Bộ tài liệu này được chia thành 9 tuyển tập gồm: 1) Cấu tạo chất; 2) Vô cơ; 3) Nhiệt động; 4) Động học; 5) Phân tích Điện hóa; 6) Cơ chế phản ứng; 7) Tổng hợp thi học sinh giỏi hóa học THPT Tài liệu ôn thi học sinh giỏi Tự học hóa học 4
Dựa trên dữ liệu và đồ thị đã cho, ta cần viết phương trình phản ứng cân bằng liên quan đến tác nhân (reactant) và sản phẩm (product) cũng như phản ứng của chất A ở các thời điểm khác nhau Đồng thời, xác định tốc độ trung bình của chất A từ 100 đến 400 giây và tốc độ tạo thành trung bình của sản phẩm C trong khoảng thời gian này Những thông tin này giúp hiểu rõ quá trình phản ứng diễn ra như thế nào và đánh giá tốc độ phản ứng một cách chính xác.
Phản ứng 2NO(g) + Cl2(g) 2NOCl(g), được nghiên cứu ở -10°C, cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ phản ứng và biến thiên nồng độ của khí Cl₂ Để xác định hệ số tốc độ, ta dựa vào biểu thức v = -d[Cl₂]/dt, dựa trên dữ kiện về tốc độ ban đầu của phản ứng Ngoài ra, dữ kiện từ phản ứng phân hủy phase khí của dinitrogen pentoxide cung cấp thông tin quan trọng để phân tích cơ chế phản ứng và xác định các hằng số tốc độ liên quan, qua đó hiểu rõ hơn về tốc độ phản ứng trong điều kiện khí quyển.
Trong phản ứng phân hủy của N2O5, hệ số tốc độ được xác định là v = -d[N2O5]/dt, và phương trình động học thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ phản ứng và nồng độ của chất tham gia Dữ liệu nghiên cứu về sự phân hủy của nitrosyl chloride (2NOCl(g) → 2NO(g) + Cl2(g)) cho thấy v = -d[NOCl]/dt, và từ đó có thể xác định hằng số tốc độ dựa trên nồng độ tính theo mol/L Phương pháp nồng độ ban đầu được áp dụng để khảo sát tốc độ phản ứng nhằm xác định hằng số tốc độ của phản ứng này, giúp dự đoán hành vi phản ứng trong các điều kiện khác nhau.
S2O8 2- (aq) + 3 I - (aq) → SO4 2- (aq) + I3 - (aq) (1)
Thí nghiệm Nồng độ đầu
Nồng độ đầu (theo mol/L) I - (aq)
Tốc độ đầu (theo mol/L.s)
Tính hằng số tốc độ k (kèm theo đơn vị)
Nghiên cứu phản ứng X + Y + Z P + Q bằng phương pháp tốc độ đầu thu được các kết quả như ở bảng dưới:
Xác định bậc phản ứng của X, Y và Z giúp hiểu rõ tốc độ phản ứng và cơ chế phản ứng Hằng số tốc độ cung cấp thông tin về tốc độ phản ứng của hệ thống, trong khi thời điểm một nửa lượng chất X phản ứng hết cho biết thời gian tắt của quá trình phản ứng Với nồng độ ban đầu của các chất là [X] = 0.01 M, [Y] = 1.00 M, [Z] = 2.00 M, việc phân tích phản ứng sẽ giúp xác định chính xác bậc phản ứng và tính toán các tham số tốc độ phù hợp cho quá trình phản ứng.
Tốc độ đầu của phản ứng được xác định bằng độ dốc của đường tiếp tuyến tại thời điểm t gần bằng 0 trên đồ thị nồng độ [A] theo thời gian Tốc độ này bằng -d[A]/dt, thể hiện sự thay đổi nồng độ [A] theo thời gian ngay từ đầu phản ứng Do đó, phương trình động học của phản ứng dưới dạng vi phân là dựa trên công thức này để mô tả tốc độ phản ứng một cách chính xác.
dt Hãy dẫn ra biểu thức tính tốc độ phản ứng bậc 0, bậc 1, bậc 2 dạng tích phân
Trong quá trình phân tích phản ứng, nếu chu kỳ bán hủy đầu tiên là 20 giây, thì chu kỳ bán hủy thứ hai phụ thuộc vào bậc phản ứng Đối với phản ứng bậc 0, chu kỳ bán hủy thứ hai vẫn giữ nguyên là 20 giây Trong khi đó, với phản ứng bậc 1, chu kỳ bán hủy sẽ bằng 20 giây, do tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ chất phản ứng Ngược lại, với phản ứng bậc 2, chu kỳ bán hủy thứ hai sẽ giảm xuống còn 10 giây, phản ánh mối liên hệ chặt chẽ giữa bậc phản ứng và thời gian bán hủy của phản ứng đó.
