TÊN CHUYÊN ĐỀ: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC
PHẦN A: LÍ THUYẾT
I. Định nghĩa tốc độ phản ứng
- Định nghĩa: Tốc độ phản ứng là đại lượng chỉ mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hoá học.
Hình. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ theo thời gian
Các phản ứng xảy ra với tốc độ khác nhau, có phản ứng xảy ra nhanh, có phản ứng xảy ra chậm.
Ví dụ quá trình oxy hóa sắt trong khí quyển là phản ứng chậm – có thể mất vài năm. Phản ứng cháy của cellulose (thành phần chính của gỗ) diễn ra trong vài giây.
Ví dụ 1: Các phản ứng đốt cháy (cồn, than, củi, giấy,...) xảy ra ngay lập tức, kèm theo sự toả nhiệt và phát sáng. Những phản ứng này xảy ra với tốc độ rất nhanh.

Hình 1: Phản ứng đốt cháy than
Ví dụ 2: Dây thép, cửa sắt (chứa sắt) sau một thời gian có thể xuất hiện lớp gỉ màu nâu, xốp. Ta nói rằng, phản ứng của sắt với oxygen trong không khí ẩm xảy ra với tốc độ chậm hơn.
Hình 2: Sắt gỉ khi để lâu trong không khí
II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học
Phản ứng hóa học muốn xảy ra thì các chất ban đầu phải va chạm với nhau đủ mạnh và đúng hướng
Vì vậy nếu số va chạm có hiệu quả tăng sẽ làm tăng tốc độ phản ứng
1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng
- Ví dụ 1: Thí nghiệm: Cho hai thanh Mg khối lượng như nhau tác dụng với dung dịch HCl dư theo hình vẽ dưới đây
Ta thấy: Thí nghiệm (a) bọt khí thoát ra nhiều hơn so với ở thí nghiệm (b)
→ ở (a) Mg tan nhanh hơn; nồng độ HCl giảm đi nhiều hơn ở (b).
→ Khi tăng nồng độ HCl, tốc độ phản ứng tăng.
Nhận xét : Khi tăng nồng độ chất phản ứng → số va chạm hiệu quả tăng → tốc độ phản ứng tăng.
Kết luận : Nồng độ chất phản ứng tăng à va chạm tăng à tốc độ tăng.

Hình. Hình minh hoạ chất phản ứng có nồng độ lớn (a) và nồng độ bé (b)
Lưu ý : Nồng độ không ảnh hưởng đến phản ứng có chất rắn tham gia.
2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Ví dụ 1. Lấy hai cốc nước, một cốc nước lạnh và một cốc nước nóng, cho đồng thời vào mỗi cốc một viên C sủi.
Ta thấy phản ứng ở cốc nước nóng xảy ra nhanh hơn.Như vậy khi tăng nhiệt độ của chất tham gia phản ứng, tốc độ phản ứng tăng lên.
Quan sát hình sau :
Hình. Chuyển động của chất phản ứng khi chưa đun nóng (a) và được đun nóng (b)
Nhận xét :
+ Hình (a), khi chưa đun nóng, các phân tử khí chuyển động chậm hơn.
+ Hình (b), khi đun nóng (tăng nhiệt độ), các phân tử khí chuyển động nhanh hơn → tăng số va chạm hiệu quả → Tốc độ phản ứng tăng.
Kết luận : Nhiệt độ càng tăng à va chạm tăng à tốc độ phản ứng tăng.
Lưu ý : Nhiệt độ ảnh hưởng đến phản ứng cả 3 dạng trạng thái của các chất tham gia.
Hệ số nhiệt độ Van’t Hoff của tốc độ phản ứng
Khi nhiệt độ tăng lên 10oC, tốc độ của phản ứng thường tăng từ 2 đến 4 lần. Số lần tăng này gọi là hệ số nhiệt độ Vant Hoff (Van-hốp), kí hiệu là .
Ta có:
3. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc đến tốc độ phản ứng
Ví dụ 1: Hai nhóm học sinh làm thí nghiệm: nghiên cứu tốc độ phản ứng CaCO3 tan trong dung dịch Hydro chloric acid. Lấy lượng CaCO3 như nhau
* Nhóm thứ nhất : Cho CaCO3 dạng khối thả vào cốc đựng 200ml dung dịch axit HCl 2M.
* Nhóm thứ hai : Cho CaCO3 dạng bột vào cốc đựng 200ml dung dịch axit HCl 2M.
Kết quả cho thấy bọt khí thóat ra ở thí nghiệm của nhóm thứ hai mạnh hơn .

Nhận xét : Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của chất rắn tham gia bằng cách nghiền nhỏ, đập phẳng hoặc cắt thành nhiều mảnh, số va chạm giữa các chất đều tăng lên, số va chạm hiệu quả cũng tăng theo, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.
Kết luận : Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của các chất rắn phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
Lưu ý : Diện tích tiếp xúc chỉ ảnh hưởng đến phản ứng có chất rắn tham gia.
4. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng
Ví dụ 1.
- Thí nghiệm: Ảnh hưởng của xúc tác đến tốc độ phản ứng
+ Hóa chất: Dung dịch H2O2 30%, bột MnO2.
+ Dụng cụ: Ống nghiệm, tàn đóm đỏ.
+ Tiến hành:
Bước 1: Rót 2 mL dung dịch H2O2 vào 2 ống nghiệm (1), (2).
