản ứng đơn giản: v = k Đối với phản ứng bất kì: v = k → Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích nồng độ có số mũ tương ứng Nếu = k = v Vậy số tốc độ phản ứng k tốc dộ phản ứng nồng độ chất tham gia phản ứng lấy đơn vị (=1) Do đó, số tốc độ phản ứng k gọi tốc độ riêng phản ứng 1.2.4 Bậc phản ứng phân tử số phản ứng Xét phản ứng: aA + bB → sp v = k Với: n1, n2 bậc phản ứng riêng A B n = n1 + n2 bậc phản ứng Bậc phản ứng chất số mũ nồng độ chất có biểu thức định luật tác dụng khối lượng Bậc phản ứng phản ứng tổng số mũ nồng độ chất có biểu thức định luật tác dụng khối lượng Dựa vào bậc phản ứng người ta phân loại phản ứng: +) n = 0: Phản ứng bậc v = k.= k +) n = 1: Phản ứng bậc v = k.C +) n = 2: Phản ứng bậc v = k = k +) n = 3: Phản ứng bậc v = k (Chỉ xét trường hợp đơn giản) 1.3 Các quy luật động học đơn giản 1.3.1 Phản ứng bậc Các phản ứng thường gặp: CH3N2CH3 → C2H6 + N2 N2O5 → N2O4 + ½O2 CH3OCH3 → CH4 + CO + H2 a) Phương trình động học A → sp t = 0: a t: a-x x Với a: nồng độ ban đầu chất A a - x: nồng độ thời điểm t chất A →v=- = - = = k.CA → = k.(a-x) (*) Tích phân (*), ta được: k = ln b) Thời gian nửa phản ứng (t1/2) thời gian cần thiết để nửa phản ứng thực (mất nửa nửa) Khi đó: a-x = a/2 Vậy: k = ln → = Như vậy, phản ứng bậc nhất, thời gian bán phản ứng tỉ lệ nghịch với số vận tốc k không phụ thuộc vào nồng độ chất ban đầu c) Đơn vị số tốc độ phản ứng Khi phản ứng bậc A, áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho phản ứng bậc định nghĩa tốc độ phản ứng ta thu phương trình động học phản ứng bậc 1: k = ln Như vậy, phản ứng bậc nồng độ chất phản ứng giảm theo thời gian dạng hàm mũ Đơn vị: (thời gian)-1 *) Lưu ý: Quá trình phân rã phóng xạ xảy theo quy luật động học bậc 1: k = ln ↔ λ = ln Với: k số tốc độ phân rã phóng xạ (thường kí hiệu λ) N0 số hạt nhân ban đầu đồng vị phóng xạ (t=0) N số hạt nhân đồng vị phóng xạ ban đầu lại thời điểm t Giá trị thời gian nửa phản ứng t 1/2 thường gọi chu kì bán rã Đó thời gian để 50% số hạt nhân ban đầu bị phân rã để tạo hạt nhân khác 1.3.2 Phản ứng bậc Các phản ứng thường gặp: CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH 2HI → H2 + I2 *)Trường hợp nồng độ hai tác chất lúc đầu khác Phương trình động học A + B → sp t=0: t: a b a–x b–x x Với a, b: nồng độ ban đầu chất A, B a - x, b - x: nồng độ thời điểm t chất A, B → v = = k.CA.CB = k.(a-x).(b-x) hay = k.dt (**) Tích phân (**), ta được: k = ln a > b k = ln a < b *) Trường hợp nồng độ hai tác chất a) Phương trình động học A + B → sp t = 0: a a (1) lúc đầu t: a–x a–x x với a: nồng độ ban đầu chất A, B a - x: nồng độ thời điểm t chất A, B → v = = k.CA.CB = k.