Lý Thuyết Tốc độ Phản ứng Và Cân Bằng Hóa Học - DINHNGHIA.VN

Số lượt đọc bài viết: 12.837

Để so sánh được mức độ xảy ra nhanh hay chậm của các phản ứng hóa học thì ta dùng đại lượng tốc độ phản ứng hóa học. Vậy tốc độ phản ứng hóa học là gì? Lý thuyết về tốc độ phản ứng và một số bài tập điển hình? Thí nghiệm về tốc độ phản ứng hóa học?… Nội dung bài viết dưới đây của DINHNGHIA.VN sẽ giúp bạn có được những kiến thức hữu ích về chủ đề tốc độ phản ứng trong hóa học, cùng tìm hiểu nhé!.

MỤC LỤC

• Tốc độ phản ứng hóa học lớp 10
  • Khái niệm tốc độ phản ứng là gì?
  • Tốc độ trung bình của phản ứng
  • Công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng
• Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
  • Ảnh hưởng của nồng độ
  • Ảnh hưởng của nhiệt độ
  • Ảnh hưởng của áp suất
  • Ảnh hưởng của diện tích bề mặt
  • Ảnh hưởng của chất xúc tác
• Kiến thức về cân bằng hóa học
  • Phản ứng thuận nghịch
  • Định nghĩa cân bằng hóa học 
  • Nguyên lí chuyển dịch cân bằng
• Một số công thức về tốc độ phản ứng
  • Biểu thức vận tốc phản ứng
  • Hằng số cân bằng trong phản ứng
• Bài tập về tốc độ phản ứng hóa học

Tốc độ phản ứng hóa học lớp 10

Khái niệm tốc độ phản ứng là gì?

• Tốc độ phản ứng được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng, hoặc sản phẩm ứng trong một đơn vị thời gian.
• Theo quy ước: 
  • Nồng độ được tính bằng mol/l
  • Thời gian được tính bằng giây (s), phút (ph), giờ (h)…

Tốc độ trung bình của phản ứng

Xét phản ứng: \(A\rightarrow B\)

Ở thời điểm \(t_{1}\): \(C_{A}\) là \(C_{1}\) mol/l

Ở thời điểm \(t_{2}\): \(C_{A}\) là \(C_{2}\) mol/l (\(C_{1}>C_{2}\))

Công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng

• Tốc độ của phản ứng tính theo A trong khoảng thời gian \(t_{1} \rightarrow t_{2}\):

\(\bar{v} = \frac{C_{1}-C_{2}}{t_{2}-t_{1}} = \frac{C_{2} – C_{1}}{t_{2}-t_{1}} = -\frac{\Delta C}{\Delta t}\)

• Tốc độ của phản ứng tính theo sản phẩm B:

Ở thời điểm \(t_{1}\): \(C_{B}\) là \(C_{1}\) mol/l

Ở thời điểm \(t_{2}\): \(C_{B}\) là \(C_{2}\) mol/l (\(C_{1}>C_{2}\))

\(\bar{v} = \frac{C_{1}-C_{2}}{t_{2}-t_{1}} =\frac{\Delta C}{\Delta t}\)

Do đó, công thức tổng quát tính tốc độ phản ứng trong khoảng thời gian từ \(t_{1}\) đến \(t_{2}\) là:

\(\bar{v} = \pm \frac{\Delta C}{\Delta t}\)

Trong đó: 

\(\bar{v}\) là tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ \(t_{1}\) đến \(t_{2}\).

\(+\Delta C\) là biến thiên nồng độ chất sản phẩm.

\(-\Delta C\) là biến thiên nồng độ chất tham gia phản ứng (chất tạo thành).

Biểu thức tốc độ của phản ứng trên:  \(V=k[A]\)

Trong đó: k là hằng số tốc độ phản ứng

Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Ảnh hưởng của nồng độ

Khi nồng độ chất phản ứng tăng thì tốc độ của phản ứng tăng.

Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng.
• Khi nhiệt độ phản ứng tăng dẫn đến hai hệ quả sau:
  • Tốc độ chuyển động của các phân tử tăng, dẫn đến tần số va chạm giữa các chất phản ứng tăng.
  • Tần số va chạm có hiệu quả giữa các chất phản ứng tăng nhanh. Đây là yếu tố chính làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh khi tăng nhiệt độ.

Ảnh hưởng của áp suất

• Đối với phản ứng có chất khi tham gia thì khi áp suất tăng (nồng độ chất khí tăng), tốc độ phản ứng sẽ tăng.
• Khi tăng áp suất, khoảng cách giữa các phân tử càng nhỏ, nên sự va chạm càng dễ có hiệu quả hơn, do đó phản ứng xảy ra nhanh hơn.

Ảnh hưởng của diện tích bề mặt

Đối với phản ứng có chất rắn tham gia, khi diện tích bề mặt tăng thì tốc độ phản ứng sẽ tăng.