Phản ứng giữa 2HSO3⁻ và O₂ có tốc độ xác định bởi biểu thức v = k[HSO3⁻]²[H⁺]² Với pH = 4.5, nồng độ H⁻ ban đầu là 3.16 × 10⁻⁵ M, và nồng độ O₂ ban đầu là 2.4 × 10⁻⁴ M, chúng ta có thể tính thời gian bán hủy của phản ứng dựa trên các dữ liệu này Hằng số tốc độ phản ứng k bằng 3.6 × 10⁶ dm⁹ mol³ s⁻¹, giúp xác định thời gian cần thiết để nồng độ HSO3⁻ giảm đi một nửa Kết quả cho thấy thời gian bán hủy của phản ứng này khoảng 40 phút, phản ánh tốc độ phản ứng nhanh trong điều kiện thiết lập.
1) Một phản ứng cú dạng tổng quỏt như sau: aA bB Ở nhiệt độ nhất định và [A]o = 2.80ã10 -3
Dữ liệu về nồng độ theo thời gian của phản ứng đã được thu thập, và đồ thị 1/[A] theo thời gian cho thấy đường thẳng với độ dốc là +3,60 x 10^-2 L mol^-1 s^-1 Dựa trên kết quả này, ta có thể tính thời gian bán hủy của phản ứng và xác định thời gian cần thiết để nồng độ A giảm còn 7,00 x 10^-4 M, giúp hiểu rõ hơn về tốc độ phản ứng và các đặc tính kinetics của quá trình.
Trong phản ứng tổng quát aA → bB, với nồng độ ban đầu của A là [A]0 = 2.00×10⁻² M, dữ liệu về nồng độ theo thời gian đã giúp xác định đặc điểm phản ứng Đồ thị ln[A] theo thời gian là một đường thẳng có độ dốc -2.97×10⁻² phút⁻¹, cho thấy phản ứng theo mô hình bậc nhất Biểu thức động học vi phân của phản ứng là: -d[A]/dt = k[A], trong đó k là hằng số tốc độ cần xác định Giá trị của hằng số tốc độ k được tính dựa vào độ dốc của đồ thị là k = 2.97×10⁻² phút⁻¹ Chu kỳ bán hủy của phản ứng, t₁/₂, được tính theo công thức t₁/₂ = ln(2)/k, ra kết quả khoảng 23.4 phút Để nồng độ A giảm còn 2.50×10⁻³ M, cần tính thời gian trễ qua công thức t = (1/k) × ln([A]₀ / [A]), kết quả là khoảng 61.2 phút để nồng độ A giảm xuống mức này trong phản ứng tổng quát.
Khi đun nóng ethylene dichloride tới 850°C, nó nhanh chóng phân hủy thành hydrogen chloride, phản ứng có đặc điểm là phản ứng bậc 1 với tốc độ tỉ lệ thuận với nồng độ ban đầu của chất phản ứng Tốc độ phản ứng được mô tả bằng phương trình v = kc và nồng độ chất phản ứng theo thời gian t có thể tính bằng công thức c_t = c_0 e^(-kt), trong đó c_0 là nồng độ ban đầu và c_t là nồng độ sau thời gian t Ethylene dichloride có hai dạng cấu trúc bền, và hằng số tốc độ phân hủy của chúng trong cùng điều kiện phản ứng là khác nhau, với k_1 = 690 s^{-1}.
1, k2 = 335 s -1 Tỉ lệ nồng độ của các cấu dạng ethylene dichloride ở nhiệt độ cao là khoảng 2:1
Trong quá trình phản ứng, tỷ lệ này không thay đổi do cân bằng giữa các dạng cấu trúc được thiết lập cực kỳ nhanh Vậy sau bao lâu thì lượng ethylene dichloride bị phân hủy?
Nghiên cứu về sự phân hủy của hydrogen peroxide đã được thực hiện tại một nhiệt độ cố định, với dữ liệu thu thập dựa trên tốc độ phản ứng v = -d[H2O2]/dt Để mô tả quá trình này, cần xác định biểu thức động học dạng tích phân và vi phân, cùng với giá trị của hệ số tốc độ Với dữ liệu đã có, chúng ta có thể tính toán nồng độ [H2O2] tại thời điểm 4000 giây sau khi phản ứng bắt đầu, nhằm hiểu rõ hơn về tốc độ phân hủy của hydrogen peroxide trong điều kiện nhất định.
Phản ứng dimer hóa butadiene đã được nghiên cứu tại 500 K, với phương trình: 2C4H6(g) → C8H12(g), trong đó tốc độ phản ứng được xác định bởi đạo hàm tiêu cực của nồng độ C4H6 theo thời gian Để mô tả động học phản ứng này, cần xác định biểu thức dạng tích phân và vi phân, cũng như tính toán hằng số tốc độ tại nhiệt độ này dựa trên các dữ liệu thu thập được Trong khi đó, tốc độ phản ứng giữa NO2(g) và CO(g) chỉ phụ thuộc vào nồng độ của nitrogen dioxide ở nhiệt độ dưới 225°C Với dữ liệu thực nghiệm tại nhiệt độ này, ta có thể xác định các biểu thức động học dạng tích phân và vi phân, cùng với hằng số tốc độ, đồng thời dự đoán nồng độ [NO2] sau 2.70 × 10^4 giây kể từ khi phản ứng bắt đầu.
Phản ứng O(g) + NO2(g) NO(g) + O2(g) đã được nghiên cứu ở nhiệt độ xác định và là một phần của quá trình phá hủy tầng ozone trong khí quyển do nitric oxide xúc tác Trong thí nghiệm, nồng độ NO2 dư thừa với mức 1.0 x 10^13 phân tử/cm³, giúp xác định bậc phản ứng theo nguyên tử oxy Kết quả cho thấy phản ứng có bậc 1 theo NO2, từ đó xác định được biểu thức động học tổng và giá trị hằng số tốc độ phù hợp.
Trên bề mặt đồng, ethanol (C2H5OH) bị phân hủy theo phản ứng: C2H5OH (g) → CH3CHO (g) + H2 (g) Áp suất của ethanol được đo theo thời gian và mô tả bằng hàm số, giúp phân tích quá trình phản ứng xảy ra Các dữ liệu thu thập từ phép đo này cung cấp thông tin quan trọng để hiểu rõ hơn về cơ chế phân hủy của ethanol trên bề mặt đồng, phục vụ cho các nghiên cứu về quá trình xúc tác và các ứng dụng công nghiệp.
Áp suất khí tỉ lệ thuận với nồng độ khí, do đó, ta có thể biểu diễn biểu thức động học của phản ứng khí dựa trên áp suất riêng phần của các chất tham gia Hãy sử dụng các dữ kiện đã cho để xác định biểu thức tốc độ phản ứng dạng vi phân và tính hệ số tốc độ, với tất cả các đơn vị áp suất theo atm và thời gian theo giây Để dự đoán áp suất của C2H5OH sau 900 giây kể từ khi phản ứng bắt đầu, ta cần phân tích sự giảm áp suất của C2H5OH theo từng mốc thời gian để xác định bậc phản ứng với chất này.
Dữ kiện thực nghiệm của phản ứng A 2B + C được trình bày trên đồ thị theo ba cách khác nhau, giúp xác định bậc phản ứng dựa trên nồng độ ban đầu của A Phân tích này còn cho phép tính nồng độ của A sau 9 giây, từ đó đánh giá tốc độ phản ứng theo thời gian Ngoài ra, bài toán còn yêu cầu xác định ba chu kỳ bán hủy đầu tiên của phản ứng, giúp hiểu rõ quá trình chuyển hóa trong quá trình phản ứng.
Trong phản ứng bậc một A → B với nồng độ ban đầu của A là [A]_0 và nồng độ ban đầu của B bằng 0, độ biến thiên của [A] theo thời gian t được mô tả chính xác bởi đường cong thể hiện sự giảm dần tuyến tính hoặc hàm mũ giảm dần, phụ thuộc vào quy luật phản ứng Đường cong thích hợp cho phản ứng bậc một thể hiện rõ sự giảm nhanh của [A] ban đầu, sau đó chậm lại khi nồng độ của A giảm gần hết, giúp dự đoán chính xác quá trình chuyển đổi trong khoảng thời gian ngắn Hiểu rõ dạng đường cong này giúp xác định đặc điểm phản ứng và tính toán thời gian cần thiết để đạt tới mức độ chuyển đổi mong muốn của A.