Bước 2: Thêm một ít bột MnO2 vào ống nghiệm (2) và đưa nhanh tàn đóm đỏ vào 2 miệng ống nghiệm.
Ta thấy: Tàn đóm đưa vào miệng ống nghiệm (2) cháy nhiều hơn ở miệng ống nghiệm (1) → O2 tạo ra ở ống nghiệm (2) nhiều hơn → Ống nghiệm (2) có tốc độ phản ứng nhanh hơn.
Nhận xét : Chất xúc tác cung cấp một con đường thay thế làm giảm năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng (năng lượng tối thiểu mà các chất phản ứng cần phải có phản ứng có thể để xảy ra) và làm tăng tốc độ phản ứng.
Kết luận : Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, mà sau phản ứng nó không bị thay đổi cả về lượng và chất. ( có thể thay đổi kích thước, hình dạng , độ xốp…)
Đặc điểm của chất xúc tác :
⦁ Chất xúc tác không bị tiêu hao bởi phản úng (cả về lượng và chất).
⦁ Chất xúc tác có tính chọn lọc (có tác dụng tăng tốc độ phản ứng trong một số phản ứng nhất định).
5. Ảnh hưởng của áp suất- áp suất của các chất phản ứng ( khí )

Hình (a), áp suất thường: thể tích lớn hơn, mật độ các phân tử khí thấp hơn → Tốc độ phản ứng thấp hơn.
Hình (b), áp suất cao → mật độ các phân tử khí cao hơn → Tốc độ phản ứng nhanh hơn.
Nhận xét :
Tăng áp suất thì thể tích khí giảm nên khoảng cách giữa các phân tử sẽ nhỏ hơn nên va chạm giữa chúng sẽ nhiều hơn vì thế tốc độ phản ứng tăng.
Đối với các chất khí, nồng độ của chất khí tỉ lệ với áp suất của nó. Khi áp suất chất tham gia phản ứng ở khí tăng lên n lần sẽ làm nồng độ mỗi chất khí tham gia phản ứng tăng lên n lần từ đó tính được tốc độ phản ứng tăng lên
III. Tốc độ trung bình của phản ứng
- Khái niệm: Tốc độ trung bình của phản ứng là tốc độ tính trung bình trong một khoảng thời gian phản ứng.
- Phản ứng tổng quát: aA + bB mM + nN
Trong đó:
+ : Tốc độ trung bình của phản ứng
+ : sự biến thiên nồng độ.
+ :biến thiên thời gian.
+ C1, C2 là nồng độ của một chất tại 2 thời điểm tương ứng t1, t2.
+ Đơn vị nồng độ (mol/L); đơn vị thời gian: giây (s), phút (min), giờ (h), ngày (d).
Giải thích vì sao liên quan đến sự biến thiên nồng độ chất đầu có dấu âm,
liên quan đến sự biến thiên nồng độ chất sản phẩm có dấu dương: Theo thời gian thì nồng độ các chất đầu giảm mà biến thiên nồng độ là lấy nồng độ cuối trừ đi nồng độ đầu mà vận tốc thì không âm nên phải có dấu trừ. Đối với sản phẩm thì theo thời gian sản phẩm tạo ra ngày càng nhiều hơn nên biến thiên nồng độ là dấu dương vậy nên sẽ không có dấu âm
⦁ Ví dụ
3. Định luật tác dụng khối lượng : ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.
Xét phản ứng đơn giản có dạng : aA + bB ⟶ cC + Dd
⟶ Biểu thức tốc độ phản ứng :
Trong đó: CA, CB là nồng độ chất tham gia
Định luật tác dụng khối lượng áp dụng cho các phản ứng đơn giản.
( Phản ứng đơn giản là phản ứng các chất tham gia phản ứng sẽ trực tiếp phản ứng với nhau để tạo ra các sản phảm, không tạo ra các sản phẩm trung gian hoặc diễn ra qua nhiều giai đoạn )
⦁ Hằng số k đặc trưng cho mỗi phản ứng và chỉ phụ thuộc vào bản chất phản ứng – thay đổi theo chất & nhiệt độ.
⦁ Khi CA = CB = 1M ⟶ v = k : Khi đó k chính là tốc độ của phản ứng và được gọi là hằng số tốc độ riêng của phản ứng.
⦁ Ví dụ 2NO(g) + O2(g) ⟶ 2NO2(g)
⟶ Biểu thức liên hệ giữa tốc độ phản ứng và nồng đồng các chất tham gia :
IV. Ứng dụng thực tiễn của tốc độ phản ứng
- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng một cách thích hợp sẽ tăng hiệu quả các hoạt động trong đời sống và sản xuất.
5 yếu tố ảnh hưởng
Mô tả
Hình minh họa
Nồng độ
Dùng bình chứa oxygen thay cho dùng không khí để đốt cháy acetylene, ứng dụng trong đèn xì oxygen – acetylene. : Quá trình đốt cháy acetylene bằng oxygen nồng độ cao giúp quá trình đốt cháy diễn ra hoàn toàn, sinh ra nhiệt lượng lớn & nhanh để ứng dụng trong hàn, cắt kim loại.
Khi đốt than trong lò, đậy nắp lò sẽ giữ than cháy được lâu hơn: Khi đậy nắp bếp lò làm hạn chế lượng oxygen trong không khí cung cấp cho quá trình đốt cháy tham, làm giảm tốc độ phản ứng, giữ than cháy lâu hơn.
Bệnh nhân suy hô hấp cần thở oxygen thay vì không khí.
Áp suất
Tăng áp suất để tăng tốc độ phản ứng tổng hợp amonia :
N2(g) + 3H2(g) ⟶ 2NH3(g)
Nhiệt độ
Bảo quản thức ăn trong tủ lạnh để thức lâu bị ôi thiu : Quát trình ôi thiu thực phẩm là do vi khuẩn hoạt động phân hủy thức ăn, khi bảo quản trong tủ lạnh, nhiệt độ thấp sẽ hạn chế khả năng hoạt động của vi khuẩn, giúp giữ thức ăn được lâu hơn.
Các quán ăn thường dùng bếp siêu tốc để làm nóng thức ăn một cách nhanh chóng thay vì bếp ga thông thường.
Thực phẩm nấu trong nồi ấp suất sẽ nhanh chín hơn so với khi nấu ở áp suất thường : Áp suất được tạo ra trong nồi áp suất là do quá trình đun sôi, hơi nước bị nén lại trong nồi (nắp được giữ chặt). Khi áp suất tăng, nhiệt độ sôi của nước tăng, làm quá trình nấu chín thức ăn nhanh hơn.
Thông thường khi chúng ta hầm thức ăn thì sự lựa chọn tốt nhất đó là nồi áp suất. Rất nhanh đỡ tốn thời gian hầm và tiện. Lý do nồi áp suất giúp cho chúng ta nấu ăn nhanh hơn nằm chính trong tên của nó : áp suất. Thông thường thì nước sôi ở 100oC. Với các nồi đun nước hoặc thức ăn bình thường, nhiệt độ khi đun khó có thể tăng hơn 100oC bởi vì hơi nước sẽ thoát ra ngoài, cân bằng lại nhiệt độ với môi trường. Tuy nhiên, nếu hơi nước không thoát được ra ngoài thì sao?
Nồi áp suất được thiết kế để giữ lại hơi nước ở trong nồi. Khi đó, áp suất trong nồi tăng lên và hơi nước trong nồi sẽ tạo áp lực lên bề mặt của nước (dạng lỏng) trong nồi, khiến cho nước (ở dạng lỏng) không thể biến thành hơi nước nữa. Do vậy, nhiệt không bị mất ra bên ngoài, nhiệt độ sẽ tăng lên hơn 100oC và giúp thức ăn chín nhanh hơn.
Chính bởi vì trong thời gian đun nấu hơi nước không bị thoát ra ngoài nên dùng nồi áp suất chúng ta sẽ tốn ít nước hơn. Vitamin và các khoáng chất trong thức ăn cũng không bị thoát ra ngoài theo hơi nước như đun bằng các nồi bình thường. Tuy vậy, đun bằng nồi áp suất thường đắt tiền hơn, không phù hợp với mọi loại thức ăn, không cơ động vì … bản thân nồi áp suất khá nặng, không dễ để mang vác trong các chuyến đi xa.
Diện tích tiếp xúc
Chặt cá thành từng khúc nhỏ để kho nhanh hơn thay vì để nguyên con.
Chặt củi thành từng khúc nhỏ để đốt lửa sưởi ấm vượt qua mùa đông lạnh giá không có gấu thay vì để nguyên khúc lớn.
Chất xúc tác
Bình dưa muối (thêm xúc tác là nước dưa chua) nhờ quá trình lên men của vi khuẩn tuy nhiên mất đi lượng vitamin cần thiết.
Hình. Vận dụng các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng trong đời sống thực tế
V. Khái niệm cân bằng hóa học
1. PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU – PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH & CÂN BẰNG HÓA HỌC
a. Phản ứng một chiều
Phản ứng một chiều (phản ứng hoàn toàn): là phản ứng hóa học xảy ra cho đến khi có ít nhất một chất tham gia phản ứng hết. Phương trình hóa học được biểu diễn bằng mũi tên một chiều “”
⦁ Ví dụ phản ứng đốt cháy than trong khí oxygen :
C(s) + O2(g) CO2(g)
b. Phản ứng thuận nghịch
Phản ứng thuận nghịch (phản ứng không hoàn toàn): là phản ứng có thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng một điều kiện. Phương trình hóa học được biểu diễn bằng mũi tên hai chiều “⇌”
Phản ứng theo chiều mũi tên từ trái sang phải được gọi là phản ứng thuận. Phản ứng theo chiều ngược lại được gọi là phản ứng nghịch.
*Đặc điểm của phản ứng thuận nghịchlà: không có chất ban đầu nào tham gia phản ứng hết, hỗn hợp phản ứng lúc nào cũng có đủ các chất của phương trình phản ứng, hay nói cách khác phản ứng không có thời điểm kết thúc mà chỉ đạt đến trạng thái cân bằng hóa học.
⦁ Ví dụ phản ứng tổng hợp ammonia từ khí nitrogen & oxygen :
N2(g) + 3H2(g) ⇌2NH3(g)
Trong đó :


Nhận xét : Khi đạt trạng thái cân bằng của hệ phản ứng thuận nghịch :
⦁ Nồng độ các chất trong hệ phản ứng không đổi theo thời gian do lượng mất đi & lượng sinh ra các chất đó là bằng nhau.
⦁ Phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra với tốc độ bằng nhau (vt = vn ≠ 0).
2. Trạng thái cân bằng hóa học
 Định nghĩa: Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch tại đó tốc độ phản ứng của hai chiều là bằng nhau hay nồng độ các chất không thay đổi nữa ứng với điều kiện bên ngoài xác định không thay đổi.
TD:     Thí nghiệm 1:                        H2(k)  +          I2(k)            2 HI(k)         
Trước phản ứng (mol/l):                  1                      1                                      0
Cân bằng (mol/l):                  0,2                   0,2                                  1,6
            Đến một lúc nào đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch nghĩa là trong một đơn vị thời gian và một đơn vị thể tích có bao nhiêu phân tử HI được tạo thành thì cũng sẽ có bấy nhiêu phân tử HI bị phân hủy,lý luận tương tự cho H2 và I2. Do đó nồng độ tất cả các chất không thay đổi nữa, hay tỉ lệ số mol hoặc nồng độ giữa các chất làhằng số(10% H2, 10%I2, 80%HI). Hệ đạt đến trạng thái cân bằng. Từ đó dù có để phản ứng diễn ra bao lâu đi nữa tỉ lệ này vẫn không đổi nếu giữ nguyên các điều kiện bên ngoài.
Kết luận : Cân bằng hóa học là cân bằng động vì khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng thì phản ứng không dừng lại vẫn tiếp diễn theo cả 2 chiều ( thuận và nghịch) với tốc độ bằng nhau. chỉ có nồng độ các chất tại thời điểm này là không đổi
3. HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH (KC)
- Đối với hệ phản ứng thuận nghịch tổng quát dạng : aA + bB ⇌ cC + dD
Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng thì Vt= Vn nên Kt . CAa. CBb = Kn . CCc. CDd
Nên KC = Kt/Kn =
⦁ Hằng số cân bằng :
Trong đó là nồng độ mol/l của các chất A, B, C, D ở trạng thái cân bằng.
- Từ biểu thức hằng số cân bằng KC ta thấy, nếu KC càng lớn hơn so với 1 thì phản ứng thuận càng chiếm ưu thế hơn Và ngược lại nếu KC càng nhỏ hơn so với 1 thì phản ứng nghịch càng chiếm ưu thế hơn. ( giải thích dựa vào biểu thức tính hằng số cân bằng
+ Khi Kc >> 1 thì nồng độ sản phẩm lớn hơn so với chất đầu chứng tỏ quá trình tạo thành sản phẩm là quá trình thuận diễn ra thuận lợi hơn.
- Hằng số cân bằng (KC) của một phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ & bản chất phản ứng, nếu không ghi rõ thường ở 25 0 C
- Nồng độ các chất ở cân bằng có thể là chất khí hoặc chất tan, không xét chất rắn, chất không tan hoặc dung môi là H2O.
Đối với phản ứng dị thể (hệ gồm chất rắn và khí) hoặc (hệ gồm chất rắn và chất tan trong dung dịch) diễn ra trong dung dịch, do độ tan của chất khí và chất rắn khó tan là hằng số ở nhiệt độ xác định, nồng độ của dung môi coi như không thay đổi trong quá trình phản ứng, nên hằng số cân bằng KC chỉ phụ thuộc vào nồng độ các chất tan trong dung dịch. Coi nồng độ của chất rắn được bằng 1M (không viết trong biểu thức tính KC)
⦁ Ví dụ 1 : H2(g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) =>
⦁ Ví dụ 2 : CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g) =>
⦁ Lưu ý : 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 :
⦁ Ví dụ 3 : N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) (1) =>
N2(g) + H2(g) ⇌ NH3(g) (2) =>
4. SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC & CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
a. Khái niệm
Sự chuyển dịch cân bằng là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng.
b. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng (Le Chatelier): 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, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.
Lưu ý : Yếu tố diện tích tiếp xúc và chất xúc tác không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng hóa học. Trong đó chất xúc tác chỉ làm phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân bằng.
c. Ba yếu tố ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng hóa học
- Ảnh hưởng của nhiệt độ
⦁ Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều phản ứng thu nhiệt ( ), nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ và ngược lại.
Giải thích : Khi tăng nhiệt độ của hệ (môi trường bên ngoài-)thì cân bằng phải chuyển dịch về phía làm cho nhiệt độ mt giảm xuống- tức là phản ứng phải thu nhiệt vào để nhiệt độ mt giảm. Và ngược lại
Ví dụ 1.
2NO2(g) (nâu đỏ) ⇌ N2O4(g) (không màu)
⦁ Phản ứng thuận : Tỏa nhiệt ( )
⦁ Phản ứng nghịch : Thu nhiệt ( )
⟶ Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ (chiều thu nhiệt), tức là theo chiều nghịch (màu ống nghiệm đậm hơn).
⟶ Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nhiệt độ (chiều tỏa nhiệt), tức là theo chiều thuận (màu ống nghiệm nhạt hơn).
- Ảnh hưởng của nồng độ
⦁ Khi tăng nồng độ mol các chất trong phản ứng thì cân bằng hóa học bị phá vỡ & chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của chất đó và ngược lại.
Một hệ đang ở trạng thái cân bằng, nếu ta làm tăng nồng độ của chất nào lên thì cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều làm giảm nồng độ của chất đó xuống và ngược lại.