(a-x)2 hay = k.dt (**) Tích phân (**), ta được: k = () (2) b) Thời gian bán phản ứng Khi đó: a-x = a/2 Vậy: k = ( -) → = c) Đơn vị số tốc độ phản ứng Từ biểu thức (1) (2) ta thấy số tốc độ phản ứng chiều bậc có thứ nguyên là: (nồng độ)-1.(thời gian)-1 Như vậy, thời gian nửa phản ứng phản ứng bậc tỉ lệ nghịch với nồng độ đầu chất phản ứng 1.3.3 Phản ứng bậc Các phản ứng thường gặp: 2NO + O2 → 2NO2 2NO + Cl2 → 2NOCl 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O a) Phản ứng bậc có dạng tổng quát: A + B + C → sản phẩm t = 0: t: a a a a–x a–x a-x x Với: a: nồng độ ban đầu chất A, B, C a - x: nồng độ thời điểm t chất A, B, C → v = = k.CA.CB.CC = k.(a-x)3 → = k.(a-x)3 hay = k.dt (***) Tích phân (***) Ta được: k =() (3) b) Thời gian bán phản ứng Khi đó: a-x = a/2 Vậy: k = (-) → = c) Đơn vị số tốc độ phản ứng Từ biểu thức (3) ta thấy số tốc độ phản ứng chiều bậc có thứ nguyên là: (nồng độ)-2.(thời gian)-1 Như vậy, thời gian nửa phản ứng phản ứng bậc tỉ lệ nghịch với bình phương nồng độ đầu chất phản ứng 1.3.4 Phản ứng bậc Phản ứng bậc phản ứng mà tốc độ không phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia phản ứng Phương trình động học dạng tích phân phản ứng bậc 0: k= 1.3.5 Phản ứng chiều bậc n Phản ứng chiều bậc n có nhiều dạng ta xét dạng tổng quát sau: nA → sp A + B + C + … → sp Với nồng độ chất tham gia phản ứng a Phương trình động học dạng vi phân phản ứng chiều bậc n: = k.(a-x)n Phương trình động học dạng tích phân phản ứng chiều bậc n: k = () 1.3 Phương pháp xác định bậc phản ứng a) Phương pháp Xác định nồng độ chất thời điểm khác nhau, đem kiện thực nghiệm thu vào phương trình động học phản ứng bậc nhất, bậc hai, để xem phương trình cho số tốc độ có giá trị không đổi phản ứng có bậc giả thiết b) Phương pháp đồ thị Biểu diễn phụ thuộc hàm số nồng độ f(c) theo thời gian t đồ thị tìm xem dạng hàm số có đường biểu diễn đường thẳng phản ứng có bậc giả thiết c) Phương pháp nồng độ đầu Biểu thức v = k cho phép đưa phương pháp phổ biến dùng để xác định bậc phản ứng Để xác định bậc riêng phần chất phản ứng người ta xác định biến thiên tốc độ phản ứng thay đổi nồng độ đầu chất cho, đồng thời cố định nồng độ đầu chất phản ứng khác yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng d) Phương pháp thời gian nửa phản ứng Dựa vào phụ thuộc thời gian phản ứng bán phản ứng vào nồng độ đầu xác định bậc phản ứng A: Thời gian nửa phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đầu bậc phản ứng Thời gian nửa phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ đầu bậc phản ứng Thời gian nửa phản ứng tỉ lệ nghịch với nồng đầu chất phản ứng bậc phản ứng − Thời