CHUYÊN ĐỀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HÓA HỌC Ho06

Chuyên đề: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐỘNG HÓA HỌC
Trong những năm qua, đề thi học sinh giỏi cấp quốc gia và quốc tế thường đề cập tới
phần động hóa học dưới nhiều góc độ khác nhau. Tuy nhiên, do điều kiện giới hạn về
thời gian nên những kiến thức trên chỉ được đề cập trong sách giáo khoa một cách cơ bản
nhất. Động hoá học bao gồm cả những vấn đề thực nghiệm và lí thuyết, thậm chí lí thuyết
rất hiện đại. Do đó, đây là một trong những lĩnh vực có nhiều ứng dụng trong nghiên cứu,
trong cơng nghệ hố học, vật liệu, sinh hố học, mơi trường,... Đây cũng là một trong các
lĩnh vực phát triển sôi động nhất của hoá học, đặc biệt khi tiếp nhận được ảnh hưởng
mạnh mẽ của công nghệ thông tin. Qua thực tiễn giảng dạy đội tuyển học sinh giỏi Quốc
gia, tôi đã đào sâu nghiên cứu, lựa chọn và hệ thống những kiến thức lí thuyết cơ bản,
trọng tâm; sưu tầm những bài tập điển hình để soạn ra một chuyên đề giảng dạy về động
hóa học giúp cho học sinh có một tài liệu khá đầy đủ về động học phản ứng, hiểu sâu và
vận dụng được tốt những kiến thức trên vào việc giải các bài tập, đáp ứng ngày càng cao
chất lượng giảng dạy và học tập cho đội tuyển học sinh giỏi mơn Hóa học.
Phần I: Một số vấn đề cơ bản
1.1. Tốc độ phản ứng
Tốc độ phản ứng là biến thiên lượng một chất của phản ứng trong một đơn vị thời gian
Trong thực tế ta thường xét nồng độ mol. L1, kí hiệu là C. Trong hệ SI, thời gian biểu thị
theo giây (viết tắt là s).
1.1.1. Tốc độ trung bình

: Theo khái niệm trên ta có :
(1)

C = C2  C1; do đó dấu  được dùng khi xét chất đầu, dấu + được dùng cho chất cuối
(sản phẩm).
t = t2  t1 ; vì t2 > t1 nên t > 0; thường quy ước t1 = 0 nên t = t.
1.1.2. Tốc độ tức thời v:
(2)

v được gọi là tốc độ tức thời.
Tốc độ trung bình

tương ứng với khoảng thời gian t đủ lớn, tốc độ tức thời v tương

ứng với khoảng thời gian dt vô cùng nhỏ.
Tốc độ phản ứng v > 0 ; có đơn vị molL1. s1 (hay Ms1)
*Chú ý: lượng C, t đều thu được từ thực nghiệm.
Cịn có các khái niệm tốc độ tiêu thụ chất đầu là tốc độ phản ứng tính theo chất đầu, tốc
độ hình thành sản phẩm là tốc độ phản ứng tính theo chất sản phẩm
1.1.3. Sự đơn giá của tốc độ một phản ứng.
Giả thiết ta xét một phản ứng tổng quát
aA + bB  dD + eE

(3)

Về nguyên tắc, các hệ số a, b, d, e khác nhau. Nếu vậy, với (3), tốc độ phản ứng tính theo
các biểu thức tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời theo các chất khác nhau sẽ khác
nhau. Để tránh tình trạng đó, người ta quy ước dùng thêm hệ số từng chất khi viết (hay
tính) tốc độ phản ứng. Lúc đó ta được trị số tốc độ đơn giá (duy nhất) cho một phản ứng
mặc dù biểu thị (hay tính) theo một chất bất kỳ của phản ứng đó. Khi đó, ta có :

Hay
Tổng quát, ta có :

hay

Khi thực hiện quy ước này, ta có phân biệt.
(hay v) là tốc độ phản ứng.
(hay

(hay

) là tốc độ tiêu thụ của một chất tham gia phản ứng được xét.
) là tốc độ tạo thành của một sản phẩm được xét (trong phản ứng đó).