2) Đường cong nào dưới đây mô tả chính xác biến thiên [B] vào một khoảng nhỏ thời gian (t)?
Một số phản ứng hóa học tuân theo quy luật động học bậc không, trong đó phản ứng A → B diễn ra với tốc độ hằng số k Trong quá trình này, nồng độ của chất A giảm theo thời gian t một cách không tỉ lệ thuận với nồng độ ban đầu, và phản ứng này cho thấy đặc điểm của phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng, phù hợp với quy luật động học bậc không.
Phản ứng diễn ra theo động học không bậc, do đó, tốc độ của chất [A] phụ thuộc vào nồng độ ban đầu [A]₀, hệ số tốc độ k, và thời gian phản ứng t Biểu thức tốc độ được viết dưới dạng \( \frac{d[A]}{dt} = -k[A]^n \), trong đó n là bậc của phản ứng Đối với phản ứng không bậc, tốc độ và nồng độ có mối liên hệ rõ ràng, giúp xác định thời gian bán hủy của phản ứng dựa trên [A]₀ và k Thời gian bán hủy của phản ứng có thể tính bằng công thức liên hệ với các yếu tố này, hỗ trợ dự đoán và kiểm soát quá trình phản ứng hóa học hiệu quả hơn.
Cho phản ứng: 2 NO2 (k) → 2 NO (k) + O2(k) t c
Trong hình, mỗi đường cong thể hiện sự biến động của nồng độ chất theo thời gian Đường biểu thị sự phụ thuộc của nồng độ oxi vào thời gian chính là đường phản ánh mối quan hệ giữa lượng oxi và thời gian Điều này xảy ra vì nồng độ oxi thay đổi theo thời gian do các yếu tố sinh học hoặc hoá học ảnh hưởng đến quá trình oxy hoá hoặc tiêu thụ oxi trong hệ thống Hiểu rõ đường nào biểu thị sự phụ thuộc của nồng độ oxi giúp theo dõi chính xác quá trình tiêu thụ và cung cấp oxy, phù hợp với các tiêu chuẩn trong quy trình sinh học hay công nghiệp.
Phản ứng sơ cấp tự xúc tác có phương trình là A + P 2P, trong đó P là sản phẩm chính Phản ứng có thể diễn ra trong hệ kín, nơi các chất được hòa trộn đồng thời, hoặc trong hệ mở, khi tác nhân A liên tục được thêm vào để duy trì nồng độ ổn định của nó Phương trình động học của phản ứng giúp mô tả tốc độ biến đổi của nồng độ các chất trong quá trình phản ứng, từ đó xây dựng đường cong động học thể hiện sự tích tụ của sản phẩm P theo thời gian Trong mô hình này, ta giả định rằng nồng độ ban đầu của P khác không nhưng rất nhỏ, nhằm phù hợp với điều kiện phản ứng bắt đầu mới hình thành sản phẩm Đường cong động học của sản phẩm P trong hệ kín và hệ mở phản ánh sự khác biệt về cách thức phản ứng diễn ra khi tác nhân A được liên tục bổ sung hoặc không, giúp phân tích hiệu quả của từng điều kiện phản ứng.
Dựa vào các dữ kiện trong bảng, ta xác định bậc phản ứng theo H2O2 bằng cách phân tích dữ liệu molar và thời gian phản ứng; từ đó, giải thích cơ chế phản ứng và cách đánh giá ảnh hưởng của H2O2 trong quá trình phản ứng Biểu thức động học dạng tích phân của phản ứng cung cấp thông tin về mức độ giảm nồng độ H2O2 theo thời gian, giúp xác định tốc độ phản ứng Hằng số tốc độ (k) được tính dựa trên công thức động học, phản ánh tốc độ phản ứng trong điều kiện cụ thể Cuối cùng, sau 4500 giây, nồng độ H2O2 được tính toán dựa trên biểu thức động học đã xác định, giúp hiểu rõ quá trình tiêu thụ H2O2 trong phản ứng.