gian nửa phản ứng tỉ lệ nghịch với bình phương nồng độ đầu chất phản ứng bậc phản ứng − − − Chương 2: Bài tập có hướng dẫn giải Bài 1: Sự phân hủy N2O5:(2N2O5 → 2N2O4 + O2) tuân theo quy luật động học phản ứng bậc với số tốc độ k = 0,002 phút-1 Hỏi có phần trăm N 2O5 bị phân hủy sau giờ? Giải: Hằng số tốc độ phản ứng bậc không phụ thuộc vào cách biểu diễn nồng độ, đặt a=100 thì: k = ln Áp dụng kiện bài, ta có: 0,002= ln → x = 21,35% Bài 2: Để xác định bậc phản ứng: 2C2H5-OH + 2Br2 → CH3COOC2H5 + 4HBr Người ta làm hai thí nghiện với kết sau: Thí nghiệm I Nồng độ brom (mol/l) 4,24.10-3 2,12.10-3 Thời gian (giờ) 11,1 Áp suất chung hệ : P = Po - x + x + x + x=Po + 2x →x= Vậy Po-x = Vậy biểu thức tính k trở thành : k = ln (*) Thay giá trị bảng vào (*) ta được: k1 = ln = 0,0257 (phút-1) k2 = ln = 0,0255 (phút-1) k3 = ln = 0,0257 (phút-1) Nhận thấy giá trị k1≈ k2≈ k3≈ 0,0257 nên phản ứng bậc giả thiết Vậy số tốc độ phản ứng là: 0,0257 (phút-1) Bài 4: Trong phản ứng bậc tiến hành 27 oC Nồng độ chất đầu giảm nửa sau 5000 giây Ở 37oC, nồng độ chất đầu giảm nửa sau 1000 giây Tính số tốc độ phản ứng 27oC, 37oC Giải: Vì phản ứng bậc 1, ta áp dụng công thức tính thời gian nửa phản ứng sau: = →k= Ở 27oC: k = = = 1,39.10-4 (s-1) Ở 37oC: k = = = 6,93.10-4 (s-1) Vậy 27oC 37oC số tốc độ phản ứng là: 1,39.10-4 6,93.10-4 (s-1) Bài 5: Phản ứng phân hủy N2O5 45oC diễn theo phản ứng: N2O5 → N2O4 +1/2O2 Có số tốc độ k = 1,2.10-2 s-1 a) Ở nhiệt độ người ta cho vào bình phản ứng N2O5 áp suất 0,13atm Hãy tính tốc độ đầu phản ứng b) Tính thời gian để 80% N2O5 bị phân hủy Giải: a) Giả thiết khí N2O5 khí lí tưởng Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng cho khí N2O5 ta có: = = = = 0,005M Từ thứ nguyên k ta thấy phản ứng tuân theo quy luật phản ứng bậc Vậy v = k.C = 1,2.10-2.0,005 = 6.10-5 (mol-1.l.s-1) b) 85% N2O5 bị phân hủy Vậy lượng N2O5 lại là: 0,005.20% = 0,001M Áp dụng biểu thức động học phản ứng bậc 1, ta có: k = ln → t = ln= ln = 134 (s) Vậy thời gian để 85% N2O5 bị phân hủy 134 (s) Bài 6: Thời gian bán hủy phản ứng 2,6 năm Các chất có nồng độ đầu 0,25M Nồng độ chất sau 9,9 năm phản ứng bậc Giải: Áp dụng công thức tính thời gian nửa phản ứng phản ứng bậc 1, ta có: = ↔ k = = = 0,2667 (năm-1) Mặt khác, ta có: k = ln(*) Từ (*), ta có: a - x = = = 0,01783M Vậy sau thời gian 9,9 năm nồng độ chất còn: 0,01783M Bài 7: Chu kì bán hủy N2O5 5,7giờ Tính số tốc độ phản ứng thời gian cần thiết để hết 75% 87% lượng chất ban đầu phản ứng bậc Giải: Vì phản ứng bậc 1, ta có: k = = = 0,1216 giờ-1 Thời gian để phản ứng hết 75% lượng chất ban đầu là: t = ln = 11,4 Thời gian để phản ứng hết 87% lượng chất