Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học, các yếu tố ảnh hưởng tốc độ phản ứng và cách tính tốc độ trung bình của phản ứng

Tốc độ phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự nhanh hay chậm của phản ứng và được xác định bằng độ biến thiên nồng độ của chất trong một đơn vị thời gian. Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học, các yếu tố ảnh hưởng tốc độ phản ứng và cách tính tốc đọ trung bình của phản ứng như thế nào? Toploigiai mời các bạn đọc bài viết sau nhé.

1. Khái niệm về tốc độ phản ứng hóa học

Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Ví dụ: Cho phản ứng : Br₂ + HCOOH → 2HBr + CO₂

Lúc đầu nồng độ Br₂ là 0,025 mol/l,  sau 50 giây phản ứng nồng độ Br₂ là 0,02 mol/l. Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian 50 giây tính theo Br₂ là

>>> Tham khảo: Điều kiện để xảy ra phản ứng hóa học, các loại phản ứng hóa học

2. Tốc độ trung bình

– Tốc độ trung bình của phản ứng hóa học là tốc độ biến thiên trung bình nồng độ của một chất trong khoảng thới gian t1 đến t2.

Ví dụ: Xét phản ứng aA → bB

Nếu tính tốc độ phản ứng theo chất A: Ở thời điểm t1 chất A có nồng độ C1 mol/lít, ở thời điểm t2 chất A có nồng độ C2 mol/lít. Tốc độ trung bình của phản ứng là:

Còn nếu tính tốc độ phản ứng theo chất B thì tốc độ trung bình của phản ứng là:

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

a. Nhiệt độ

- Nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng và ngược lại vì khi tăng nhiệt độ, tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử tăng → các phân tử va chạm với nhau nhiều hơn và mạnh hơn → phản ứng xảy ra nhanh hơn. Thông thường khi nhiệt độ tăng lên 10^oC thì tốc độ phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần.

- Nếu tăng nhiệt độ phản ứng lên t^oC thì tốc độ phản ứng tăng αt/10 (với α là hệ số nhiệt độ - số lần tăng tốc độ khi nhiệt độ tăng lên 10^oC).

b. Nồng độ các chất tham gia phản ứng

Nồng độ chất tham gia phản ứng tăng thì tốc độ phản ứng tăng (điều này được thấy rõ theo biểu thức (2) vì khi nồng độ chất tham gia phản ứng tăng thì va chạm giữa các phân tử chất tăng → va chạm hiệu quả tăng.

c. Áp suất

- Áp suất chỉ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng có mặt của chất khí.

- Nếu áp suất tăng (nồng độ chất tham gia phản ứng tăng) thì tốc độ phản ứng tăng.

d. Diện tích tiếp xúc bề mặt

- Diện tích tiếp xúc bề mặt tăng thì tốc độ phản ứng tăng

- Diện tích tiếp xúc tỷ lệ nghịch với kích thước của chất rắn.

e. Xúc tác

Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng. Chất kìm hãm làm giảm tốc độ phản ứng.

Ngoài các yếu tố trên thì có nhiều yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như: môi trường thực hiện phản ứng; tốc độ khuấy trộn...

>>> Tham khảo: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là?

4. Ý nghĩa thực tiễn của tốc độ phản ứng

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống và sản xuất.

Để sản xuất được nhiều amoniac người ta phải dùng chất xút tác, tăng nhiệt độ và thực hiện phản ứng ở áp suất cao.

Thực phẩm nấu trong nồi áp suất chóng chín hơn ở áp suất thường

Than muốn cháy dễ thì đục các lỗ tròn để diện tích tiếp xúc với oxi tăng.

5. Giải bài tập SGK

Bài 1 (trang 153 SGK Hóa 10): Ý nào trong các ý sau đây là đúng?

A. Bất cứ phản ứng nào cũng chỉ vận dụng được một trong các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng để tăng tốc độ phản ứng.

B. Bất cứ phản ứng nào cũng phải vận dụng đủ các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng mới tăng được tốc độ phản ứng.

C. Tùy theo phản ứng mà vận dụng một, một số hay tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng để tăng tốc độ phản ứng.

D. Bất cứ phản ứng nào cũng cần chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng.

Lời giải:

C đúng.

Bài 2 (trang 153 SGK Hóa 10): Tìm một số thí dụ cho mỗi loại phản ứng nhanh và chậm mà em quan sát được trong cuộc sống và trong phòng thí nghiệm.

Lời giải:

Một số thí dụ về loại phản ứng:

– Phản ứng nhanh: Phản ứng nổ, sự đốt cháy các nhiên liệu (than, dầu, khí đốt), phản ứng giữa hai dung dịch H₂SO₄ và BaCl₂ …

– Phản ứng chậm: Sự lên men rượu, sự gỉ sắt.