1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng
Xét tổng quát, có 4 yếu tố :
 Bản chất của phản ứng ;


 Nồng độ (thường xét nồng độ chất tham gia phản ứng) ;
 Nhiệt độ ;
 Xúc tác.
1.2. Biểu thức của định luật tốc độ phản ứng, hằng số tốc độ và bậc phản ứng
1.2.1. Biểu thức của định luật tốc độ phản ứng
Giả thiết ta có phản ứng tổng quát
v1A1 + v2A2 + ... + vmAm  1B1 + 2B2 + ... + nBn

(4)

Giả thiết (2) đủ đơn giản, ta có:
(5)
Đó là biểu thức của định luật tốc độ phản ứng, thường gọi là (định) luật tốc độ phản ứng.
Chỉ có thực nghiệm mới cho biết dạng cụ thể của biểu thức này đối với mỗi phản ứng
được....
Nồng độ C trong (5) có tại thời điểm đang xét của từng chất tham gia phản ứng.
Cần lưu ý trong định nghĩa ở mục 1.1, ở biểu thức (1) hay (2), tốc độ phản ứng thể biểu
thị theo một trong các chất tham gia hoặc tạo thành của phản ứng nhưng trong (5) chỉ xét
nồng độ chất tham gia.
1.2.2 Hằng số tốc độ phản ứng

Trong (5), k là hệ số tỉ lệ, nếu ta giả định có điều kiện:

= 1 M,

lúc đó v = k
Vì vậy k được gọi là hằng số tốc độ phản ứng theo nghĩa với một phản ứng được khảo
sát, tại nhiệt độ xác định (T = const), k có trị số hằng định (k = const).
Trị số k đặc trưng cho động học một phản ứng tại một độ xác định: trị số k lớn, phản ứng
xảy ra nhanh, (trái lại) trị số k nhỏ, phản ứng xảy ra chậm.
1.2.3. Bậc phản ứng
- Bậc riêng phần là luỹ thừa nồng độ của từng chất.
Bậc toàn phần của một phản ứng là (bằng) tổng các bậc riêng phần của phản ứng đó.
Xét tổng quát, phản ứng (4) có bậc tồn phần là


(6)
-Một số lưu ý về bậc phản ứng
+ Trị số của bậc phản ứng có thể là zero (khơng), số ngun hay nửa ngun, khơng có
bậc âm
+ Bậc của phản ứng được xác định bằng thực nghiệm. Do đó biểu thức định luật tốc độ
của một phản ứng do thực nghiệm cung cấp. Trong số các phương pháp thực nghiệm xác
định bậc phản ứng, phương pháp nồng độ đầu hay tốc độ đầu thường được sử dụng.
+ Không phải bất cứ phản ứng nào cũng có bậc tồn phần.
+ Bậc phản ứng khác phân tử số
1.3. Sơ lược về sự phân loại các phản ứng hóa học
Theo động hố học, các phản ứng được chia thành hai loại:
 Phản ứng đơn giản hay phản ứng một chiều.
 Phản ứng phức tập.
Ta xét một số nội dung về từng loại trên.
1.3.1. Phản ứng đơn giản

1.3.1.1. Phản ứng một chiều bậc nhất.
Sơ đồ : A  Sản phẩm

(7)

Định luật tốc độ hay dạng vi phân :
(8a) ; hoặc

(8b)

Trong đó:
a là nồng độ đầu của chất phản ứng (khi t = 0).
x là nồng độ chất phản ứng mất đi sau khoảng thời gian t.
C là nồng độ nhất đều có tại thời điểm đang xét. Dễ dàng thấy C = Co  x = (a  x).
k là hằng số tốc độ phản ứng.
Biến đổi phương trình (8b) ta có:
(9)


Đó là dạng tích phân của định luật tốc đọ phản ứng một chiều bậc nhất.
Ta có thể chuyển (9) sang dạng lũy thừa (hàm mũ)
(a  x) = aekt

(10)

Khi

, tức là nồng độ ban đầu của chất phản ứng mất đi

ta có :

hay cịn lại

,

(11)