- Ảnh hưởng của áp suất
⦁ Từ công thức dưới đây, ta có thể thấy áp suất và số mol khí tỉ lệ thuận :
⦁ Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch bị chuyển theo chiều làm giảm áp suất (chiều giảm số mol khí – thể tích khí giảm).
- Nếu số phân tử khí bằng nhau thì áp suất ko ảnh hưởng tới chuyển dịch cân bằng.
Cách nhớ : Khi tăng áp suất tức là thể tích khí nén lại tức là thể tích giảm
Ví dụ 1. 2NO2(g) (nâu đỏ) ⇌ N2O4(g) (không màu)
⦁ Tổng số mol khí : Vế trái (2 mol) > Vế phải (1 mol)
⟶ Khi tăng áp suất (tức là nén lại - đẩy pit-tông), cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí từ 2 mol về 1 mol (chiều thuận), vì vậy màu nâu đỏ của NO2 nhạt dần để tạo N2O4 không màu.
⟶ Khi giảm áp suất ( kéo pit tông ra) cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng số mol khí từ 1 mol lên 2 mol (chiều nghịch).
Ví dụ 2. Fe2O3(s) + 3CO(g) ⇌ 2Fe(s) + 3CO2(g)
⦁ Tổng số mol khí : Vế trái (3 mol) = Vế phải (3 mol)
⟶ Khi số mol khí ở 2 vế của phương trình bằng nhau thì áp suất không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng hóa học.
PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG
Dạng 1. Bài tập về các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng
- Phương pháp:
Bước 1. Xác định trạng thái của chất phản ứng
Bước 2. Xác định xem yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Bài 1. Cho 2 gam kẽm vào một cốc đựng dung dịch H2SO4 2M (dư) ở nhiệt độ phòng. Nếu giữ nguyên các điều kiện khác, chỉ tác động một trong các điều kiện sau đây thì tốc độ phản ứng biến đổi như thế nào (tăng lên, giảm xuống hay không đổi)? Giải thích.
a) Thay 2 gam hạt kẽm bằng 2 gam bột kẽm.
b) Thay dung dịch H2SO4 2M bằng dung dịch H2SO4 1M.
c) Thực hiện phản ứng ở 60 oC.
d) Dùng thể tích dung dịch H2SO4 2M lên gấp đôi ban đầu.
Hướng dẫn giải
a) Tốc độ phản ứng tăng do tăng diện tích tiếp xúc.
b) Tốc độ phản ứng giảm do nồng độ chất phản ứng giảm.
c) Tốc độ phản ứng tăng do nhiệt độ tăng.
d) Tốc độ phản ứng không đổi do nồng độ chất phản ứng không đổi.
Bài 2. Hãy cho biết yếu tố nào đã ảnh hưởng đến tốc độ của các quá trình sau:
a) Khi ủ bếp than, người ta đậy nắp bếp lò làm cho phản ứng cháy của than chậm lại.
b) Người ta chẻ nhỏ củi để bếp lửa cháy nhanh hơn.
c) Để giữ cho thực phẩm tươi lâu, người ta để thực phẩm trong tủ lạnh.
d) Để làm sữa chua, rượu… người ta sử dụng các loại men thích hợp.
Hướng dẫn giải
a) Khi đậy nắp bếp lò làm giảm nồng độ oxygen nên tốc độ phản ứng giảm nên than cháy chậm lại.
b) Chẻ nhỏ củi là làm tăng diện tích tiếp xúc, nên phản ứng cháy diễn ra nhanh hơn.
c) Trong tủ lạnh nhiệt độ thấp làm các phản ứng phân hủy thức ăn bởi các vi khuẩn xảy ra chậm nên tốc độ phản ứng giảm.
d) Men chính là chất xúc tác, nên tốc độ phản ứng tăng lên.
Bài 3. Hãy giải thích các hiện tượng sau:
(a) Các nhà khảo cổ thường tìm được xác các loài động thực vật thời tiền sử nguyên vẹn trong băng. Hãy giải thích tại sao băng lại giúp bảo quản xác động thực vật.
(b) Khi thắng đường để làm caramen hoặc nước hàng, ta thường dùng đường kính chứ không dùng đường phèn.
(c) Khi dùng MnO2 làm xúc tác trong phản ứng phân hủy H2O2, tại sao ta cần dùng MnO2 ở dạng bột chứ không dùng ở dạng viên.
(d) Trong công nghiệp, vôi sống được sản xuất bằng cách nung đá vôi. Phản ứng hóa học xảy ra như sau:
CaCO3 CaO + CO2.
Khi nung, đá vôi cần phải được đập nhỏ nhưng không nên nghiền mịn đá vôi thành bột.
Hướng dẫn giải
a) Nhiệt độ thấp, tốc độ phản ứng phân hủy xảy ra rất chậm.
b) Đường kính có kích thước hạt nhỏ nên diện tích bề mặt lớn, phản ứng nhiệt phân tạo nước hàng nhanh chóng. Đường phèn có kích thước hạt lớn nên diện tích bề mặt lớn, khó phản ứng tạo nước hàng.
c) Dạng bột để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa chất xúc tác và H2O2.
d) Đập nhỏ đá vôi để tăng diện tích bề mặt, tăng tốc độ phản ứng phân hủy. Tuy nhiên, nếu nghiền đá vôi thành bột mịn thì CO2 lại khó thoát ra khỏi khối chất rắn. Khi đó CO2 lại tác dụng với CaO ở nhiệt độ cao, tạo thành CaCO3.
