Boi duong HSG cđ TĐPU CBHH

TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC I/ TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG : - Tốc độ phản ứng hóa học được đo bằng độ biến thiên nồng độ của một chất đã cho (chất phản ứng hoặc sản phẩm) trong một đơn vị thời gian. - Nồng độ của chất thường tính bằng số mol trong 1 lít hệ phản ứng (mol/l). - Thời gian được tính bằng giây, phút hoặc giờ. TD : ta có phản ứng : aA + bB  dD + eE (1) (a, b, d, e là hệ số cân bằng) Tốc độ phản ứng có thể được xác định bởi sự biến thiên nồng độ của chất tham gia phản ứng : - Ở thời điểm t1 chất A có nồng độ [A]1 - Ở thời điểm t2 chất A có nồng độ [A]2 Do A là chất tham gia phản ứng nên nồng độ của nó giảm theo thời gian phản ứng nên [A]2 < [A]1 Độ biến thiên nồng độ [A] = [A]2 – [A]1 trong khoảng thời gian t = t2 – t1. Tốc độ trung bình của phản ứng (1) được tính : (tính theo A) = (do v > 0 nên phải có dấu – trước [A]) tương tự nếu tính theo chất B ta có : (tính theo B) = Tốc độ phản ứng có thể tính theo sản phẩm phản ứng : TD : Tính theo chất D : Ở thời điểm t1 chất D có nồng độ là [D]1 Ở thời điểm t2 chất D có nồng độ là [D]2 Ta có : độ biến thiên nồng độ : [D] = [D]2 – [D]1 trong khoảng thời gian t = t2 – t1 là tốc độ trung bình của phản ứng (1) (tính theo D) = (do theo thời gian nồng độ sản phẩm tăng lên nên [D]2 – [D]1 > 0 ) tương tự khi tính theo E ta có : (tính theo E) = Qui tốc độ phản ứng về cùng giá trị : Như đã xét, tốc độ phản ứng biểu thị theo các chất khác nhau vì vậy để qui tốc độ phản ứng về cùng một giá trị thì phải chia tốc độ phản ứng cho hệ số cân bằng của phương trình : TD : đối với phản ứng : aA(k) + bB(k)  dD(k) + eE(k) (1) ta có : = TD : đối với phản ứng : 2H2O2  O2 (k) + 2H2O(k) Ta có : = Như vậy tốc độ trung bình của phản ứng (2) bằng tốc độ tạo thành O2 bằng tốc độ tạo thành H2O và bằng - tốc độ tiêu hao H2O2 Bài tập: Bài 1: Cho phản ứng .Ban đầu nồng độ oxi là 0,024 mol/lít. Sau 5s thì nồng độ của oxi là 0,02 mol/lít. Tốc độ phản ứng trên tính theo oxi là bao nhiêu? Bài 2: Cho phản ứng: Br2 + HCOOH→ 2HBr + CO2. Nồng độ ban đầu của Br2 là a mol/lít, sau 50 giây nồng độ Br2 còn lại là 0,01 mol/lít. Tốc độ trung bình của phản ứng trên tính theo Br2 là 4.10-5 mol/(l.s). Giá trị của a là bao nhiêu? Bài 3: Cho chất xúc tác MnO2 vào 100 ml dung dịch H2O2, sau 60 giây thu được 33,6 ml khí O2 (ở đktc). Tốc độ trung bình của phản ứng (tính theo H2O2) trong 60 giây trên là bao nhiêu? 2/ Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng : a/ Phương trình tốc độ phản ứng : Phương trình tốc độ phản ứng biểu thị sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ các chất phản ứng và nhiệt độ. Ta xét ở điều kiện nhiệt độ không đổi. TD có phản ứng : aB(k) + bB(k)  dD(k) + eE(k) Phương trình tốc độ phản ứng có dạng: V = k[A]m[B]n (*) Trong phương trình (*) thì k : là hằng số tốc độ phản ứng, đặc trưng cho mỗi phản ứng và không thay đổi theo nhiệt độ. m, n gọi là bậc của phản ứng, cho biết nồng độ mỗi chất tác dụng ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng. Ở phương trình (1) ứng với biểu thức (*) thì : m là bậc của phản ứng đối với chất A. n là bậc của phản ứng đối với chất B. (m + n) là bậc chung của phản ứng. Các số m, n, k chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm không có liên hệ gì với hệ số tỉ lượng a, b, d, e của các chất trong phương trình phản ứng (trong các phản ứng đơn giản thì m, n có thể trùng với a, b nhưng nói chung trong đa số trường hợp m  a, n  b) TD : ta có phản ứng: H2O2 + 2HI  2H2O + I2 (*) Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn sơ cấp như sau : H2O2 + HI  HIO + H2O (1) xảy ra chậm HIO + HI  I2 + H2O (2) xảy ra nhanh Tốc độ phản ứng (*) là do phản ứng (1) quyết định. Ta có : V = k[H2O2][HI] bậc của phản ứng (*) là 2 TD : phản ứng : NO2(k) + CO(k)  NO(k) + CO2(k) (*)

Trang 1

Chuyên đề bồi dưởng HSG Gv Nguyễn Thị Hương

TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC I/ TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG :

- Tốc độ phản ứng hóa học được đo bằng độ biến thiên nồng độ của một chất đã cho (chất phản ứng hoặc sản phẩm) trong một đơn vị thời gian

- Nồng độ của chất thường tính bằng số mol trong 1 lít hệ phản ứng (mol/l)

- Thời gian được tính bằng giây, phút hoặc giờ

TD : ta có phản ứng :

aA + bB  dD + eE (1) (a, b, d, e là hệ số cân bằng)

Tốc độ phản ứng có thể được xác định bởi sự biến thiên nồng độ của chất tham gia phản ứng :

- Ở thời điểm t1 chất A có nồng độ [A]1

- Ở thời điểm t2 chất A có nồng độ [A]2

Do A là chất tham gia phản ứng nên nồng độ của nó giảm theo thời gian phản ứng nên [A]2 < [A]1

Độ biến thiên nồng độ ∆[A] = [A]2 – [A]1 trong khoảng thời gian ∆t = t2 – t1 Tốc độ trung bình của phản ứng (1) được tính :

v (tính theo A) =

t

A

∆

(do v > 0 nên phải có dấu – trước ∆[A])

tương tự nếu tính theo chất B ta có : v(tính theo B) =

t

B

∆

Tốc độ phản ứng có thể tính theo sản phẩm phản ứng :

TD : Tính theo chất D :

Ở thời điểm t1 chất D có nồng độ là [D]1

Ở thời điểm t2 chất D có nồng độ là [D]2

Ta có : độ biến thiên nồng độ : ∆[D] = [D]2 – [D]1 trong khoảng thời gian ∆t = t2 – t1 là tốc độ trung bình của phản ứng (1)

v(tính theo D) =

t

D

∆

∆[ ] (do theo thời gian nồng độ sản phẩm tăng lên nên [D]2 – [D]1 > 0 )

tương tự khi tính theo E ta có : v(tính theo E) =

t

E

∆

∆[ ]

Qui tốc độ phản ứng về cùng giá trị :

Như đã xét, tốc độ phản ứng biểu thị theo các chất khác nhau vì vậy để qui tốc độ phản ứng về cùng một giá trị thì phải chia tốc độ phản ứng cho hệ số cân bằng của phương trình :

TD : đối với phản ứng :

aA(k) + bB(k)  dD(k) + eE(k) (1)

ta có : v =

t

E e t

D d t

B b t

A

∆

=

∆

=

∆

−

=

∆

TD : đối với phản ứng : 2H2O2  O2 (k) + 2H2O(k)

Ta có : v =

t

O H t

O t

O H

∆

=

∆

=

∆

2

1 ] [ ] [ 2

Trang 1

Trang 2

Như vậy tốc độ trung bình của phản ứng (2) bằng tốc độ tạo thành O2 bằng 21 tốc độ tạo thành H2O và bằng -21 tốc độ tiêu hao H2O2

Bài tập:

Bài 1: Cho phản ứng 3O2 →2O3.Ban đầu nồng độ oxi là 0,024 mol/lít Sau 5s thì nồng độ của oxi là 0,02 mol/lít Tốc độ phản ứng trên tính theo oxi là bao nhiêu?