ban đầu là: t = ln = 16,78 Vậy thời gian để phản ứng hết 75%, 87% lượng chất ban đầu là: 11,4 16,78 Bài 8: Lượng chất phóng xạ Poloni sau 14 ngày giảm 6,85% so với lượng ban đầu Biết phản ứng phóng xạ bậc Tính số tốc độ phản ứng chu kì bán hủy Poloni? Giải: Vì phản ứng bậc 1, ta có phương trình động học phản ứng bậc 1: λ =.ln = ln() = 5,07.10-3 (ngày-1) Áp dụng công thức tính chu kì bán hủy phản ứng bậc 1: = = = 136,7 ngày Vậy chu kì bán hủy phản ứng phóng xạ 136,7 ngày Bài 9: Cho phản ứng: (CH3)2O → CH4 + CO + H2 (Phản ứng bậc 1) Lúc đầu có (CH3)2O với áp suất bình P0 = 300,0 mmHg Sau 10 giây áp suất bình P = 308,1 mmHg Tính số tốc độ k thời gian nửa phản ứng Giải: (CH3)2O → CH4 + CO + H2 Áp suất lúc đầu: P0 0 Áp suất sau 10s: P0-x x x x Áp suất hệ sau phản ứng: P = P0 – x + x + x = P0 + 2x →x= → Po – x = Vì phản ứng bậc 1nên k không phụ thuộc vào nồng độ, mặt khác áp suất tỉ lệ với nồng độ nên: k = ln = ln → k = ln = ln = 1,36.10-3 (s-1) Áp dụng công thức tính thời gian nửa phản ứng, ta có: = = = 510 (s) Vậy số tốc độ phản ứng 1,36.10-3 (s-1), thời gian nửa phản ứng 510(s) Bài 10: Ta có phản ứng: 2H2O2 → 2H2O + O2 Theo dõi tốc độ phản ứng cách định phân dung dịch H 2O2 với thể tích H2O2 dung dịch KMnO4 thu kết sau: t (phút) Thể tích KMnO4 (ml) 22,8 Xác định bậc phản ứng số tốc độ k 10 13,8 20 8,25 30 5,00 Giải: Giả sử phản ứng phản ứng bậc 1, ta có: k = ln Vì số tốc độ phản ứng bậc không phụ thuộc cách biểu thị nồng độ nên thay nồng độ đầu a thể tích KMnO dùng để chuẩn độ H2O2 thời điểm t=0 Còn giá trị a- x thay thể tích KMnO4 dùng để chuẩn độ H2O2 thời điểm t Vậy, ta có: k1 = ln = 0,0502 (phút-1) k2 = ln = 0,0508 (phút-1) k3 = ln = 0,0506 (phút-1) Nhận thấy: Các giá trị thu 0,0506 (phút-1) xấp xỉ gần Vậy: Phản ứng phản ứng bậc giả thiết Từ kết số tốc độ phản ứng là: 0,0505 (phút-1) Bài 11: Sự phân hủy etan: C2H6 → C2H4 + H2 Ở 856K theo dõi vào biến thiên áp suất chung P hệ theo thời gian thể tích cố định Ta có bảng sau: t (s) 29 50 64 84 P (mmHg) 384 390 394 396 400 Bằng đồ thị chứng tỏ phản ứng phản ứng bậc 114 405 134 408 Giải: Giả sử phản ứng phản ứng bậc nên phản ứng tuân theo quy luật động học phản ứng bậc Vì phản ứng bậc 1nên k không phụ thuộc vào nồng độ, mặt khác áp suất tỉ lệ với nồng độ nên: k = ln = ln Phương trình phản ứng: C2H6 → C2H4 + H2 t=0: Po 0 [ ] Po –x x x Tại thời điểm t: P = Po– x + x+ x= Po+ x → x = P - Po → Po – x = 2Po -P Vậy : k = ln hay kt = ln → kt = lnPo – ln(2Po – P) hay ln(2Po – P) = lnPo - kt Từ đây, ta thấy: Nếu phản ứng phản ứng bậc đồ thị biểu diễn phụ thuộc ln(2Po-P) vào thời gian t đường thẳng Thực vậy, dựa vào số liệu ta thu đồ thị có dạng