Khảo sát động học phản ứng phân hủy chất A với nồng độ ban đầu là 0,020M cho thấy phản ứng theo dạng nào Dựa trên đồ thị đã thu được, ta có thể xác định bậc phản ứng và tính toán hằng số tốc độ phù hợp với mô hình động học của quá trình Kết quả cho thấy phản ứng có thể là phản ứng theo bậc nhất hoặc bậc hai, tùy thuộc vào dạng đồ thị, từ đó xác định chính xác hằng số tốc độ phản ứng Các phân tích đồ thị giúp hiểu rõ cơ chế phản ứng phân hủy chất A và cung cấp dữ liệu để dự đoán tốc độ phản ứng trong các điều kiện khác nhau.
Phản ứng giữa NO(g) và O3(g) đã được nghiên cứu qua hai thí nghiệm nhằm hiểu rõ quá trình phản ứng Trong thí nghiệm đầu tiên, O3 được cung cấp với lượng dư lớn, với nồng độ gần như là hằng số (tổng cộng khoảng 1.0×10^14 phân tử/cm³), giúp xác định tốc độ tiêu thụ của NO Kết quả cho thấy tốc độ phản ứng của NO được ghi nhận rõ ràng trong bảng dữ liệu, mở ra cơ sở để phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng khí quyển này.
Trong thí nghiệm thứ hai, nồng độ của [NO] được giữ cố định ở 2.0×10¹⁴ phần tử/cm³, giúp xác định các bước phản ứng chính liên quan đến quá trình tiêu thụ O₃ Dữ liệu này cho phép tính bậc phản ứng theo từng tác nhân, xác định biểu thức động học tổng thể, và tính các hằng số tốc độ của mỗi thí nghiệm dựa trên công thức tốc độ riêng biệt Sau đó, các hằng số tốc độ này được dùng để xác định hằng số tốc độ tổng thể cho biểu thức tốc độ tổng hợp, thể hiện rõ quan hệ giữa tốc độ phản ứng và nồng độ của các chất tham gia Đáng chú ý, phương trình tốc độ tổng thể có dạng tốc độ = k [NO]^x [O₃]^y, trong đó các hệ số bậc phản ứng x và y được xác định qua phân tích dữ liệu thí nghiệm.
Trong quá trình phản ứng phân hủy benzene diazonium chloride (C6H5N2Cl) thành chlorobenzene (C6H5Cl) và khí N₂, xác định các dạng tích phân và vi phân của biểu thức động học là rất quan trọng để hiểu rõ tốc độ phản ứng Dựa trên dữ kiện thu được ở nhiệt độ 50°C, áp suất 1.00 atm, và thể tích dung dịch là 40.0 mL, ta có thể áp dụng các công thức toán học để mô tả quá trình phản ứng Phân tích các dạng tích phân giúp xác định quy luật tốc độ phản ứng theo nồng độ, trong khi các dạng vi phân cho phép tính tốc độ tức thời tại bất kỳ thời điểm nào của phản ứng Việc này giúp tối ưu hóa điều kiện phản ứng và dự đoán thời gian phản ứng hoàn thành một cách chính xác.
Xét một phản ứng giả định: A + B + 2C → 2D + 3E, biểu thức động học là Tốc độ = -d[A]/dt k[A][B] 2 Một thí nghiệm đã được thực hiện, trong đó [A]0 = 1.0∙10 -2 M, [B]0 = 3.0 M, [C]0 = 2.0
Phản ứng bắt đầu và sau 8 giây, nồng độ A đạt 3,8 × 10⁻³ M, cho thấy quá trình phản ứng diễn ra rõ ràng Để xác định hệ số tốc độ k của phản ứng, cần tính dựa trên nồng độ A tại thời điểm này, sau đó sử dụng công thức phản ứng phù hợp Chu kỳ bán hủy của chất A được tính dựa trên thời gian cần giảm còn một nửa nồng độ ban đầu, phản ánh tốc độ phân rã của phản ứng Sau 13 giây, nồng độ A giảm xuống còn một giá trị nhất định, giúp xác định diễn biến của phản ứng theo thời gian Đồng thời, nồng độ C cũng được tính toán dựa trên sự biến đổi của các chất phản ứng, cung cấp cái nhìn toàn diện về quá trình phản ứng hóa học này.
Phản ứng Xét: 3A + B + C → D + E có biểu thức động học tốc độ là -d[A]/dt = k[A]^2 [B][C], trong đó k là hệ số tốc độ Thí nghiệm với [B]_0 = [C]_0 = 1.00 M và [A]_0 = 1.00×10^(-4) M cho thấy sau 3 phút, nồng độ [A] giảm còn 3.26×10^(-5) M, từ đó có thể tính được giá trị của hệ số tốc độ k Chu kỳ bán hủy của A được xác định dựa trên tốc độ phân rã Sau 10 phút, nồng độ của B và A có thể được tính toán dựa trên công thức phản ứng và các giá trị đã biết, giúp dự đoán chính xác quá trình phản ứng diễn ra như thế nào theo thời gian.
Hydrogen peroxide và iodide ion phản ứng trong môi trường acid:
Phản ứng giữa H2O2 và I− trong dung dịch được nghiên cứu về độ nhanh của phản ứng thông qua giảm nồng độ H2O2 và xây dựng đồ thị ln[H2O2] theo thời gian, cho thấy tất cả các đường thẳng đều có dạng tuyến tính, phản ánh phản ứng theo cơ chế bậc nhất Nồng độ ban đầu của H2O2 là [H2O2]₀ = 8,0×10⁻⁴ mol/L, và độ dốc của các đường thẳng này phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của I− và H+ Các kết quả này cho thấy sự ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của các chất phản ứng đến vận tốc phản ứng, cung cấp thông tin quan trọng về cơ chế phản ứng của hệ.
Biểu thức động học của phản ứng có dạng: d H O dt 2 2 k 1 k 2 H I m H O 2 2 n a) Xác định bậc của phản ứng theo [H2O2] và [I - ] b) Tính giá trị hằng số tốc độ k1 và k2
Một số bài sau đây có cách làm tương tự các bài trên
Xác định biểu thức động học của phản ứng: NO(g) + H2(g) → sản phẩm, từ các dữ kiện tốc độ đầu được cho trong bảng sau đây:
Sulfuryl chloride phân hủy theo phương trình: SO2Cl2(g) → SO2(g) + Cl2(g)
Xác định bậc phản ứng theo SO2Cl2(g) từ dữ kiện tốc độ đầu ở 298.15 K sau đây Tính hằng số tốc độ của phản ứng ở 298.15 K
Xét phản ứng: Cr(H2O)6 3+(aq) + SCN - (aq) → Cr(H2O)5(SCN) 2+ (aq) + H2O(l), có các giá trị tốc độ đầu được ghi lại ở 298.15 K như sau:
Xác định biểu thức động học của phản ứng và tính hằng số cân bằng ở 298.15 K Giả sử rằng các bậc phản ứng là số nguyên
Xét phản ứng xúc tác base: OCl - (aq) + I - (aq) → OI - (aq) + Cl - (aq)
Sử dụng dữ liệu tốc độ ban đầu được đo ở cùng nhiệt độ để xác định công thức động học của phản ứng Việc này giúp xác định các tham số như hằng số tốc độ ở nhiệt độ tương ứng, từ đó đánh giá chính xác quá trình phản ứng Các dữ liệu này cho phép xây dựng mô hình phản ứng chính xác hơn, đáp ứng các tiêu chuẩn SEO liên quan đến phân tích kinetik phản ứng hóa học.
Phản ứng SO2Cl2(g) → SO2(g) + Cl2(g) có bậc 1 với hằng số tốc độ là 2.24×10⁻⁵ s⁻¹ tại 320°C, cho phép tính chu kỳ bán hủy của phản ứng là khoảng 310 phút Sau 5 giờ đun nóng ở cùng nhiệt độ, phần còn lại của mẫu SO2Cl2 được xác định dựa trên phương trình phản ứng bậc 1, giúp tính ra lượng phần mẫu còn lại Để phân hủy hết 92.0% mẫu SO2Cl2 ở 320°C, cần duy trì nhiệt độ trong một khoảng thời gian nhất định, tính theo công thức phản ứng bậc 1, đảm bảo quá trình phản ứng hoàn toàn diễn ra theo đúng tỷ lệ mong muốn.
