Hóa học 10 Chân trời sáng tạo Bài 15: Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng

a. Trình bày khái niệm tốc độ phản ứng hoá học

- Khái niệm tốc độ phản ứng hoá học dùng để đánh giá mức độ xảy ra nhanh hay chậm của một phản ứng.

- Theo thời gian, nồng độ các chất phản ứng và sản phẩm thay đổi nên tốc độ phản ứng sẽ thay đổi, vì vậy người ta thường tính tốc độ trung bình của phản ứng. Ngoài ra, còn có tốc độ tức thời của phản ứng, là tốc độ phản ứng tại một thời điểm nào đó.

Hình 15.1. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ chất phản ứng nồng độ của chất phản ứng và (màu tím) và sản phẩm (màu xanh) theo thời gian

b. Tính tốc độ trung bình của phản ứng hoá học

Ví dụ 1: Trong phản ứng hoá học: Mg (s) + 2HCl (aq) →  MgCl₂ (aq) + H₂ (g)

Sau 40 giây, nồng độ của dung dịch HCl giảm từ 0,8 M về còn 0,6 M. Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo nồng độ HCl trong 40 giây.

Hướng dẫn:

Thời gian phản ứng: \(\Delta \)t = 40 (s)

Biến thiên nồng độ dung dịch HCl là \(\Delta \)C = 0,6 – 0,8 = -0,2 (M)

Hệ số cân bằng của HCl trong phương trình hóa học là 2.

* Tìm hiểu về định luật tác dụng khối lượng

- Các phản ứng diễn ra với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào nhiều yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, áp suất đối với chất tham gia là chất khí, bề mặt tiếp xúc, chất xúc tác, cường độ ánh sáng, thể của chất, dung môi hoà tan các chất phản ứng, ...

- Năm 1864, hai nhà bác học Guldberg (Gấu-bớc) và Waage (Qua-ge) khi nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ vào nồng độ đã đưa ra định luật tác dụng khối lượng: Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.

Ví dụ 2: Xét phản ứng

2CO(g) + O₂(g) →  2CO₂(g)

Biểu thức tốc độ tức thời của phản ứng viết theo định luật là:

\(v = k.C_{CO}^2.{C_{{O_2}}}\)

Bài 1: Trong tự nhiên có những phản ứng xảy ra rất nhanh, như phản ứng nổ của pháo hoa, phản ứng cháy của que diêm,… nhưng cũng có những phản ứng xảy ra chậm hơn, như quá trình oxi hóa các kim loại sắt, đồng trong khí quyển, sự ăn mòn vỏ tàu biển làm bằng thép,… Để đánh giá mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học cần dùng đại lượng nào? Cách tính ra sao?

Đám cháy của lá cây khô             Thân tàu biển bị oxi hoá trong điều kiện tự nhiên

Hướng dẫn giải

- Để đánh giá mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học, người ta dùng đại lượng: tốc độ phản ứng

- Cách tính: Cho phản ứng tổng quát:

aA + bB → cC + dD

Biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng:

\(\overline v  =  - \frac{1}{a}.\frac{{\Delta {C_A}}}{{\Delta t}} =  - \frac{1}{b}.\frac{{\Delta {C_B}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{c}.\frac{{\Delta {C_C}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{d}.\frac{{\Delta {C_D}}}{{\Delta t}}\)

Trong đó:

\(\mathop v\limits^\_ \): tốc độ trung bình của phản ứng

∆C = C₂ – C₁: sự biến thiên nồng độ

∆t = t₂ – t₁: biến thiên thời gian

C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại 2 thời điểm tương ứng t₁, t₂

Bài 2. Tốc độ của phản ứng tăng bao nhiêu lần nếu tăng nhiệt độ từ 200^oC đến 240^oC, biết rằng khi tăng 10^oC thì tốc độ phản ứng tăng 2 lần.