sau: Nhìn vào đồ thị ta thấy có dạng đường thẳng Vậy phản ứng phản ứng bậc hai giả thiết với k = 0,0005 phút -1 Bài 12: Trong 10 phút, phản ứng hai chất xảy hết 25% lượng chất ban đầu Tính t1/2 phản ứng bậc nồng độ hai chất đầu nhau? Giải: Áp dụng công thức phản ứng chiều bậc hai có nồng độ chất đầu nhau, ta có: k = () → k = () = Áp dụng công thức tính thời gian nửa phản ứng: = = = 30 (phút) Vậy thời gian nửa phản ứng phản ứng là: 30 (phút) Bài 13: Trong 10 phút, hai phản ứng bậc bậc phản ứng hết 40% Tính thời gian để hai phản ứng hết 60% cho nồng độ hai chất đầu phản ứng bậc Giải: Đối với phản ứng bậc 1: k = ln = ln = 0,051 (phút) Thời gian để phản ứng hết 60% lượng chất ban đầu là: t = ln = ln = 17,97 (phút) Đối với phản ứng bậc 2: k =.() = () = Thời gian để phản ứng hét 60% lượng chất ban đầu là: t = () = () = 22,5 (phút) Vậy thời gian để phản ứng bậc hết 60% 17,97 phút, thời gian để phản ứng bậc hết 60% 22,5 phút Bài 14: Hằng số tốc độ phản ứng xà phòng hóa etylaxetat 283K 2,38 (l.đlg phút-1) Tính thời gian cần thiết để xà phòng hóa hết 50% lượng etylaxetat nhiệt độ trộn lít etylaxetat 1/20N với: a lít dung dịch xút 1/20N b lít dung dịch xút 1/10N -1 Giải: Dựa vào đơn vị số tốc độ phản ứng ta thấy: phản ứng phản ứng bậc a) Khi trộn lít etylaxetat 1/20N với lít dung dịch xút 1/20N, ta có: CAo = CBo = = 0,025N Thời gian cần thiết để xà phòng hóa hết 50% lượng etylaxetat thời gian nửa phản ứng Áp dụng công thức tính thời gian nửa phản ứng: = = = 16,8 (phút) b) Khi trộn lít etylaxetat 1/20N với lít dung dịch xút 1/10N, ta có: CAo ≠ CBo CAo = = 0,025N = a; CBo = = 0,05N = b Khi nồng độ hai chất đầu khác nhau, ta có: k = ln Vậy, thời gian nửa phản ứng phản ứng là: t = ln = ln = 6,8 (phút) Bài 15: Người ta nghiên cứu phản ứng xà phòng hóa etyl fomat NaOH 25 C: HCOOC2H5 + NaOH → HCOONa + C2H5OH Nồng độ ban đầu NaOH este 0,01M Lượng etanol tạo thành theo thời gian biểu diễn bảng sau: t (s) 180 240 300 360 [C2H5OH] (M) 2,6.10-3 3,17.10-3 3,66.10-3 4,11.10-3 a) Chứng minh bậc phản ứng b) Tính số tốc độ phản ứng 250C Giải: a) Gọi nồng độ ban đầu NaOH este a: [NaOH] = [este] = a (M) Gọi nồng độ etanol tạo thành thời điểm t x, theo ta có : HCOOC2H5 + NaOH → HCOONa + C2H5OH t=0 a t a a-x a-x x x Giả sử phản ứng phản ứng bậc 2, phương trình động học dạng tích phân phản ứng : k = () k1 = () = 0,195 mol-1.l.s-1 k2 = () = 0,193 mol-1.l.s-1 k3 = () = 0,192 mol-1.l.s-1 k4 = () = 0,194 mol-1.l.s-1 Từ kiện toán ta có bảng sau : t(s) 180 240 300 360 x 2,6.10-3 3,17.10-3 3,66.10-3 4,11.10-3 a-x 0,01 7,4.10-3 6,83.10-3 6,34.10-3 5,89.10-3 k(mol-1.l.s-1) 0,195 0,193 0,192 0,194 Nhận xét: Các giá trị