Chu kì bán hủy của phản ứng phân hủy phase khí:
Không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng Xác định biểu thức động học dạng và biểu thức động học dạng tích phân của phản ứng này
Phản ứng thế nucleophile của PhSO2SO2Ph với N2H4 diễn ra trong dung dịch cyclohexane ở 300 K và được xác định là phản ứng bậc 1 theo nồng độ của PhSO2SO2Ph Nồng độ ban đầu của PhSO2SO2Ph là 3.15∙10⁻⁵ mol/dm³, và các dữ kiện thu thập được cho phép xác định biểu thức động học cùng hằng số tốc độ của phản ứng tại nhiệt độ này Do đó, phản ứng theo cơ chế bậc 1, có dạng –d[PhSO2SO2Ph]/dt = k[PhSO2SO2Ph], trong đó k là hằng số tốc độ cần tìm.
Uranyl nitrate (UO2(NO3)2) phân hủy qua phản ứng hóa học theo phương trình: UO2(NO3)2(aq) → UO3(s) + 2NO2(g) + ẵO2(g) Biểu thức động học của phản ứng này cho thấy nó là phản ứng bậc 1 theo nồng độ uranyl nitrate Các dữ kiện đo được tại nhiệt độ 25°C cho thấy phản ứng diễn ra theo tỷ lệ tỷ lệ thuận với nồng độ ban đầu của uranyl nitrate, giúp dự đoán và kiểm soát quá trình phản ứng trong các ứng dụng công nghiệp hoặc nghiên cứu khoa học.
Tính hằng số tốc độ của phản ứng ở 25 o C
Phản ứng phân hủy của N2O ở 900 K theo phương trình 2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g) có động học bậc 2 theo nồng độ của N2O Để tính hằng số tốc độ của phản ứng này, cần áp dụng công thức động học phù hợp dựa trên bậc phản ứng và dữ liệu ban đầu Hằng số tốc độ phản ứng phản ánh tốc độ phân hủy của N2O tại nhiệt độ 900 K, giúp dự đoán tốc độ phản ứng trong các điều kiện khác nhau.
Gốc ClO phân hủy nhanh theo phản ứng: 2ClO → Cl2 + O2 Thu được các dữ kiện sau khi nghiên cứu phản ứng này:
Xác định hằng số tốc độ và chu kì bán hủy của phản ứng
Phản ứng biến tính protein Chymotrypsin Inhibitor 2 (CI2) là phản ứng bậc nhất, với hằng số tốc độ có thể xác định bằng cách theo dõi cường độ huỳnh quang trong quá trình biến tính Quá trình này thường được thực hiện bằng cách thay đổi pH của dung dịch chứa protein để làm biến tính protein không biến tính ban đầu Ban đầu, dung dịch protein CI2 không biến tính có nồng độ 1,0 M, và quá trình biến tính được theo dõi bằng cách đo nồng độ protein không biến tính ở 25°C theo thời gian, giúp xác định rõ tốc độ phản ứng và các đặc tính kinetics của quá trình biến tính.
Vẽ đồ thị thích hợp, từ đó tính giá trị hằng số tốc độ của phản ứng biến tính protein kf ở 25 o C
Năm 1824, nhà hóa học Đức Friedrich Wöhler đã phá bỏ lý thuyết “lực sống” – một lực bí ẩn được cho là tồn tại trong các chất hữu cơ và không thể tổng hợp từ chất vô cơ mà không có sự giúp đỡ của thần thánh Ông chứng minh điều này bằng cách tổng hợp ure từ ammonium cyanate qua một quá trình đơn giản, mở ra kỷ nguyên mới trong lĩnh vực hóa học tổng hợp.
Hơn 150 năm sau, phản ứng này đã được nghiên cứu kỹ hơn về mặt động học, giúp hiểu rõ quá trình diễn ra nhanh chậm thế nào Các dữ kiện thực nghiệm ghi nhận thời gian phản ứng, trong đó người ta hòa tan 30,0 g ammonium cyanate vào nước và pha loãng đến 1,00 L để theo dõi sự biến đổi của nồng độ ure theo thời gian Các số liệu thực nghiệm cho thấy, sau 0, 20, 50, 65 và 150 phút, lượng ure sinh ra lần lượt là 0, 9,40 g, 15,9 g, 17,9 g và 23,2 g, góp phần xác định đặc điểm động học của phản ứng này.
1) Tính nồng độ của ammonium cyanate ở từng thời điểm trên
2) Tính toán chứng minh phản ứng có bậc hai và tìm giá trị hằng số tốc độ
3) Hãy tính toán 30 phút khối lượng ammonium cyanate còn lại là bao nhiêu?