được gọi là thời gian hay chu kỳ bán huỷ (bán rã).
Đây là một đại lượng rất quan trọng đối với phản ứng 1 chiều bậc nhất. Loại phản ứng
này thường gặp trong thực tế là sự tự phân rã (tự phóng xạ) hạt nhân.
1.3.1.2. Phản ứng 1 chiều bậc 2: có hai trường hợp.
Trường hợp 1 : Sơ đồ chung : 2A  Sản phẩm (12)
Định luật tốc độ: Dạng vi phân :
Dạng tích phân:
Thời gian bán huỷ

hay

hay

(13)
(14)

(15)

Trường hợp 2 : A + B  sản phẩm

(16)

a) Nếu a < b, có biểu thức dạng tích phân định luật tốc độ

(17)
Trong đó

a là nồng độ đầu của A, b là nồng độ đầu của B;
x là nồng độ muối chất A, B phản ứng hết.

b) Nếu a = b, trường hợp 2 này trùng với trường hợp 1 trên.
1.3.1.3. Phản ứng 1 chiều bậc không (0)
Sơ đồ chung: A  Sản phẩm
Dạng vi phân của định luật tốc độ: v = k (18)
Dạng tích phân: kt = x với 0  x  a

(19)


Biểu thức chu kì bán huỷ:

(20)

1.3.2. Phản ứng phức tạp
1.3.2.1. Phản ứng thuận nghịch
Sơ đồ chung:

;

Giả thiết có phản ứng thuận nghịch đồng thể (pha khí loại pha lỏng).
1A1 + 2A2 + ... + mAm

1B1 + 1B1 + ... + nBn

(*)

vt = kt
vn = kn
Tại cân bằng hóa học ta có vt = vn nên
(nồng độ tại cân bằng hóa học là nồng độ cân
bằng của các chất)
1.3.2.2. Phản ứng nối tiếp
Sơ đồ chung: A  B  D  ...
Ta có thể nói "Phản ứng nối tiếp là phản ứng nhiều giai đoạn, trong đó sản phẩm của
(phản ứng) giai đoạn trước là chất đầu của (phản ứng) giai đoạn tiếp theo.
Giai đoạn chậm nhất quyết định tốc độ của q trình (tồn bộ phản ứng nối tiếp).
1.3.2.3. Phản ứng song song
Sơ đồ chung:
Trong loại phản ứng này, từ chất đầu có thể tạo ra nhiều hướng sản phẩm
Về động lực, trùng hợp, có thể:
 Hướng tạo ra sản phẩm chính có vai trị quyết định,
 Hoặc hướng có tốc độ lớn hơn có vai trị quyết định.
Trong hố học phổ thơng đã có một số phản ứng được đề cập.


Ngồi các loại phản ứng trên, cịn có :
 Phản ứng dây chuyền
 Phản ứng quang hoá học,...
1.4. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng. Năng lượng hoạt hóa
1.4.1. Quy tắc kinh nghiệm đầu tiên (quy tắc Van’t Hoff)
Ở nhiệt độ không cao lắm, trong khoảng thay đổi nhiệt độ khơng lớn lắm thì khi tăng
nhiệt độ của hệ mỗi lần thêm 10oC thì tốc độ phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần

kT là hằng số tốc độ của phản ứng tại nhiệt độ T

kT+10 là hằng số tốc độ của phản ứng tại nhiệt độ (T + 10)
γ là hệ số nhiệt của phản ứng
Quy tắc này chỉ là sự gần đúng chỉ áp dụng được trong khoảng biến thiên nhiệt độ nhỏ
hơn 100oC
Coi γ là hằng số, trong 1 khoảng nhiệt độ nào đó có thể lập luận

Tổng quát
n có thể là số nguyên hoặc phân số
1.4.2. Phương trình Areniuyt
Phương trình được sử dụng rộng rãi để biểu diễn sự phụ thuộc của k vào nhiệt độ
1. Dạng vi phân:
2. Dạng tích phân:


A là thừa số Areniuyt, Ea là năng lượng hoạt hóa
1.4.3. Thuyết va chạm
A(k) + B(k) → AB(k)
Để xảy ra phản ứng, A và B phải va chạm với nhau nhưng không phải mọi va chạm đều
gây ra phản ứng mà chỉ va chạm có hiệu quả mới gây ra phản ứng. Sự va chạm có hiệu
quả chỉ xảy ra giữa các phân tử có năng lượng đủ lớn gọi là các phân tử hoạt động (nhiệt
độ tăng làm tăng số va chạm hiệu quả mà thực chất là tăng số phân tử hoạt động)
1.4.4. Thuyết phức chất hoạt động

a) Phản ứng toả nhiệt

b) Phản ứng thu nhiệt

Hình 1. Minh hoạ sự liên hệ giữa năng lượng hoạt động hoá Ea với nhiệt phản ứng H.
Kí hiệu (Ea)t : năng lượng hoạt động hoá của phản ứng thuận.
(Ea)n : năng lượng hoạt động hoá của phản ứng nghịch.

Đầu: chất đầu (tham gia phản ứng).
Trung gian: sản phẩm hay chất trung gian.
Cuối: Chất cuối của phản ứng (sản phẩm cuối cùng).
Theo thuyết này thì các phân tử hoạt động va chạm nhau phải có định hướng thuận lợi
mới gây ra phản ứng, khi đó các mối liên kết trong phân tử tham gia phản ứng bị yếu đi
đứt ra hình thành chất trung gian khơng bền có năng lượng lớn là phức chất hoạt động.
Trạng thái trung gian này được gọi là trạng thái chuyển tiếp. Phức chất hoạt động chỉ tồn


tại trong 1 thời gian ngắn sau đó phân hủy thành sản phẩm kèm theo giải phóng năng
lượng.
- Với phản ứng tỏa nhiệt, hệ các chất đầu có năng lượng thấp nhất ứng với mức 1 phải đi
qua 1 trạng thái chuyển tiếp ứng với phức chất hoạt động có năng lượng lớn nhất ứng với
mức K. Sau đó phức chất hoạt động chuyển thành hệ các chất sản phẩm có mức năng
lượng thấp nhất là mức 2
- Hiệu giữa mức K của phức chất hoạt động và mức I được gọi là năng lượng hoạt hóa lý
thuyết của phản ứng (E). Hiệu giữa mức K của phức chất hoạt động và mức II của hệ các
chất cuối được gọi là năng lượng hoạt hóa E’ của phản ứng.
Trong 2 trị số E và E’ trị số nào bé hơn gọi là trị số Eo của hàng rào năng lượng
Hiệu mức năng lượng của E và E’ là ΔH của phản ứng
Xét tương tự với phản ứng thu nhiệt
1.4.5. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng
- Là năng lượng dư ra so với năng lượng trung bình vốn có của tiểu phân mà tiểu phân
này cần để tham gia phản ứng
* Phương pháp xác định Ea, xác định A
- Tính theo 2 nhiệt độ khác nhau
Ở T1 có
Ở T2 có

từ Ea tính được A

1.5. Phương pháp xác định bậc chung của phản ứng
1.5.1. Phương pháp nồng độ đầu
aA + bB → dD + eE


n, m là bậc riêng phần của chất A và chất B
Để xác định bậc riêng phần từng chất người ta lấy tất cả các chất khác đều rất dư so với
sự biến đổi nồng độ tương ứng của chất trong phản ứng mà không ảnh hưởng đến tốc độ
phản ứng. Khi đó
1.5.2. Phương pháp đốn và thử
- Giả sử phản ứng có bậc 1 hoặc 2, tính k theo phương trình động học của phản ứng.
Phương trình nào cho giá trị khơng đổi của k thì bậc ứng với phương trình đó là bậc của
phản ứng
- Phương pháp thế và phương pháp đồ thị
+ Giả sử phản ứng bậc 1 hoặc 2 thỏa mãn phương trình động học
+ Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của nồng độ vào t
Nếu thu được đồ thị là đường thẳng thì phản ứng là phản ứng bậc tương ứng
1.5.3. Phương pháp tốc độ ban đầu.
Giả thiết ta đang xác định bậc n trong phương trình. Muốn vậy cần làm ít nhất 2 thí
nghiệm tương ứng với 2 nồng độ ban đầu của A khác nhau, B giữ nguyên ta tính được n.
Làm tương tự nhưng cho nồng độ A giữ nguyên, nồng độ B khác nhau ta tính được m
1.5.4. Dựa vào thời gian nửa phản ứng
Làm thí nghiệm nhiều lần với các giá trị nồng độ ban đầu khác nhau, thời gian nửa phản
ứng khơng đổi thì phản ứng là phản ứng bậc 1
Phản ứng có bậc khác bậc 1, nồng độ ban đầu như nhau thì


Trong đó a1 là nồng độ ban đầu với t1/2, a2 là nồng độ ban đầu với

Phần II: một số dạng bài tập động học có hướng dẫn
2.1. Bài tập xác định biểu thức tốc độ của phản ứng
Bài 1: viết biểu thức tốc độ tức thời của phản ứng sau:
N2 + 3H2 → 2NH3
Giải:
Biểu thức tốc độ tức thời của phản ứng

Bài 2: Cho phản ứng sau:
2NO(k) + O2(k) → 2NO2(k)
a. Các biểu thức dưới đây có ý nghĩa gì?

b. Ý nghĩa trên cịn đúng khơng nếu viết phương trình ở dạng sau:
NO(k) + ½ O2(k) → NO2(k)
Giải:
a. Ý nghĩa của các biểu thức
tốc độ mất đi trung bình của NO
tốc độ mất đi tức thời của NO
tốc độ trung bình của phản ứng tính theo NO
tốc độ trung bình của phản ứng tính theo NO2
tốc độ hình thành trung bình của NO2
tốc độ hình thành tức thời của NO2


tốc độ trung bình của phản ứng tính theo NO
tốc độ tức thời của phản ứng tính theo NO
b. Với phản ứng hóa học: NO(k) + ½ O2(k) → NO2(k)
Tốc độ tiêu thụ trung bình của NO là
Tốc độ mất đi trung bình của NO là
Tốc độ hình thành trung bình của NO2 là
Tốc độ hình thành tức thời của NO2 là

Tốc độ trung bình của phản ứng:

Tốc độ hình thành và tốc độ mất đi của các chất không đổi
Tốc độ phản ứng thay đổi
* Kết luận:
- Tốc độ hình thành và tốc độ mất đi của các chất không phụ thuộc vào cách viết PTHH
- Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào cách viết PTHH
- Với phản ứng diễn ra trong pha khí và các khí được coi là khí lý tưởng, ta biểu diễn tốc
độ phản ứng theo áp suất riêng phần của từng khí
pi = Ci. RT
,
2.2. Bài tập xác định biểu thức của định luật tốc độ phản ứng
Bài 1: Tốc độ phản ứng thuận biến đổi như thế nào nếu áp suất chung của hệ tăng 3 lần
N2(k) + 3H2(k) →2NH3(k)


Biết biểu thức tốc độ của phản ứng tuân theo ĐLTDKL với số mũ là hệ số của phương
trình.
Giải:
Biểu thức tốc độ phản ứng
Khi áp suất của hệ tăng 3 lần thì V hệ giảm 3 lần, nồng độ từng chất tăng lên 3 lần
,

Vậy tốc độ phản ứng thuận tăng lên 81 lần
Bài 2: Tốc độ phản ứng thuận biến đổi như thế nào nếu áp suất chung của hệ tăng 5 lần
2SO2(k) + O2(k) →2SO3(k)
Biết biểu thức tốc độ của phản ứng tuân theo ĐLTDKL với số mũ là hệ số của phương
trình.
Giải:
Làm tương tự bài 1, tốc độ phản ứng thuận tăng lên 125 lần

Bài 3: Trộn 1 lít dung dịch CH3COOH 2M với 1 lít dung dịch C2H5OH 3M. Xác định tốc
độ hình thành este lúc đầu. Tốc độ này thay đổi như thế nào nếu trước khi pha trộn mỗi
dung dịch được pha loãng ra gấp đôi
Giải:
CH3COOH + C2H5OH →CH3COOC2H5 + H2O
Biểu thức tốc độ phản ứng
Tính lại nồng độ sau khi trộn có CH3COOH 1M và C2H5OH 1,5M
V = 1,5k


