olympic hóa học×olymic hóa học sinh viên×olympic hoá học quốc tế×đề thi olympic hoá học 10×olympic hóa học việt olympic hóa học×olymic hóa học sinh viên×olympic hoá học quốc tế×đề thi olympic hoá họcolympic hóa học×olymic hóa học sinh viên×olympic hoá học quốc tế×đề thi olympic hoá học 10×olympic hóa học việt nam 10×olympic hóa học việt namnam
Bài 1: Cho phản ứng sau: N 2O5(K ) → 4NO + O d[O ] Hãy viết biểu thức tốc độ dt Tốc độ biểu thị công thức: v = chất phản ứng Bài giải d[N O5 ] dt Biểu thức tốc độ phản ứng N2O5 v = − × d[NO ] dt Biểu thức tốc độ phản ứng với NO2 v = × Bài 2: Xác định K bậc phản ứng pha khí 3000K: 2NO + Cl2 → 2NOCl Dựa vào kiện thực nghiệm sau đây: NO (M) 0,01 0,01 0,02 Cl2 (M) 0,01 0,02 0,02 v 1, ×10−4 2,3 ×10−4 9, ×10−4 Bài giải Biểu thức tốc độ phản ứng: v = k[NO]α [Cl ]β (*), k, α, β số tốc độ phản ứng, bậc ứng với NO Cl2 + Khi [NO] = 0,01 M; [Cl 2] = 0,01 M v = 1, × 10−4 vào biểu thức (*) ta được: k × 0, 01α × 0, 01β = 1, ×10−4 (1) + Khi [NO] = 0,01 M; [Cl 2] = 0,02 M v = 2,3 × 10−4 vào biểu thức (*) ta được: k × 0,01α × 0,02β = 2,3 × 10−4 (2) + Khi [NO] = 0,02 M; [Cl 2] = 0,02 M v = 9, × 10−4 vào biểu thức (*) ta được: k × 0,02α × 0,02β = 9,6 × 10−4 (3) Lập tỉ lệ (1) (2) ta được: k × 0, 01α × 0, 01β 1, ×10 −4 = = k × 0, 01α × 0, 02β 2,3 ×10−4 1 β Hay ÷ = ⇒ β = 2 Tương tự: Lập tỉ lệ (2) (3) ta được: k × 0, 01α × 0, 02β 2,3 ×10−4 = ≈ k × 0, 02α × 0, 02β 9, ×10 −4 α 1 Hay ÷ = → α = 2 Lúc biểu thức vận tốc phản ứng: v = k[NO]2 [Cl ]1 Bậc phản ứng là: α + β = + = Suy ra: k = v [NO] [Cl2 ]1 Thay giá trị v, [NO] [Cl 2] vào biểu thức vận tốc ta tính giá trị k, giá trị k thể bảng sau: NO (M) 0,01 0,01 0,02 Cl2 (M) 0,01 0,02 0,02 v 1, ×10 −4 2,3 ×10−4 9, ×10−4 120 + 115 + 120 ≈ 118,33 Ta có: k = k 120 115 120 Bài 3: Cho phản ứng thủy phân este môi trường kiềm xảy sau: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH Khi tăng nồng độ kiềm lên gấp đôi tốc độ đầu tăng lên lần Nhận xét tăng nồng độ este lên gấp đôi a.Cho biết bậc phản ứng dạng phương trình động học b.Cho 0,01 mol NaOH 0,01 mol este vào lit nước (V = const) Sau 200 phút este bị phân hủy 60% Tính số tốc độ, thời gian bán hủy thời gian cần thiết để phân hủy hết 99% este Bài giải Gọi nồng độ ban đầu este kiềm Co C'0 α 'β Biểu thức vận tốc phản ứng là: v = k[RCOOR ']α [NaOH]β = k × C0 × C0 (*) a ● Khi tăng nồng độ este lên gấp đôi ta có: [RCOOR’] = 2C Thay vào biểu thức vận tốc ta được: v ' = k[RCOOR ']α [NaOH]β = k × (2C0 ) α × C0' β = 2v (1) α v 1 Lập tỉ lệ (*) (1) ta được: = ÷ = → α =1 v' ● Khi tăng nồng độ kiềm lên gấp lần ta có: [NaOH] =2 C'0 Thay vào biểu thức vận tốc ta được: v' = k[RCOOR ']α [NaOH]β = k × (C ) α × (2C 0' )β = 2v (2) β v 1 Lập tỉ lệ (*) (2) ta được: = ÷ = → β =1 v' Bậc phản ứng: α + β = + = Và phương trình động học v = k[RCOOR '][NaOH] b.Nồng độ mol/l este kiềm 0,01M 1 1 − ÷ Và phản ứng phản ứng bậc Áp dụng công thức: k = ta−x a Sau t = 200 phút có 60% este bị phân hủy, nồng độ este bị phân hủy x = 0, 01× 0, = ×10 −3 (M) Nồng độ este lại a − x = 0, 01 − ×10−3 = ×10−3 (M) Thay vào công thức ta tính k2: k = ● Thời gian bán hủy τ1/2 = 1 − −2 ÷ = 0, 75 (l2.mol-2.s-1) −3 200 ×10 10 1 = = 133,33 (phút) k a 0, 75 × 0, 01 Nồng độ este lại sau bị phân hủy hết 99% là: a − x = 0, 01× (100 − 99)% = 10 −4 (M) Thời gian cần thiết để phân hủy hết 99% este là: t= 1 1 − ÷= −4 − −2 ÷ = 13200 (phút) k a − x a 0, 75 10 10 Bài 4: Ở thời điểm ban đầu t = 0, người ta đưa vào bình phản ứng có dung tích 400cm3 chất HCHO P = 300 mmHg nhiệt độ 350 0C Sau 100 giây, áp suất toàn phần đo 400 mmHg a Tính áp suất riêng phần CO, H2 HCHO thời điểm t = 100 giây b Tính nồng độ số mol HCHO thời điểm t = Cho biết: HCHO(K) → H2(K) + CO(K) Bài giải a.Gọi x áp suất riêng phần HCHO thời điểm t = 100 giây Vì thể tích bình chứa nhiệt độ không đổi thời gian phản ứng nên tỉ lệ áp suất tỉ lệ số mol phản ứng Ta có: HCHO(K) → H2(K) + CO(K) BĐ 300 : PƯ 300 – x : 300 –x : 300 – x Còn x 300 –x : 300 – x : : Ta có: Pchung = x + (300 – x) ×2 = 400 → x = 200 Áp suất riêng phần chất khí thời điểm t = 100 giây là: PHCHO = 200mmHg; PCO = 100mmHg; PH = 100mmHg b.Áp dụng công thức: PV = nRT → n HCHO 300 × 400 × 10−3 PV = = 760 = 3,09 × 10 −3 (mol) RT 0,082 × (350 + 273) Nồng độ HCHO thời điểm t = là: C M,HCHO = 3, 09 ×10−3 = 7, 725 ×10−3 M 400 ×10−3 Bài 5: Khi nghiên cứu đồng vị phóng xạ α ( α Po ) nguyên tố Po có khối lượng 210 Cho thấy sau 10 ngày khối lượng giảm 6,85% Xác định tốc độ phản ứng phân rã α Po τ1/2 , thời gian cần thiết để phân rã hết 99% α Po Bài giải Phản ứng phân rã đồng vị phóng xạ phản ứng bậc Gọi m (gam) khối lượng ban đầu đồng vị 210 Po Khối lượng 210 Po bị phân rã là: 0,0685m (gam) Khối lượng 210 Po chưa bị phân rã là: 0,9315m (gam) t Áp dụng công thức: k1 = ln a a−x Thay vào công thức ta có tốc độ phản ứng phân rã là: k1 = m ln = 7,0959 × 10−3 (ngày-1) 10 0,9315m Chu kì bán rã là: τ1/2 = 0, 693 0, 693 = = 97, 662 ≈ 98(ngày) k1 7, 0959 ×10−3 Sau phân rã hết 99% α Po , lượng Po lại là: 0,01m (gam) Thời gian cần thiết để phân rã hết 99% Po là: t= a m ln = ln = 649 (ngày) −3 k1 a − x 7,0959 × 10 0,01m Bài 6: Tốc độ phân hủy N2H5Cl hỗn hợp với N2H4 1850C mô tả phương trình sau: v = k[N H ]a [N H 5Cl]b Hãy tính k, a b, biết: v (104 mol.l−1.s −1 ) 27,40 3,57 2,19 [N2H4] 12,50 1,71 1,71 [N2H5Cl] 17,80 17,0 10,4 Bài giải: + Khi [N2H4] = 12,50 M; [N2H5Cl] = 17,80 M; v = 27, 40 ×10−4 (mol.l −1.s −1 ) thay vào biểu thức tốc độ phản ứng ta được: v = k.12,50a.17,80b = 27, 40 ×10−4 (1) + Khi [N2H4] = 1,71 M; [N2H5Cl] = 17,0 M; v = 3,57 × 10−4 (mol.l−1.s −1 ) thay vào biểu thức tốc độ phản ứng ta được: v = k.1,71a.17,0b = 3,57 × 10−4 (2) + Khi [N2H4] = 1,71 M; [N2H5Cl] = 10,4 M; v = 2,19 × 10−4 (mol.l−1.s −1 ) thay vào biểu thức tốc độ phản ứng ta được: v = k.1,71a.10,4b = 2,19 × 10−4 (3) Lập tỉ lệ (1) (2) ta được: k.12,50a.17,80 b 27, 40 ×10−4 = → 7,3a = 7, → a ≈ a b −4 k.1, 71 17, 3,57 ×10 Lập tỉ lệ (2) (3) ta được: k.1, 71a.17, b 3,57 ×10 −4 = → 1, 63b = 1, 63 → b = a b −4 k.1, 71 10, 2,19 ×10 Biểu thức tốc độ phản ứng: v = k[N H ][N H 5Cl] → k = v (*) [N H ][N H 5Cl] Thay giá trị v, [N2H4]; [N2H5Cl] vào biểu thức (*) ta được: [N2H4] 12,50 1,71 1,71 Ta có: k = [N2H5Cl] 17,8 17,0 10,4 v k 27, 40 × 10 −4 1, 23 × 10−5 3,57 ×10−4 1,23 × 10−5 2,19 × 10−4 1, 23 × 10−5 1, 23 × 10−5 × = 1, 23 × 10−5 (mol.l-1.s-1) Bài 7: Cho dung dịch etyl axetat 0,01N 293K Sau 23 phút bị xà phòng hóa hết 10% dung dịch NaOH 0,02N Tính thời gian cần thiết để