Bài 2: Cho phản ứng: Br2 + HCOOH→ 2HBr + CO2

Nồng độ ban đầu của Br2 là a mol/lít, sau 50 giây nồng độ Br2 còn lại là 0,01 mol/lít Tốc độ trung bình của phản ứng trên tính theo Br2 là 4.10-5 mol/(l.s) Giá trị của a là bao nhiêu?

Bài 3: Cho chất xúc tác MnO2 vào 100 ml dung dịch H2O2, sau 60 giây thu được 33,6 ml khí O2 (ở đktc) Tốc độ trung bình của phản ứng (tính theo H2O2) trong 60 giây trên là bao nhiêu?

2/ Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng :

a/ Phương trình tốc độ phản ứng :

Phương trình tốc độ phản ứng biểu thị sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ các chất phản ứng và nhiệt độ

Ta xét ở điều kiện nhiệt độ không đổi TD có phản ứng :

aB (k) + bB (k)  dD (k) + eE (k)

Phương trình tốc độ phản ứng có dạng: V = k[A] m [B] n (*)

Trong phương trình (*) thì k : là hằng số tốc độ phản ứng, đặc trưng cho mỗi phản ứng và không thay đổi

theo nhiệt độ m, n gọi là bậc của phản ứng, cho biết nồng độ mỗi chất tác dụng ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng Ở phương trình (1) ứng với biểu thức (*) thì :

m là bậc của phản ứng đối với chất A

n là bậc của phản ứng đối với chất B

(m + n) là bậc chung của phản ứng.

Các số m, n, k chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm không có liên hệ gì với hệ số tỉ lượng a, b, d, e của các chất trong phương trình phản ứng (trong các phản ứng đơn giản thì m, n có thể trùng với a, b nhưng nói chung trong đa số trường hợp m ≠ a, n ≠ b)

TD : ta có phản ứng: H2O2 + 2HI  2H2O + I2 (*)

Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn sơ cấp như sau :

H2O2 + HI  HIO + H2O (1) xảy ra chậm HIO + HI  I2 + H2O (2) xảy ra nhanh Tốc độ phản ứng (*) là do phản ứng (1) quyết định

Ta có : V = k[H2O2][HI] ⇒ bậc của phản ứng (*) là 2

TD : phản ứng : NO2(k) + CO(k)  NO(k) + CO2(k) (*)

Phản ứng này xảy ra qua 2 giai đoạn sơ cấp như sau :

2NO2  NO3 + NO (1) xảy ra chậm

NO3 + CO  NO2 + CO2 (2) xảy ra nhanh

Trang 2

Trang 3

Đối với phản ứng dị thể : xảy ra giữa các chất khí – rắn, khí – lỏng, rắn – dung dịch thì tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc nồng độ chất khí, nồng độ chất tan phản ứng trong dung dịch, không phụ thuộc vào chất rắn

TD : phản ứng C(r) + O2(k)  CO2(k) có V = k[O2]

Zn(r) + 2H+  Zn2+ + H2 V = k[H+]2

Phản ứng hóa học mà chúng ta thường viết nói chung là phản ứng tổng cộng của nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn trung gian được gọi là giai đoạn sơ cấp Tốc độ của giai đoạn sơ cấp nào xảy ra chậm nhất sẽ quyết định tốc độ của phản ứng chung Số phân tử tham gia vào một giai đoạn sơ cấp được gọi là phân tử số của giai đoạn đó

Bằng thực nghiệm người ta xác định được phương trình động học của phản ứng, từ đó đề xuất được các giai đoạn sơ cấp của phản ứng gọi là cơ chế phản ứng

Thực nghiệm cho biết tốc độ của phản ứng trên là : V = k[NO2][F2] Hãy đề nghị một cơ chế của phản ứng

Giải : Phản ứng (*) ít nhất phải xảy ra qua 2 giai đoạn và biểu thức tốc độ của quá trình sơ cấp chậm phải

theo tỉ lệ 1:1 đối với NO2 và F2

Phản ứng (*) có thể xảy ra qua 2 giai đoạn sau :

NO2 + F2  FNO2 + F (1) xảy ra chậm

NO2 + F  FNO2 (2) xảy ra nhanh Theo (1) ta có V = k[NO2][F2] là vận tốc của phản ứng chung

Phản ứng bậc nhất :

Nếu sự biến đổi A  sản phẩm là một quá trình bậc 1 thì tốc độ phản ứng phụ thuộc bậc nhất vào nồng độ chất tham gia

TD : phản ứng A  B ta có V = k[A] Mặt khác ta có V =

dt

A

d ][

⇒

dt

A

d ][

dt

A

d ][ = - k[A] ⇒

] [

A

A d

= - kdt (3) Lấy tích phân xác định (3) từ t = 0 đến t = t Khi t = 0 ứng với nồng độ chất A là [A]0 , khi t = t ứng với nồng độ chất A là [A]

=

−

=

] [

] [ 0 [ ] 0

] [

A

t t

t

kdt A

A d

⇒ ln[A] - ln[A]0 = - k(t – 0) = - kt ⇒

0

] [

] [ ln

A

= - kt (4)

Ở biểu thức (4) [A] : là nồng độ A ở thời điểm t , [A]0 là nồng độ A ban đầu, k là hằng số tốc độ của phản ứng

Nếu gọi x là độ giảm nồng độ chất A sau thời gian t ta có : [A] = ([A]0 – x) Từ (4) ta có :

kt A

x A

−

=

−

0

] [

) ] ([

] [ ln 1

0

x A

A

] [ lg 303 , 2

0

x A

A

Trang 3

Trang 4

Nhận xét:

- Hằng số tốc độ k không phụ thuộc vào đơn vị biểu thị nồng độ, nó có thứ nguyên nghịch đảo của thời gian

- Giả sử sau thời gian t = τ 1/2 thì A phản ứng hết một nửa lượng chất Ta có : x =

2

] [A 0

ta có :

k =

τ

1

ln

) 2

] [ ] ([

] [

0 0

0

A A

A

1 ln2 =

τ

693 , 0 ⇒ τ =

k

693 , 0

Thời gian τ có tên là thời gian nữa phản ứng (hay chu kỳ bán hủy) Từ phương trình (5) ta thấy chu kỳ bán hủy của phản ứng bậc 1 không phụ thuộc vào nồng độ và tỉ lệ nghịch với hằng số tốc độ phản ứng

TD : Phản ứng phân hủy N2O5 là một phản ứng bậc 1 có hằng số tốc độ ở 450C là k = 5,1.10-4 s-1

theo phương trình : 2N2O5(k)  4NO2(k) + O2(k)

a/ Nếu nồng độ ban đầu của N2O5 là 0,25M, tìm nồng độ của nó sau 3,2 phút

b/ Phải mất bao lâu để nồng độ của nó giảm từ 0,25M xuống còn bằng 0,15M ?

Giải :

a/ Ta có : nồng độ ban đầu của N2O5 là [A]0 = 0,25M ; k = 5,1.10-4 s-1 ; t = 3,2×60 = 192 s

Từ công thức :

0

] [

] [ ln

A

25 , 0

] [

0

]

[

]

[

ln

A

= - kt ⇒ t =

15 , 0

25 , 0 ln

1

c/ Lượng N2O5 ban đầu là 100% lượng N2O5 đã tác dụng là 62% vậy lượng N2O5 còn lại là 38% Ta có :

0

]

[

]

[

ln

A

= - kt ⇒ t =

] [

] [ ln

A

38

100 ln 10 1 , 5

1

4

−

Phản ứng bậc 2 :

Phản ứng bậc 2 là phản ứng mà tốc độ của nó phụ thuộc bậc 2 vào nồng độ tác chất

Sơ đồ 1 : 2A  sản phẩm

Ta có : V =

dt

A

d ][ 2

1

A

A d

2 ] [

] [

[A]0 đến t ứng với nồng độ của A là [A] ta có: [∫]

] [ 2

0[ ]

