BÀI : TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HOÁ HỌC I.Tóm tắt kiến thức
1. Khái niệm về tốc độ phản ứng hoá học
- Tốc độ trung bình:
- Tốc độ phản ứng là độ biến thiên CM của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong 1 đơn vị thời gian.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng a) Nồng độ:
Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
b) Áp suất:
- Khi P tăng, CM chất khí tăng, nên tốc độ phản ứng tăng.
c) Nhiệt độ:
Khi tăng nhiệt độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
d. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt.
Khi tăng diện tích bề mặt chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
e. 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.
II. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Trong thí nghiệm oxi hoá axit fomic xảy ra phản ứng sau:
Br2+ HCOOH → 2HBr + CO2
Lúc ban đầu Br2 là 0,0120 mol/l, sau 50 giây nồng độ là 0,0101 mol/l. Hãy xác định:
- Tốc độ trung bình tham gia phản ứng của Br2, HCOOH.
- Tốc độ trung bình tạo thành của HBr và CO2.
- Tốc độ trung bình của phản ứng.
Hướng dẫn giải:
Xét phản ứng:
Br2 + HCOOH → 2HBr + CO2 t1 = 0: 0,0120 (M)
t2 = 50s: 0,0101 (M)
- Tốc độ trung bình tham gia phản ứng của Br2
- Tỉ lệ tham gia phản ứng của Br2 và HCOOH là 1: 1 nên tốc độ trung bình tham gia phản ứng của HCOOH là:
- Tỉ lệ trong phương trình của Br2 với HBr là 1: 2 nên tốc độc trung bình tạo thành của HBr là:
- Tỉ lệ trong phương trình của Br2 với CO2 là 1: 1 nên tốc độ trung bình tạo thành của CO2 là:
- Do hệ số cân bằng của Br2 là 1 nên:
Ví dụ 2:
a. Tại sao nhiệt độ của ngọn lửa axetilen cháy trong oxi cao hơn nhiều so với cháy trong không khí tạo nên nhiệt độ hàn cao hơn.
b. Tại sao khi đun bếp ở gia đình người ta thường đập nhỏ than, củi ra ? Hướng dẫn giải:
a. Nồng độ cao nên tốc độ phản ứng nhanh hơn b. Tăng diện tích tiếp xúc
Ví dụ 3:
Xét phản ứng A + B à C
Lúc đầu bđ = 0,8M, bđ = 1M.Sau 20 phút, giảm xuống còn 0,78M.
a) Tính tốc độ phản ứng trung bình trong khoảng thời gian 20 phút. Tốc độ tính theo A và B có khác không?
b) Nồng độ của B sau 20 phút là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
a)V = - = - = 10-3 mol.l-1.phút-1
b)V= => = V. = 10-3.20= 0,02 à sau - bđ = 0,02
à sau = 0,02 + 1 = 1.02 M III. Bài tập tự luyện
Câu 1: Cho phản ứng hóa học: A + B → C
Nồng độ ban đầu của A là 1 mol/l, của B là 0,8 mol/l. Sau 10 phút, nồng độ của B chỉ còn 20%
nồng độ ban đầu. Tốc độ trung bình của phản ứng là Đs:
Câu 2: Hãy cho biết yếu tố nào đã ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng sau:
a. Đưa lưu huỳnh đang cháy ngoài không khí vào lọ đựng khí oxi, sự cháy diễn ra mạnh và nhanh hơn
b. Khi ủ bếp than, người ta đậy nắp bếp lò làm cho phản ứng cháy của than chậm lại.
c. Phản ứng oxi hóa SO2 thành SO3 diễn ra nhanh hơn khi có mặt V2O5
d. Nhôm bột phản ứng với dung dịch HCl nhanh hơn so với nhôm dây e. Người ta chẻ nhỏ củi để bếp lửa cháy mạnh hơn
f. Để giữ cho thực phẩm tươi lâu, người ta để thực phẩm trong tủ lạnh.
g. Để hầm thức ăn nhanh chín, người ta sử dụng nồi áp suất
k. Để làm sữa chua, rượu… người ta sử dụng các loại men thích hợp.
Đs: a. nhiệt độ ; b. diện tích tiếp xúc; c. xúc tác; d. diện tích tiếp xúc; e. diện tích tiếp xúc ; f nhiệt độ; g. áp suất; k. xúc tác
BÀI: CÂN BẰNG HOÁ HỌC I.Tóm tắt kiến thức
1. Phản ứng một chiều: Là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định
2. Phản ứng thuận nghịch: Là phản ứng mà trong điều kiện xác định có thể đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau
3. Cân bằng hóa học: Là trạng thái của hệ phản ứng thuận nghịch , tại đó tốc độ phản ứng thuận và nghịch bằng nhau và nồng độ các chất không thay đổi nữa . Cân bằng hóa học là một cân bằng động .
4. Hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch (K):
o Đối với hệ phản ứng thuận nghịch đồng thể (hệ chỉ gồm chất khí hoăc chất tan trong dung dịch ) tổng quát dạng :
a A + b B c C + d D
Kc = =
là nồng độ mol/l của các chất A , B , C , D ở trạng thái cân bằng
Đối với hệ phản ứng thuận nghịch dị thể ( hệ gồm chất rắn và khí) hoặc (hệ gồm chất rắn và chất tan trong dung dịch ) thì nồng độ của chất rắn được coi là hằng số (không có trong biểu thức tính K )
Thí dụ : C(r) + CO2(k) 2CO(k) Kc = ; CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) Kc = [CO2]
Hằng số cân bằng của một phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ .
Đối với một phản ứng xác định , nếu thay đổi hệ số các chất trong phản ứng thì giá trị hằng số cân bằng cũng thay đổi .
Thí dụ : N2(k) + 3H2(k) 2 NH3(k) Kc1 = 5. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học:
Khái niệm : Sự chuyển dich cân bằng là sự phá vỡ trạng thái cân bằng cũ để chuyển sang trạng thái cân bằng mới do các yếu tố bên ngoài (nồng độ , nhiệt độ ,áp suất ) tác động lên cân bằng .
Nguyên lí chuyển dịch cân bằng (Lơ satơliê) : Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng , khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi (nồng độ , nhiệt độ , áp suất ); cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó .
Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học
o Khi tăng nồng độ một chất , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất đó o Khi giảm nồng độ một chất , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ chất đó o Khi tăng nhiệt độ của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt ( ).
o Khi giảm nhiệt độ của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt ( ).
Nếu phản ứng thuận là tỏa nhiệt thì phản ứng nghịch là phản ứng thu nhiệt (hoặc ngược lại ) o Khi tăng áp suất của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số phân tử khí .
o Khi giảm áp suất của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng số phân tử khí .
Đối với hệ phản ứng thuận nghịch mà có số phân tử khí ở phản ứng thuận bằng số phân tử khí ở phản ứng nghịch , thì áp suất không làm chuyển dịch cân bằng .
o Chất xúc tác không có tác dụng làm chuyển dịch cân bằng , mà chỉ có tác dụng làm cho phản ứng nhanh chóng đạt đến TTCB .
II. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho cân bằng :N2O4 → 2NO2. Cho 18,4 gam N2O4 vào bình chân không dung tích 5,9 lít ở 27oC, khi đạt đến trạng thái cân bằng, áp suất là 1 atm. Hằng số cân bằng KC ở nhiệt độ này là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
n N2O4 = 0,2 mol Gọi n N2O4 pư = x mol
ncân bằng = 0,2 – x + 2x = 0,2 + x = 0,24 ⇒ x = 0,04 mol
⇒ [NO2] = 0,04 : 5,9 = ; [N2O4] = 8/295
Ví dụ 2. Xét các hệ cân băng sau:
C(r)+ H2O(k) CO(k)+ H(k)); ΔH= 131kJ (1) CO(k)+ H2(k) CO2(k) + H2(k) ; ΔH= - 42kJ (2)
Các cân bằng trên chuyển dịch như thế nào khi biến đổi trong một các điều kiện sau:
Tăng nhiệt độ.
Thêm lượng hơi nước vào.
Lấy bớt H2 ra.
Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống.
Dùng chất xúc tác.
Hướng dẫn:
Tăng nhiệt độ: Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch Thêm lượng hơi nước: Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận
Thêm khí H2 vào: Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch
Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống không làm chuyển dịch cân bằng
Dùng chất xúc tác: không làm chuyển dịch cân bằng III. Bài tập tự luyện
Câu 1: Cho phản ứng thuận nghịch sau ở nhiệt độ cao:
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 ↑
Cân bằng phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều nào khi.
a) Tăng nồng độ của H2
b) Giảm nồng độ của H2O Đs:
Cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nồng độ H2
Cân bằng cũng dịch chuyển theo chiều nghịch khi giảm nồng độ H2O
Câu 2: Nồng độ ban đầu của H2 và I2 đều là 0,03 mol/l. Khi đạt đến cân bằng, nồng độ của HI là 0,04 mol/l
a) Tính nồng độ cân bằng của H2 và I2
b) Tính nồng độ cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI Đs:
a.Nồng độ cân bằng của H2 và I2 là:
[H2]=[I2]=0,03 – 0,02 =0,01 (mol/l)
b) Hằng số cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI.
c) KC =