số tốc độ k thời điểm khác không nhiều, giả thiết phản ứng bậc hai Vậy phương trình phản ứng chiều bậc b) Từ giá trị thu xác định số tốc độ phản ứng : = = = 0,1935 mol-1.l.s-1 Bài 16: Smith Lorensen khảo sát thủy phân axetyl axeta môi trường kiềm 30oC CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH Nồng độ đầu hai chất 0,05M Theo dõi giảm nồng độ este x theo thời gian, hai ông thu kết sau: t (phút) 15 24 37 53 83 x.103 5,91 11,42 16,3 22,07 27,17 31,47 36,44 Bằng đồ thị chứng tỏ bậc phản ứng Xác định số tốc độ theo phương pháp đồ thị phương pháp giải tích Giải: Giả sử phản ứng phản ứng bậc Khi đó: k =.() →kt = hay = kt + Phương pháp đồ thị: Nếu phản ứng phản ứng bậc đồ thị biểu diễn phụ thuộc vào thời gian t đường thẳng Thực ta thu đồ thị có dạng đường thẳng sau: Vậy phản ứng phản ứng bậc Dựa vào phương trình thu từ đồ thị ta thấy: k =0,6274 (mol -1.l.phút-1) Theo phương pháp giải tích: k =.() Thay giá trị có vào công thức trên, ta có: k1 =.() = 0,67022(mol-1.l.phút-1) k2 =.() = 0,65779(mol-1.l.phút-1) k3 =.() = 0,64491(mol-1.l.phút-1) k4 =.() = 0,65849(mol-1.l.phút-1) k5 =.() = 0,64329(mol-1.l.phút-1) k6 =.() = 0,64088(mol-1.l.phút-1) k7 =.() = 0,64755(mol-1.l.phút-1) Từ kết ta thấy giá trị k xấp xỉ gần nhau, nên phản ứng phản ứng bậc = = = 0,6519(mol-1.l.phút-1) Bài 17: Axit fomic khử tropeolin với có mặt xúc tác Pt theo phản ứng: HSO3-C6H4-N=N-C6H3(OH)2 + 4HCOOH → Sp Dưới kết đo biến thiên nồng độ tropeolin theo thời gian: t (phút) 10 14 20 26 33 C.10-2 4,7 4,25 3,76 3,30 2,60 0,94 Hãy chứng tỏ phản ứng diễn theo bậc không Giải: Giả thiết phản ứng phản ứng bậc không Ta có biểu thức: k = Biểu diễn biến thiên nồng độ tropeolin theo thời gian đồ thị Nếu đồ thị thu đường thẳng phản ứng phản ứng bậc không xảy không theo tỉ lệ hợp thức Đồ thị đường thẳng Vậy phản ứng phản ứng bậc không giả thiết Bài 18: Bằng thực nghiệm người ta thu số liệu phản ứng NO H2 nhiệt độ 7000C sau : 2NO(k) + 2H2(k) → 2H2O(k) + N2(k) TN [H2], M [NO], M Tốc độ ban đầu, M.s-1 0,010 0,025 v1=2,4.10-6 0,0050 0,025 v2=1,2.10-6 0,010 0,0125 v3=0,60.10-6 a) Xác định phương trình động học bậc phản ứng b) Xác định số tốc độ phản ứng Giải: a) Nhận thấy: để xác định bậc riêng phản ứng chất người ta cố định nồng độ chất thay đổi nồng độ chất lại Gọi m, n bậc phản ứng riêng phần H2 NO Ta có: v = k.[H2]m.[NO]n = = = =2 → m = = = =4 → n = Vậy bậc phản ứng riêng phần H2 NO →Bậc phản ứng là: 1+2 = →Phương trình động học phản ứng: v = k.[H2].[NO]2 b) Tính số tốc độ phản ứng: Phương trình động học phản ứng là: v = k.[H2].