Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học môn Hóa 10 năm học 2019-2020

TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HOÁ HỌC

 

Dạng 1. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG-CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC:

Phương pháp: Hiểu khái niệm và vận dụng tốt công thức tính tốc độ phản ứng

1. Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên nồng độ của một trong các chất tham gia phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng

Xét phản ứng: A → B

Nồng độ chất A ở thời điểm t₁ là C₁ (mol/lit); ở thời điểm t₂ là C₂ (mol/lit);

Tốc độ trung bình của phản ứng tính theo chất A: \(\overline v  = \frac{{{C_1} - {C_2}}}{{{t_2} - {t_1}}} =  - \frac{{{C_2} - {C_1}}}{{{t_2} - {t_1}}} =  - \frac{{\Delta C}}{{\Delta t}}\)  

Nếu tính theo sản phẩm B với nồng độ C₁’ ở thời điểm t₁ và C₂’ ở thời điểm t₂ (C₂’> C₁’), lúc đó tốc độ trung bình của phản ứng là: \(\overline v  = \frac{{C_2^' - C_1^'}}{{{t_2} - {t_1}}} = \frac{{\Delta C}}{{\Delta t}}\)

Tổng quát: \(\overline v  = \frac{{\left| {\Delta C} \right|}}{{\Delta t}}\) (đối với chất tham gia: DC = C_đầu – C_sau ; đối với chất sản phẩm: DC = C_sau – C_đầu)

Với \(\overline v \) (mol/lít giây) là tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂.

\(\Delta C\) : Biến thiên nồng độ chất tham gia hoặc sản phẩm.

\(\Delta t\) : thời gian phản ứng.

Lưu ý: Đối với phản ứng mà hệ số tỉ lệ của các chất là khác nhau, dạng: aA  +  bB  →  cC  +  dD

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

lúc đó tuy tính theo các chất khác nhau nhưng giá trị của  là đồng nhất

Ex1. Br₂ + HCOOH → 2HBr  +  CO₂

Lúc đầu nồng độ của Br₂ là 0,0120 mol/lít, sau 50 giây nồng độ là 0,0101 mol/lít. Tính tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng 50 giây theo Br₂?

Ex2. Khi bắt đầu phản ứng, nồng độ của một chất là 0,024 mol/lit. Sau 10 giây xảy ra phản ứng, nồng độ của chất đó là 0,022 mol/lit. Hãy tính tốc độ phản ứng trong thời gian đó.

Ex3. Cho phản ứng:    A + 2B → C  

Cho biết nồng độ ban đầu của A là 0,8M; của B là 0,9M và hằng số tốc độ K = 0,3. Hãy tính tốc độ phản ứng khi nồng độ chất A giảm 0,2M.

Ex4. Cho phản ứng hóa học có dạng: A + B → C

Tốc độ phản ứng này thay đổi như thế nào khi:

a) Nồng độ A tăng lên 2 lần, giữ nguyên nồng độ B.

b) Nồng độ B tăng lên 2 lần, giữ nguyên nồng độ A.

c) Nồng độ của A và B đều tăng lên 2 lần.          

d) Nồng độ của chất này tăng lên 2 lần, nồng độ của chất kia giảm đi 2 lần.

e) Tăng áp suất lên 2 lần đối với hỗn hợp phản ứng, coi đây là phản ứng của các chất khí.

Ex5. Cho phương trình hoá học tổng hợp amoniac: N_{2 (k)} + 3H_{2 (k)} ⇔ 2NH_{3 (k)}

Khi tăng nồng độ của hiđro lên 2 lần thì tốc độ phản ứng thuận

A. tăng 8 lần.              B. giảm 2 lần.              C. tăng 6 lần.               D. tăng 2 lần.

HD:Cần biếtFPƯTQ:  aA + bB ⇔ Sản phẩm → Công thức tính tốc độ pư thuận: V_t = k_t.[A]^a.[B]^b_.

Ex6.  Cho chất xúc tác MnO₂ vào 100ml dd H₂O₂, sau 60 giây thu được 33,6 ml khí O₂ (đkc). Tốc độ trung bình của phản ứng (tính theo H₂O₂ ) là:           

A. 5,0.10^-4mol/l.s.        B.  5,0.10^-5mol/l.s.      C. 1,0.10^-3mol/l.s.         D. 2.5.10^-4mol/l.s.

Ex7.  Cho phản ứng : Br₂ + HCOOH → 2HBr + CO₂. Nồng độ ban đầu của Br₂ là a mol/lít, sau 50 giây nồng độ Br₂ còn lại là 0,01 mol/lít. Tốc độ trung bình của phản ứng trên tính theo Br₂ là 4.10^-5 mol (l.s). Giá trị của a là

A. 0,018                      B. 0,016                      C. 0,012                      D. 0,014.

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

a) Ảnh hưởng của nồng độ: Tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng (do số lần va chạm có hiệu quả tăng).

b) Ảnh hưởng của áp suất: Đối với phản ứng có chất khí tham gia, khi áp suất tăng tốc độ phản ứng tăng (tăng áp suất thì nồng độ chất khí tăng nên tốc độ phản ứng tăng).

c) Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng. Thông thường, khi tăng nhiệt độ lên 10⁰C thì tốc độ phản ứng tăng từ 2-3 lần. Số lần tăng đó gọi là hệ số nhiệt độ.

\({v_{{t_2}}} = {v_{{t_1}}}.k_t^{\frac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}\)

k_t: hệ số nhiệt độ (cho biết tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng lên 10⁰C)

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.

e) Ảnh hưởng của chất xúc tác: Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng.  

Ex8. Nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng tổng hợp hiđro iotua vào nhiệt độ, trong một khoảng nhiệt độ xác định, người ta biết rằng khi nhiệt độ tăng lên 25^oC thì tốc độ của phản ứng hóa học này tăng lên 3 lần. Hỏi:

a) Tốc độ phản ứng hóa học trên tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng từ 25^oC lên 75^oC?

b) Tốc độ phản ứng hóa học trên giảm bao nhiêu lần khi nhiệt độ giảm từ 170^oC lên 95^oC?

Ex9. Một phản ứng hóa học, khi nhiệt độ tăng thêm 10^oC thì tốc độ phản ứng tăng 2 lần. Nếu tăng nhiệt độ từ 200^oC lên 240^oC thì tốc độ phản ứng tăng    

A. 2 lần.                      B. 4 lần.                       C. 16 lần.                     D. 32 lần.

Ex10. Cho phản ứng hóa học: H_{2 (k)} + I_{2 (k)} ⇔ 2HI _(k). Khi tăng 25⁰C thì tốc độ phản ứng tăng 3 lần. Nếu tăng nhiệt độ từ 20^oC lên 170^oC thì tốc độ phản ứng tăng

A. 9 lần.                      B. 81 lần.                     C. 243 lần.                   D. 729 lần.

Ex11. Khi tăng nhiệt độ thêm 10^oC, tốc độ của một phản ứng hóa học tăng lên 3 lần. Để tốc độ phản ứng đó đang tiến hành ở 30^oC tăng lên 81 lần, thì thực hiện phản ứng đó ở nhiệt độ       

A. 50^oC                       B. 60^oC                       C. 70^oC                       D. 80^oC.

Ex12. Hãy cho biết người ta lợi dụng yếu tố nào để tăng tốc độ phản ứng trong các trường hợp sau:

a. Dùng không khí nén, nóng thổi vào lò cao để đốt cháy than cốc (trong sản xuất gang).

b. Nung đá vôi ở nhiệt độ cao để sản xuất vôi sống.

c. Nghiền nguyên liệu trước khi đưa vào lò nung để sản xuất clanhke (trong sản xuất ximăng).

Ex13. Giải thích tại sao nhiệt độ của ngọn lửa axetilen cháy trong oxi cao hơn nhiều so với cháy trong không khí.

Ex14. Cho phản ứng hóa học: H_{2 (k)} + I_{2 (k)} ⇔ 2HI _(k).

Công thức tính tốc độ của phản ứng trên là v = k[H₂].[I₂]. Tốc độ của phản ứng hóa học trên sẽ tăng bao nhiêu lần khi tăng áp suất chung của hệ lên 3 lần?

Ex15. 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 trên tăng 2 lần.

Dạng 2. XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG (K) KHI BIẾT NỒNG ĐỘ CÂN BẰNG CỦA CÁC CHẤT TRONG PHẢN ỨNG VÀ NGƯỢC LẠI

Phương pháp: Hiểu khái niệm và vận dụng tốt công thức tính hằng số cân bằng phản ứng

1. Khái niệm: là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

2. Hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch

Xét hệ đồng thể (các chất cùng một trạng thái hoặc khí hoặc lỏng): aA + bB ⇔ cC + dD

Tốc độ phản ứng thuận:   v_t = k_t[A]^a.[B]^b

Tốc độ phản ứng nghịch: v_n = k_n[C]^c.[D]^d

Ở trạng thái cân bằng: v_t = v_n và theo ĐLTDKL, ta có hằng số cân bằng K_C được tính:

\({K_C} = \frac{{{k_t}}}{{{k_n}}} = \frac{{{{\left[ C \right]}^c}.{{\left[ D \right]}^d}}}{{{{\left[ A \right]}^a}.{{\left[ B \right]}^b}}}\)

Trong đó [A], [B], [C], [D] là nồng độ mol/l của các chất A, B, C, D ở thời điểm cân bằng; kt, kn là hằng số tốc độ của phản thuận và phản ứng nghịch; K_C là hằng số cân bằng biểu thị qua nồng độ. K_C chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Đối với phản ứng giữa các chất khí thì HSCB biểu thị qua áp suất riêng phần của các chất khí ở TTCB:

\({K_P} = \frac{{P_C^c.P_D^d}}{{P_A^a.P_B^b}}\)

Quan hệ giữa K_C và K_P: K_P = K_C(RT)^Dn

Trong đó: Dn = (c + d) – (a + b); Nếu Dn = 0 thì K_P = K_C

Trong hệ dị thể: Nồng độ chất rắn được coi là hằng số nên không có mặt trong biểu thức tính K_C.

Ex:     C_(r) + CO_{2 (k)}  ⇔   2CO _(k)   →   \({K_C} = \frac{{{{[CO]}^2}}}{{[C{O_2}]}}\)

Ex16. Viết biểu thức tính tốc độ của các phản ứng sau đây:

a) N_{2 (k)}  +  3H_{2 (k)} ⇔ 2NH_{3 (k)}                          b) C _(r)  +  CO_{2 (k)} ⇔ 2CO _(k) ;

c) 4FeS_{2 (r)}  +  11O_{2 (k)} ⇔ 8SO_{2 (k)}  +  2Fe₂O_{3 (r)}           d) Fe₂O_{3 (r)}  +  3CO _(k) ⇔ 2Fe _(r) + 3CO_{2 (k)} ;

Ex17. Viết biểu thức tính tốc độ cho các phản ứng thuận nghịch sau đây:

a) N_{2 (k)}  +  O_{2 (k)} ⇔ 2NO _(k)                                   b) N₂O_{4 (k)} ⇔ 2NO_{2 (k)} ;

c) N_{2 (k)}  +  3H_{2 (k)} ⇔ 2NH_{3 (k)}                               d) PCl_{5 (k)}  ⇔ PCl_{3 (k)} + Cl_{2 (k)} ;

Ex18. Cho biết phản ứng sau: H₂O_(k)  +  CO_(k) ⇔  H_2(k)  +  CO_2(k)

Ở 700^oC hằng số cân bằng K_C = 1,873. Tính nồng độ H₂O và CO ở trạng thái cân bằng, biết rằng hỗn hợp ban đầu gồm 0,300 mol H₂O và 0,300 mol CO trong bình 10 lít ở 700^oC.

Ex19. Hằng số cân bằng K_C của phản ứng H_2(k)  +  Br_2(k) ⇔ 2HBr_(k) ở 730^oC là 2,18.10⁶. Cho 3,20 mol HBr vào trong bình phản ứng dung tích 12,0 lít ở 730^oC. Tính tốc độ của H₂, Br₂ và HBr ở trạng thái cân bằng.

Ex20. Iot bị phân hủy bởi nhiệt theo phản ứng sau: I_2(k) ⇔ 2I_(k). Ở 727^oC hằng số cân bằng K_C là 3,80.10^-5. Cho 0,0456 mol I₂ vào trong bình 2,30 lít ở 727^oC. Tính nồng độ I₂ và I ở trạng thái cân bằng.

Ex21. Khi đun nóng HI trong một bình kín, xảy ra phản ứng sau: 2HI_(k) ⇔ H_2(k) + I_2(k).

a. Ở nhiệt độ nào đó, hằng số cân bằng KC của phản ứng bằng 1/64. Tính xem có bao nhiêu phần trăm HI bị phân hủy ở nhiệt độ đó.

b. Tính hằng số cân bằng KC của hai phản ứng sau ở cùng nhiệt độ như trên.

HI_(k) → \(\frac{1}{2}{H_2} + \frac{1}{2}{I_2}\) và H_2(k) + I_2(k) ⇔2HI_(k)

Ex22. Hằng số cân bằng của phản ứng: CO_(k) + H₂O_(k) → CO_2(k) + H_2(k).