etyl axetat xà phòng hóa hết 10% nồng độ chất phản ứng giảm 10 lần Bài giải: CH 3COOC H + NaOH → CH 3COONa + C H 5OH Theo phản ứng phản ứng bậc Lượng etyl axetat bị xà phòng hóa là: x = 0, 01× 0,1 = 10−3 (N) Lượng etyl axetat lại sau xà phòng hóa hết 10% là: b − x = 0,01 × 0,9 = × 10−3 (N) Lượng NaOH lại sau xà phòng hóa là: a − x = 0,02 − 10−3 = 0,019(N) 1 b(a − x) ln t a − b a(b − x) Áp dụng công thức: k = Ta có: k = 1 0, 01× 0, 019 ln = 0, 235 23 0, 02 − 0, 01 0, 02 × ×10−3 ●Nồng độ chất phản ứng CH3COOC2H5 NaOH sau giảm nồng độ 10 lần: 0,001N 0,002N Lượng etyl axetat bị xà phòng hóa là: x = 0, 001×10% = 10−4 (N) Lượng etyl axetat lại sau bị xà phòng hóa hết 10% là: b − x = 10−3 − 10 −4 = ×10 −4 (N) Lượng NaOH lại sau xà phòng hóa là: a − x = ×10−3 − 10−4 = 1,9 ×10−3 (N) 1 0, 001×1,9 ×10−3 k = × × ln = 0, 235 → t = 230 (phút) Ta có: t 0, 002 − 0, 001 0, 002 × ×10 −4 Bài 8: Phản ứng phân hủy H2O2 có mặt chất xúc tác Pt thu được: t (phút) [H2O2] (mol/lit) 22,8 Xác định k bậc phản ứng 10 13,8 20 8,25 Bài giải t Giả sử phản ứng bậc Áp dụng công thức: k1 = ln a a−x + Sau 10 phút lượng H2O2 lại là: a − x = 13,8(M) Thay vào công thức ta được: k1 = 22,8 ln = 0, 050 (phút-1) 10 13,8 + Sau 10 phút lượng H2O2 lại là: a − x = 8, 25(M) Thay vào công thức ta được: k1 = 13,8 ln = 0,051 (phút-1) 10 8, 25 Ta thấy giá trị k xấp xỉ gần với nên điều giả sử Vậy phản ứng bậc số tốc độ phản ứng: k= 0,050 + 0,051 = 0,0505 (phút-1) Bài 9: Phản ứng chuyển hóa aminoxianat urê xảy dung dịch nước theo phản ứng sau: NH4CNO → (NH2)2CO Xác định bậc phản ứng biết: a (mol/lit) τ1/2 (h) 0,05 37,03 0,1 0,2 19,15 9,45 Bài giải Giả sử phản ứng bậc Áp dụng công thức: τ1/2 = + Khi τ1/2 = 37, 03 → k1 = 0, 693 = 0, 0187 (giờ-1) 37, 03 + Khi τ1/ = 19,05 → k1 = 0,693 = 0,0362 (giờ-1) 19,15 + Khi τ1/ = 9,45 → k1 = 0, 693 k1 0,693 = 0,0733 (giờ-1) 9,45 Ta nhận thấy giá trị k1 thay đổi, điều giả sử không xác Giả sử phản ứng bậc Áp dụng công thức: τ1/2 = + Khi a = 0,05M; τ1/2 = 37,03(h) k = + Khi a = 0,1M; τ1/2 = 19,05(h) k = + Khi a = 0,2M; τ1/2 = 9,45(h) k = τ1/2 a τ1/ 2a τ1/ a = = = k 2a = 0,54 (l.mol-1.h-1) 37, 03.0, 05 = 0,52 (l.mol-1.h-1) 19,15.0,1 = 0,53 (l.mol-1.h-1) 9, 45.0, Ta nhận thấy giá trị k2 xấp xỉ gần nên điều giả sử Vậy phản ứng bậc số tốc độ phản ứng k = Bài 10: 2NO + H → 2NOH Xảy theo chế sau: a) NO + H € NOH (nhanh) NOH + NO € 2NOH (chậm) 0,54 + 0,52 + 0,53 = 0,53 (l.mol-1.h-1) b) 2NO € N 2O (nhanh) N 2O + H € 2NOH (chậm) Chứng minh phản ứng bậc Bài giải * Xét trường hợp a: Giai đoạn chậm giai đoạn định vận tốc phản ứng Biểu thức vận tốc phản ứng giai đoạn là: v = k ' [NOH ][NO] (1) Đối với giai đoạn nhanh, ta có số cân bằng: K cb = [NOH ] → [NOH ] = K cb [NO][H ] (2) [NO][H ] Thay (2) vào (1) ta được: v = k ' K cb [NO][H ][NO] = k[NO]2 [H ] (đặt k = k ' K cb ) Bậc phản ứng: + = Vậy bậc phản ứng bậc * Xét trường hợp b: Giai đoạn chậm giai đoạn định vận tốc phản ứng Biểu thức vận tốc phản ứng giai đoạn là: v = k '[N 2O ][H ] (1’) Đối với giai đoạn nhanh, ta có số cân bằng: K cb = [N O2 ] 2 → [N O ] = K cb [NO] (2’) [NO] Thay (2’) vào (1’) ta được: v = k 'K cb [NO]2 [H ] = k[NO]2[H ] (đặt k = k ' K cb ) Bậc phản ứng: + = Vậy bậc phản ứng bậc Bài 11: Chu kì bán hủy bậc A → B 10 phút Hỏi sau A lại Bài giải Hằng số tốc độ phản ứng bậc là: τ1/2 = 0, 693 0, 693 0, 693 → k1 = = = 0, 0693 (phút-1) k1 τ1/2 10 Lượng chất đầu A sau là: a − x = ae − k1t = ae −0,0693×60 = 0, 0156a Vậy sau lượng A 1,56% Bài 12: Cho phản ứng A chuyển thành B Sau A phản ứng hết 60% Hỏi sau 2h A lại Bài giải Gọi lượng A ban đầu a, lượng A vào thời điểm t a − x a 100 k1 = ln = ln = 0,916 (giờ-1) t a − x 40 Lượng A lại sau là: a − x = ae − k t = ae −0,916×2 = 0,16a Vậy sau h lượng A lại 16% Bài 13: Hằng số tốc độ phản ứng: 2N 2O5 → 4NO + O k = 1, 73 ×10−5 s −1 a.Cho biết bậc phản ứng viết phương trình mô tả phụ thuộc tốc độ phản ứng vào chất đầu b.Tốc độ phản ứng xảy bình 12cm chứa N2O5 áp suất p = 0,1atm; t = 250C c.Tính d[N O5 ] dt d.Tính số phân tử N2O5 bị phân hủy giây Trong bình tích 12cm3 e.Nếu phản ứng cho có dạng N 2O5 → 2NO + O k, v Bài giải a.Từ đơn vị số tốc độ phản ứng suy phản ứng bậc Phương trình mô tả phụ thuộc tốc độ phản ứng vào chất đầu: v = k[N 2O5 ] b.Áp dụng công thức: PV = nRT → n N2O5 = 10 PV 0,1.12.10−3 = = 4,91×10−5 (mol) RT 0, 082(25 + 273) a k2 −1 k1 (e − k1 t max − e − k t max )= a (e −0,283×5,64 − e −0,102×5,64 ) = 0,5627a 0,102 −1 0, 283 Vậy lượng xăng cực đại thu 56,57% Bài 15: Cho phản ứng sau: 4HCl(K ) + O 2(K ) € 2Cl2(K ) + 2H 2O(H) Hỏi tăng áp suất đẳng nhiệt lên lần vận tốc phản ứng thuận vận tốc phản ứng nghịch thay đổi Bài giải *Trước tăng áp suất: Vận tốc phản ứng thuận: v t = k t [HCl] [O ] Vận tốc phản ứng nghịch: v n = k n [Cl2 ]2[H 2O]2 *Sau tăng áp suất: Ta có: PV = nRT → P = n RT = CRT V Khi áp suất tăng lần nồng độ chất có mặt phương trình phản ứng tăng lên lần Vận tốc phản ứng thuận: v't = k t (2[HCl]) (2[O ]) = 32k t [HCl]4[O ] ' 2 2 Vận tốc phản ứng nghịch: v n = k n (2[Cl2 ]) (2[H 2O]) = 16k n [Cl ] [H 2O] Lập tỉ lệ: v 't 32k t [HCl]4 [O ] = = 32 vt k t [HCl]4 [O ] v 'n 16k n [Cl2 ]2 [H 2O]2 = = 16 k n [Cl ]2 [H 2O]2 Vậy sau tăng áp suất đẳng nhiệt lên lần vận tốc thuận tăng lên 32 lần vận tốc nghịch tăng lên 16 lần Bài 16: 12 Ở 200C phản ứng kết thức sau 2h biết hệ số nhiệt phản ứng Hỏi nhiệt độ phản ứng kết thúc sau 25 phút Bài giải Ta có: v = T2 − T1 10 T2 − T1 v2 10 v1 → v = Vì vận tốc phản ứng tỉ lệ nghịch với thời gian nên: T2 − T1 v t1 24 T − 20 = → 10 = = → = 1, 427 → T2 = 34, 27 C 25 v1 t 10 60 Bài 17: Cho phản ứng thủy phân este môi trường kiềm theo sơ đồ: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH Ở 9,40C, số tốc độ phản ứng k = 2,37 Ở 14,40C, số tốc độ phản ứng k = 3,204 Hỏi nhiệt độ phản ứng có số tốc độ k = 15 Bài giải Áp dụng công thức: ln k Ea 1 = − ÷ k1 R T1 T2 Ta có: t = 9,40C = 282,4K; t = 14,40C = 287,4K Thay số ta có: Ea 1 3, 204 − = ln → E a = 40690,5(J) ÷ 8,314 282, 287, 2,37 Xem giá trị Ea thay đổi không đáng kể nhiệt độ phản ứng thay đổi Tương tự, ta có: ln k3 Ea 1 15 40690,5 1 = = − ÷ − ÷ → ln k1 R T1 T3 2,37 8,314 282, T3 → T3 = 316, 04K = 43,040C Bài 18: Cho phản ứng sau đây: H O + HCHO → HCOOH + H 2O 600C 13 a.Trộn thể tích mol nước oxi già với mol anđehit fomic sau 2h anđehit fomic lại 0,215 mol Tính k τ1/2 b.Trộn lit anđehit fomic 1M lit H2O2 1M Xác định lượng axit fomic hình thành sau c.Nếu trộn lit anđehit fomic 0,5M với lit H 2O2 1M Tính thời gian cần thiết