Lý thuyết Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học (Chân trời sáng tạo 2024) Hóa 10

Lý thuyết Hóa học lớp 10 Bài 16: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

A. Lý thuyết Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

I. Ảnh hưởng của nồng độ

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

- Giải thích: Nồng độ của các chất phản ứng tăng làm tăng số va chạm hiệu quả nên tốc độ phản ứng tăng.

Chú ý: Khi các chất phản ứng va chạm đúng hướng và đủ năng lượng dẫn đến xảy ra phản ứng, gọi là va chạm hiệu quả.

Ví dụ: Phản ứng hóa học: Na2S2O3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + S(s) + SO2(g) + H2O(l)

Nồng độ Na2S2O3 giảm ⇒ Các hạt phân tử Na2S2O3 giảm ⇒ Số va chạm hiệu quả giữa các phân tử Na2S2O3 và phân tử H2SO4 giảm ⇒ Kết tủa tạo thành chậm tức là tốc độ phản ứng chậm hơn.

II. Ảnh hưởng của nhiệt độ

- Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng.

- Giải thích: Ở nhiệt độ thường, các chất phản ứng chuyển động với tốc độ nhỏ; khi tăng nhiệt độ; các chất sẽ chuyển động với tốc độ lớn hơn, dẫn đến tăng số va chạm hiệu quả nên tốc độ phản ứng tăng.

- Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ phản ứng hóa học được biểu diễn bằng công thức:

                                                $\frac{{\mathrm{v}}_{{\mathrm{t}}_2}}{{\mathrm{v}}_{{\mathrm{t}}_1}}={\mathrm{\gamma }}^{\frac{{\mathrm{t}}_2-{\mathrm{t}}_1}{10}}$ 

Trong đó:

+ ${\mathrm{v}}_{{\mathrm{t}}_1};{\mathrm{v}}_{{\mathrm{t}}_2}$là tốc độ phản ứng ở hai nhiệt độ t1 và t2;

+ γ là hệ số nhiệt độ Van’t Hoff.

Chú ý: Quy tắc Van’t Hoff chỉ gần đúng trong khoảng nhiệt độ không cao.

III. Ảnh hưởng của áp suất

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

- Giải thích: Khi tăng áp suất thì nồng độ chất khí tăng, nên tốc độ phản ứng tăng.

IV. Ảnh hưởng của bề mặt tiếp xúc

- Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.

- Giải thích: Khi tăng diện tích tiếp xúc của chất phản ứng, số va chạm hiệu quả tăng dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

- Ví dụ: Thực hiện các thí nghiệm sau:

+ Thí nghiệm 1: Cho 2 gam CaCO3 dạng khối tác dụng với 20 ml HCl 1M;

+ Thí nghiệm 2: Cho 2 gam CaCO3 dạng bột tác dụng với 20 ml HCl 1M.

Khi HCl phản ứng với CaCO3 dạng bột, diện tích tiếp xúc giữa các phân tử HCl và CaCO3 tăng lên

⇒ Số va chạm hiệu quả tăng ⇒ tốc độ phản ứng tăng.

⇒ Ở thí nghiệm 2 phản ứng diễn ra nhanh hơn.

V. Ảnh hưởng của chất xúc tác

-  Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng hóa học, nhưng vẫn được bảo toàn về lượng và chất khi kết thúc phản ứng.

- Chất xúc tác được ghi trên mũi tên trong phương trình hóa học.

Ví dụ 1: Phương trình hóa học của phản ứng:

2H2O2 (aq) $\stackrel{{\mathrm{MnO}}_2}{\to }$ 2H2O (l) + O2 (g)

Trong phản ứng trên MnO2 là chất xúc tác.

Ví dụ 2: Enzyme amylase có trong nước bọt là chất xúc tác đẩy nhanh quá trình tiêu hóa tinh bột.

VI. Ý nghĩa thực tiễn của tốc độ phản ứng trong đời sống và sản xuất

- Kiểm soát tốc độ các phản ứng diễn ra trong đời sống, sản xuất khi vận dụng các yếu tố ảnh hưởng như: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, bề mặt tiếp xúc và chất xúc tác giúp mang lại các giá trị hiệu quả.

Ví dụ:

+ Nồng độ oxygen trong không khí chỉ chiếm 21%. Dùng bình chứa oxygen mục đích làm tăng nồng độ chất tham gia ⇒ Tăng tốc độ phản ứng cháy

+ Bảo quản thức ăn trong tủ lạnh ⇒ Giảm nhiệt độ ⇒ Giảm tốc độ phản ứng oxi hóa thức ăn ⇒ Thức ăn lâu bị ôi thiu.

B. Trắc nghiệm Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

Câu 1. Phản ứng trong thí nghiệm nào dưới đây có tốc độ lớn nhất?

A. a gam Zn (hạt) + dung dịch HCl 0,2M ở 30°C;

B. a gam Zn (bột) + dung dịch HCl 0,2M ở 30°C;

C. a gam Zn (hạt) + dung dịch HCl 0,2M ở 40°C;

D. a gam Zn (bột) + dung dịch HCl 0,2M ở 40°C.

Câu 3. Hiện tượng nào dưới đây thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng?

A. Thanh củi được chẻ nhỏ hơn thì sẽ cháy nhanh hơn;

B. Quạt gió vào bếp than để thanh cháy nhanh hơn;

C. Thức ăn lâu bị ôi thiu hơn khi để trong tủ lạnh;

D. Các enzyme làm thúc đẩy các phản ứng sinh hóa trong cơ thể.

Câu 4. Cho phản ứng: 2CO (g) + O2 (g) ⟶ 2CO2 (g)

Với hệ số nhiệt độ Van’t Hoff $\gamma =2$. Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 40°C lên 70°C?

A. tăng gấp 2 lần;

B. tăng gấp 8 lần;

C. giảm 4 lần;

D. tăng gấp 6 lần.

Câu 5. Cho hiện tượng sau: Tàn đóm đỏ bùng lên khi cho vào bình oxygen nguyên chất.

Hiện tượng trên thể hiện ảnh hưởng của yếu tố nào đến tốc độ phản ứng?

A. Nồng độ;

B. Nhiệt độ;

C. Diện tích bề mặt tiếp xúc;

D. Chất xúc tác.

Câu 6. Người ta vận dụng yếu tố nào để tăng tốc độ phản ứng trong trường hợp sau: Nung hỗn hợp bột đá vôi, đất sét và thạch cao ở nhiệt độ cao để sản xuất clinke trong công nghiệp sản xuất xi măng.

A. Nồng độ;

B. Nhiệt độ;

C. Áp suất;

D. Chất xúc tác.

Câu 11. Hệ số nhiệt độ Van’t Hoff của một phản ứng là $\gamma =3$. Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào khi giảm nhiệt độ phản ứng từ 80°C về 60°C?

A. giảm 9 lần;

B. tăng 3 lần;

C. giảm 6 lần;

D. tăng 9 lần.

Câu 12. Phát biểu nào sau đây sai?

A. Nồng độ các chất phản ứng càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn;

B. Áp suất của các chất khí tham gia phản ứng càng lớn, tốc độ phản ứng càng lớn;

C. Diện tích bề mặt càng nhỏ, tốc độ phản ứng càng lớn;

D. Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn.

Câu 13. Cho phản ứng sau: 2KMnO4 (s) → K2MnO4 (s) + MnO2 (s) + O2 (g). Yếu tố không ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng này là:

A. Nhiệt độ;

B. Kích thước KMnO4 (s);

C. Áp suất;

D. Cả A, B và C.

Câu 14. Người ta sử dụng phương pháp nào để tăng tốc độ phản ứng trong trường hợp sau: Nén hỗn hợp khí N2 và H2 ở áp suất cao để tổng hợp NH3.

A. Tăng nhiệt độ;

B. Tăng áp suất;

C. Tăng thể tích;

D. Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc.

Câu 15. Thí nghiệm cho 7 gam kẽm hạt vào một cốc đựng dung dịch H2SO4 3M ở nhiệt độ thường. Tác động nào sau đây không làm tăng tốc độ của phản ứng?

A. Thay 7 gam kẽm hạt bằng 7 gam kẽm bột;

B. Dùng dung dịch H2SO4 4M thay dung dịch H2SO4 3M;

C. Tiến hành ở 40°C;

D. Làm lạnh hỗn hợp