Khái niệm tốc độ phản ứng hoá học, công thức tính tốc độ trung bình phản ứng hoá học - Hoá 10 bài 15

Bài này sẽ giúp các em biết về khái niệm tốc độ phản ứng hoá học, công thức tính tốc độ trung bình phản ứng hoá học, hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bản chất phản ứng và nhiệt độ,...

I. Tốc độ phản ứng hoá học

1. Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học

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

- Tốc độ phản ứng hóa học dùng để đánh giá mức độ xảy ra nhanh hay chậm của một phản ứng.

- Tốc độ phản ứng kí hiệu là v, có đơn vị: (đơn vị nồng độ)/(đơn vị thời gian).

 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ chất phản ứng theo thời gian

- Tốc độ trung bình của phản ứng là tốc độ được tính trong một khoảng thời gian phản ứng.

- Tốc độ tức thời của phản ứng là tốc độ phản ứng tại một thời điểm nào đó.

2. Công thức tính tốc độ trung bình phản ứng hoá học

Cho phản ứng tổng quát: aA + bB → cC + dD

Công thức, biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng:

Trong đó:

 : tốc độ trung bình của phản ứng

 ∆C = C₂ – C₁: sự biến thiên nồng độ

 ∆t = t₂ – t₁: biến thiên thời gian

 C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại hai thời điểm tương ứng t₁ và t₂.

* Ví dụ 1: Trong phản ứng hoá học: Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)

Sau 40 giây, nồng độ của dung dịch HCl giảm từ 0,8M về còn 0,6M. Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo nồng độ HCl trong 40 giây.

> Lời giải:

Ta có: thời gian phản ứng Δt = 40(s)

Biến thiên nồng độ dung dịch HCl là: ΔC = 0,6 - 0,8 = -0,2(M)

Hệ số cân bằng của HCl trong phương trình hoá học là 12.

Tốc độ trung bình của phản ứng trong 40 giây là:

* Ví dụ 2: Trong phản ứng hoá học: N₂O₅(g) → N₂O₄(g) + ½O₂(g)

Sau 184 giây đầu tiên, nồng độ của N₂O₄ là 0,25M. Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo nồng độ N₂O₄ trong 184 giây.

> Lời giải:

Ta có: Δt = 184(s); ΔC_N2O4 = 0,25M

Tốc độ trung bình của phản ứng theo nồng độ N₂O₄ trong khoảng thời gian trên là:

II. Biểu thức tốc độ phản ứng

- Năm 1864, hai nhà bác học Guldberg và Waage khi nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ vào nồng độ đã đưa ra định luật tác dụng khối lượng: Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.

Biểu thức tốc độ phản ứng:

Xét phản ứng đơn giản có dạng: aA + bB → cC + dD

+ Mối quan hệ giữa nồng độ và tốc độ tức thời của phản ứng hóa học được biểu diễn bằng biểu thức:

+ Trong đó:

 k là hằng số tốc độ phản ứng;

 C_A; C_B là nồng độ (M) chất A, B tại thời điểm đang xét.

> Lưu ý:

- Khi nồng độ chất phản ứng bằng đơn vị (1M) thì k = v, vậy k là tốc độ phản ứng và được gọi là tốc độ riêng, đây là ý nghĩa của hằng số tốc độ phản ứng.

- Hằng số k chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng và nhiệt độ.

- Định luật tác dụng khối lượng chỉ đúng cho các phản ứng đơn giản, đó là phản ứng một chiều, chỉ qua một giai đoạn từ chất phản ứng tạo ra sản phẩm.

* Ví dụ 1: Xét phản ứng: 2CO(g) + O₂(g)  2CO₂(g)

Biểu thức tốc độ tức thời của phản ứng viết theo định luật là:

* Ví dụ 2: Xét phản ứng: H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)

Biểu thức tốc độ tức thời của phản ứng viết theo định luật là: