Bài 20. Ôn tập chương 6 - Tốc độ phản ứng
Tổng hợp và ôn tập kiến thức về tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng.
Tổng hợp kiến thức Chương 6
1. Tốc độ phản ứng - Tổng quan
Định nghĩa và công thức
Tốc độ phản ứng: Độ biến thiên nồng độ trong một đơn vị thời gian.
Công thức: v = ΔC / Δt
- v: Tốc độ (mol/L.s hoặc M/s)
- ΔC: Độ biến thiên nồng độ (mol/L)
- Δt: Khoảng thời gian (s, phút, giờ)
Phân loại phản ứng
| Loại | Thời gian | Ví dụ |
|---|---|---|
| Rất nhanh | Tức thời | Nổ, trung hòa |
| Nhanh | Vài phút | Đốt cháy |
| Chậm | Vài ngày, tháng | Lên men, gỉ sắt |
| Rất chậm | Hàng năm | Phong hóa đá |
2. Các yếu tố ảnh hưởng - Bảng tổng hợp
| Yếu tố | Ảnh hưởng | Giải thích | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Nồng độ | Tăng C → Tăng v | Số va chạm tăng | Đốt than trong O₂ nguyên chất |
| Nhiệt độ | Tăng T → Tăng v | Va chạm mạnh hơn, nhiều hơn | Thức ăn hỏng nhanh ở nhiệt độ cao |
| Diện tích | Tăng S → Tăng v | Tiếp xúc nhiều hơn | Than bột cháy nhanh hơn than cục |
| Xúc tác | Có xúc tác → Tăng v | Giảm Ea | MnO₂ xúc tác phân hủy H₂O₂ |
Quy tắc nhiệt độ
Tăng 10°C → Tốc độ tăng 2-4 lần
Công thức: v₂ = v₁ × k^(ΔT/10)
Trong đó: k = 2, 3 hoặc 4 (hệ số tăng)
3. Thuyết va chạm và năng lượng hoạt hóa
Điều kiện phản ứng xảy ra
1. Các phân tử phải va chạm
2. Va chạm phải có hiệu quả:
- Năng lượng va chạm ≥ Năng lượng hoạt hóa (Ea)
- Định hướng đúng
Năng lượng hoạt hóa (Ea)
- Định nghĩa: Năng lượng tối thiểu để phản ứng xảy ra
- Ea lớn → Phản ứng chậm
- Ea nhỏ → Phản ứng nhanh
Vai trò chất xúc tác
- Giảm Ea
- Tăng số va chạm có hiệu quả
- Không bị tiêu hao
- Có tính chọn lọc
4. Ứng dụng thực tế - Tổng hợp
Tăng tốc độ phản ứng
| Lĩnh vực | Biện pháp | Ví dụ |
|---|---|---|
| Công nghiệp | Tăng T, P, xúc tác, nghiền nhỏ | Tổng hợp NH₃, luyện gang |
| Sinh học | Enzyme | Tiêu hóa, hô hấp |
Giảm tốc độ phản ứng
| Mục đích | Biện pháp | Ví dụ |
|---|---|---|
| Bảo quản thực phẩm | Làm lạnh, sấy khô, muối | Tủ lạnh, thực phẩm đông lạnh |
| Chống gỉ | Sơn, mạ, cách ly | Sơn sắt, mạ kẽm |
Các dạng bài tập
Dạng 1: Dạng 1: Bài toán tổng hợp về tốc độ
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Tính tốc độ: v = ΔC / Δt
- Xác định yếu tố ảnh hưởng
- Áp dụng quy luật tương ứng
Ví dụ:
a) Tốc độ ở 45°C:
Tăng 20°C = 2 lần tăng 10°C
v = 0.01 × 2² = 0.04 M/s
b) Thời gian:
ΔC = 1.0 - 0.6 = 0.4 M
Ở 25°C: t = 0.4 / 0.01 = 40 s
Ở 45°C: t = 0.4 / 0.04 = 10 s
Dạng 2: Dạng 2: So sánh tốc độ phản ứng
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Xác định điều kiện của mỗi phản ứng
- So sánh từng yếu tố
- Kết luận tốc độ nhanh hơn/chậm hơn
Ví dụ:
Phân tích:
(1): Than cục, không khí (21% O₂), 25°C
(2): Than bột (S lớn), O₂ nguyên chất (C lớn), 25°C
(3): Than bột (S lớn), không khí, 100°C (T cao)
So sánh:
(2) vs (1): S lớn hơn, C lớn hơn → v₂ >> v₁
(3) vs (1): S lớn hơn, T cao hơn → v₃ >> v₁
(2) vs (3): C(O₂) lớn hơn nhiều so với ảnh hưởng của T
Kết luận: v₂ > v₃ >> v₁
Dạng 3: Dạng 3: Bài toán thực tế tổng hợp
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Phân tích tình huống
- Xác định yếu tố ảnh hưởng
- Đề xuất biện pháp
- Giải thích hiệu quả
Ví dụ:
a) So sánh tốc độ:
Gọi v₀ là tốc độ ở -18°C
Từ -18°C đến 4°C: Tăng 22°C ≈ 2.2 lần tăng 10°C
v(B) ≈ v₀ × 3^2.2 ≈ v₀ × 11
Từ -18°C đến 25°C: Tăng 43°C ≈ 4.3 lần tăng 10°C
v(A) ≈ v₀ × 3^4.3 ≈ v₀ × 140
Kết luận: v(A) >> v(B) >> v(C)
b) Chọn phương án:
Phương án A (25°C):
- Tốc độ phân hủy rất nhanh
- Thịt hỏng trong vài giờ
- Không phù hợp
Phương án B (4°C - Tủ lạnh):
- Tốc độ phân hủy chậm hơn nhiều
- Bảo quản được 3-5 ngày
- Phù hợp cho sử dụng ngắn hạn
Phương án C (-18°C - Đông lạnh):
- Tốc độ phân hủy rất chậm
- Bảo quản được vài tháng
- Phù hợp nhất cho 1 tuần
Kết luận: Chọn phương án C (đông lạnh)
Lý do: Tốc độ phân hủy chậm nhất, đảm bảo chất lượng trong 1 tuần.