D. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
F. THễNG TIN BỔ SUNG
Nguyờn tố lưu huỳnh
Là nguyờn tố phi kim thứ hai được biết đến từ thời rất xa xưa. Trong thiờn nhiờn, nhiều nơi
đó cú mỏ lưu huỳnh. Đú cũng là lớ do để con người sớm biết lưu huỳnh Vào thời Hụme (Khoảng thế kỉ 12-9, TCN), những người cổ Hi Lạp đó biết đốt lưu huỳnh
để tẩy uế nhà cửa, dựng khớ thoỏt ra (SO2) để tẩy trắng sợi vải. Người xưa tin rằng, cỏi mựi và màu xanh của ngọn lửa lưu huỳnh cú thể xua đuổi được ma quỷ.....
Lưu huỳnh tự sinh được thấy ở những nơi gần cỏc nỳi lửa họat động. Cỏc khớ thoỏt ra từ miệng nỳi lửa thường là hợp chất của lưu huỳnh, nờn cú giả thuyết cho rằng lưu huỳnh tự sinh là kết quả của phản ứng của cỏc chất khớ đú
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
Ngoài ra sự hoạt động lõu bền của cỏc vi sinh vật trong đất cũng là nguyờn nhõn tạo thành lưu huỳnh tự sinh. Những mỏ lưu huỳnh này thường ở xa nỳi lửa và khụng cú chứa tạp chất asen. Lớ do đỏng tin cậy ở chỗ, trong quỏ trỡnh hoạt động để chuyển cỏc hợp chất sunfua thành lưu huỳnh, cỏc vi sinh vật đó trỏnh khụng đụng đến asen, một chất độc với chỳng.
Vào thời Home (khoảng thế kỉ 12- 9, TCN), những người cổ Hi Lạp đó biết đốt lưu huỳnh để tẩy uế nhà cửa, dựng khớ thoỏt ra (SO2) để tẩy trắng sợi vải. Người xưa tin rằng, cỏi mựi và màu xanh của ngọn lửu lưu huỳnh cú thể xua đuổi được ma quỷ
Thời trung cổ đó biờt dựng lưu huỳnh và hợp chất của lưu huỳnh để điều chế mĩ phẩm và chữa bệnh ngoài da. Thuốc sỳng cú tờn "Hi Lạp" mà người Hi Lạp năm 670 đó dựng để đốt chỏy chiến thuyền của Ai cập, cú thành phần (Lưu huỳnh, than, diờm tiờu) và tỉ lệ gần như thuục sỳng ngày nay
Tớnh chất chỏy được và khả năng húa hợp dễ dàng với nhiều kim loại cho lưu huỳnh cú vị trớ ưu đói đối với cỏc nhà giả kim thuõt thời trung cổ.
Thời trung cổ cỏc nhà giả kim thuật tin tưởng mự quỏng rằng: Cỏc kim loại được cấu tạo từ sự kết hợp của Thủy Ngõn và Lưu huỳnh. Sự kết hợp theo những tỉ lệ khỏc nhau thỡ tạo thành cỏc kim loại khỏc nhau và đặc biệt là để tạo thành kim loại vàng thỡ phải pha trộn thủy ngõn và lưu huỳnh theo một tỉ lệ "hoàn hảo nhất". Hơn 1000 năm, cỏc nhà giả kim thuật đó tỡm kiếm trong vụ vọng cỏc tỉ lệ hoàn hảo đú nhằm điều chế được Vàng.
Chương 7
TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HểA HỌC
A. TểM TẮT LÍ THUYẾT I. Tốc độ phản ứng húa học
1. Khỏi niệm về tốc độ phản ứng húa học
- Tốc độ phản ứng là độ biến thiờn nồng độ của một trong cỏc chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.
Thớ dụ: Nồng độ ban đầu của N2O5 là 2,33M, sau 184 giõy nồng độ là 2,08M. Tốc độ trung bỡnh của phản ứng trong khoảng thời gian 184 giõy tớnh theo N2O5 là: N2O5 → N2O4 + 1 2 2O 2,33 2,08 3 1,36.10 / . 184 V = − = − mol l s + Cụng thức tổng quỏt tớnh tốc độ phản ứng : 2 1 2 1 C C V t t − = − hay C V t ∆ = ∆ V : tốc độ trung bỡnh
Trong đú: ∆C: biến thiờn nồng độ ∆t: biến thiờn thời gian - Tổng quỏt:
+ Nếu: A + B → C + D ⇒ V = K. [A]. [B] + Nếu : nA + mB → pC + qD ⇒ V = K. [A]n. [B]m (trong đú K là hằng số tốc độ phản ứng)
- Theo qui ước: nồng độ tớnh bằng mol/l, thời gian cú thể là giõy, phỳt, giờ. - Tốc độ phản ứng được tớnh bằng thực nghiệm.
2. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng a. Ảnh hưởng của nồng độ
Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
b. Ảnh hưởng của ỏp suất
Đối với phản ứng cú chất khớ tham gia, khi tăng ỏp suất, tốc độ phản ứng tăng.
c. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng. d. Ảnh hưởng của diện tớch bề mặt
Đối với phản ứng cú chất rắn tham gia, khi tăng diện tớch bề mặt, tốc độ phản ứng tăng.
Chất xỳc tỏc là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng khụng bị tiờu hao trong phản ứng. 3. í nghĩa thực tiễn của tốc độ phản ứng:
Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống sản xuất như:
+ Nhiệt độ ngọn lửa axetilen chỏy trong oxi cao hơn rất nhiều so với chỏy trong khụng khớ, nờn tạo nhiệt độ hàn cao hơn.
+ Nấu thực phẩm trong nồi ỏp suất nhanh chớn hơn so với nấu ở ỏp suất thường. + Than, củi cú kớch thước nhỏ sẽ chỏy nhanh hơn than, củi cú kớch thước lớn.
+ Dựng chất xỳc tỏc, chọn nhiệt độ thớch hợp, tăng ỏp suất chung của hệ khi tổng hợp NH3 từ N2 và H2.
II. Cõn bằng húa học
1. Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cõn bằng húa học a. Phản ứng một chiều
- Thớ dụ: Phõn hủy KClO3 cú xỳc tỏc MnO2, phản ứng xảy ra như sau: 2KClO3 2
0
MnO t
→2KCl + 3O2↑
Phản ứng này chỉ xảy ra theo một chiều từ trỏi sang phải. Phản ứng như thế được gọi là phản ứng một chiều. Dựng mũi tờn chỉ chiều phản ứng.
b. Phản ứng thuận nghịch
- Trong cựng điều kiện phản ứng xảy ra theo hai chiều trỏi ngược nhau gọi là phản ứng thuận nghịch.
Thớ dụ: Cl2 + H2O HCl + HClO
- Nhận xột: Cl2 phản ứng với H2O tạo HCl va HClO, đồng thời HCl và HClO sinh ra cũng tỏc dụng lại với nhau tạo lại Cl2 và H2O.
c. Cõn bằng húa học
- Cõn bằng húa học là trạng thỏi của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng
tốc độ phản ứng nghịch (Vthuận =Vnghịch).
Thớ dụ: H2(k) + I2(k) 2HI(k)
d. Hằng số cõn bằng (tớnh theo nồng độ) của phản ứng thuận nghịch:
Nếu : A + B C + D ⇒ [ ] [ ] [ ] [ ] . . C D K A B = Tổng quỏt: nA + mB pC + qD [ ] [ ] [ ] [ ] p q n m C D K A B = 2. Sự chuyển dịch cõn bằng húa học Phản ứng thuận Phản ứng nghịch
- Sự chuyển dịch cõn bằng húa học là sự di chuyển từ trạng thỏi cõn bằng này sang trạng thỏi cõn bằng khỏc do tỏc động của cỏc yếu tố từ bờn ngoài lờn cõn bằng.
2NO2 (khớ màu nõu đỏ) N2O4(khớ khụng màu)
3. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến cõn bằng húa học a. Ảnh hưởng của nồng độ
- Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cõn bằng, thỡ cõn bằng bao giờ cũng dịch chuyển theo chiều làm giảm tỏc dụng của việc tăng hoặc giảm nồng độ chất đú.
b. Ảnh hưởng của ỏp suất
- Khi tăng hoặc giảm ỏp suất chung của hệ cõn bằng, thỡ cõn bằng bao giờ cũng dịch chuyển theo chiều làm giảm tỏc dụng của việc tăng hoặc giảm ỏp suất đú.
c. Ảnh hưởng của nhiệt độ
- Phản ứng tỏa nhiệt (∆H< 0 ): là phản ứng xảy ra cú tỏa năng lượng dưới dạng ỏnh sỏng hoặc sức núng.
- Phản ứng thu nhiệt (∆H> 0 ): là phản ứng xảy ra cú hấp thụ năng lượng. - Phương trỡnh nhiệt húa học: là phương trỡnh húa học cú ghi cả hiệu ứng nhiệt.
- Khi tăng nhiệt độ, cõn bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tỏc dụng của việc tăng nhiệt độ và khi giảm nhiệt độ, cõn bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt, chiều làm giảm tỏc dụng của việc giảm nhiệt độ.
Kết luận (nguyờn lý Lơ-Sa-tơ-liờ):
Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thỏi cõn bằng khi chịu một tỏc động từ bờn ngoài như biến đổi nồng độ, ỏp suất, nhiệt độ, sẽ chuyển dịch cõn bằng theo chiều làm giảm tỏc động bờn ngoài đú.
d. Vai trũ của chất xỳc tỏc
- Chất xỳc tỏc làm tăng tốc độ phản ứng thuận và nghịch với số lần như nhau, cho nờn khụng làm ảnh hưởng đến cõn bằng húa học.
4. í nghĩa của tốc độ phản ứng và cõn bằng húa học trong sản xuất húa học.
- Quỏ trỡnh sản xuất axit H2SO4, dựng lượng dư khụng khớ (tăng nồng độ oxi) để phản ứng: 2SO2 + O2 2SO3 , ∆H< 0 chuyển dịch theo chiều thuận.
- Tổng hợp NH3 trong cụng nghiệp theo phản ứng: N2(k) +3H2(k) 2NH3(k), ∆H< 0
Người ta phải thực hiện phản ứng này ở nhiệt độ thớch hợp, ỏp suất cao và dựng chất xỳc tỏc.
B. BÀI TẬP Cể LỜI GIẢI
7.1 Trong quỏ trỡnh đốt chỏy cỏc nhiờn liệu như than đỏ, dầu mỏ và khớ thiờn nhiờn, làm thế
nào để nõng cao hiệu suất cung cấp nhiệt ?
7.2 Cỏc yếu tố như nhiệt độ, ỏp suất chất khớ, chất xỳc tỏc và diện tớch bề mặt chất rắn cú ảnh
một, một số hay tất cả cỏc yếu tố trờn để tăng hay giảm tốc độ phản ứng. Trong những trường hợp dưới đõy, yếu tố nào trong số cỏc yếu tố trờn ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng?
a. Sự chỏy diễn ra nhanh và mạnh hơn khi cỏc viờn than tổ ong được ộp với cỏc hàng lỗ rỗng .
b. Khi cần ủ bếp than, người ta đậy nắp bếp lũ làm cho phản ứng chỏy của than chậm lại.
c. Phản ứng oxi húa lưu huỳnh đioxit tạo thành lưu huỳnh trioxit diễn ra nhanh hơn khi cú mặt vanađi (V) oxit (V2O5).
d. Đỏ vụi được đập nhỏ, chớn nhanh và đều hơn khi nung đỏ vụi ở dạng cục lớn. e. Thức ăn sẽ nhanh chớn hơn nếu được nấu trong nồi ỏp suất.
7.3 Nghiờn cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng tổng hợp hiđro iotua vào nhiệt độ, trong
một khoảng nhiệt độ xỏc định, người ta biết rằng khi nhiệt độ tăng lờn 250C thỡ tốc độ của phản ứng húa học này tăng lờn 3 lần. Hỏi:
a. Tốc độ phản ứng húa học trờn tăng lờn bao nhiờu lần khi nhiệt độ tăng từ 250C lờn 750C ?
b. Tốc độ phản ứng húa học trờn giảm bao nhiờu lần khi nhiệt độ giảm từ 1700C xuống 950C ?
7.4 Bảng số liệu sau đõy cho biết thể tớch khớ hiđro thu được theo thời gian phản ứng giữa
kẽm dư với axit clohiđric. Hóy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thể tớch khớ hiđro theo thời gian. a. Từ đồ thị hóy cho biết khoảng thời gian nào phản ứng xảy ra nhanh nhất? Ở thời điểm phản ứng kết thỳc, hỡnh dạng đồ thị như thế nào?
Thời gian (s) 0 20 40 60 80 100 120 140
Thể tớch H2(ml) 0 20 30 35 38 40 40 40
b. Nếu xỏc định được nồng độ của axit clohiđric theo thời gian phản ứng, thỡ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc đú cú dạng như thế nào?
7.5 Khi bắt đầu phản ứng, nồng độ của một chất là 0,024 mol/l. Sau 20 giõy phản ứng, nồng
độ của chất đú là 0,020 mol/l. Hóy tớnh tốc độ trung bỡnh của phản ứng này trong thời gian đó cho.
7.6 Cho phản ứng húa học:
H2(k) + I2(k) ƒ 2HI(k)
Cụng thức tớnh tốc độ của phản ứng trờn là v = k [H2] [I2]. Tốc độ của phản ứng húa học trờn sẽ tăng bao nhiờu lần khi tăng ỏp suất chung của hệ lờn 3 lần?
7.7 Hóy cho biết người ta đó sử dụng biện phỏp nào để tăng tốc độ phản ứng húa học trong
cỏc trường hợp sau đõy:
a. Rắc men vào tinh bột đó được nấu chớn (cơm, ngụ, khoai, sắn...) để ủ rượu. b. Dựng quạt thụng giú trong bễ lũ rốn.
c. Nộn hỗn hợp khớ nitơ và hiđro ở ỏp suất cao để tổng hợp amoniac.
d. Nung hỗn hợp bột đỏ vụi, đất sột và thạch cao ở nhiệt độ cao để sản xuất clinke, trong cụng nghiệp sản xuất xi măng.
e. Dựng phương phỏp ngược dũng, trong sản xuất axit sunfuric. Hơi SO3 đi từ dưới lờn, dung dịch axit H2SO4 đặc đi từ trờn đỉnh thỏp hấp thụ xuống.
7.8 Trong mỗi cặp phản ứng sau, phản ứng nào cú tốc độ lớn hơn? a. Fe + ddHCl 0,1M và Fe + ddHCl 2M ở cựng một nhiệt độ. b. Al + ddNaOH 2M ở 250C và Al + ddNaOH 2M ở 500C. c. Zn (hạt) + ddHCl 1M ở 250C và Zn (bột) + HCl1M ở 250C. d. Nhiệt phõn KClO3 và nhiệt phõn hỗn hợp KClO3 với MnO2.
7.9 Cho phản ứng húa học:
A2 + 2B 2AB
Tốc độ của phản ứng trờn được xỏc định bởi biểu thức: v = k . [A2].[B]2. Hỏi tốc độ phản ứng trờn sẽ thay đổi như thế nào khi:
a. tăng ỏp suất chung của hệ lờn 10 lần. b. tăng nồng độ của B lờn 3 lần.
c. giảm nồng độ A2 xuống 4 lần.
7.10 Cho phản ứng húa học đang ở trạng thỏi cõn bằng: N2(k) + O2(k) →tia lửỷa ủieọn 2NO(k); ∆H > 0
Hóy cho biết sự chuyển dịch cõn bằng húa học trờn khi tăng nhiệt độ?
7.11 Từ thế kỷ XIX, người ta đó nhận ra rằng trong thành phần khớ lũ cao (lũ luyện gang) vẫn cũn khớ cacbon monoxit (CO). Người ta đó tỡm đủ mọi cỏch để phản ứng húa học xảy ra hoàn toàn, tuy nhiờn khớ lũ cao vẫn cũn CO. Hóy cho biết nguyờn nhõn của hiện tượng trờn?
A. Lũ xõy chưa đủ độ cao. B. Nhiệt độ của lũ cũn thấp.
C. Phản ứng luyện quặng thành gang khụng hoàn toàn. D. Một nguyờn nhõn khỏc.
7.12 Cho phương trỡnh húa học
2SO2 (k) + O2(k) V2O5,t o
2SO3 (k); ∆H = -192kJ Cõn bằng húa học của phản ứng sẽ chuyển dịch về phớa nào khi:
a. Tăng nhiệt độ của bỡnh phản ứng? b. Tăng ỏp suất chung của hỗn hợp? c. Tăng nồng độ khớ oxi ?
d. Giảm nồng độ khớ sunfurơ ?
7.13 Sản xuất amoniac trong cụng nghiệp dựa trờn phương trỡnh húa học sau :
2N2(k) + 3H2(k)
p, xt
Cõn bằng húa học sẽ chuyển dịch về phớa tạo ra amoniac nhiều hơn khi thực hiện những biện phỏp kĩ thuật nào? Giải thớch.
7.14 Phản ứng húa học sau đó đạt trạng thỏi cõn bằng: 2NO2 N2O4 ; ∆H = -58,04kJ. Cõn bằng húa học sẽ chuyển dịch theo chiều nào khi:
A. Tăng nhiệt độ? B. Tăng ỏp suất chung ?
C. Thờm khớ trơ agon và giữ ỏp suất khụng đổi ? D. Thờm chất xỳc tỏc?
Hóy giải thớch sự lựa chọn đú.
7.15 Sự tăng ỏp suất ảnh hưởng như thế nào đến trạng thỏi cõn bằng của cỏc phản ứng húa
học sau:
a) 3O2(k) ơ → 2O 3(k)
b) H2(k) + Br2(k) 2HBr(k) c) N2O4(k) 2NO2(k)
7.16 Phản ứng húa học sau, diễn ra trong tự nhiờn đang ở trạng thỏi cõn bằng:
CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2
Khi tăng lượng CO2 cõn bằng húa học sẽ chuyển dịch sang chiều nào?
7.17 Trong cụng nghiệp, để điều chế khớ than ướt, người ta thổi hơi nước qua than đỏ đang
núng đỏ. Phản ứng húa học xảy ra như sau :
C (r) + H2O (k) CO(k) + H2(k); ∆H = 131kJ
Điều khẳng định nào sau đõy là đỳng?
A. Tăng ỏp suất chung của hệ làm cõn bằng khụng thay đỏi. B. Tăng nhiệt độ của hệ làm cõn bằng chuyển sang chiều thuận. C. Dựng chất xỳc tỏc làm cõn bằng chuyển sang chiều thuận. D. Tăng nồng độ hiđro làm cõn bằng chuyển sang chiều thuận.
7.18 Clo tỏc dụng với nước một phần nhỏ theo phương trỡnh húa học sau:
Cl2(k) + H2O(l) HClO + HCl
Hai sản phẩm tạo ra đều tan tốt trong nước tạo thành dung dịch. Ngoài ra một phần lớn khớ clo tan trong nước tạo thành dung dịch cú màu vàng lục nhạt gọi là nước clo. Nước clo, đựng trong bỡnh kớn, dần dần bị mất màu theo thời gian, khụng bảo quản được lõu, vận dụng những hiểu biết về chuyển dịch cõn bằng húa học hóy giải thớch hiện tượng trờn.
7.19 Sản xuất vụi trong cụng nghiệp và thủ cụng nghiệp đều dựa trờn phản ứng húa học:
CaCO3(r) to
CaO(r) + CO2(k), ∆H = 178kJ
b. Từ những đặc điểm đú, hóy cho biết những biện phỏp kĩ thuật nào được sử dụng để nõng cao hiệu suất của quỏ trỡnh nung vụi.
7.20 Một phản ứng húa học cú dạng:
A(k) + B(k) 2C(k); ∆H > 0
Hóy cho biết cỏc biện phỏp cần tiến hành để chuyển dịch cõn bằng húa học sang chiều thuận?
7.21 Cho cỏc phản ứng húa học
C(r) + H2O (k) CO(k) + H2(k); ∆H = 131kJ (1) 2SO2(k) + O2(k) V2O5 2SO3(k); ∆H = -192kJ (2) a. Hóy so sỏnh cỏc đặc điểm của hai phản ứng húa học trờn. b. Nờu cỏc biện phỏp kĩ thuật để làm tăng hiệu suất sản xuất.