Ảnh hưởng của chất xúc tác

• Chất xúc tác được biết đến là chất có tác dụng làm biến đổi mãnh liệt tốc độ của phản ứng nhưng không bị tiêu hao trong phản ứng.
• Những chất xúc tác làm xúc tiến cho quá trình xảy ra nhanh hơn là chất xúc tác dương. Trong kĩ thuật hiện đại thì xúc tác dương được sử dụng một cách rộng rãi. 

Ví dụ: trong quá trình tổng hợp \(NH_{3}\), sản xuất \(H_{2}SO_{4}, HNO_{3}\), cao su nhân tạo, chất dẻo,…

• Những chất xúc tác làm cho quá trình xảy ra chậm được gọi là chất xúc tác âm.

Ví dụ: Quá trình oxi hóa \(Na_{2}SO_{3}\) trong dung dịch thành \(Na_{2}SO_{4}\) xảy ra chậm khi cho thêm glycerol.

Kiến thức về cân bằng hóa học

Phản ứng thuận nghịch

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra đồng thời theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều kiện như nhau.

Ví dụ:

\(H_{2} + I_{2} \rightleftharpoons 2HI\)

Định nghĩa cân bằng hóa học 

Cân bằng hóa học được định nghĩa là trạng thái của phản ứng thuận nghịch mà tại đó thì vận tốc của phản ứng thuận bằng vận tốc phản ứng nghịch.

Lưu ý: Cân bằng hóa học chính là cân bằng động vì khi đó phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, tuy nhiên với vận tốc như nhau nên nồng độ các chất trong hệ không còn thay đổi.

Nguyên lí chuyển dịch cân bằng

• Khi nồng độ một chất nào đó (trừ chất rắn) trong cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều phản ứng làm giảm nồng độ chất đó và ngược lại.
• Khi tăng áp suất chung của hệ cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều phản ứng có số mol ít hơn và ngược lại.
• Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, nếu số mol khí ở hai vế của phương trình bằng nhau thì khi tăng áp suất cân bằng sẽ không chuyển dịch.
• Khi tăng nhiệt độ, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều phản ứng thi nhiệt và ngược lại.

Lưu ý: Chất xúc tác không làm dịch chuyển cân bằng, chỉ làm phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân bằng.

Một số công thức về tốc độ phản ứng

Biểu thức vận tốc phản ứng

• Vận tốc phản ứng sẽ tỉ lệ thuận với tích nồng độ của các chất tham gia phản ứng, với số mũ là hệ số hợp thức của các chất tương ứng trong phương trình phản ứng hóa học.

Xét phản ứng: \(mA + nB \rightarrow pC + qD\)

Biểu thức vận tốc: 

\(v = k [A]^{m}[B]^{n}\)

Trong đó:

• k: hằng số tỉ lệ (hằng số vận tốc).
• [A], [B]: nồng độ mol của chất A và B.

Hằng số cân bằng trong phản ứng

Xét phản ứng thuận nghịch: \(mA + nB \rightleftharpoons pC + qD\)

Vận tốc phản ứng thuận: \(vt=kt[C]m[D]n\)

Vận tốc phản ứng nghịch: \(v_{n}= kn [C]^{p}[D]^{q}\)

Bài tập về tốc độ phản ứng hóa học

Bài 1: Tốc độ của phản ứng tăng bao nhiêu lần nếu tăng nhiệt độ từ 200 độ C đến 240 độ C, biết rằng khi tăng 10 độ C thì tốc độ phản ứng tăng 2 lần.

Cách giải:

Gọi \(V_{200}\) là tốc độ phản ứng ở 200 độ C

Ta có: 

\(V_{210} = 2V_{200}\)

\(V_{220} = 2V_{210} = 4V_{200}\)

\(V_{230} = 2V_{220} = 8V_{200}\)

\(V_{240} = 2V_{230} = 16V_{200}\)

Vậy tốc độ phản ứng tăng lên 16 lần

Bài 2: Cho phản ứng: \(A+ 2B \rightarrow C\)

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

1. Tính tốc độ phản ứng lúc ban đầu.
2. Tính tốc độ phản ứng tại thời điểm t khi nồng độ A giảm 0,1 mol/l.

Cách giải:

1. Tốc độ ban đầu:

\(V_{bd} = k.[A].[B]2= 0,4.[0,3].[0,5] 2 =0,3 mol/ls\)

     2. 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:

\([A’] = 0,3 – 0,1 =0,2 (mol/l)\)

\([B’]=0,5 -0,2 =0,3 (mol/l)\)

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

DINHNGHIA.VN đã cùng bạn tìm hiểu chi tiết về chủ đề tốc độ phản ứng hóa học cùng một số nội dung liên quan. Mong rằng kiến thức trong bài viết trên sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình nghiên cứu và học tập về chuyên đề tốc độ phản ứng hóa học. Chúc bạn luôn học tập tốt!. 

Xem thêm:

• Halogen là gì? Tìm hiểu lý thuyết và bài tập nhóm halogen
• Liên kết cộng hóa trị là gì? Chuyên đề liên kết cộng hóa trị
• Phản ứng oxi hóa khử là gì? Ví dụ phương trình phản ứng oxi hóa khử

Rate this post Please follow and like us: