Tính sự thay đổi của tốc độ phản ứng hô hấp theo giả định về sự phụ thuộc nồng độ oxygen

Tốc độ phản ứng được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng, hoặc sản phẩm ứng trong một đơn vị thời gian.Theo quy ước: Nồng độ được tính bằng mol/lThời gian được tính bằng giây (s), phút (ph), giờ (h)… Bài viết dưới đây, Top lời giải sẽ giúp các bạn Tính sự thay đổi của tốc độ phản ứng hô hấp theo giả định về sự phụ thuộc nồng độ oxygen. Mời các bạn cùng tham khảo.

1. Sự thay đổi của tốc độ phản ứng hô hấp theo nồng độ oxygen

Các phân từ hemoglobin (Hb) trong tế bào máu làm nhiệm vụ vận chuyển oxygen từ phổi tới cơ quan và vận chuyển carbon dioxide từ các cơ quan về phổi. Một trong những phản ứng quan trọng nhất của quá trình hô hấp là phản ứng giữa Hb với O₂ ở phổi:

Biểu thức tốc độ của phản ứng (3):

Biểu thức (4) cho thấy nếu nồng độ oxygen giảm bao nhiêu lần tốc độ phản ứng (3) giảm đi bấy nhiêu lần.

Ví dụ:

Nồng đọ O₂ trong không khí giảm từ 21% xuống 16% (về thể tích) thì tốc đọ phản ứng (3) giảm bao nhiêu lần? Giả sử các yếu tố khác không đổi.

Giải: Từ biểu thức (4), tốc độ phản ứng (3) tỉ lệ bậc nhất với nồng độ O₂ nên:

Như vậy, tốc độ phản ứng (3) giảm chỉ còn bằng 0.762 lần tốc độ ban đầu.

* Em có biết:

Nếu nồng đọ oxygen trong không khí giảm xuống đến 16%, để có đủ oxygen cho cơ thể, nhịp thở và nhịp tim tăng lên, xuất hiện cảm giác đau đầu và buồn nôn. Nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm xuống xòn 12% sẽ gây chóng mặt, không đứng vững. Nếu nồng độ oxygen trong không khí còn 8% sẽ bị bất tỉnh, thiệt mang trong 7-8 phút.

Tất cả các cơ quan trong cơ thể đều cần dùng oxygen, trong đó não tiêu thụ nhiều oxygen nhất, khoảng 25% lượng oxygen cung cấp cho cơ thể (mặc dù não chỉ có khối lượng trung bình 1,4kg).

2. Các yêu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

a. Ảnh hưởng của nồng độ

Thí nghiệm 1: Thực hiện phản ứng  (2)  với các nồng độ  Na₂S₂O₃  khác nhau.

Chuẩn bị hai cốc sau: Cốc  (a)  đựng  25ml  dung dịch  Na₂S₂O₃ 0,1M, cốc  (b)  đựng  10ml  dung dịch  Na₂S₂O₃ 0,1M, thêm vào cốc  (b)15ml  nước cất để pha loãng dung dịch.

Đổ đồng thời vào mỗi cốc  25ml  dung dịch  H₂SO₄0,1M. Dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ dung dịch trong cả hai cốc.

So sánh thời gian cùng xuất hiện màu trắng đục của lưu huỳnh trong hai cốc, ta thấy lưu huỳnh xuất hiện trong cốc  (a)  sớm hơn, nghĩa là tốc độ phản ứng trong cốc  (a)  lớn hơn.

Giải thích: Điều kiện để các chất phản ứng với nhau  (thí dụ Na₂S₂O₃ và H₂SO₄)  là chúng phải va chạm vào nhau, tần số va chạm (số va chạm trong một đơn vị thời gian)  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 khác nhau có tốc độ phản ứng không giống nhau.

Kết luận: Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.

b. Ảnh hưởng của áp suất

Áp suất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng có chất khí. Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, nên ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ phản ứng giống như ảnh hưởng của nồng độ.

Thí dụ, xét phản ứng sau được thực hiện ở nhiệt độ  302⁰C:

Khi áp suất của  HI  là  1atm, tốc độ phản ứng  đo được là  

Khi áp suất của  HI  là  2atm, tốc độ phản ứng là  

Kết luận: Đối với phản ứng có chất khí, khi tăng áp suất, tốc độ phản ứng tăng.

c. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Thí nghiệm 2: Thực hiện phản ứng (2) ở hai nhiệt độ khác nhau.

Để thực hiện phản ứng trong cốc (b), cần đun nóng trước hai dung dịch Na₂S₂O₃ và H₂SO₄. Phản ứng được thực hiện giống như ở thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ. Kết quả là lưu huỳnh xuất hiện trong cốc (b) sớm hơn, nghĩa là ở nhiệt độ cao tốc độ phản ứng lớn hơn ở nhiệt độ thấp.

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

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

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

Kết luận: Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng.

d. Ảnh hưởng của chất xúc tác

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng còn lại sau khi phản ứng kết thúc.

Thí dụ,  H₂O₂  phân hủy chậm trong dung dịch ở nhiệt độ thường theo phản ứng sau:

Nếu cho vào dung dịch này một ít bột  MnO₂, bọt oxi sẽ thoát ra rất mạnh. Khi phản ứng kết thúc, MnO₂ vẫn còn nguyên vẹn. Vậy MnO₂ là chất xúc tác cho phản ứng phân hủy  H₂O₂.

Ngoài các yếu tố trên, môi trường xảy ra phản ứng, tốc độ khuấy trộn, tác dụng của các tia bức xạ,... cũng ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng.

e. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt

Thí nghiệm 3: Cho hai mẫu đá vôi  CaCO₃  có khối lượng bằng nhau, trong đó một mẫu có kích thước hạt nhỏ hơn mẫu còn lại, cùng tác dụng với hai thể tích bằng nhau của dung dịch  HCl  dư cùng nồng độ.

Phản ứng xảy ra như sau:  

Ta thấy thời gian để  CaCO₃  phản ứng hết trong cốc  (b)  ít hơn trong cốc  (a).

Giải thích: Chất rắn với kích thước hạt nhỏ (đá vôi hạt nhỏ) có tổng diện tịch bề mặt tiếp xúc với chất phản ứng  (HCl)  lớn hơn so với chất rắn có kích thước hạt lớn hơn (đá vôi dạng khối) cùng khối lượng, nên có tốc độ phản ứng lớn hơn.

Kết luận: Khi tăng diện tích bề mặt chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.

3. 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 tăng tốc độ (rút ngắn thời gian) tổng hợp amoniac NH₃ từ N₂ và H₂ người ta phải dùng chất xút tác, tăng nhiệt độ và thực hiện ở áp suất cao.

– Thực phẩm nấu trong nồi áp suất nhanh chín hơn khi nấu ở áp suất thường.

– Các chất đốt rắn như than, củi có kích thước nhỏ (tăng diện tích tiếp xúc với oxi) sẽ cháy nhanh hơn; nên thực tế củi thường được chẻ nhỏ, than được đục lỗ tròn để tăng diện tích tiếp xúc với oxi.

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

Qua bài viết trên, Top lời giải hi vọng các bạn đã nắm được cách Tính sự thay đổi của tốc độ phản ứng hô hấp theo giả định về sự phụ thuộc nồng độ oxygen. Chúc các bạn học tập tốt.