] [

A

A A

A d

= − k∫t dt

0

] [

1 ] [

1

A

A −

Ở thời gian t = τ (chu kỳ bán hủy) ta có : [A] =

2

] [A 0

thay vào ta có : 2kτ =

0

] [

1

A ⇒ τ =

0

] [ 2

1

A k

Sơ đồ 2 : A + B  sản phẩm

TD : phản ứng xà phòng hóa este

CH3COOC2H5 + OH-  CH3COO- + C2H5OH

Trang 4

Trang 5

Ta có : V = k[A][B] Theo phương trình số mol A và B tác dụng bằng nhau

a/ Nếu nồng độ ban đầu của A và B bằng nhau ta có : [A] 0 = [B] 0 ⇒ [A] = [B] ⇒ V = k[A] 2

0

] [

1 ] [

1

A

A −

b/ Nếu nồng độ ban đầu của A và B khác nhau : [A] 0 ≠ [B] 0 ⇒ [A] ≠[B] ta có :

dt

B d dt

A

Ta có : [A] = [A]0 – x , [B] = [B]0 – x Vậy V =

) ] )([

] ([

) ] ([

)

]

([

0 0

0

dt

dx dt

x B d dt

x

A

−

x B x

A

−

]











−

=

−

1 )

] ([

1 )

] [ ] ([

1 )

] )([

] ([

1

0 0

0 0 0

A

nên ta có :













−

]

([

1

0 0

0

dx x

B

dx B

t và từ 0 đến x ta có : ∫t kdt

0











−

− B ∫x B dx x ∫x A dx x

A]0 [ ]0 0([ ]0 ) 0([ ]0 ) [

) ] ([

] [

) ] ([

] [ ln )

]

[

]

([

1

0 0

x A B B

−

đk [A]0 > [B]0 Nếu trường hợp [B]0 > [A]0 thì biểu thức trên trở thành :

kt =

) ] ([

] [

) ] ([

] [ ln ) ] [

]

([

1

0 0

0 0 0

x B A A

−

Bài tập:

Bài 1: Cho phản ứng sau: CO (k) + Cl2 (k) → COCl2 (k)

nồng độ CO và Cl2 lên 2 lần

Bài 2: Xét phản ứng: 2CO (k) → CO2 (k) + C (r)

Để tốc độ phản ứng tăng lên 16 lần thì nồng độ khí CO phải tăng lên bao nhiêu lần?

Bài 3: Cho phương trình hoá học của phản ứng tổng hợp amoniac: N2 (k) + 3H2 (k) ¬ → 2NH3 (k) Khi tăng nồng độ của H2 lên 2 lần, tốc độ phản ứng thuận tăng lên bao nhiêu lần?

Bài 4: Cho phản ứng :H2(k) + I2 (k)  2HI (k)

a/ Viết biểu thức tốc độ của phản ứng biết rằng :

Nếu tăng nồng độ hidro gấp đôi, giữ nguyên nồng độ iot thì tốc độ phản ứng cũng tăng gấp đôi

Nếu giữ nguyên nồng độ hidro và tăng nồng độ iot lên gấp 3 thì tốc độ phản ứng cũng tăng gấp 3

b/ Cho biết bậc của phản ứng và phân tử số của phản ứng

ĐS : a v = k[H2][I2] b bậc 2, lưỡng phân tử

Trang 5

Trang 6

Bài 5: Phản ứng phân hủy N2O ở nhiệt độ 1173 K có hằng số tốc độ k = 5.10-4 xảy ra theo phương trình :

2N2O (k)  2N2 (k) + O2 (k)

ĐS : v(đ) = 5,12.10-3 v1 = 2,88.10-3

Bài 6: Cho phản ứng sau : 2NO(k) + O2(k)  2NO2(k) Tốc độ của phản ứng sẽ thay đổi như

Bài 7: Đo tốc độ đầu của sự giảm áp suất trong hệ phản ứng ở 7000C của phản ứng :

2NO (k) + 2H2 (k)  N2 (k) + 2H2O (k)

thu được kết quả sau :

Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ ở 7000C ĐS : bậc 3 k = 0,096 atm-2ph-1