để anđehit fomic lại 10% Bài giải a.Nồng độ mol/l H2O2 HCHO 0,5M 1 1 − ÷ Đây phản ứng bậc Áp dụng công thức: k = ta−x a Nồng độ H2O2 HCHO lại là: a − x = 0,215M 1 1 − = 1,33 Thay số vào công thức: k = 0,215 0,5 ÷ Và τ1/ = 1 = = 1,5 (h) k 2a 1,33.0,5 b.Nồng độ H2O2 HCHO là: 0,75M 0,25M Gọi x nồng độ H2O2 tham gia phản ứng Áp dụng công thức cho phản ứng bậc có nồng độ chất phản ứng khác nhau: 1 b(a − x) k2 = ln t a − b a(b − x) Thay số vào ta được: 1 0, 25(0,75 − x) 0,75 − x ln = 1,33 → = 22,057 0,75 − 0, 25 0,75(0,25 − x) 0,25 − x → 0,75 − x = 22,057(0, 25 − x) → 21,057x = 4,764 → x = 0,226 (M) Lượng axit fomic hình thành sau 3h là: 0,226M c.Nồng độ HCHO H2O2 sau pha trộn là: 0,25M 0,5M Lượng HCHO phản ứng: x = 0,25 × 0,9 = 0,225M 1 b(a − x) ln t a − b a(b − x) Áp dụng công thức ta có: k = 14 1 0, 25(0,5 − 0, 225) ln = 1,33 → t = 5(h) t 0,5 − 0, 25 0,5(0, 25 − 0, 225) Thay số ta được: Bài 19: Một phản ứng tiến hành 30% 25 0C vòng 30’ Ở 400C phản ứng tiến hành 30% 5’ Tính lượng hoạt hóa cho biết phản ứng dễ hay khó xảy Bài giải Vì vận tốc phản ứng tỉ lệ nghịch với thời gian nên v (298K ) v (313K ) = k1 t = = = k t1 30 Suy ra: ln Ea k1 E a 1 = − − ÷hay ÷ = ln → E a = 92631,5(J) = 92, 63kJ k R T2 T1 8,314 313 298 Vậy phản ứng khó xảy Bài 20: Trong bình kín chứa mol N2, mol H2 có mặt chất xúc tác nhiệt độ phản ứng xảy ra: N2 + 3H2 € 2NH3 Tốc độ phản ứng thuận giảm lần N2 phản ứng hết 0,65 mol Bài giải N + 3H € 2NH bd :1mol : 3mol : cb : 0,35 :1,05mol : Gọi thể tích bình phản ứng V Tốc độ phản ứng thuận trước phản ứng xảy ra: v t = k t [N ][H ]3 = k t [ V1 ][ V3 ]3 = 27 kt V4 Tốc độ phản ứng thuận sau phản ứng 0,65 mol N2 v 't = k t [N ][H ]3 = k t [ 0,35 ][ 1,05 ]3 = 0,4051.k t V V V4 15 Lập tỉ lệ: vt 27 = = 66,65 ' v t 0, 4051 Vậy vận tốc phản ứng thuận N phản ứng 0,65 mol giảm 66,65 lần so với vận tốc thuận ban đầu Bài 21: Một phản ứng tổng quát sau: H2O2 + 2HI → 2H2O + I2 Xảy theo giai đoạn sơ cấp sau đây: a.H2O2 + HI → H2O + HIO (chậm) b.HIO + HI → H2O + I2 (nhanh) Xác định bậc tổng quát phương trình động học tương đối Bài giải Giai đoạn chậm giai đoạn định vận tốc phản ứng Ta viết biểu thức vận tốc phản ứng theo giai đoạn chậm: v = k1[H O ][HI] (*) Mặt khác: K cb = v = k1 [H 2O][I2 ] [H O][I2 ] Suy ra: [HI] = thay vào (*) ta được: K cb [HIO] [HIO][HI] [H 2O][I ] [H 2O ] K cb [HIO] Bài 22: Cho phản ứng: CO + NO2 → CO2 + NO Có k 425 C = 1,3(l / mol.s); k 525 C = 23(l / mol.s) 0 Tính E k 298 C Bài giải Áp dụng công thức: ln k Ea 1 = − ÷ k1 R T1 T2 Thay số vào ta được: ln k 5250 C k 4250 C = Ea 1 −5 − ÷ → 2,159 × 10 E a = 2,873 8,314 425 + 273 525 + 273 16 → E a = 133070(J) =133KJ Tương tự thay số vào công thức: ln k 2980 C k 4250 C = k 2980 C 133070 Ea 1 − → ln = × (−3,186 × 10−4 ) ÷ R 425 + 273 298 + 273 1,3 8,314 → k 2980 C = 7,93 ×10−3 (l / mol.s) Bài 23: Sự hình thành etyl fomat 3030K người ta thu kiện sau: HCOOH + C2H5OH € HCOOC2H5 + H2O t (phút) 1700 Lượng axit 29,44 28,59 −5 −1 Biết k n = 0,175 ×10 phút 10000 24,77 14000 23,06 20000 21,28 Xác định k t Bài giải t Áp dụng công thức: k t + k n = k = ln a a−x Thay số vào công thức ta có: + t = 1700; a = 29,44; a − x =28,59 k = 29, 44 ln = 1, 723 ×10 −5 1700 28,59 → k t = k − k n = (1, 723 − 0,175) ×10 −5 = 1,548 ×10 −5 (phút-1) + t = 10000; a = 29,44; a − x =24,77 k = 29, 44 ln = 1,727 × 10−5 10000 24,77 → k t = k − k n = (1,727 − 0,175) × 10−5 = 1,552 × 10−5 (phút-1) + t = 14000; a = 29,44; a − x =23,06 k = 29, 44 ln = 1,745 × 10−5 14000 23,06 → k t = k − k n = (1,745 − 0,175) × 10−5 = 1,57 × 10−5 (phút-1) + t = 20000; a = 29,44; a − x =21,28 k = 29, 44 ln = 1,623 × 10−5 20000 21, 28 → k t = k − k n = (1,623 − 0,175) × 10−5 = 1, 448 × 10−5 (phút-1) 17 40000 16,80 + t = 40000; a = 29,44; a − x =16,80 k = 29, 44 ln = 1, 402 × 10−5 40000 16,80 → k t = k − k n = (1, 402 − 0,175) × 10−5 = 1,227 × 10 −5 (phút-1) Suy ra: k = 1,548 + 1,552 + 1,57 + 1, 448 + 1, 227 × 10−5 = 1, 469 × 10−5 (phút-1) Bài 24: Khi chiếu ánh sáng có λ = 4000 A vào hỗn hợp CO Cl thu 100 g photgen COCl2 (độc) Năng lượng hệ hấp phụ ×102 J Tính hệ số lượng tử phản ứng Bài giải Số phân tử photgen hình thành: np = 100 × 6, 023 × 1023 = 6, 08 ×1023 (phân tử) 99 Số photon mà hệ hấp phụ: nh = E × 102 = = 6, 04 × 1020 hc 6, 625 × 10−34 × ×108 (phân tử) −10 λ 4000 ×10 Hệ số lượng tử phản ứng: np 6, 08 × 1023 γ= = = 103 20 n h 6, 04 × 10 Bài 25: Phản ứng oxi hóa: CH4 + O2 xảy theo phương trình phản ứng: t CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Sự hoạt hóa tiến hành sau: Hg (h ) + hν → Hg* 0 CH4 + Hg* → CH3 + Hg + H Các gốc CH phản ứng với oxi hỗn hợp cho sản phẩm CO 2, CO HCHO Sản phẩm CO Lượng CH4 phản ứng 6,1×1014 phân tử/s 18 Năng lượng chiếu sáng 8, ×103 (erg / s) Nhiệt độ thí nghiệm 250C λ = 253, A Tính hiệu suất lượng tử Bài giải Số phân tử CH4 tham gia phản ứng n p = 6,1×1014 (phân tử) Số photon mà hệ hấp phụ nh = E 8, ×103 ×10−7 = = 1,11× 1014 −34 hc 6, 625 × 10 × ×10 λ 253, × 10−10 Hệ số lượng tử phản ứng: γ= np nh = 6,1× 1014 = 5,5 1,11×104 Bài 26: Hơi axeton chiếu sáng ánh sáng có λ = 313nm 56,70C Phản ứng xảy theo sơ đồ sau: CH3 − CO − CH + hν → C2 H + CO V bình pứ = 59ml; axeton hấp thụ 91,5% lượng tia tới Áp suất thẩm thấu hệ 766,2 mmHg Sau 7h chiếu sáng áp suất tăng lên đến 783,2 mmHg Năng lượng tới hệ 48100 erg/s Tính hiệu suất lượng tử Bài giải Số mol axeton: n= PV 766, × 59 ×10−3 = = 2, ×10−3 (mol) RT 760 × 0, 082 × (56, + 273) Số mol hỗn hợp khí sau phản ứng: n= PV 783, × 59 ×10 −3 = = 2, 25 × 10−3 (mol) RT 760 × 0, 082 × (56, + 273) Gọi x số mol axeton tham gia phản ứng số mol C 2H6 CO x Ta có tổng số mol khí sau phản ứng là: 19 n = 2, 20 × 10−3 − x + 2x = 2, 20 × 10−3 + x = 2, 25 ×10 −3 → x = 0, 05 ×10 −3 (mol) Số phân tử axeton tham gia phản ứng: n p = 0, 05 ×10−3 × 6, 023 × 1023 = 3, 01×1019 (phân tử) Số photon mà hệ hấp phụ: nh = E 48100 ×10−7 × × 3600 × 91,5 = = 1, 74 × 1020 hc 6, 625 ×10−34 × × 108 λ 313 × 10−9 Hệ số lượng tử phản ứng là: np 3, 01×1019 γ= = = 0,17 n h 1, 74 × 1020 Bài 27: Để thu O2 người ta phân hủy 15 cm3 H2O2 với có mặt xúc tác Thể tích O2 thu theo thời gian sau: ∞ t(phút) V (ml) O2 1,30 2,36 3,36 3,98 6,98 Thể tích khí O2 đo đktc Hãy xác định bậc số tốc độ phản ứng Bài giải Xét phản ứng: H O → H 2O + O Giả sử bậc phản ứng bậc Ta có: V∞ thể tích khí O2 thu thời điểm kết thúc phản ứng Khi đó: V∞ − V0 = V∞ (vì thời điểm đầu t=0 V=0) tỉ lệ với nồng độ đầu H2O2 V∞ − Vt tỉ lệ với nồng độ H2O2 thời điểm t Phương trình số tốc độ phản