Pha lỗng dung dịch ra gấp đơi rồi trộn 2 dung dịch sau khi pha lỗng với nhau
Có nồng độ của CH3COOH là 1/2 M và C2H5OH là 3/2 M. Suy ra v = 0,375k
2.3. Bài tập xác định bậc phản ứng
Bài 1: Với phản ứng của axeton
CH3COCH3(k) →C2H4(k) + CO(k) + H2(k)
Theo thời gian phản ứng, áp suất chung của hệ đo được như sau

t(phút)

0

6,5

13

19,9

P(mmHg)

312

408

488

562

Hãy chứng tỏ phản ứng là phản ứng bậc 1 và xác đinh hằng số tốc độ
Giải:
CH3COCH3(k) →C2H4(k) + CO(k) + H2(k)
T=0

po

t

po – x

x

x

x

phệ = po + 2x
x = (phệ - po)/2
po – x = (3po – phệ)/2

Thay số tính được k = 0,0257 phút-1
Bài 2: Người ta đo tốc độ hình thành chất C của phản ứng A + B →C (1)

STT

[A]0

[B]0

v.103(M.phút-1)

1

0,1

0,1

2

2

0,2

0,2

8

3

0,1

0,2

8

1.

Xác định bậc phản ứng với A và B

2.

Tính hằng số tốc độ của phản ứng

3.

Tính tốc độ đầu của phản ứng với [A] = [B] = 0,5M

Giải:


1. Trước hết tính tốc độ trung bình (kí hiệu là vtb) của phản ứng (1):
vtb =

(a)

Từ các số liệu của đề bài, ta tính được vtb của mỗi thí nghiệm như sau:
Thí nghiệm số
vtb

1

2

3

2,0.103

8.103

8.103 (M.phút)

(b)

Kí hiệu bậc riêng phần của phản ứng (1) theo chất A là a, theo B là b, ta có:
(c)
Một cách gần đúng, ta coi tốc độ trung bình (v tb) là tốc độ tức thời v được tính theo (c).
So sánh từng cặp số liệu thực nghiệm đã cho trong đề bài, ta tính được bậc riêng phần của
phản ứng (1) theo chất A là a, theo B là b như sau:
; vậy b = 2
; vậy a = 0
Vậy bậc riêng phần của phản ứng (1) theo chất A là a = 0, theo B là b = 2
Bậc toàn phần của phản ứng (1) là
Biểu thức (c) được viết lại cụ thể là v =

(d)

2. Từ (d) ta đưa ra biểu thức sau đây để tính hằng số tốc độ phản ứng k :
(e)
Ta thay lần lượt nồng độ chất B và trị số v tb ở (b) của từng thí nghiệm vào (e), có kết quả
sau:
Thí nghiệm số 1 :
Thí nghiệm số 2 :
Thí nghiệm số 3 :

Vậy

phút1

3. Tốc độ đầu của phản ứng v =

=

= 0,05 (M.phút-1)

*Chú ý: Trong bài này ta phải chấp nhận sự gần đúng coi tốc độ trung bình v tb là tốc độ
tức thời v. Như vậy, nhìn một cách khái quát, xác định bậc phản ứng theo nồng độ đầu là
một phương pháp gần đúng.
Bài 3: Phản ứng phân hủy đinitơpentaoxit (N2O5) trong CCl4 diễn ra theo phương trình:
2N2O5 → 4NO2 + O2, nồng độ ban đầu của N2O5 và tốc độ đầu tương ứng được ghi
trong bảng:

Xác định bậc và hằng số tốc độ của phản ứng phân hủy trên.
Giải
Lấy ln của nồng độ và vận tốc đầu của phản ứng, ta có:
ln[N2O5]

-0,08

0,21

0,58

0,69

0,79

lnv

2,25

2,48

2,96

3,04

3,12

Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của lnv vào ln[N2O5] thu được một đường tuyến tính với hệ
số góc n = 1,04 và hệ số tự do lnk = 2,32. Do đó phương trình tốc độ phản ứng có dạng: v
= k.[N2O5]1,04. Hằng số tốc độ phản ứng k = e2,32 = 10,14 L1,04.mol-1.04.s-1.