[NO]2 →k= Vậy: k1 = = 0,384 (mol-2.l2.s-1) Tương tự, ta có: k2 = = 0,384 (mol-2.l2.s-1) k3 = = 0,384 (mol-2.l2.s-1) Vậy k = 0,384 (mol-2.l2.s-1) Chương 3: Bài tập hướng dẫn giải Bài 1: Ở 3100C phân hủy AsH3 diễn theo phương trình : 2AsH3 → 2As + 3H2 Được theo dõi biến thiên áp suất theo thời gian : t (giờ) p (mmHg) 733,32 5,5 805,78 6,5 818,11 835,34 Hãy chứng tỏ phản ứng phân hủy Asen phản ứng bậc Tính số tốc độ Đ.S : k = 0,0404 giờ-1 Bài 2: Chu kì bán rã đồng vị 14C 5730 năm Xác định niên đại xác ướp có độ phóng xạ 2,50 nguyên tử phân rã phút, tính cho 1g cacbon Biết vật sống có độ phóng xạ 15,3 nguyên tử phân rã phút, tính cho 1g cacbon Đ.S: 1,5.104 năm Bài 3: Azometan phân hủy theo phản ứng bậc 1: CH3N2CH3 → C2H6 + N2 Bắt đầu có azometan với P0=160,0 mmHg Sau 100 giây, áp suất hệ P=161,6 mmHg Tính số tốc độ k thời gian nửa phản ứng Đ.S: k = 1,005.10-4 s-1; t1/2 = 6,897.103 Bài 4: Phản ứng thủy phân este RCOOR’ bậc (bậc chất): RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH Một dung dịch chứa 0,010 mol RCOOR ’ 0,010 mol NaOH 1,0 lít Sau 2,00.10 phút 3/5 este bị thủy phân a Tính số tốc độ k phản ứng b Tính thời gian để 99% este bị thủy phân Đ.S: a) k = 0,75 mol-1.l.ph-1; b) t = 1,3.104 phút Bài 5: Khi thủy phân ankyl bromua dung dịch kiềm: RBr + OH- → ROH + BrNgười ta thấy với nồng độ đầu chất 0,04 mol/l để thu 0,005 mol Br- cần 47.103 giây Song nồng độ đầu hai chất 0,1 mol/l, để đạt mức độ chuyển hóa trước cần thời gian 4,7.103 giây Tính số tốc độ thủy phân Đ.S Phản ứng bậc 2; k = 2,13.10-3 mol-1.l.s-1 Bài 6: 2NO(k) + O2 (k) → 2NO2(k) Bằng thực nghiệm người ta thu số liệu phản ứng NO H2 nhiệt độ 7000C sau : TN [H2], M [NO], M Tốc độ ban đầu,M.s-1 0,1 0,1 v1 = 1,2.10-8 0,1 0,2 v1 = 2,4.10-8 0,3 0,1 v1 = 1,08.10-8 a) Xác định phương trình động học bậc phản ứng b) Xác định số tốc độ phản ứng Đ.S: Phản ứng bậc ; k = 1,2.10-5 mol-1.l.s-1 Bài 7: Khí CO gây độc tác dụng với hemoglobin (Hb) máu theo phương trình: 3CO + 4Hb → Hb4 (CO)3 Số liệu thực nghiệm 200C động học phản ứng sau: Nồng độ (µmol L-1) Tốc độ phân hủy Hb CO Hb ( µmol l1 s-1 ) 1,50 2,50 1,05 2,50 2,50 1,75 2,50 4,00 2,80 Hãy tính tốc độ phản ứng nồng độ CO 1,30; Hb 3,20 (đều theo µmol.l-1) 200C Đ.S: 0,2912 (µmol L-1 s-1) Bài 8: Phản ứng xà phòng hóa etylen axetat bậc chất phản ứng Trong hỗn hợp ban đầu xút este có nồng độ 2.10-2 M Người ta theo dõi tiến triển phản ứng qua phép chuẩn độ axit- bazo a) Sau 20 phút lấy 100ml hỗn hợp, chuẩn độ lượng xút dư dung dịch HCl 0,1M thấy hết 6,15ml Tính số tốc độ phản ứng b) Sau thời gian trình xà phòng hóa đạt 99% Đ.S: a) k = 5,63 mol-1.l.phút-1 b) t = 838,2 phút Bài 9: Bằng phương pháp áp kế, người ta theo dõi tốc độ phân hủy N2O bề mặt dây vàng đốt nóng 990oC Thu