Hướng dẫn giải

Gọi V₂₀₀ là tốc độ phản ứng ở 200^oC

Ta có: V₂₁₀= 2.V₂₀₀

V₂₂₀= 2V₂₁₀=4V₂₀₀

V₂₃₀=2V₂₂₀=8V₂₀₀

V₂₄₀=2V₂₃₀=16V₂₀₀

Vậy tốc độ phản ứng tăng lên 16 lần

Bài 3. Cho phản ứng: A+ 2B → C

Nồng độ ban đầu các chất: [A] = 0,3M; [B] = 0,5M. Hằng số tốc độ k = 0,4

a) Tính tốc độ phản ứng lúc ban đầu.

b) Tĩnh tốc độ phản ứng tại thời điểm t khi nồng độ A giảm 0,1 mol/l.

Hướng dẫn giải

a) Tốc độ ban đầu:

V_{ban đầu} = k.[A].[B]²= 0,4.[0,3].[0,5] ² =0,3 mol/ls

b) Tốc độ tại thời điểm t

Khi nồng độ A giảm 0,1 mol/lít thì B giảm 0,2 mol/l theo phản ứng tỉ lệ 1 : 2

Nồng độ tại thời điểm t:

[A’] = 0,3 – 0,1 =0,2 (mol/l)

[B’]=0,5 -0,2 =0,3 (mol/l)

V= k.[A’].[B’] ²= 0,4.[0,2].[0,3] ²=0,0072 mol/ls

Sau bài học này, học sinh sẽ:

- Trình bày được khái niệm tốc độ phản ứng hoá học và cách tính tốc độ trung bình của phản ứng.

- Viết được biểu thức tốc độ phản ứng theo hằng số tốc độ phản ứng và nồng độ cho phản ứng đơn giản. Nêu được ý nghĩa hằng số tốc độ phản ứng.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 10 Chân trời sáng tạo Bài 15 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Cho phản ứng  A + B ⇔ C. Nồng độ ban đầu của A là 0,12 mol/l, của B là 0,1 mol/l. Sau 10 phút, nồng độ của B giảm xuống còn 0,078 mol/l. Nồng độ còn lại (mol/l) của chất A là

  • A. 0,02
  • B. 0,098
  • C. 0,034
  • D. 0,042

• Câu 2:

  Tính tốc độ TB của phản ứng biết, tại phản ứng A + B ⇌ C. Nồng độ ban đầu của A là 0,1 mol/l, của B là 0,8 mol/l. Sau 10 phút, nồng độ B giảm 20% so với ban đầu. 

  • A. 0,16 mol/l.phút
  • B. 0,016 mol/l.phút
  • C. 1,6 mol/l.phút
  • D. 0,106 mol/l.phút

• Câu 3:

  Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế NO₂ bằng cách cho Cu tác dụng với HNO₃ đặc, đun nóng. NO2 có thể chuyển thành N₂O₄ theo cân bằng :

  2NO₂ ⇆ N₂O₄

  Cho biết NO₂ là khí có màu nâu và N₂O₄ là khí không màu. Khi ngâm bình chứa NO₂ vào chậu nước đá thấy màu trong bình khí nhạt dần. Hỏi phản ứng thuận trong cân bằng trên là

  • A. Toả nhiệt
  • B. Thu nhiệt
  • C. Không toả hay thu nhiệt
  • D. Một phương án khác

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 10 Chân trời sáng tạo Bài 15 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Giải câu hỏi 1 trang 94 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải câu hỏi 2 trang 95 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải câu hỏi 3 trang 95 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Luyện tập trang 95 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải câu hỏi 4 trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải câu hỏi 5 trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Luyện tập trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Vận dụng trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 1 trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 2 trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 3 trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 4 trang 96 SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.1 trang 63 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.2 trang 63 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.3 trang 63 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.4 trang 64 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.5 trang 64 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.6 trang 64 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.7 trang 64 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.8 trang 64 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.9 trang 65 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.10 trang 65 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.11 trang 65 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.12 trang 65 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.13 trang 66 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 15.14 trang 66 SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Hóa học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!