ứng bậc có dạng: V∞ k1 = ln t V∞ − Vt Thay giá trị đại lượng ta được: + Khi t = phút, V∞ = 6,98 ; Vt = 1,30 thì: 20 6,98 k1 = ln = 0,103 (phút-1) 6,98 − 1,30 + Khi t = phút, V∞ = 6,98 ; Vt = 2,36 thì: 6,98 k1 = ln = 0,103 (phút-1) 6,98 − 2,36 + Khi t = phút, V∞ = 6,98 ; Vt = 3,36 thì: 6,98 k1 = ln = 0,109 (phút-1) 6,98 − 3,36 + Khi t = phút, V∞ = 6,98 ; Vt = 3,98 thì: 6,98 k1 = ln = 0,1056 (phút-1) 6,98 − 3,98 Ta thấy giá trị k xấp xỉ gần Vậy phản ứng phản ứng bậc Bài 28: Khi có mặt xúc tác H+ đường ăn thủy phân theo phương trình: + H C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 Cho biết đường ăn làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng sang phải, hỗn hợp glucozơ fructozơ làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng sang trái Góc quay cực trường hợp tỉ lệ thuận với nồng độ chất tan Trong thí nghiệm người ta đo góp quay mặt phẳng phân cực hỗn hợp dung dịch đường theo thời gian sau: t (phút) 30 α (độ) 37,0 30,0 a.Tính số phản ứng nghịch đảo đường 80 20,7 ∞ -12 b.Tính lượng đường tham gia phản ứng sau 5h c.Tính góc quay mặt phẳng phân cực ánh sáng thời gian Bài giải ' a.Biểu thức tốc độ phản ứng: v = k [C12 H 22O11 ][H 2O] nồng độ H2O lớn nên biểu thức viết lại sau v = k[C12 H 22 O11 ] Theo đề góc quay tỉ lệ thuận với nồng độ chất tan 21 Nếu gọi α ∞ , α t góc quay cực ứng với lúc kết thúc phản ứng thời điểm t Ta có: α ∞ − α tỉ lệ với nồng độ đầu C12H12O11; α ∞ − α t tỉ lệ với nồng độ C12H22O11 thời điểm t Phương trình số tốc độ phản ứng bậc có dạng: α − α0 k1 = ln ∞ t α∞ − α t Thay giá trị đại lượng ta được: + Khi t = 30 phút, α ∞ = −12; α = 37, ; α t = 30,0 thì: k1 = −12 − 37, ln = 5,138 ×10−3 (phút-1) 30 −12 − 30, + Khi t = 80 phút, α ∞ = −12; α = 37, ; α t = 20,7 thì: k1 = −12 − 37, ln = 5, 055 × 10−3 (phút-1) 80 −12 − 20, 5,138 ×10−3 + 5, 055 ×10−3 = 5, 096 ×10−3 (phút-1) Suy ra: k = b.Lượng đường tham gia phản ứng sau 5h là: x = a(1 − e kt ) = a(1 − e −5,096×300 ) = 0, 783a Vậy lượng đường tham gia phản ứng sau 5h 78,3% c.Góc quay mặt phẳng phân cực thời điểm t = 5h là: α − α0 −12 − 37, k1 = ln ∞ → ln = 5, 096 ×10−3 → α t = −1,37 300 −12 − α t t α∞ − α t Bài 29: Một phản ứng có lượng hoạt hóa E a = 20kcal/mol Tính tỉ số số tốc độ 200C 300C Bài giải Ta có: Ea = 20kcal/mol = 83,716.103J Áp dụng công thức: ln k 300 C k 200 C = Ea 1 − ÷ R 20 + 273 30 + 273 22 Thay số vào ta được: ln Suy ra: k 200 C k 300 C k 300 C k 200 C = k 300 C 83, 716 ×103 1 − = − 1,134 → = 0,322 ÷ 8,314 303 293 k 200 C = 3,1 Bài 30: Hai phản ứng bậc có thừa số A phương trình Areniut lượng hoạt hóa khác lượng 41800 J/mol Tốc độ phản ứng thay đổi nhanh theo nhiệt độ Hãy chứng tỏ điều qua việc biểu diễn tỉ số hai số tốc độ 6000K phản ứng có lượng hoạt hóa E = 140KJ/mol Bài giải Ta có: −E Hằng số tốc độ phản ứng 1: k1 = Ae a1 / RT −E Hằng số tốc độ phản ứng 2: k = Ae a2 / RT − E a1 + E a k1 = e RT Mặt khác: k2 Mà ta lại có: E a1 = E a − 41800 = 140000 − 41800 = 98200(J) k Thay vào ta có: = e k2 −98200 +140000 8,314×600 = 4356,5 Tốc độ phản ứng ứng với số tốc độ k1 thay đổi nhanh theo nhiệt độ Bài 31: Hằng số tốc độ giảm hoạt hemoglobin 20 0C có k1 = × 10−5 (s −1 ) ; 280C có k = 1,5 ×10−4 (s −1 ) Tính ∆H phản ứng Bài giải Ta có: ∆H + RT = E a Trong nhiều phản ứng E >> T nên bỏ qua RT hay ∆H ≈ E a Ta có: 23 ln k ∆H 1 = − ÷ k2 R T2 T1 RT1T2 ln → ∆H = k1 k2 T1 − T2 8,314 × (20 + 273) × (28 + 273) × ln = ×10−5 1,5 ×10−4 =184675 J (20 − 28) Bài 32: Cho phản ứng sau: Cu + (NH ) S2O8 → CuSO + (NH ) SO , biết kiện sau: 200C 9,6 k ×103 Xác định lượng hoạt hóa phản ứng T 400C 18,16 600C 39,36 Bài giải Ta có: ln k 400 C ln k 600 C k 200 C k 400 C = ln 18,16 E a 1 = − ÷ → E a = 24302(J) 9,6 R 20 + 273 40 + 273 = ln 39,36 E a 1 = − ÷ → E a = 33515(J) 18,16 R 40 + 273 60 + 273 Suy ra: E a = 24302 + 33515 = 28908,5(J) Bài 33: Cho phản ứng phân hủy isopropyl 588K có xúc tác V 2O5 Phản ứng xảy theo sơ đồ sau: C3H7OH C3H6O k1 C3H6 k2 C3H8 k3 Sau 4,3’’ nồng độ chất có hệ C 3H7OH 27,4 mol; C3H6O 7,5 mol; C3H6 8,1 mol C3H8 1,7 mol Tính số tốc độ chung phản ứng ban đầu hệ có C3H7OH 24 Bài giải Xem thể tích bình không thay đổi suốt thời gian xảy phản ứng Do mà nồng độ chất tỉ lệ với số mol Số mol C3H7OH ban đầu là: n C H OH = 27, + 7,5 + 8,1 + 1, = 44, 7(mol) Số mol C3H7OH lại: n C H OH = 27, 4(mol) Hằng số tốc độ chung phản ứng: a 44, k = k1 + k + k = ln = ln = 0,1138(s −1 ) t a − x 4,3 27, Câu 34: Trộn A với lượng khác B C Biết nồng độ ban đầu A 1M Sau 1000 giây A lại nửa Hỏi lượng chất A lại sau 2000 giây trường hợp sau: a.bậc b.bậc c.bậc d.bậc Bài giải a.Xét phản ứng bậc Ta có: x = k t → 1000k = 0,5 → k = ×10 −4 −4 Mặt khác: x = k t → x = ×10 × 2000 = 1M Vậy sau 2000 giây lượng chất A phản ứng hết b.Xét phản ứng bậc Ta có: k1 = 0, 693 0, 693 → k1 = = 6,93 × 10−4 (s-1) τ1/2 1000 Sau 2000 giây lượng chất A lại là: a − x = ae − k1t = ae −6,93×10 −4 ×2000 = 0, 25 ×1 = 0, 25M c.Xét phản ứng bậc Giả sử nồng độ chất A chất B nhau, 1M Ta có: τ1/2 = 1 → k2 = = = 10−3 (mol-1.l.s-1) k 2a τ1/2 a 1000 ×1 Sau 2000 giây lượng chất lại là: 25 1 1 1 k2 = − ÷→ a − x = = −3 = 0,333M ta−x a 10 × 2000 + k2t + a d.Xét phản ứng bậc Vì sau 1000 giây chất A lại nửa, tức đề cho ta biết thời gian bán hủy Điều kiện để phản ứng bậc có chu kì bán hủy nồng độ ba chất đầu phải nhau, nhiên theo giả thiết đề nồng độ chất B C phải khác Do ta xác định lượng lại chất A Bài 35: Có thể sử dụng công thức sau đây: kt = 1 − để tính số tốc độ phản ứng bậc 0,1, n −1 (n − 1)(a − x) (n − 1)a n −1 không Bài giải Ta áp dụng công thức để tính số tốc độ phản ứng bậc bậc nồng độ hai chất Ta áp dụng cho phản ứng bậc mẫu ta xuất n − = − = khiến đẳng thức tiến ∞ Do ta xác định số tốc độ phản ứng bậc bậc 1 1 x Đối với phản ứng bậc k = −1 − ÷ = ( a − (a − x) ) = ta (a − x) −1 t t 1 1 − ÷ Đối với phản ứng bậc với nồng độ hai chất thì: k = ta−x a 26 ... có: k = k 120 115 120 Bài 3: Cho phản ứng thủy phân este môi trường ki m xảy sau: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH Khi tăng nồng độ ki m lên gấp đôi tốc độ đầu tăng lên lần Nhận xét tăng nồng độ este... bị phân hủy 60% Tính số tốc độ, thời gian bán hủy thời gian cần thi t để phân hủy hết 99% este Bài giải Gọi nồng độ ban đầu este ki m Co C'0 α 'β Biểu thức vận tốc phản ứng là: v = k[RCOOR ']α... 4,092 × 10 = 1,416 × 10 → k = 3,46 × 10−5 Bài 14: Khi crackinh dầu hỏa xăng sản phẩm trung gian Hãy xác định lượng xăng cực đại thời gian cần thi t để đạt lượng xăng 673 0K Biết số tốc −1 −1 độ hình