Bài 8: Xác định bậc của phản ứng nhiệt phân: B2H6 (k)  2BH3 (k) ở 1000C dựa vào dữ kiện đo tốc độ tăng áp suất của hệ phụ thuộc nồng độ B2H6

[B2H6] (mol/l) Tốc độ tăng áp suất (mol.l-1.h

-1)

ĐS : bậc 1,5

Bài 9: Phản ứng phân hủy phóng xạ của một đồng vị là bậc nhất và có chu kỳ bán hủy là 15 phút Hỏi

3/ Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng :

Tốc độ phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ Thông thường khi tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng

tăng rất nhanh TD phản ứng : 2H2 + O2  2H2O Ở nhiệt độ t < 3000C phản ứng xảy ra rất

Dựa vào kết quả của nhiều thí nghiệm, nhà khoa học người Hà Lan là Van’t Hoff nêu ra quy tắc kinh nghiệm : “ Cứ tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng hóa học trung bình tăng từ 2 đến 4 lần”

của tốc độ phản ứng (kí hiệu là γ ) Giả sử ở t1C phản ứng có vận tốc V1 Ở nhiệt độ t2C phản ứng có vận

) (

1 2

1

2 t t

V

Năm 1889 nhà khoa học người Thụy Điển là Arrhenius dựa vào các định luật nhiệt động lực học

đề xuất biểu thức cho thấy sự phụ thuộc hằng số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ tuyệt đối T như sau :

2

ln

RT

E

dt

k

Ea : năng lượng hoạt hóa của phản ứng

Trang 6

Trang 7

R : hằng số khí lý tưởng

T : nhiệt độ tuyệt đối (K)

RT

E a

ln +

Từ đó ta có : k = RT

E a

e A

−

Biều thức này còn gọi là phương trình Arrhenius Hệ số A được gọi là thừa số trước số mũ hay thừa số tần số Giá trị của A không phụ thuộc vào nhiệt độ

RT

E dt

k

1

2

1 2

ln

T

k

T

a

T

dt R

E k

) 1 1

(

ln

2 1 1

2

T T

R

E

k

T

303 , 2

lg

2 1 1

2

T T R

E k

T

−

Arrhenius

* Hằng số khí R :

nT PV

Khi P = 1 atm ; V = 22,4 lít ; T = 273 K ; n = 1 mol

) ( 273 ) (

1

) ( 4 , 22 ) (

1

K mol

lít atm

×











≈

K mol

lit atm

082 , 0 273

4 , 22 Khi P = 760 mmHg ; V = 22400 ml ; T = 273 K ; n = 1 mol

⇒ R =

) ( 273 ) ( 1

) ( 22400 )

( 760

K mol

ml mmHg

×











K mol

ml mmHg

Khi P = 101,325 kPa ; V = 22,4 lít ; T = 273 K ; n = 1 mol











=

×

K mol

J K

mol

lít kPa

3138 , 8 )

( 273 ) ( 1

) ( 4 , 22 ) ( 325 , 101











K mol

cal

* Ap suất P :

Khi tải trọng được phân bố đều thì áp suất được xác định bằng lực đặc lên một đơn vị bề mặt :

P =

S

F

Đơn vị áp suất được lấy bằng áp suất phân bố đều trong đó 1 đơn vị bề mặt chịu một đơn vị lực Đơn vị áp suất trong hệ SI là Pascal (Pa)

1 Pa = 1 N/m2 = 1 Kg/m.s2 = 10 đyn/cm2 1 bar = 105 Pa = 106 đyn 1 atm = 1,01325.105 Pa

Đơn vị áp suất trong hệ CGS là đyn/cm2 : 1 đyn/cm2= 1 g/cm.s2

Trang 7

Trang 8

Atmotphe vật lý (tiêu chuẩn) ký hiệu : atm được định nghĩa là áp suất của không khí làm cân bằng một cột thủy ngân có độ cao 76 cm, khi khối lượng riêng của thủy ngân là 13,595 g/cm3 và giá trị tiêu chuẩn của sự rơi tự do là 980,665 cm/s2