Bài 4. Khí oxygen và hydrogen có thể cùng tồn tại trong một bình kín ở điều kiện bình thường mà không nguy hiểm. Nhưng khi có tia lửa điện hoặc một ít bột kim loại được thêm vào bình thì lập tức có phản ứng mãnh liệt xảy ra và có thể gây nổ.
a) Tia lửa điện có phải là chất xúc tác không? Giải thích.
b) Bột kim loại có phải là chất xúc tác không? Giải thích.
Hướng dẫn giải
a) Tia lửa điện chỉ cung cấp năng lượng, không phải là chất xúc tác. Phân tử H2 và O2 hấp thu năng lượng đó để có năng lượng cao hơn giá trị năng lượng hoạt hóa, xảy ra phản ứng.
H2 + O2 2H2O
- Chú ý: Nhiệt tạo thành ra từ phản ứng trên lại cung cấp năng lượng để phản ứng tiếp tục xảy ra.
b) Bột kim loại là chất xúc tác, làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, giúp phản ứng xảy ra.
Bài 5.
a) Tại sao trên các tàu đánh cá, ngư dân phải chuẩn bị những hầm chứa đá lạnh để bảo quản cá?
b) Cho cùng một lượng Zn hạt và Zn bột vào hai ống nghiệm 1 và 2. Sau đó, cho cùng một thể tích dung dịch HCl dư cùng nồng độ vào hai ống nghiệm. Dự đoán lượng Zn ở ống nghiệm nào sẽ tan hết trước.
c) Khi điều chế oxygen trong phòng thí nghiệm từ KClO3, phản ứng xảy ra nhanh hơn khi có MnO2. Cho biết vai trò của MnO2 trong phản ứng này.
Hướng dẫn giải
a) Vì đá lạnh tạo nhiệt độ thấp giúp quá trình vi khuẩn xâm nhập làm cá ôi thiu diễn ra chậm hơn nên cá được bảo quản lâu hơn.
b) Lượng Zn bột ở ống nghiệm 2 sẽ tan hết trước vì kích thước nhỏ hơn, diện tích tiếp xúc lớn hơn nên tốc độ phản ứng xảy ra nhanh hơn.
c) Vai trò của MnO2 là chất xúc tác làm phản ứng xảy ra nhanh hơn.
Bài 6. Trong quá trình sản xuất sulfuric acid có giai đoạn tổng hợp sulfur trioxide (SO3). Phản ứng xảy ra như sau: 2SO2 + O2 2SO3. Khi có mặt vanadium (V) oxide thì phản ứng xảy ra nhanh hơn.
a) Vanadium (V) oxide đóng vai trò gì trong phản ứng tổng hợp sulfur trioxide?
b) Sau phản ứng, khối lượng của vanadium (V) oxide có thay đổi không? Giải thích.
Hướng dẫn giải
a) Vanadium (V) oxide đóng vai trò là chất xúc tác.
b) Sau phản ứng, khối lượng của vanadium (V) oxide không thay đổi do chất xúc tác chỉ làm tăng tốc độ phản ứng và còn lại sau khi phản ứng kết thúc.
Bài 7. Thực hiện 2 thí nghiệm theo hình vẽ sau.
Ở thí nghiệm nào có kết tủa xuất hiện trước? Giải thích ?
Hướng dẫn giải
Thí nghiệm có kết tủa xuất hiện trước vì nồng độ H2SO4 ở 2 thí nghiệm như nhau nhưng nồng độ Na2S2O3 trong thí nghiệm 1 cao hơn.

Bài 8 : Những yếu tố nào được áp dụng để làm thay đổi tốc độ phản ứng trong các trường hợp sau
a. Thực phẩm bảo quản trong tủ lạnh sẽ giữ được lâu hơn
b. Bình dưa muối , dưa cải lên men.
c. Bệnh nhân sẽ dễ hô hấp hơn khi dùng oxygen từ bình chứa khí oxygen so với từ không khí
Hướng dẫn giải
Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ của các quá trình biến đổi trên.
a. Nhiệt độ;
b. Xúc tác
c. Nồng độ.
Bài 9: Điền các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của các tình huống sau
Tình huống
Yếu tố ảnh hưởng
Duy trì thổi không khí vào bếp để than cháy đều
…(1)…
Than đá được nghiền nhỏ dùng trong quá trình luyện kim loại
…(2)…
Thức ăn được tiêu hoá trong dạ dày nhờ acid và enzyme
…(3)…
Xác của một số loài động vật được bảo quản nguyên vẹn ở
Bắc cực và Nam cực hàng ngàn năm
…(4)…
Vụ nổ bụi xảy ra tại một xưởng cưa
…(5)…
Hướng dẫn giải
Tình huống
Yếu tố ảnh hưởng
Duy trì thổi không khí vào bếp để than cháy đều
Nồng độ
Than đá được nghiền nhỏ dùng trong quá trình luyện kim loại
Bề mặt tiếp xúc
Thức ăn được tiêu hoá trong dạ dày nhờ acid và enzyme
Xúc tác
Xác của một số loài động vật được bảo quản nguyên vẹn ở Bắc cực và Nam cực hàng ngàn năm
Nhiệt độ
Vụ nổ bụi xảy ra tại một xưởng cưa
Bề mặt tiếp xúc, nồng độ
Bài 10: Cho biết tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào với mỗi trường hợp sau
Yếu tố ảnh hưởng
Tốc độ phản ứng
Đun nóng chất tham gia
Thêm xúc tác phù hợp
Pha loãng dung dịch
Ngưng dùng enzyme (chất xúc tác)
Giảm nhiệt độ
Tăng nhiệt độ
Giảm diện tích bề mặt
Tăng nồng độ chất phản ứng
Chia nhỏ chất phản ứng thành mảnh nhỏ
Hướng dẫn giải
Yếu tố ảnh hưởng
Tốc độ phản ứng
Đun nóng chất tham gia
Tăng
Thêm xúc tác phù hợp
Tăng
Pha loãng dung dịch
Giảm
Ngưng dùng enzyme (chất xúc tác)
Giảm
Giảm nhiệt độ
Giảm
Tăng nhiệt độ
Tăng
Giảm diện tích bề mặt
Giảm
Tăng nồng độ chất phản ứng
Tăng
Chia nhỏ chất phản ứng thành mảnh nhỏ
Tăng
Bài 11. Hãy giải thích các hiện tượng dưới đây:
a) Khi ở nơi đông người trong một không gian kín, ta cảm thấy khó thở và phải thở nhanh.
b) Tàn đóm đỏ bùng lên khi cho vào bình oxygen nguyên chất.
c) Bệnh nhân suy hô hấp cần thở oxygen thay vì không khí (chứa 21% thể tích oxygen).
Hướng dẫn giải
a) Do khi ở nơi đông người lượng oxygen phải cung cấp cho nhiều người nên dẫn đến thiếu oxygen.
b) Do trong bình có oxygen nồng độ cao hơn thì phản ứng xảy ra nhanh hơn.
c) Do trong không khí chứa lượng oxygen nồng độ thấp hơn.
Bài 12. Hình dưới đây minh hoạ ảnh hưởng của yếu tố nào tới tốc độ phản ứng? Giải thích.
Hướng dẫn giải
Tăng bề mặt tiếp xúc, va chạm tăng, tốc độ phản ứng tăng.
Giả sử cạnh của khối lập phương lớn là 2cm, tổng bề mặt tiếp xúc bằng 4cm2x6 = 24cm2
Khi vỡ ra thành 8 khối lập phương nhỏ, bề mặt tiếp xúc mỗi khối bằng 1cm2x6 = 6cm2, tổng bề mặt tiếp xúc bằng 6cm2x8 = 48cm2, tăng gấp đôi.
Bài 13. Một bạn học sinh thực hiện hai thí nghiệm:
Thí nghiệm 1: Cho 100 mL dung dịch acid HCl vào cốc (1), sau đó thêm một mẫu kẽm và đo tốc độ khí H2 thoát ra theo thời gian.
Thí nghiệm 2 (lặp lại tương tự thí nghiệm 1): 100 mL dung dịch acid HCl khác được cho vào cốc (2) rồi cũng thêm một mẫu kẽm vào và lại đo tốc độ khí hydrogen thoát ra theo thời gian.
Bạn học sinh đó nhận thấy tốc độ thoát khí hydrogen ở cốc (2) nhanh hơn ở cốc (1).
Những yếu tố nào sau đây có thể dùng để giải thích hiện tượng mà bạn đó quan sát được?
(a) Phản ứng ở cốc (2) nhanh hơn nhờ có chất xúc tác.
(b) Lượng kẽm ở cốc (1) nhiều hơn ở cốc (2).
(c) Acid HCl ở cốc (1) có nồng độ thấp hơn acid ở cốc (2).
(d) Kẽm ở cốc (2) được nghiền nhỏ còn kẽm ở cốc (1) ở dạng viên.
Hướng dẫn giải
(b), (c) và (d).
DẠNG 2 : TÍNH TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH DỰA VÀO BIỂU THỨC TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
Bước 1. Viết phương trình phản ứng
Bước 2. Đặt nồng độ các chất vào phương trình phản ứng theo sơ đồ
aA + bB mM + nN
Ban đầu
Phản ứng
Sau phản ứng
Bước 3. Áp dụng công thức
Bài 1: Cho phản ứng : 2A + B ⟶ 2M + 3N
Viết biểu thức tính tốc độ trung bình của phản ứng trên theo sự thay đổi nồng độ chất A, B, M và N.


Bài 2 :Ở 30OC sự phân hủy H2O2 xảy ra theo phản ứng: 2H2O2 →2H2O + O2↑
Dựa vào bảng số liệu sau, hãy tính tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng 120 giây đầu tiên.
Thời gian, s
0
60
120
240
Nồng độ H2O2, mol/l
0,3033
0,2610
0,2330
0,2058
Hướng dẫn giải:
Vtrung bình = .
Bài 3: Cho phản ứng: 2N2O(g) 4NO2(g) + O2(g)
Sau thời gian từ giây 61 đến giây 120, nồng độ NO2 tăng từ 0,30M lên 0,40M. Tính tốc độ trung bình của phản ứng.
Hướng dẫn giải:
.
Bài 4 : Xét phản ứng phân hủy N2O5 trong dung môi CCl4 ở 45oC : N2O5 ® N2O4 + O2
Ban đầu nồng độ của N2O5 là 2,33M, sau 184 giây nồng độ của N2O5 là 2,08M.
a) Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo N2O5 ?
b) Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo O2 ?
c) Em có thể rút ra kết luận gì từ kết quả của câu a và câu b ?
Hướng dẫn giải:
a) Tốc độ trung bình của phản ứng theo N2O5
=
b) PTPU : N2O5 ® N2O4 + O2
Ban đầu : 2,33 (mol/l)
Phản ứng x
Sau pư : 2,33-x
Theo đề ra 2,33 – x = 2,08 à x = 0,125 ( mol/l)
Tốc độ trung bình của phản ứng theo O2 là
=
c) Từ câu a và câu b ta thấy vận tốc trung bình tính theo chất phản ứng hay sản phẩm đều giống nhau.
Bài 5: Thả 1 mảnh magnesium có khối lượng 0,1 g vào dung dịch HCl loãng. Sau 5 giây thấy mảnh magnesium tan hết. Tính tốc độ trung bình của phản ứng hoà tan magnesium .
Hướng dẫn giải:
Mg + HCl MgCl2 + H2
Ban đầu 0,1 gam
Sau 5 giây 0 gam
Bài 6: Tốc độ phản ứng còn được tính theo sự thay đổi lượng chất (số mol, khối lượng) theo thời gian. Cho hai phản ứng xảy ra đồng thời trong hai bình (1) và (2):
Ca + Cl2 CaCl2 (1)
2K + Cl2 2KCl (2)
Sau 2 phút có 3 gam CaCl2 được hình thành theo phản ứng (1).
a) Xác định tốc độ trung bình của phản ứng (theo đơn vị mol.phút-1) theo lượng sản phẩm được tạo ra.
b) Giả sử phản ứng (2) cũng xảy ra cùng một tốc độ trung bình như phản ứng (1), hãy tính số mol KCl tạo thành sau 2 phút. Cho biết khối lượng (gam) của K cần thiết để tạo ra số mol KCl trên.
Hướng dẫn giải:
a) .
b)
.
Bài 7 :Cho hai phương trình có phản ứng hóa học như sau:
2O3(g) 3O2 (g) (1); 2HOF (g) 2HF (g) + O2 (g) (2)
a) Viết biểu thức tốc độ trung bình (theo cả chất phản ứng và chất sản phẩm) của hai phản ứng trên.
b) Trong phản ứng (1), nếu có bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
a) Phản ứng (1) có
Phản ứng (2) có
b)
.
Bài 8 : Hydrogen peroxide phân hủy theo phản ứng: 2H2O2 2H2O + O2.
Đo thể tích oxygen thu được theo thời gian, kết quả được ghi trong bảng sau
Thời gian (min)
0
15
30
45
60
Thể tích oxygen (cm3)
0
16
30
40
48
Tính tốc độ trung bình của phản ứng (theo cm3/min) trong các khoảng thời gian
- Từ 0 ÷ 15 phút - Từ 15 ÷ 30 phút
- Từ 30 ÷ 45 phút - Từ 45 ÷ 60 phút
Nhận xét sự thay đổi tốc độ trung bình theo thời gian.
Hướng dẫn giải:
Bài 9. Cho phản ứng: Na2S2O3+H2SO4S¯+SO2­+H2O+Na2SO4. Trong hỗn hợp phản ứnggồm Na2S2O3 và H2SO4 loãng có thể tích dung dịch là 100 ml, nồng độ ban đầu của Na2S2O3 là 0,5 M. Sau thời gian 40 giây, thể tích SO2 thoát ra là 0,9916 lít (đkc). Giả sử khí tạo ra đều thoát hết ra khỏi dung dịch. Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian sau 40 giây tính theo Na2S2O3
Hướng dẫn giải:
Bài 10 : Xét phản ứng cháy của hydrogen sulfide H2S xảy ra trong pha khí như sau:
2H2S + 3O2 ⟶ 2SO2 + 2H2O
Giả sử cho vào bình phản ứng (bình kín) 991,6 mL khí H2S và 743,7 mL khí O2 (có xúc tác, các thể tích khí đo ở đkc). Sau khi thực hiện phản ứng 2,0 giờ, thấy có 0,768 g sulfur dioxide SO2 tạo thành.
a) Viết Biểu thức tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia và chất tạo thành trong phản ứng là :
b) Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo đơn vị mol/h .
c) Tính số mol H2S và O2 còn lại sau 2,0 giờ là :
Hướng dẫn giải:
b) Vận tốc trung bình của phản ứng là = 3.10-3 mol/h
c) nH2S = 0,028 mol, nO2 = 0,012 mol
DẠNG 3: Tốc độ phản ứng liên quan đến hệ số nhiệt độ Van’t Hoff
Phương pháp
Hệ số nhiệt độ kí hiệu là
Vận tốc phản ứng tỉ lệ nghịch với thời gian
Câu 1: Một phản ứng có hệ số nhiệt độ Van’t Hoff bằng 3,5. Ở 15 oC tốc độ của phản ứng này bằng 0,2 M.s-1.Tính tốc độ của phản ứng ở 40 oC.
Hướng dẫn giải:
Câu 2: Cho phương trình hóa học của phản ứng: 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)

onthicaptoc.com Chuyen De 10 Toc do phan ung va can bang hoa hoc