Lý thuyết Tính tốc độ trung bình của phản ứng

1. Khái niệm tốc độ phản ứng

- Tốc độ phản ứng của một phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian.

- Tốc độ phản ứng được kí hiệu là 𝒱, có đơn vị là: (đơn vị nồng độ) (đơn vị thời gian)^-1.

Ví dụ: mol L^-1 s^-1 hay M s^-1.

2. Tốc độ trung bình của phản ứng

- Tốc độ trung bình của phản ứng \[(\overline \upsilon  )\]là tốc độ tính trung bình trong một khoảng thời gian phản ứng.

- Cho phản ứng tổng quát: aA + bB → mM + nN

Tốc độ phản ứng tổng quát trên được tính dựa theo sự thay đổi nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng theo quy ước sau:

$\overline{\upsilon }=-\frac{1}{a}\frac{\mathrm{\Delta }{C}_A}{\mathrm{\Delta }t}=-\frac{1}{b}\frac{\mathrm{\Delta }{C}_B}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{1}{m}\frac{\mathrm{\Delta }{C}_M}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{1}{n}\frac{\mathrm{\Delta }{C}_N}{\mathrm{\Delta }t}$

Trong đó:

∆C = C₂ – C₁ và ∆t = t₂ – t₁ lần lượt là biến thiên nồng độ và biến thiên thời gian tương ứng.

C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại thời điểm tương ứng t₁ và t₂ (với t₂ > t₁)

3. Định luật tác dụng khối lượng

- Định luật tác dụng khối lượng áp dụng cho các phản ứng đơn giản, biểu thị sự phụ thuộc tốc độ phản ứng theo nồng độ các chất phản ứng.

- Với các phản ứng đơn giản có dạng: aA + bB → sản phẩm

Tốc độ phản ứng được tính như sau: $\upsilon =k{C}_A^a{C}_B^b$

Trong đó:

          C_A; C_B là nồng độ mol L^-1 tương ứng của chất A và B;

          k là hằng số tốc độ phản ứng mà giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của các chất tham gia phản ứng.

Chú ý:

- Định luật tác dụng khối lượng: Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.

- Hằng số tốc độ của phản ứng càng lớn thì tốc độ của phản ứng đó càng lớn.

- Hằng số tốc độ phản ứng có giá trị đúng bằng tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất phản ứng bằng nhau và bằng 1M.

Ví dụ 1: Cho phản ứng phân hủy N₂O₅ như sau:

2N₂O₅(g) → 4NO₂ (g) + O₂ (g)

Tại thời điểm ban đầu, nồng độ của N₂O₅ là 0,02M; Sau 100s, nồng độ N₂O₅ còn 0,0169M. Tốc độ trung bình của phản ứng phân hủy N₂O₅ trong 100 s đầu tiên là

A. 1,55.10^-5 (M s^-1).

B. 1,55.10^-5 (M phút^-1).

C. 1,35.10^-5 (M s^-1).

D. 1,35.10^-5 (M phút^-1).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Tốc độ trung bình của phản ứng trong 100s đầu tiên là:

                             $\overline{\upsilon }=-\frac{1}{2}.\frac{\mathrm{\Delta }{C}_{N_2{O}_5}}{\mathrm{\Delta }t}=-\frac{1}{2}.\frac{(0,0169-0,02)}{100-0}=1,{55.10}^{-5}(M{s}^{-1})$

Ví dụ 2: Phản ứng của H₂ với I₂ là phản ứng đơn giản:

H₂(g) + I₂(g) → 2HI(g)

Nếu nồng độ của I₂ tăng gấp đôi, thì

A. tốc độ phản ứng không thay đổi.

B. tốc độ phản ứng tăng hai lần.

C. tốc độ phản ứng giảm hai lần.

D. tốc độ phản ứng tăng bốn lần.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ phản ứng được viết dưới dạng:

$\upsilon =k{C}_{H_2}{C}_{I_2}$

Khi nồng độ của I₂ tăng gấp đôi thì: ${\upsilon }^{{}^{\text{'}}}=k{C}_{H_2}2C_{I_2}=2k{C}_{H_2}{C}_{I_2}=2\upsilon$.

Vậy tốc độ phản ứng tăng 2 lần.