TD : Đối với phản ứng: C2H5I + OH-  C2H5OH + I

-Có các hằng số tốc độ như sau : k1 = 5,03.10-2 (l.mol-1.s-1) ở 289K và k2 = 6,71 (l.mol-1.s-1) ở 333K

a/ Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng

b/ Tính hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ 305K

Giải : a/ Năng lượng hoạt hóa của phản ứng:

2 1 1

2

T T R

E k

T

T = − ⇒ Ea =

1

2

ln )

2 1

T

k

k T T

T T R

−

10 03 , 5

71 , 6 ln ) 289 333 (

333 289 31 ,

×

−

×

= 89,0 KJ.mol-1

b/ Hằng số tốc độ phản ứng ở 305K:

305

1 333

1 ( ln

333

R

E k

305

1 333

1 ( 31 , 8

89000 71

, 6

Bài tập

Bài 1: Khi tăng nhiệt độ của phản ứng từ 140oC lên 180oC thì tốc độ phản ứng tăng bao nhiêu lần? cho biết hệ số nhiệt phản ứng trong khoảng nhiệt độ trên bằng 2

Bài 2: Tốc độ phản ứng: H2 + Cl2 → 2HCl sẽ tăng lên bao nhiêu lần nếu tăng nhiệt độ từ 20oC lên 70oC Biết rằng khi tăng nhiệt độ thêm 20oC thì tốc độ phản ứng tăng 9 lần?

Bài 3: Hằng số tốc độ của một phản ứng bậc nhất: A  B + C

là 2.10-2 s-1 ở 288 K và 0,38 s-1 ở 325 K

a/ Tính năng lượng hoạt động hóa của phản ứng

b/ Tính thời gian cần thiết để phản ứng hoàn thành được 0,1% ; 50% ; 75% ở 303 K

ĐS : a Ea = 14,803 kcal.mol-1 b 0,01 s ; 9,63 s ; 19,25 s

Bài 4: Xét phản ứng ở T (K) :

2N2O5(k)  4NO2 (k) + O2 (k)

các kết quả thực nghiệm sau đây được ghi nhận :

[N2O5] (mol/l) Tốc độ phân hủy (mol.l-1.s-1)

a/ Viết biểu thức tốc độ phản ứng

b/ Tính hằng số tốc độ ở nhiệt độ T( K)

2,03.10-3 s-1 Tính nhiệt độ T ở đó thí nghiệm đã tiến hành

ĐS : a v = k[N2O5] b k = 8,17.10-3 s_1 c 308,25 K

Bài 5: Xét phản ứng: IO + 5I + 6H-3 - + →3I + 3H O2 2 Vận tốc của phản ứng đo ở 250C có giá trị theo bảng sau:

Trang 8

Trang 9

(mol.l-1.s-1)

a Lập biểu thức tính vận tốc của phản ứng

b Tính hằng số vận tốc của phản ứng và xác định đơn vị của hằng số tốc độ đó

năng lượng hoạt hoá giảm đi 10kJ/mol

Bài 6: Tính hệ số nhiệt của tốc độ phản ứng trong những trường hợp sau:

a ở 393K phản ứng kết thúc sau 18 phút, ở 453K phản ứng kết thúc sau 1,5s ĐS: γ = 2,99

b Khi hạ nhiệt độ xuống 450C phản ứng chậm đi 25 lần ĐS: γ = 2,045

c ở 288K, hằng số tốc độ bằng 2.10-2s-1 còn ở 325K bằng 0,38s-1 ĐS: γ = 2,216

Bài 7: Người ta tiến hành xác định tốc độ ở T0K theo thực nghiệm của phản ứng:

2NO + 2H2 -> N2 + 2H2O Và được các số liệu cho bảng sau:

Mol/l.s

a Xác định hằng số tốc độ (l2/mol2.s) và viết biểu thức tốc độ phản ứng trên theo thực nghiệm ở T0K

b Xác định các chỉ số còn bỏ trống trong bảng trên

Bài 8: 14,224 gam iot và 0,112 gan hidro được chức trong bình kín thể tích 11,2 lít ở nhiệt độ 4000C Tốc

độ ban đầu của phản ứng là V0= 9.10-5mol/lit.phut, sau một thời gian (ở thời điểm t) nồng độ của HI là 0,04 mol/l và khi phản ứng: H2 + I2 ¬ →2HI đạt cân bằng thì [HI] = 0,06 mol/l

a Tính hằng số tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch

b Tốc độ tạo thành HI tai thời điểm t là bao nhiêu?

c Viết đơn vị của các đại lượng đã tính được

Bài 9: Tại 250C, 0

ΔG tạo thành các chất như sau: (theo kJ/mol)

a Tính Kp của phản ứng CO(k) + H2O(l) -> H2(k) + CO2(k) tại 250C

b Tính P hơi nước ở 250C

4 ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng :

* Các khái niệm chung :

- Chất xút tác chỉ có tác dụng đối với những phản ứng tự diển biến (∆G < 0), còn không có tác dụng đối với những phản ứng không tự xảy ra (∆G > 0)

- Xúc tác đồng thể : Trong phản ứng, chất xút tác và chất tham gia phản ứng tạo thành hệ đồng thể

Trang 9

Trang 10

- Xúc tác dị thể : chất xúc tác và chất phản ứng tạo thành hệ dị thể

- Phản ứng tự xúc tác : sản phẩm của phản ứng có tác dụng xúc tác trở lại cho phản ứng

- Xúc tác men : phản ứng diễn ra có tác dụng xúc tác của men

* Cơ chế tác dụng của xúc tác :

- Trong phản ứng xúc tác đồng thể, chất xúc tác tạo với chất phản ứng những hợp chất trung gian kém bền dễ dàng tiếp tục phản ứng để tạo ra sản phẩm cuối cùng và hoàn trả lại chất xúc tác Các giai đoạn tạo

có xúc tác Vì vậy chất xúc tác (dương) có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng

- Trong phản ứng xúc tác dị thể, chất xúc tác (rắn) hấp thụ chất phản ứng (lỏng hay khí) lên bề mặt của nó khiến nồng độ các chất phản ứng ở vùng bề mặt chất xúc tác tăng lên, khiến tốc độ phản ứng tăng Ngoài ra, chất xúc tác có thể tạo với chất phản ứng những hợp chất bề mặt trung gian bền dễ chuyển thành sản phẩm phản ứng và hoàn lại chất xúc tác

Bản chất tác dụng của mọi xúc tác là : các quá trình có sự tham gia của chất xúc tác đều đòi hỏi năng lượng hoạt động hóa thấp hơn phản ứng không có chất xúc tác

II/ CÂN BẰNG HÓA HỌC :

1/ Phản ứng thuận nghịch :

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo 2 chiều ngược nhau ở cùng một điều kiện Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch là không hoàn toàn Một phản ứng thuận nghịch trước sau gì cũng đạt đến trạng thái cân bằng

TD : Có phản ứng thuận nghịch đồng thể :

aA(k) + bB(k) dD(k) + eE(k) (1)

Đối với phản ứng thuận ta có : Vt = kt[A]a[B]b

; Đối với phản ứng nghịch ta có : Vn = kn[D]d[E]e

Theo thời gian phản ứng thì [A], [B] giảm ⇒ Vt giảm và [D], [E] tăng ⇒ Vn tăng Đến thời điểm t nào

đó thì: Vt = Vn lúc đó ta nói hệ phản ứng thuận nghịch đã đạt đến trạng thái cân bằng hóa học

2/ Hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch :

Ta xét phản ứng đồng thể :

aA(k) + bB(k) dD(k) + eE(k)

Theo phản ứng trên ta có :

Năng lượng tự do của a mol chất A : aGA0 + RTlnPAa

Năng lượng tự do của a mol chất B : bGB0 + RTlnPBb

Năng lượng tự do của a mol chất D : dGD0 + RTlnPDd

Năng lượng tự do của a mol chất E : eGE0 + RTlnPEe

GA0, GB0, GD0, GE0 là năng lượng tự do tiêu chuẩn của A,

B, D, E

Trang 10

Chiều thuận

Chiều nghịch

Vt

Vn

tcb Thời gian phản ứng t Chiều nghịch

Chiều thuận

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	599,5 KB