Bài tập Hoá 10 Bài 19: Tốc độ phản ứng (24 bài tập)

Lớp 10 · Hoá Học Bài 19

Tốc Độ Phản Ứng Hoá Học

Tốc độ trung bình · Biểu thức tốc độ & hằng số $k$ · Các yếu tố ảnh hưởng · Hệ số nhiệt độ Van't Hoff

1
Khái niệm tốc độ phản ứng & tốc độ trung bình
ĐỊNH NGHĨA
Tốc độ phản ứng được xác định bằng sự thay đổi lượng chất đầu hoặc chất sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Lượng chất có thể là: nồng độ mol ($C$, mol/L), số mol, khối lượng, thể tích. Đơn vị thời gian: giây ($s$), phút ($\text{min}$), giờ ($h$).

Lượng chất Thời gian Chất đầu (giảm) Sản phẩm (tăng) O

▸ Tốc độ trung bình của phản ứng

Với phản ứng tổng quát: $a\text{A} + b\text{B} \to c\text{C} + d\text{D}$, tốc độ trung bình là:

CÔNG THỨC TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH
$\overline{v} = -\dfrac{1}{a} \cdot \dfrac{\Delta C_\text{A}}{\Delta t} = -\dfrac{1}{b} \cdot \dfrac{\Delta C_\text{B}}{\Delta t} = \dfrac{1}{c} \cdot \dfrac{\Delta C_\text{C}}{\Delta t} = \dfrac{1}{d} \cdot \dfrac{\Delta C_\text{D}}{\Delta t}$
⚠ Lưu ý quan trọng:
• Tốc độ phản ứng luôn dương.
• Tính theo chất đầu ($\Delta C < 0$) → đặt dấu "$-$" để ra dương.
• Tính theo sản phẩm ($\Delta C > 0$) → đã dương sẵn.
• Đơn vị thường gặp: $\text{mol/(L·s)}$, $\text{mol/(L·min)}$, $\text{mol/(L·h)}$.
📘 Ví dụ — Phân huỷ $\text{H}_2\text{O}_2$
$\text{H}_2\text{O}_2 \to \text{H}_2\text{O} + \tfrac{1}{2}\text{O}_2$. Cho bảng:
Thời gian (h)0369
$C_{\text{H}_2\text{O}_2}$ (mol/L)1,0000,7070,5000,354
Khoảng 0 → 3h: $\overline{v} = -\dfrac{0{,}707 - 1{,}000}{3 - 0} = \dfrac{0{,}293}{3} \approx 0{,}098$ mol/(L·h).
Khoảng 3 → 6h: $\overline{v} = -\dfrac{0{,}500 - 0{,}707}{6 - 3} = \dfrac{0{,}207}{3} \approx 0{,}069$ mol/(L·h).
Tốc độ giảm dần theo thời gian (do nồng độ chất đầu giảm)
2
Biểu thức tốc độ & hằng số tốc độ $k$

Định luật tác dụng khối lượng (chỉ đúng với phản ứng đơn giản): Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích nồng độ các chất tham gia với số mũ thích hợp.

Với phản ứng đơn giản $a\text{A} + b\text{B} \to$ sản phẩm:

BIỂU THỨC TỐC ĐỘ
$v = k \cdot C_\text{A}^a \cdot C_\text{B}^b$

Trong đó:

  • $k$ là hằng số tốc độ phản ứng.
  • $C_\text{A}, C_\text{B}$: nồng độ mol (M = mol/L) tại thời điểm đang xét.
  • $a, b$: hệ số tỉ lượng trong phương trình hoá học (với phản ứng đơn giản).
💡 Ý nghĩa của hằng số $k$:
• Khi $C_\text{A} = C_\text{B} = 1$ M → $v = k$ → $k$ là tốc độ phản ứng khi nồng độ mỗi chất bằng 1 M.
• $k$ chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất phản ứng, KHÔNG phụ thuộc nồng độ.
• $k$ được xác định từ thực nghiệm.
📘 Ví dụ áp dụng
$2\text{NO}(g) + \text{O}_2(g) \to 2\text{NO}_2(g)$ (phản ứng đơn giản):
$v = k \cdot C_{\text{NO}}^2 \cdot C_{\text{O}_2}$
$\text{X} + \text{Y} \to \text{XY}$, $k = 2{,}5 \times 10^{-4}$ L/(mol·s); $C_\text{X} = 0{,}02$ M; $C_\text{Y} = 0{,}03$ M.
$v = k \cdot C_\text{X} \cdot C_\text{Y} = 2{,}5 \times 10^{-4} \times 0{,}02 \times 0{,}03 = 1{,}5 \times 10^{-7}$ mol/(L·s).
Nồng độ tăng → $v$ tăng. $k$ chỉ đổi khi đổi nhiệt độ
⚠ Phản ứng phức tạp: Số mũ trong biểu thức tốc độ có thể khác hệ số trong phương trình. VD: $\text{CO} + \text{Cl}_2 \to \text{COCl}_2$ có $v = k \cdot C_{\text{CO}} \cdot C_{\text{Cl}_2}^{3/2}$. Số mũ phải xác định bằng thực nghiệm.
3
Năm yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
💧NỒNG ĐỘtăng → $v$ tăng
🎈ÁP SUẤTtăng → $v$ tăng
(chỉ với khí)
🔥NHIỆT ĐỘtăng → $v$ tăng
🪨DIỆN TÍCH BỀ MẶTtăng → $v$ tăng
(chất rắn)
⚗️XÚC TÁC$v$ tăng (giảm $E_a$)

▸ a) Nồng độ

Tăng nồng độ → số hạt trong một đơn vị thể tích tăng → số va chạm hiệu quả tăng → tốc độ tăng.

