Giải sgk hóa học 10 – cánh diều bài (16)

Bài 16 Tốc độ phản ứng hóa học A/ Câu hỏi đầu bài Mở đầu trang 88 Hóa học 10 Cho hai mảnh Mg cùng khối lượng vào hai ống nghiệm chứa cùng thể tích dung dịch HCl dư, nồng độ dung dịch HCl ở mỗi ống ngh[.]

Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học A/ Câu hỏi đầu bài

Mở đầu trang 88 Hóa học 10: Cho hai mảnh Mg cùng khối lượng vào hai ống

nghiệm chứa cùng thể tích dung dịch HCl dư, nồng độ dung dịch HCl ở mỗi ống nghiệm lần lượt là 2M (Thí nghiệm (a)) và 0,5M (Thí nghiệm (b) Hiện tượng thí nghiệm được mô tả như hình 16.1 Theo em, mảnh Mg ở ống nghiệm nào sẽ bị tan

hết trước? Giải thích

Trả lời:

Dây Mg ở thí nghiệm (a) sẽ tan hết trước, do ở thí nghiệm (a) nồng độ HCl là 2M lớn hơn nồng độ HCl ở thí nghiệm (b)

B/ Câu hỏi giữa bài

I Khái niệm tốc độ phản ứng, tốc độ trung bình của phản ứng

1 Khái niệm tốc độ phản ứng

Câu hỏi 1 trang 89 Hóa học 10: Trong cùng một khoảng thời gian, nồng độ của

MgCl2 ở dung dịch nào tăng lên nhanh hơn? Giải thích

Trả lời:

Trong cùng một khoảng thời gian lượng HCl và Mg bị mất đi ở thí nghiệm (a) là nhanh hơn so với thí nghiệm (b)

⇒ Lượng MgCl2 tạo thành ở thí nghiệm (a) cũng tăng lên nhanh hơn

Coi thể tích của dung dịch là không đổi trong suốt quá trình của phản ứng

⇒ Nồng độ của MgCl2 ở thí nghiệm (a) tăng lên nhanh hơn

Câu hỏi 2 trang 89 Hóa học 10: Tốc độ của phản ứng (1) ở thí nghiệm (a) là nhanh

hơn hay chậm hơn tốc độ phản ứng ở thí nghiệm (b)?

Trả lời:

Tốc độ của phản ứng (1) ở (thí nghiệm (a)) là nhanh hơn so với tốc độ của phản ứng

ở (thí nghiệm (b))

2 Tốc độ trung bình của phản ứng

Câu hỏi 3 trang 90 Hóa học 10: Cho biết tốc độ phản ứng chỉ nhận giá trị dương

Giải thích tại sao phải thêm dấu trừ trong biểu thức (3) khi tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia phản ứng

Trả lời:

Tốc độ trung bình của phản ứng:

1 C

v



= −



ΔC = C2 – C1 ; Δt = t2 – t1

Trong đó C1, C2 là nồng độ của một chất tại thời điểm tương ứng t1 và t2

Các chất tham gia có nồng độ giảm theo thời gian ⇒ C2 < C1 ⇒ ΔC < 0

Vậy để tốc độ phản ứng nhận giá trị dương cần phải thêm dấu trừ trong biểu thức (3) khi tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia phản ứng

Luyện tập 1 trang 90 Hóa học 10: Tính tốc độ trung bình của phản ứng (4) theo O2 trong 100 giây đầu tiên

Trả lời:

Nồng độ ban đầu của O2 (C1) là 0, nồng độ sau 100s (C2) là 0,0016M

Δt = 100 s – 0 s = 100 s Vậy tốc độ trung bình của phản ứng trong 100 s đầu tiên là:

1

1 0,0016 0

−

−

Luyện tập 2 trang 90 Hóa học 10: Từ bảng 6.1, có thể tính được tốc độ trung bình

của phản ứng sau 50 giây hay không? Vì sao?

Trả lời:

Từ bảng 6.1, không thể tính được tốc độ trung bình của phản ứng sau 50 giây vì chưa biết nồng độ của các chất (C2) tại t2 = 50 s

Vận dụng 1 trang 90 Hóa học 10: Hãy sắp xếp tốc độ các phản ứng sau theo chiều

tăng dần: (1) phản ứng than cháy trong không khí, (2) phản ứng gỉ sắt, (3) phản ứng

nổ của khí bình gas

Trả lời:

Sắp xếp tốc độ các phản ứng sau theo chiều tăng dần:

(2) phản ứng gỉ sắt < (1) phản ứng than cháy trong không khí < (3) phản ứng nổ của

khí bình gas

II Định luật tác dụng khối lượng

Thực hành trang 91 Hóa học 10: Cho hai mẩu đá vôi từ cùng một mẫu có kích

thước xấp xỉ nhau vào hai ống nghiệm chứa cùng một thể tích dung dịch HCl

(khoảng 1

3 ống nghiệm) có nồng độ khác nhau lần lượt là: 0,1M (ống nghiệm (a))

và 0,2M (ống nghiệm (b)) Quan sát hiện tượng phản ứng và nhận xét về mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng và nồng độ HCl

Trả lời:

Hiện tượng:

Mẩu đá vôi ở ống nghiệm (b) tan nhanh hơn mẩu đá vôi ở ống nghiệm (a); đồng thời khí thoát ra ở ống nghiệm (b) cũng nhanh hơn khí thoát ra ở ống nghiệm (a)

Phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO3 (s) + 2HCl (aq) → CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

Nhận xét:

Nồng độ HCl càng lớn thì tốc độ của phản ứng càng lớn

Vận dụng 2 trang 91 Hóa học 10: Thực phẩm bị ôi thiu do các phản ứng oxi hóa

của oxygen cũng như sự hoạt động của vi khuẩn Giải thích vì sao để hạn chế sự ôi thiu, người ta lại bơm N2 hoặc CO2 vào túi đựng thực phẩm trước khi đóng gói Biết rằng nồng độ oxygen trong túi thực phẩm sau khi bơm N2 hoặc CO2 chỉ còn khoảng

2 – 5%

Trả lời:

Bơm N2 hoặc CO2 vào túi đựng thực phẩm trước khi đóng gói nhằm mục đích đẩy bớt oxygen ra ngoài (làm giảm nồng độ oxygen trong túi) ⇒ Giảm tốc độ phản ứng oxi hóa thực phẩm của oxygen cũng như sự hoạt động của vi khuẩn ⇒ Hạn chế sự

ôi thiu thực phẩm

Câu hỏi 4 trang 92 Hóa học 10: Em có nhận xét gì nếu trong biểu thức (5), nồng

độ của chất A và B đều bằng 1M?

Trả lời:

Biểu thức (5) v = k a b

A B

C C Nếu nồng độ của chất A và B đều bằng 1M thì ta có: v = k.1.1 hay v = k

Như vậy hằng số tốc độ phản ứng có giá trị đúng bằng tốc độ phản ứng

Câu hỏi 5 trang 92 Hóa học 10: Trong phản ứng (6), nếu nồng độ của H2 tăng gấp đôi thì tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào?

Trả lời:

Phản ứng (6): H2 (g) + I2 (g) → 2HI (g)

Tốc độ của phản ứng (6): v = k

H I

C C

Nếu nồng độ H2 tăng gấp đôi thì v’ = k

C 2.C = 2.v

⇒ Nếu nồng độ H2 tăng gấp đôi thì tốc độ của phản ứng tăng gấp đôi

III Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, hệ số nhiệt độ vant’t hoff (γ)

1 Ảnh hưởng của nồng độ

Câu hỏi 6 trang 93 Hóa học 10: Khi nồng độ của H2(g) cũng như I2(g) đều tăng lên

gấp đôi thì tốc độ phản ứng của H2(g) với I2(g) tăng lên bao nhiêu lần?

Trả lời:

Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ của phản ứng H2(g) với I2(g) là:

v = k

H I

C C

Khi nồng độ của H2(g) cũng như I2(g) đều tăng lên gấp đôi ta có:

v’ = k

H I

2.C 2.C = 4.v

Vậy tốc độ của phản ứng tăng lên 4 lần

Vận dụng 3 trang 93 Hóa học 10: Hãy giải thích các hiện tượng dưới đây

a) Khi ở nơi đông người trong không gian kín, ta cảm thấy khó thở và phải thở nhanh hơn

b) Tàn đóm đỏ bùng lên khi cho vào bình oxygen nguyên chất

c) Bệnh nhân suy hô hấp cần thở oxygen thay vì không khí (chứa 21% thể tích oxygen)

Trả lời:

a) Khi ở nơi đông người trong không gian kín, ta cảm thấy khó thở và phải thở nhanh

hơn

Vì: Oxygen duy trì sự hô hấp, khi ở nơi đông người trong không gian kín nồng độ

oxygen càng loãng ⇒ Nồng độ oxygen trong không khí không đủ để cung cấp cho mọi người

b) Tàn đóm đỏ bùng lên khi cho vào bình oxygen nguyên chất vì oxygen duy trì sự

cháy mà trong bình khí oxygen nguyên chất, nồng độ oxygen lớn hơn ngoài không

khí

c) Bệnh nhân suy hô hấp cần thở oxygen thay vì không khí do: bệnh nhân suy hô hấp khó khăn trong việc tự thở, dẫn đến thiếu oxygen cung cấp cho hoạt động của

cơ thể Trong bình khí nén oxygen, nồng độ oxygen cao hơn nồng độ oxygen có

trong không khí giúp bệnh nhân thở dễ dàng hơn, cung cấp đủ oxygen cho các tế bào, giúp duy trì sự sống

2 Ảnh hưởng của áp suất

3 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt

Thực hành trang 94 Hóa học 10: Chuẩn bị hai mẩu đá vôi nhỏ A và B có khối

lượng xấp xỉ bằng nhau Tán nhỏ mẩu đá vôi B thành bột Cho hai mẩu này riêng rẽ vào hai ống nghiệm chứa cùng một thể tích dung dịch HCl 0,5M Quan sát hiện tượng để rút ra kết luận về ảnh hưởng của diện tích bề mặt tới tốc độ phản ứng

Trả lời:

Hiện tượng: Mẩu đá vôi B (đã được tán nhỏ thành bột) tan trong dung dịch HCl

nhanh hơn mẩu đá vôi A, đồng thời khí thoát ra ở ống nghiệm chứa mẩu B (đã được tán nhỏ thành bột) cũng nhanh hơn

Phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO3 (s) + 2HCl (aq) → CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

Nhận xét: Diện tích bề mặt càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn

Câu hỏi 7 trang 94 Hóa học 10: Quan sát hình 16.4, giải thích vì sao khi dùng đá

vôi dạng bột thì tốc độ phản ứng nhanh hơn

Trả lời:

Khi diện tích bề mặt đá vôi tăng lên (đá vôi dạng bột) thì số lượng va chạm của CaCO3 với HCl trong cùng một đơn vị thời gian sẽ lớn hơn, số lượng va chạm hiệu quả cũng cao hơn, từ đó tốc độ phản ứng nhanh hơn

Vận dụng 4 trang 94 Hóa học 10: Giải thích vì sao thanh củi chẻ nhỏ hơn thì sẽ

cháy nhanh hơn

Trả lời:

Thanh củi chẻ nhỏ hơn thì diện tích bề mặt tiếp xúc của củi với oxygen không khí

sẽ lớn hơn làm cho củi sẽ cháy nhanh hơn

4 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Thực hành trang 95 Hóa học 10: Cho hai đinh sắt tương tự nhau (tẩy sạch gỉ và

dầu mỡ) vào hai ống nghiệm chứa cùng một thể tích dung dịch H2SO4 0,5M Một ống nghiệm để ở nhiệt độ phòng, một ống nghiệm được đun nóng bằng đèn cồn Quan sát hiện tượng để rút ra kết luận về ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng

Trả lời:

Hiện tượng: Ở ống nghiệm được đun nóng bằng đèn cồn đinh sắt tan nhanh hơn,

đồng thời khí thoát ra nhanh hơn

Phương trình hóa học của phản ứng:

Fe(s) + H2SO4 (aq) → FeSO4 (aq) + H2(g)

Nhận xét: Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn

Câu hỏi 8 trang 95 Hóa học 10: Vì sao đinh sắt trong thí nghiệm bên phải được tẩy

sạch gỉ và dầu mỡ?