liệu sau: t (phút) 30 52 100 p (mmHg) 200 232 250 272 a) Giả thiết sản phẩm phản ứng N O2 Hãy tính áp suất cuối thời gian nửa phản ứng b) Cũng nhiệt độ trên, song áp suất đầu 400mmHg, thời gian nửa phản ứng 52 phút, phản ứng diễn theo bậc mấy? Đ.S: a) 300mmHg; 3120 giây b) Bậc o Bài 10: Ở 700 C phản ứng: 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O Diễn với điều kiện sau: Áp suất đầu riêng phần pNO = f(t) [atm] [atm] t [giây] pNO[atm] 0,5 0,2 30 0,00245 0,5 0,1 30 0,0012 0,25 0,2 30 0,00061 a) Có thể rút kết luận quy luật động học phản ứng dựa vào kiện trên? b) Tính số tốc độ? Đ.S: a) Bậc b) 4,8.10-2atm-2.giây-1 PHẦN III: KẾT LUẬN Qua nghiên cứu thực đề tài em thực làm rõ vấn đề: Làm rõ kiến thức hệ thống hóa lại kiến thức công thức động học phản ứng đơn giản để vận dụng giải tập tiêu biểu − Giải số tập nội dung động học phản ứng đơn giản, sưu tầm số tập khác có đáp án nhằm cung cấp thêm tư liệu học tập cho bạn học sinh, sinh viên − Qua thấy trình học, việc nghiên cứu tài liệu, làm thí nghiệm thực hành việc giải tập áp dụng có vai trò quan trọng Việc giải tập giúp rèn luyện số kỹ nhằm tiếp thu kiến thức tổng quát hơn, chuyên sâu Ngoài giải tâp góp phần quan trọng cho phát triển tư duy, phát triển khả dự đoán giải vấn đề nhằm lĩnh hội tri thức cách đầy đủ logic phù hợp với mục tiêu giáo dục giai đoạn Dù cố gắng hạn chế thời gian khả thân nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý quý thầy cô bạn để hoàn thiện có kinh nghiệm để làm tốt tương lai Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Hiệp Hải- Trần Kim Thanh(1983), Giáo trình hóa lí tập III: Điện hóa học- Động hóa học, Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Văn Duệ- Trần Hiệp Hải- Lâm Ngọc Thiềm- Nguyễn Thị Thư, Bài tập hóa lí, Nhà xuất Giáo Dục Trần văn nhân, hóa lí tập III, Nhà xuất giáo dục Việt Nam Trần Sơn(2001), Động hóa học, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Đề thi chọn học sinh giỏi Quốc Gia năm https://issuu.com/daykemquynhon/docs/bthlclgvnhchtn ... trình hóa lí tập III: Điện hóa học- Động hóa học, Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Văn Duệ- Trần Hiệp Hải- Lâm Ngọc Thiềm- Nguyễn Thị Thư, Bài tập hóa lí, Nhà xuất Giáo Dục Trần văn nhân, hóa lí tập III,... thể rút kết luận cần thiết, giải tập vận dụng Trong học tập hóa học, hoạt động chủ yếu để phát triển tư cho học sinh hoạt động giải tập Thông qua hoạt động giải tập giúp cho tư rèn luyện phát triển... công thức động học phản ứng đơn giản để vận dụng giải tập tiêu biểu − Giải số tập nội dung động học phản ứng đơn giản, sưu tầm số tập khác có đáp án nhằm cung cấp thêm tư liệu học tập cho bạn