Kết luận: xác định bậc của phản ứng bằng cách vẽ đồ thị sự phụ thuộc
+ Phản ứng bậc 1: sự phụ thuộc của ln[A] theo t
+ Phản ứng bậc 2 dạng đơn giản: sự phụ thuộc của

theo t

2.4. Bài tập xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Phản ứng phân hủy (NH2)2CO→ OCN-+ NH4+ trong mơi trường trung tính được
nghiên cứu lượng ure cịn lại ở hai thời gian tại hai nhiệt độ khác nhau

t=610C
t(phút)

0

9600

18220

28600

Ure(mol)

0,1

0,0854

0,0742

0,0625

t(phút)

0

2818

4800

9060

Ure(mol)

0,1

0,0836

0,0736

0,056

t=710C

Xác định bậc phản ứng, hằng số tốc độ của phản ứng ở các nhiệt độ khác nhau và năng lượng
hoạt hóa
Giải
Giả sử phản ứng là bậc 1 thỏa mãn phương trình động học
t=610C
t(phút)

0

9600

18220

28600

Ure(mol)

0,1

0,0854

0,0742

0,0625

1,644.10-5

1,637.10-5

1,643.10-5

k(phút-1)

Các giá trị k xấp xỉ bằng nhau nên phản ứng là phản ứng bậc 1
(phút-1)
t=710C
t(phút)

0

2818

4800

9060

Ure(mol)

0,1

0,0836

0,0736

0,056

6,356.10-5

6,386.10-5

6,399.10-5

k(phút-1)


Các giá trị k xấp xỉ bằng nhau nên phản ứng là phản ứng bậc 1
(phút-1)
Phương trình tính năng lượng hoạt hóa

Thay số ta có Ea = 129,709 kJ/mol
Kết luận:
+ ở các nhiệt độ khác nhau ta có các hằng số tốc độ khác nhau. Vậy hằng số tốc độ phụ
thuộc vào nhiệt độ
+ để xác định năng lượng hoạt hóa người ta xác định hằng số tốc độ phản ứng ở 2 nhiệt
độ khác nhau rồi sử dụng phương trình

Phần 3: MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Thiết lập phương trình động học của phản ứng:
H2O2+ 2HI → 2H2O+ I2
Người ta xác định bậc của phản ứng bằng cách dùng hỗn hợp sau

HI(0,5M)

H2O

H2SO4(1M)

H2O2(10-4M)

Hỗn hợp 1

10ml

40ml

50ml

10ml

Hỗn hợp 2

20ml

30ml

50ml

10ml

Trong 2 trường hợp đều có phản ứng bậc 1, v2=2v1
Xác định phương trình động học của phản ứng
Bài 2: Trong dung dịch nước có pha axit và xúc tác, H2O2 bị phân hủy theo phương trình
H2O2(l) → H2O(l) + ½ O2(k)
Cho dung dịch nói trên vào bình được giữ ở 250C,

, k = 7,689.10-3 phút-1

1. Sau bao nhiêu thời gian thì nồng độ H2O2 cịn 0,794M
2. Tính tốc độ phản ứng lúc đầu và sau 90’
3. Ở 500C k= 0,129 phút-1. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng
4. Tốc độ của phản ứng thay đổi như thế nào theo nhiệt độ khi năng lượng hoạt hóa của
phản ứng bằng 0
Bài 3: Phản ứng chuyển hóa thuốc kháng sinh P trong cơ thể người ở 37 0C có k=3.10-5s-1.
Điều trị bằng P chỉ có tác dụng nếu hàm lượng của P luôn lớn hơn 2mg/1kg trọng lượng
cơ thể. Một bệnh nhân nặng 70kg, mỗi lần uống 1 viên thuốc kháng sinh có 400mg P
1. Tìm bậc của phản ứng chuyển hóa
2. Tính khoảng thời gian giữa hai lần uống thuốc
3. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng chuyển hóa. Khi sốt đến 390C thì ở nhiệt độ này
k=4.10-5 s-1
Bài 4: Tốc độ phản ứng khử

bằng

được biểu diễn như sau