Trả lời:

Vì khi đinh sắt bị bao quanh bởi lớp gỉ và dầu mỡ (lẫn tạp chất) sẽ làm kết quả thí nghiệm không chính xác

Câu hỏi 9 trang 95 Hóa học 10: Dựa vào hiện tượng nào để so sánh tốc độ phản

ứng trong hai thí nghiệm này?

Trả lời:

Dựa vào tốc độ thoát khí nhanh hay chậm để so sánh tốc độ phản ứng trong hai thí nghiệm này

Câu hỏi 10 trang 95 Hóa học 10: Với phản ứng có γ = 2, nếu nhiệt độ tăng từ 20oC lên 50oC thì tốc độ phản ứng tăng bao nhiêu lần?

Trả lời:

T T

( )

1

v

v

−

= 

⇔

50 20

( )

1

v

2

v

−

Vậy với phản ứng có γ = 2, nếu nhiệt độ tăng từ 20oC lên 50oC thì tốc độ phản ứng tăng 8 lần

5 Ảnh hưởng của chất xúc tác

Thực hành trang 96 Hóa học 10: Rót khoảng 2 ml nước oxi già (dung dịch H2O2 3%) vào một ống nghiệm Quan sát hiện tượng xảy ra Tiếp theo thêm một lượng nhỏ bột MnO2 (màu đen, dùng làm chất xúc tác) vào ống nghiệm Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận về ảnh hưởng của chất xúc tác tới tốc độ phản ứng

Trả lời:

- Rót khoảng 2 ml nước oxi già (dung dịch H 2 O 2 3%) vào một ống nghiệm

Hiện tượng: Xuất hiện lăn tăn bọt khí

Nhận xét: Dung dịch H2O2 3% ở điều kiện bình thường phân hủy rất chậm tạo bọt khí O2 thoát ra Theo phương trình:

2H2O2(aq) → O2(g) + 2H2O(l)

- Thêm một lượng nhỏ bột MnO 2 (màu đen, dùng làm chất xúc tác) vào ống nghiệm

Hiện tượng: Bọt khí thoát ra mãnh liệt, khi kết thúc thí nghiệm màu đen của MnO2 ban đầu vẫn giữ nguyên

Nhận xét: Phản ứng xảy ra nhanh hơn do thêm xúc tác MnO2, sau phản ứng MnO2 không bị biến đổi

2H2O2(aq) ⎯⎯⎯→MnO 2 O2(g) + 2H2O(l)

Kết luận: Chất xúc tác MnO2 làm tăng tốc độ phân hủy H2O2

Vận dụng 5 trang 97 Hóa học 10: Enzyme amylase và lipase có trong nước bọt

Hãy giải thích vì sao chúng ta cần phải nhai kĩ thức ăn trước khi nuốt

Trả lời:

Enzyme amylase và lipase có trong nước bọt là chất xúc tác đẩy nhanh quá trình tiêu hóa tinh bột và chất béo

Khi nhai kĩ thức ăn được chia nhỏ hơn nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa thức ăn với các enzyme, khiến các phản ứng trong quá trình tiêu hóa chất béo và tinh bột xảy ra nhanh hơn, hiệu quả hơn

Bài tập

Bài 1 trang 98 Hóa học 10: Nồi áp suất dùng để ninh, hầm thức ăn có thể làm nóng

nước tới nhiệt độ 120oC so với 100oC khi dùng nồi thường Trong quá trình hầm xương thường diễn ra nhiều phản ứng hóa học, ví dụ quá trình biến đổi các protein, chẳng hạn như thủy phân một phần collagen thành gelatin Hãy cho biết tốc độ quá trình thủy phân collagen thành gelatin thay đổi như thế nào khi sử dụng nồi áp suất thay cho nồi thường

A Không thay đổi

B Giảm đi 4 lần

C Ít nhất tăng 4 lần

Trả lời:

Đáp án đúng là: C

Áp dụng mối liên hệ của hệ số Van’t Hoff với tốc độ và nhiệt độ ta có:

T T

( )

1

v

v

−

Trong đó giá trị γ = 2 – 4

Với γ = 2 ⇒

120 100

1

v 2 v

−

Vậy tốc độ quá trình thủy phân collagen thành gelatin sẽ tăng lên ít nhất 4 lần khi sử dụng nồi áp suất thay cho nồi thường

Bài 2 trang 98 Hóa học 10: Hình ảnh bên minh họa ảnh hưởng của yếu tố nào tới

tốc độ phản ứng? Giải thích

Trả lời:

Hình ảnh bên minh họa ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc tới tốc độ phản ứng

Giả sử khối lập phương là chất X, quả cầu màu xanh là chất Y

Khi chất X được chia nhỏ, số va chạm của chất X và chất Y (trong cùng một đơn vị thời gian) sẽ lớn hơn, số va chạm hiệu quả cũng tăng lên, từ đó tốc độ phản ứng tăng

Bài 3 trang 98 Hóa học 10: Khí H2 có thể được điều chế bằng cách cho miếng sắt vào dung dịch HCl Hãy đề xuất các biện pháp khác nhau để làm tăng tốc độ điều chế khí H2 từ cách này

Trả lời:

Phương trình hóa học của phản ứng:

Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl2(aq) + H2(g)

Để làm tăng tốc độ điều chế khí H2 ta có thể:

- Tăng nồng độ dung dịch HCl

- Đun nóng ống nghiệm chứa hỗn hợp Fe và HCl

- Dùng sắt bột và khuấy nhẹ trong quá trình phản ứng

Bài 4* trang 98 Hóa học 10: Cùng một lượng kim loại Zn phản ứng với cùng một

thể tích dung dịch H2SO4 1M, nhưng ở hai nhiệt độ khác nhau

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

Thể tích khí H2 sinh ra ở mỗi thí nghiệm theo thời gian được biểu diễn ở đồ thị bên a) Giải thích vì sao đồ thị màu đỏ ban đầu cao hơn đồ thị màu xanh

b) Vì sao sau một thời gian, hai đường đồ thị lại chụm lại với nhau?

Trả lời:

a) Đồ thị màu đỏ ban đầu cao hơn đồ thị màu xanh do: Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn, khí thoát ra càng nhiều

b) Sau một thời gian, hai đồ thị lại chụm lại với nhau do phản ứng đã dừng lại (một hoặc cả hai các chất tham gia phản ứng hết) Do cùng lượng kim loại và H2SO4 cùng thể tích, nồng độ nên lượng khí thu được là như nhau ở cả 2 trường hợp

Bài 5* trang 98 Hóa học 10: Phản ứng A → sản phẩm được thực hiện trong bình

kín Nồng độ của A tại các thời điểm t = 0; t = 1 phút; t = 2 phút lần lượt là 0,1563 M; 0,1496 M; 0,1431 M

a) Tính tốc độ trung bình của phản ứng trong phút thứ nhất và từ phút thứ nhất tới hết phút thứ hai

b) Vì sao hai giá trị tốc độ tính được không bằng nhau

Trả lời:

a) Tốc độ trung bình của phản ứng trong phút thứ nhất là

A



= −

1 0,1496 0,1563

−

−

− = 1,12.10-4 (M.s-1) Tốc độ trung bình của phản ứng từ phút thứ nhất tới hết phút thứ hai là



= −

1 0,1431 0,1496

−

−

− = 1,08.10-4 (M.s-1) b) Đa số các phản ứng hóa học có nồng độ giảm dần theo thời gian

Nồng độ của chất phản ứng càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn Càng về sau nồng độ của chất A càng giảm nên tốc độ của phản ứng cũng giảm dần