Ở 650^oC có K = 1. Biết nồng độ ban đầu của CO là 0,1 mol/lit, của H₂O là 0,4 mol/lit. Tính nồng độ mol/lit của các chất khi cân bằng

Dạng 3. GIẢI THÍCH SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG

Phương pháp: vận dụng nguyên lí Lơ Satơlie

Nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch đang ở TTCB khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

Cụ thể:

- Khi tăng nồng độ của một chất, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất đó (và ngược lại).

- Khi tăng áp suất của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số phân tử khí (và ngược lại).

- Khi tăng nhiệt độ của hệ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (và ngược lại).

Lưu ý: 

FKhi phản ứng ở TTCB nếu số mol khí ở hai vế của phương trình bằng nhau thì khi thay đổi  áp suất, cân bằng sẽ không chuyển dịch.

FNhiệt phản ứng: H (phản ứng toả nhiệt H < 0 ;  phản ứng thu nhiệt H > 0).

Nếu phản ứng thuận thu nhiệt thì phản ứng nghịch toả nhiệt với giá trị tuyệt đối của nhiệt phản ứng như nhau.

Ex: N₂O₄ →  2NO₂ ( H = +58 KJ) ;    2NO_­2   →  N₂O₄ ( H = -58 kJ).

Ex23. Xét các hệ cân bằng sau trong một bình kín:

C_(r)  +  H₂O_(k)  → CO_(k)  +  H_2(k)  DH > 0              (1)

CO_(k)  +  H₂O_(k) →  CO_2(k)  +  H_2(k)  DH < 0         (2)

Các cân bằng trên chuyển dịch như thế nào khi biến đổi một trong các điều kiện sau:

a) Tăng nhiệt độ;                    

b) Thêm lượng hơi nước vào;                        

c) Thêm khí hiđro vào;

d) Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống;        

e) Dùng chất xúc tác.

Ex24. Cho phản ứng thuận nghịch sau: 2NaHCO_3(r)  → Na₂CO_3(r) + CO_2(k) + H₂O_(k); DH = 129kJ.

Có thể dùng những biện pháp gì để chuyển hóa nhanh và hoàn toàn NaHCO₃ thành Na₂CO₃.

Ex25. Cho cân bằng sau đây: N₂  +  3H₂ ⇔ 2NH₃  +  Q.

Khi thay đổi áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào? Giải thích?

Ex26. Cho phản ứng: 2SO₂  +  O₂  → 2SO₃  +  Q

Cân bằng chuyển dịch theo chiều nào khi:

A. Tăng nồng độ SO₂;             

B. Giảm nồng độ O₂;

C. Giảm áp suất;                     

D. Tăng nhiệt độ.

Ex27. Cho phản ứng: C_(r)  +  H₂O_(k) → CO_(k)  +  H_2(k)  ; DH = 131KJ.

Cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào khi:

a) Tăng nhiệt độ;                    

b) Lấy bớt H₂ ra;        

c) Dùng chất xúc tác;

d) Thêm lượng hơi nước vảo;

e) Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống.

Ex28: Cho các cân bằng hoá học

(1) N_{2 (k)} + 3H_{2 (k)} ⇔ 2NH_{3 (k)}                   

(2) H_2(k) + I_2(k) ⇔ 2HI_(k)       

(3) 2SO_2(k) + O_2(k) ⇔ 2SO_{3 (k)}                     

(4) 2NO₂   ⇔ N₂O₄      

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

A. (1), (2), (3).             B. (2), (3), (4).             C. (1), (3), (4).             D. (1), (2), (4)  

Ex29. Cho cân bằng hoá học: N_{2 (k)} + 3H_{2 (k)} ⇔ 2NH_{3 (k)} ; phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt. Cân bằng hoá học không bị dịch chuyển khi:          

A. thay đổi áp suất của hệ                             B. thay đổi nồng độ N₂              

C. thay đổi nhiệt độ                                        D. thêm xúc tác Fe

Ex30.  Cho các cân bằng sau:

 (1) 2SO_2(k) + O_2(k) ⇔ 2SO_{3 (k)}                 (2) N_{2 (k)} + 3H_{2 (k)} ⇔  2NH_{3 (k)}

 (3) 2HI(k) ⇔ H₂(k) + I₂(k)                        (4) CO_2(k)  + H_2(k)  ⇔ CO_(k) + H₂O_(k)

Khi thay đổi áp suất, nhóm gồm các cân bằng không bị dịch chuyển là

A. (1) và (2)                B. (1) và (3)                 C. (3) và (4)                 D. (2) và (4)

---(Để xem nội dung chi tiết các phần còn lại vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học môn Hóa 10 năm học 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

​Chúc các em học tập tốt !