Bài 3 (trang 154 SGK Hóa 10): Nồng độ, áp suất, nhiệt độ, kích thước hạt, chất xúc tác ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng?

Lời giải:

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:

a) Phản ứng của nồng độ

Khi nồng độ chất phản ứng tăng, tốc độ phản ứng tăng

Giải thích:

– Điều kiện để các chất phản ứng được với nhau là chúng phải va chạm vào nhau, tần số va chạm càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn.

– Khi nồng độ các chất phản ứng tăng, tần số va chạm tăng nên tốc độ phản ứng tăng. Tuy nhiên không phải mọi va chạm đều gây ra phản ứng, chỉ có những va chạm có hiệu quả mới xảy ra phản ứng. Tỉ số giữa số va chạm có hiệu quả và số va chạm chung phụ thuộc vào bản chất của các chất phản ứng, nên các phản ứng, nên các phản ứng khác nhau có tốc độ phản ứng không giống nhau.

b) Ảnh hưởng của áp suất

Đối với phản ứng có chất khí tham gia, khi áp suất tăng, tốc độ phản ứng tăng

Giải thích: Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, tần số va chạm tăng nên tốc độ phản ứng tăng.

c) Ảnh hưởng của nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng.

Giải thích: Khi nhiệt độ tăng dẫn đến hai hệ quả sau:

– Tốc độ chuyển động của các phân tử tăng, dẫn đến tần số va chạm giữa các chất phản ứng tăng.

– Tần số va chạm có hiệu quả các chất phản ứng tăng nhanh. Đây là yếu tố chính làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh khi tăng nhiệt độ.

d) Ảnh hưởng của diện tích bề mặt

Đối với phản ứng có chất rắn tham gia, khi diện tích bề mặt tăng, tốc độ phản ứng tăng.

Giải thích: Chất rắn với kịch thước hạt nhỏ có tổng diện tích bề mặt tiếp xúc với chất phản ứng lớn hơn so với chất rắn có kịch thước hạt lớn hơn cùng khối lượng, nên có tốc độ phản ứng lớn hơn.

e) Ảnh hưởng của chất xúc tác

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không bị tiêu hao trong phản ứng.

Giải thích: Người ta cho rằng sự hấp thụ các phân tử chất phản ứng trên bề mặt chất xúc tác làm tăng hoạt tính của chúng. Chất xúc tác làm yếu liên kết giữa các nguyên tử của phân tử tham gia phản ứng làm biến đổi cơ chế phản ứng nên làm tăng tốc độ phản ứng.

6. Bài tập áp dụng

Câu 1. Cho cân bằng hoá học: N₂ (k) + 3H₂ (k)  2NH₃ (k); phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt.

Cân bằng hoá học không bị chuyển dịch khi:

A. Thay đổi nồng độ N₂.         

B. Thêm chất xúc tác Fe.         

C. Thay đổi áp suất của hệ.      

D. Thay đổi nhiệt độ.

Câu 2. Cho các cân bằng hoá học:

N₂ (k) + 3H₂ (k)  2NH₃ (k)     (1)        ;           H2 (k) + I₂ (k)  2HI (k)                        (2)

2SO₂ (k) + O₂ (k)  2SO₃ (k)    (3)        ;           2NO₂ (k)  N₂O₄ (k)                 (4)

Khi thay đổi áp suất những cân bằng hóa học bị chuyển dịch là:

A. (1), (2), (3).             

B. (2), (3), (4).             

C. (1), (3), (4).                         

D. (1), (2), (4).

Câu 3. Hằng số cân bằng của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào:

A. Nhiệt độ.                 

B. Áp suất.                   

C. Chất xúc tác.                       

D. Nồng độ.

Câu 4. 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:

A. Tăng lên 8 lần.         

B. Giảm đi 2 lần.          

C. Tăng lên 6 lần.                     

D. Tăng lên 2 lần.

Câu 5. Cho cân bằng hóa học: N₂ (k) + 3H₂(k)  2NH₃ (k) ΔH < 0

Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận khi

A. Giảm áp suất của hệ phản ứng.                               

B. Tăng áp suất của hệ phản ứng.

C. Tăng nhiệt độ của hệ phản ứng.                              

D. Thêm chất xúc tác vào hệ phản ứng.

------------------------------------

Như vậy, Toploigiai đã giải đáp Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học, các yếu tố ảnh hưởng tốc độ phản ứng và cách tính tốc độ trung bình của phản ứng. Hi vọng các bạn có những kiến thức bổ ích sau khi đọc bài viết này. Chúc các bạn học tập tốt.