💡 Va chạm hiệu quả là va chạm có năng lượng đủ lớn để phá vỡ liên kết cũ và hình thành liên kết mới.

▸ b) Áp suất (chỉ với phản ứng có chất khí)

Trong hỗn hợp khí, nồng độ mỗi khí tỉ lệ thuận với áp suất. Tăng áp suất (nén) → nồng độ khí tăng → tốc độ tăng.

⚠ Quan trọng: Áp suất chỉ ảnh hưởng đến phản ứng có chất khí. Phản ứng giữa chất rắn / lỏng / dung dịch (không có khí) → áp suất KHÔNG ảnh hưởng.
VD: $\text{BaCl}_2(aq) + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \to \text{BaSO}_4(s) + 2\text{HCl}(aq)$ — không có khí → áp suất không tác động.

▸ c) Nhiệt độ

Tăng nhiệt độ → các hạt chuyển động nhanh hơn, động năng cao hơn → số va chạm hiệu quả tăng → tốc độ tăng.

▸ d) Diện tích bề mặt (chất rắn)

Tăng diện tích bề mặt (nghiền nhỏ, đập vụn, dạng xốp) → số va chạm tăng → tốc độ tăng.

📘 Ví dụ — đá vôi + HCl
Cùng $2$ g $\text{CaCO}_3$ vào dung dịch HCl: đá vôi đập nhỏ phản ứng nhanh hơn đá vôi dạng viên, vì diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn.
Bột > viên nhỏ > viên to (về tốc độ)

▸ e) Chất xúc tác

Chất xúc tác làm tăng tốc độ bằng cách giảm năng lượng hoạt hoá $E_a$. Nhiều hạt hơn đạt đủ năng lượng để va chạm hiệu quả → tốc độ tăng.

Năng lượng Tiến trình p/ứ Không xúc tác Có xúc tác $E_a$ $E_a'$ Chất đầu Sản phẩm
⚠ Đặc điểm của xúc tác:
• Sau phản ứng, khối lượng và bản chất hoá học của xúc tác không đổi.
• Có thể thay đổi: kích thước, hình dạng, độ xốp.
• Xúc tác không làm thay đổi xu hướng giảm dần của tốc độ theo thời gian — chỉ làm tốc độ nhanh hơn.
4
Hệ số nhiệt độ Van't Hoff $\gamma$

Thực nghiệm cho thấy: khi tăng nhiệt độ thêm $10°\text{C}$, tốc độ phản ứng thường tăng từ 2 đến 4 lần.

QUY TẮC VAN'T HOFF
$\dfrac{v_{T+10}}{v_T} = \gamma \quad \Rightarrow \quad \dfrac{v_{T_2}}{v_{T_1}} = \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}}$

Trong đó $\gamma$ là hệ số nhiệt độ Van't Hoff (thường $\gamma = 2 \div 4$). $\gamma$ càng lớn → ảnh hưởng của nhiệt độ càng mạnh.

📘 Ví dụ 1 — Tìm $\gamma$ và dự đoán $v$
Ở $20°\text{C}$, $v_1 = 0{,}05$ mol/(L·min). Ở $30°\text{C}$, $v_2 = 0{,}15$ mol/(L·min). Tìm $\gamma$ và $v$ ở $40°\text{C}$.
$\gamma = \dfrac{v_{30}}{v_{20}} = \dfrac{0{,}15}{0{,}05} = 3$.
$v_{40} = v_{30} \times \gamma^1 = 0{,}15 \times 3 = 0{,}45$ mol/(L·min).
$\gamma = 3$ · $v_{40} = 0{,}45$ mol/(L·min)
📘 Ví dụ 2 — Tăng nhiệt 50°C, $\gamma=2$
$\gamma = 2$. Nâng nhiệt từ $25°\text{C}$ lên $75°\text{C}$ thì tốc độ tăng bao nhiêu lần?
$\dfrac{v_{75}}{v_{25}} = \gamma^{\frac{75-25}{10}} = 2^5 = 32$.
Tốc độ tăng $32$ lần
5
Ứng dụng thực tiễn

Trong đời sống và sản xuất, ta vận dụng kiến thức tốc độ phản ứng để kiểm soát các quá trình hoá học.

Tình huốngYếu tố sử dụngMục đích
Đèn xì $\text{O}_2$–acetyleneNồng độ ($\text{O}_2$ nguyên chất thay không khí)Tăng tốc đốt cháy, đạt $\sim 3000°\text{C}$
Tủ lạnh bảo quản thực phẩmHạ nhiệt độGiảm tốc độ phân huỷ thức ăn
Nồi áp suất ninh thịtTăng nhiệt độ + áp suấtNấu chín nhanh
Chặt nhỏ thịt, cá khi nấuTăng diện tích bề mặtNấu chín nhanh hơn
Sản xuất $\text{NH}_3$ công nghiệpNhiệt độ cao + xúc tác (Fe)Tăng tốc phản ứng tổng hợp
6
Xem đầy đủ lý thuyết & phương pháp giải bài tập

Để xem lý thuyết đầy đủ kèm phương pháp giải các dạng bài tập (tốc độ trung bình, biểu thức tốc độ, hệ số $\gamma$, giải thích thực tiễn) cùng sơ đồ tư duy và bảng sai lầm thường gặp, hãy đọc bài viết bên dưới:

Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 24 câu bám sát chương trình SGK Hoá Học 10!

1
Điểm: 0/24
⚗️

Cùng luyện Bài 19 – Tốc độ phản ứng hoá học!

24 câu: 19 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận

💡 Gợi ý
ThS. Lê Thị Mai Nhi

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