XÂY DỰNG hệ THỐNG bài tập ĐỘNG học hóa lý 1 GIÚP NÂNG CAO KHẢ NĂNG tự học của SINH VIÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA : HÓA HỌC
***********

NGUYỄN THỊ XUYÊN

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
PHẦN ĐỘNG HỌC – HÓA LÝ 1 GIÚP
NÂNG CAO KHẢ NĂNG TỰ HỌC
CỦA SINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa học

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
THS. TRẦN QUANG THIỆN

HÀ NỘI - 2015


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Ths. Trần
Quang Thiện, đã tận tình hƣớng dẫn em trong suốt quá trình viết khóa luận tốt nghiệp.
Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Hóa học - Trƣờng Đại Học Sƣ
phạm Hà Nội 2 đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm em học tập. Với vốn
kiến thức đƣợc tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên
cứu khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em bƣớc vào đời một cách vững chắc
và tự tin.

Xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên K39 - Hóa tạo điều kiện thuận lợi để
tôi tiến hành thực hiện khóa luận.
Con xin chân thành cảm ơn bố mẹ cùng toàn thể gia đình, xin cảm ơn bạn bè đã
hỗ trợ động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian gấp rút nên đề tài của tôi vẫn còn rất
nhiều thiếu sót, em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cô,và mong nhận đƣợc ý
kiến đóng góp của các bạn để đề tài của tôi đƣợc hoàn thiện nhất.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Xuyên


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU
Hình1. Đồ thị của phản ứng bậc một- Nồng độ chất phản ứng giảm theo hàm mũ với
thời gian. ..................................................................................................................... 10
Hình2. Đồ thị phản ứng bậc 2 trƣờng hợp v = kC2 (tan = k). .................................. 11
Hình3. Đồ thị phản ứng khử trôpêôlin bằng HCOOH……………………………...29
Hình 4. Đồ thị lgk – 1/T.............................................................................................. 31
Hình 4. Đồ thị sự phụ thuộc của lnk vào 1/T Đồ thị lgk – 1/T……………………..53
Bảng 1: Bảng đánh giá độ khó của hệ thống bài tập cho sinh viên K39 .................... 42
Bảng 2: Bảng đánh giá độ khó của hệ thống bài tập .................................................. 43
Bảng 3: Bảng đánh giá độ khó của bài tập xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng
.................................................................................................................................... 60
Bảng 4: Bảng xác định độ khó của bài tập xác định năng lƣợng hoạt hóa và sự phụ
thuộc hằng số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ. ............................................................. 61
Bảng 5: Bảng đánh giá độ khó bài tập phản ứng phức tạp ......................................... 62
Bảng 6: Bảng đánh giá độ khó bài tập chứng minh công thức hay xác định phƣơng

trình động học ............................................................................................................. 63
Bảng 7: Bảng đánh giá kết quả tự học của sinh viên K39 – Hóa thông qua kết quả thi
cuối kỳ......................................................................................................................... 64


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 2
3. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................... 2
4. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1.Tổng quan về vấn đề tự học .................................................................................... 3
1.1.1.Quan niệm về vấn đề tự học ............................................................................. 3
1.1.1.1. Khái niệm tự học ......................................................................................... 3
1.1.1.2.Tác dụng của tự học ...................................................................................... 3
1.1.2.Tác dụng của bài tập đến vấn đề tự học của sinh viên ..................................... 4
1.1.2.1.Khái niệm bài tập .......................................................................................... 4
1.1.2.2. Tác dụng của bài tập hóa học ....................................................................... 4
1.1.2.3.Tác dụng của bài tập hóa học đối với vấn đề tự học của sinh viên .............. 5
1.2. Một số nội dung của Động hóa học ....................................................................... 5
1.2.1.Một số khái niệm cơ bản .................................................................................. 5
1.2.1.1. Tốc độ phản ứng .......................................................................................... 5
1.2.1.2. Bậc và phân tử số của phản ứng .................................................................. 7
1.2.1.3. Phân loại phản ứng hóa học ........................................................................ 7
1.2.2.Động học của các phản ứng ............................................................................. 8

1.2.2.1. Động học của phản ứng đơn giản ................................................................ 8
1.2.2.2. Động học của phản ứng phức tạp .............................................................. 14
1.2.3. Lý thuyết về tốc độ phản ứng ....................................................................... 18
1.2.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng ............................................. 18


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

1.2.3.2. Lý thuyết tốc độ phản ứng .......................................................................... 19
1.2.4. Phản ứng dây chuyền ....................................................................................... 22
1.3. Hệ thống bài tập Động hóa học ........................................................................... 25
1.3.1. Xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng .................................................... 25
1.3.1.1.Phƣơng pháp thế .......................................................................................... 26
1.3.1.2. Phƣơng pháp đồ thị .................................................................................... 27
1.3.1.3. Phƣơng pháp thời gian nửa phản ứng ........................................................ 29
1.3.2. Xác định năng lƣợng hoạt hóa, sự phụ thuộc hằng số tốc độ phản ứng vào
nhiệt độ, biến thiên entropi phản ứng ...................................................................... 30
1.3.2.1. Phƣơng pháp đồ thị .................................................................................... 30
1.3.2.2. Phƣơng pháp xác định hằng số tốc độ phản ứng ở 2 nhiệt độ.................... 32
1.3.3. Bài tập về phản ứng phức tạp ........................................................................ 33
1.3.3.1. Bài tập phản ứng thuận nghịch ................................................................... 33
1.3.3.2. Bài tập phản ứng song song ....................................................................... 34
1.3.3.3. Bài tập phản ứng nối tiếp ........................................................................... 35
1.3.4. Chứng minh biểu thức từ dữ kiện cho trƣớc hoặc bài tập cho cơ chế, xác
định phƣơng trình động học .................................................................................... 36
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ....................... 38
2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................... 38
2.1.1. Phƣơng pháp thống kê .................................................................................. 38

2.1.2. Phƣơng pháp xây dựng bài tập hóa học ........................................................ 39
2.2. Thực nghiệm ........................................................................................................ 40
2.2.1. Xây dựng hệ thống bài tập ............................................................................ 40
2.2.1.1. Cơ sở xây dựng một bài tập hóa học .......................................................... 40
2.2.1.2.Cơ sở đánh giá bài tập hóa học ................................................................... 41
2.2.2. Đánh giá khả năng tự học dựa trên kết quả thi cuối kỳ của sinh viên K39 ... 43
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 44


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

3.1. Đánh giá hệ thống bài tập .................................................................................... 44
3.1.1. Hệ thống bài tập dùng để đánh giá kết quả tự học của sinh viên .................. 44
3.1.1.1. Bài tập xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng ...................................... 44
3.1.1.2. Bài tập xác định năng lƣợng hoạt hóa, sự phụ thuộc năng lƣợng hoạt hóa
vào nhiệt độ ............................................................................................................. 48
3.1.1.3. Bài tập phản ứng phức tạp .......................................................................... 51
3.1.1.4. Bài tập chứng minh cơ chế từ dữ kiện cho trƣớc và bài tập cho cơ chế, xác
định phƣơng trình động học .................................................................................... 55
3.1.2. Đánh giá độ khó của hệ thống bài tập cho sinh viên ..................................... 60
3.1.2.1. Đánh giá độ khó của hệ thống bài tập xác định bậc và hằng số tốc độ phản
ứng ........................................................................................................................... 60
3.1.2.2. Đánh giá độ khó hệ thống bài tập xác định năng lƣợng hoạt hóa, sự phụ
thuộc hằng số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ. .......................................................... 61
3.1.2.3. Đánh giá độ khó bài tập phản ứng phức tạp ............................................... 62
3.1.2.4. Đánh giá độ khó bài tập chứng minh công thức hay xác định phƣơng trình
động học .................................................................................................................. 63
3.1.3. Đánh giá kết quả tự học của sinh viên K39 – Hóa thông qua kết quả thi cuối

kỳ ............................................................................................................................. 64
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 66


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hóa lý 1 là một học phần cơ bản trong chƣơng trình đào tạo đại học của ngành
Hóa học trong trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2. Học phần này gồm những nội dung
chính là Nhiệt động học, động hóa học và xúc tác. Trong đó phần động hóa học bao gồm
nhiều nội dung quan trọng nhƣ động học của các phản ứng đơn giản và phức tạp, lý
thuyết về tốc độ phản ứng, phản ứng quang hóa và phản ứng dây chuyền [4]. Việc học
hiệu quả môn học này giúp sinh viên có một nền tảng vững chắc giúp ích cho việc học
tập và nghiên cứu sau này. Nắm vững lý thuyết cơ bản và vận dụng để giải đƣợc bài tập
là vấn đề cốt lõi để hiểu đƣợc môn học này. Tuy nhiên, với chính sách mới hiện nay của
Bộ Giáo dục và Đào tạo, chúng ta đã chuyển sang đào tạo đại học với hình thức tín chỉ,
lấy ngƣời học làm trung tâm. Hình thức đào tạo này còn nhiều mới mẻ và yêu cầu sinh
viên phải tự giác, chủ động trong học tập nhiều hơn, và tự học là điều tất yếu.
Khả năng tự học của sinh viên phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ ý thức tự học của
sinh viên, nội dung môn học, điều kiện ngoại cảnh… Việc ý thức đƣợc tầm quan trọng
của kiến thức để rèn luyện cho bản thân là rất quan trọng cho khả năng tự học. Đó không
phải là việc ghi ghi, chép chép, học thuộc lòng những gì thầy nói trên lớp hay lên mạng
tìm tài liệu, nó phải là kết quả lâu dài của việc hiểu kiến thức và vận dụng giải bài tập.
Học tập hiệu quả các môn học nói chung, và Hóa lý 1 nói riêng, sinh viên đòi
hỏi phải dành nhiều thời gian cho việc học ở nhà, và đó không phải việc dề dàng với
sinh viên K39 - Hóa, những bạn vừa mới làm quen với môn học chuyên ngành này sau
năm đầu học các môn đại cƣơng. Để giúp các bạn có thêm tham khảo về cách tự học ở

nhà đạt hiệu quả cao cho môn Hóa lý 1, đặc biệt là phần Động học, một trong những
phần chứa những kiến thức căn bản, tôi đã nghiên cứu đề tài “ Xây dựng hệ thống bài
tập phần Động học – Hóa lý 1 giúp nâng cao khả năng tự học của sinh viên”.

1


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng hệ thống bài tập phần tốc độ phản ứng, động học của các phản ứng
đơn giản, phức tạp, phản ứng dây chuyền để giúp nâng cao khả năng tự học phần Động
học của sinh viện K39-Hóa.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
 Hệ thống hóa lại kiến thức.
 Nghiên cứu và phân loại bài tập theo các dạng và theo mức độ khó khác nhau
nhƣ ở cấp độ cơ bản và vận dụng.
4. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu
Sinh viên 2 lớp tín chỉ K39 - Hóa Khoa Hóa học-Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Hà
Nội 2 ( HH312.K39HOA.3_LT.O.LT và HH312.K39HOA.4_LT.O.LT).

2


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.Tổng quan về vấn đề tự học
1.1.1.Quan niệm về vấn đề tự học
1.1.1.1. Khái niệm tự học [16]
Tuy đã đƣợc nghiên cứu từ rất lâu và nhiều trên thế giới nhƣng tự học (learner
autonomy) lại là một thuật ngữ gây nhiều tranh luận, do đó tự học là một khái niệm mà
các nhà giáo dục học và ngôn ngữ học chƣa đƣợc thống nhất về một định nghĩa cụ thể
Một số nhà nghiên cứu nổi tiếng đã định nghĩa về tự học nhƣ sau:
Tự học là khả năng tự lo cho việc học của chính mình.
Tự học là tình huống trong đó ngƣời học hoàn toàn chịu trách nhiệm về mọi
quyết định liên quan tới việc học và thực hiện những quyết định đó.
Tự học là sự tự nhận thức về quyền của ngƣời học trong hệ thống giáo dục.
1.1.1.2.Tác dụng của tự học
Tự học là việc làm không thể thiếu của một sinh viên hiện tại, nó đem lại rất
nhiều lợi ích đối với vấn đề học tập của chúng ta:
Tự học đem lại nguồn tri thức to lớn cho sinh viên, giúp họ tiếp cận nguồn tri
thức một cách chủ động, không phụ thuộc, ỷ lại vào giáo viên.
Tự học giúp sinh viên có thể trao đổi và giúp đỡ nhau trong học tập và học hỏi
kiến thức từ nhiều nguồn khác nhau.
Tự học giúp rèn luyện cho sinh viên tính tự giác, chủ động trong học tập, nghiên
cứu tri thức, sáng tạo trong tƣ duy, ham tìm tòi học hỏi.

3


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Tự học giúp sinh viên tự biết phân bổ thời gian của mình sao cho hợp lý và đạt

đƣợc hiệu quả tối ƣu nhất.
“Tự học là con đƣờng đi tới mọi thành công trong cuộc sống. Tự học giúp ta
chủ động tìm hiểu, thu thập kiến thức, tự làm giàu kho kiến thức của mình.” [19]
1.1.2.Tác dụng của bài tập đến vấn đề tự học của sinh viên
1.1.2.1.Khái niệm bài tập
Bài tập là bài giao cho học sinh làm để vận dụng kiến thức đã học, còn bài toán
là vấn đề cần giải quyết bằng phương pháp khoa học.
Theo các nhà lý luận dạy học Liên Xô cũ, bài tập bao gồm cả câu hỏi và bài
toán, mà trong khi hoàn thành chúng, học sinh nắm đƣợc hay hoàn thành một tri thức
hoặc một kỹ năng nào đó bằng cách trả lời vấn đáp, trả lời viết hoặc có kèm theo thực
nghiệm.
Hiện nay,ở nƣớc ta thuật ngữ bài tập đƣợc dùng theo quan điểm này.
1.1.2.2. Tác dụng của bài tập hóa học
Rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng các kiến thức đã học qua các bài
giảng thành kiến thức của bản thân
Đào sâu và mở rộng các kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấp
dẫn
Ôn tập, củng cố và hệ thống hóa các kiến thức đã học một cách thuận lợi nhất,
rèn luyện kỹ năng tính toán, kỹ năng thực hành
Phát triển năng lực nhận thức, trí thông minh, sáng tạo, phát huy tính tích cực,
tự lực và hình thành phƣơng pháp học tập riêng biệt, hiệu quả cao
Rèn luyện cho học sinh tính kiên trì, kiên nhẫn, linh hoạt, chính xác và khoa
học, tác phong lao động nghiêm túc, gọn gang, ngăn nắp, sạch sẽ

4


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Nâng cao hứng thú, yêu thích với môn hóa học nói riêng và các môn học khác
nói chung.
1.1.2.3.Tác dụng của bài tập hóa học đối với vấn đề tự học của sinh viên [7]
Bài tập hóa học là một phần không thể thiếu dành cho sinh viên tự học ở nhà, nó
đem lại nhiều lợi ích đối với hiệu quả tự học của sinh viên:
Bài tập hóa học dùng để tái hiện lại kiến thức cơ bản, quan trọng, giúp sinh viên
định hƣớng đƣợc các nội dung lý thuyết quan trọng cần nắm
Từ bài tập đó có thể xây dựng các tình huống học tập để xác định khả năng vận
dụng các kiến thức của sinh viên
Làm tốt bài tập mẫu và những điều kiện quen thuộc giúp sinh viên có đƣợc kỹ
năng giải bài tập một cách đúng đắn theo các bƣớc xác định
Thông qua tự học các bài tập hóa học, sinh viên có đƣợc tính sáng tạo, tự kiểm
tra và đánh giá năng lực của mình
Cũng thông qua bài tập hóa học, sinh viên có đƣợc năng lực phân tích, phát hiện
vấn đề, vận dụng lý thuyết giải quyết vấn đề.
1.2. Một số nội dung của Động hóa học
1.2.1.Một số khái niệm cơ bản
1.2.1.1. Tốc độ phản ứng [3, 4]
Định nghĩa:
Tốc độ của một phản ứng hóa học đồng thể là biến thiên số phân tử chất phản
ứng trong một đơn vị thể tích và đơn vị thời gian.
Đối với phản ứng hóa học đồng thể xảy ra ở thể tích không đổi, tốc độ của quá
trình tính theo chất nào đó là biến thiên nồng độ của chất đó trong một đơn vị thời gian.

5


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Tốc độ trung bình:
Giả sử nồng độ của một trong các chất phản ứng ở thời điểm t bằng C và ở thời điểm t
+ t bằng C - C, tốc độ phản ứng trung bình trong khoảng thời gian t ÷ (t + t) là:
= -

(1.1)

Tốc độ tức thời: Tốc độ của phản ứng ở thời điểm cho sẵn (tốc độ tức thời) là
giới hạn của phản ứng (1.1) khi t  0:
= -

(1.2)

Đối với chất phản ứng dC < 0, nên muốn tốc độ là đại lƣợng dƣơng cần viết dấu
trừ. Tốc độ phản ứng xác định theo (1.2) không đơn trị vì biến thiên nồng độ của các
chất khác nhau phụ thuộc vào hệ số tỉ lƣợng.
Nếu phản ứng đƣợc miêu tả bằng phƣơng trình tỉ lƣợng:
nA + mB + ....= n'A + m'B + ....

(1.3)

trong đó: n, m, n', m',....là các hệ số tỷ lƣợng
A, B,...là các chất tham gia phản ứng;
A', B',...là các chất sản phẩm phản ứng.
thì tốc độ của phản ứng đƣợc xác định nhƣ sau:
=-

hoặc

=-

Để tốc độ phản ứng có giá trị là đơn trị thì phải đƣa vào biểu thức tốc độ các hệ
số tỉ lƣợng. Khi đó biểu thức tốc độ có dạng:
v=
Theo định luật kinh nghiệm của Gumbec - Vazơ (Guldgerg và Waage) tốc độ
của phản ứng hóa học tỷ lệ với nồng độ chất phản ứng. Đối với phản ứng tổng quát
(1.3), ta có:

6


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

v =k.

.

..

(1.4)

Trong đó: k là hằng số tốc độ phản ứng. Đối với một phản ứng giá trị của k chỉ
phụ thuộc vào nhiệt độ;
phản ứng.

là bậc đối với chất A,B... Tổng

là bậc của

có thể bằng hoặc không bằng tỷ lệ số lƣợng.

1.2.1.2. Bậc và phân tử số của phản ứng [3, 4]
Bậc của phản ứng:
Từ (1.4) cho thấy: bậc của phản ứng là tổng các lũy thừa nồng độ của các chất
tham gia phản ứng trong chƣơng trình biểu diễn sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào
nồng độ chất phản ứng.
Phân tử số của phản ứng:
Phân tử số của phản ứng là số tiểu phân (phân tử, nguyên tử, ion, gốc tự do...)
tƣơng tác đồng thời, chính những tƣơng tác này biến đổi hóa học.
Phân tử số bao giờ cũng là một số nguyên, dƣơng, trong khi đó bậc của phản
ứng có thể là số nguyên, phân số, dƣơng, âm hoặc bằng không.
1.2.1.3. Phân loại phản ứng hóa học [3, 4, 6, 9]
Có rất nhiều cách để phân loại các phản ứng hóa học và dựa trên cơ chế phản
ứng, ngƣời ta có thể chia phản ứng hóa học thành 2 loại là:
Phản ứng đơn giản (phản ứng sơ cấp).
Phản ứng phức tạp.
a. Phản ứng đơn giản
Khái niệm: Phản ứng đơn giản là những phản ứng một chiều, chỉ diễn ra trong
một giai đoạn duy nhất đi trực tiếp từ những chất đầu đến những chất cuối và không có
sự hình thành hợp chất trung gian.

7


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Phản ứng đơn giản là phản ứng theo phƣơng trình tỉ lƣợng biểu thị tác động hóa
học cơ bản. Trong trƣờng hợp riêng này bậc và phân tử số phản ứng đƣợc biểu thị bằng
cùng một số.
Phƣơng trình động học có dạng:

v= k.[X]n

Trong đó: v là tốc độ phản ứng; k là hằng số tốc độ phản ứng; [X] là nồng độ
chất ban đầu tham gia phản ứng; n là phân tử số của phản ứng.
b.Phản ứng phức tạp
Khái niệm: Phản ứng phức tạp là những phản ứng không thỏa mãn điều kiện của
phản ứng đơn giản và bao gồm: phản ứng thuận nghịch, phản ứng song song và phản
ứng nối tiếp.
Khác với phản ứng đơn giản, phản ứng phức tạp diễn ra qua nhiều giai đoạn trung
gian, do đó phƣơng trình phản ứng hóa học ở dạng tổng quát chỉ là sự tổ hợp của nhiều
phản ứng trung gian và vì vậy, nó không biểu thị cơ chế phản ứng. Trong trƣờng hợp
này bậc và cơ chế phản ứng không trùng nhau.
Phƣơng trình động học có dạng:
v= k.[X]m
Trong đó: v là tốc độ phản ứng; k là hằng số tốc độ phản ứng; [X] là nồng độ
chất ban đầu tham gia phản ứng; m là bậc của phản ứng.
1.2.2.Động học của các phản ứng
1.2.2.1. Động học của phản ứng đơn giản [4]
a. Phản ứng bậc 1
Dạng phản ứng:

A  sản phẩm

Xây dựng phƣơng trình động học:
Phƣơng trình:

A  sản phẩm

8


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Ban đầu:

a

Tại thời điểm t:

a –x

K37A-HÓA

Theo định nghĩa về tốc độ phản ứng và áp dụng định luật tác dụng khối lƣợng ta
có:
v=-

(1.2.1)

v = k.C

(1.2.2)

Từ (1.2.1) và (1.2.2) suy ra: -

= k.C hay -

= k (a-x)

(1.2.3)

Phƣơng trình động học dạng vi phân:

Phân ly biến số:
Từ (1.2.3) ta có: -

= k.dt

Phƣơng trình động học dạng tích phân:
- ln (a-x) = kt + ln I
Dựa vào điều kiện: khi t= 0 thì x = 0 => - ln a = ln I
Hay: - ln (a-x) = kt – ln a => k =
Vậy:

.

1
a
k = ln
.
t
ax

Trong đó: a là nồng độ ban đầu của chất A tại thời điểm ban đầu t = 0; a-x là

nồng độ tại thời điểm t; v là tốc độ phản ứng; k là hằng số tốc độ phản ứng; x là độ
giảm nồng độ của A trong thời gian t; I là hằng số tích phân.
Thời gian nửa phản ứng: là thời gian để nồng độ chất phản ứng giảm đi một
nửa.

9


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Nhận xét: thời gian bán hủy của phản ứng bậc một là hằng số, nó không phụ
thuộc vào nồng độvà tỉ lệ nghịch với hằng số tốc độ phản ứng.
Đồ thị:

Hình1. Đồ thị của phản ứng bậc một- Nồng độ chất phản ứng giảm theo hàm mũ
với thời gian.
b. Phản ứng bậc hai
Trƣờng hợp a=b:
Dạng phản ứng: 2A  sản phẩm
Xây dựng phƣơng trình động học:
Phƣơng trình động học dạng vi phân:

Phƣơng trình động học dạng tích phân:

Thời gian nửa phản ứng:

Nhận xét: thời gian bán hủy tỉ lệ nghịch với nồng độ ban đầu của chất phản ứng.

10


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Trong đó: a là nồng độ ban đầu của A tại thời điểm t = 0; k là hằng số tốc đọ
phản ứng; v là tốc độ phản ứng; a-x là nồng độ của chất A tại thời điểm t; x là độ giảm
nồng độ trong thời gian t.
Đồ thị:

Hình2. Đồ thị phản ứng bậc 2 trường hợp v = kC2 (tan = k).
Trƣờng hợp a ≠ b:
Dạng phản ứng:

A + B  sản phẩm.

Xây dựng phƣơng trình động học:
A + B  sản phẩm
Ban đầu:

a

Thời điểm t: a-x

b
b-x

Phƣơng trình động học dạng vi phân:

Phân ly biến số ta đƣợc:
= kdt

11


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP



K37A-HÓA

= kdt

Do a,b là hằng số nên d(a-x) = d(b-x). Lấy tích phân hai vế, biến đổi ta đƣợc
phƣơng trình động học dạng tích phân:

Trong đó: a, b lần lƣợt là nồng độ ban đầu của chất A, B tại t = 0; k là hằng số
tốc độ phản ứng; v là tốc độ phản ứng; a-x, b-x lần lƣợt là nồng độ của A, B tại thời
điểm t; x là độ giảm nồng độ trong thời gian t.
c. Phản ứng bậc ba
Với cách xác định tƣơng tự nhƣ bậc một, bậc hai ta có phƣơng trình động học:
Trƣờng hợp a=b=c
Dạng phản ứng:

3A  sản phẩm.

Phƣơng trình động học dạng vi phân:

Phƣơng trình động học dạng tích phân:

Thời gian nửa phản ứng:

Trong đó: a là nồng độ ban đầu của chất A tại t = 0; k là hằng số tốc độ phản
ứng; v là tốc độ phản ứng.
Trƣờng hợp a=b≠c:
Dạng phản ứng:

2A + B  sản phẩm

Phƣơng trình động học dạng vi phân:

12


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Phƣơng trình động học dạng tích phân:

Trong đó: a, c lần lƣợt là nồng độ ban đầu của A, B tại t = 0; a-2x, c-x lần lƣợt
là nồng độ của A, B tại thời điểm t; k là hằng số tốc độ phản ứng; v là tốc độ phản ứng.
Trƣờng hợp a≠b≠c:
Dạng phản ứng: A + B + C  sản phẩm.
Phƣơng trình động học dạng vi phân:

Phƣơng trình động học dạng tích phân:

Trong đó: a, b, c lần lƣợt là nồng độ ban đầu của A, B, C tại t = 0; a-x, b-x, c-x
lần lƣợt là nồng độ của A, B, C tại thời điểm t; k là hằng số tốc độ phản ứng; v là tốc
độ phản ứng.
d. Phản ứng bậc không
Phản ứng bậc không là phản ứng mà tốc độ của nó không phụ thuộc vào nồng
độ của các chất tham gia phản ứng.
Phƣơng trình động học dạng vi phân:
v =

-

= k.C0 = k

13


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Phƣơng trình động học dạng tích phân:
C0 - C = kt
hay nồng độ của phản ứng giảm tuyến tính theo thời gian.
Trong đó: C0, C lần lƣợt là nồng độ tại thời điểm t và nồng độ ban đầu của chất
tham gia phản ứng; k là hằng số tốc độ phản ứng.
e. Phản ứng bậc n
Dạng phản ứng: nA  sản phẩm
Phƣơng trình động học dạng vi phân:

Phƣơng trình động học dạng tích phân:

Thời gian nửa phản ứng:

Trong đó: v là tốc độ phản ứng; k là hằng số tốc độ phản ứng; a, a-x lần lƣợt là
nồng độ ban đầu tại t = 0 và nồng độ tại thời điểm t của A; x là độ biến thiên nồng độ
trong thời gian t.
1.2.2.2. Động học của phản ứng phức tạp [4]
a. Phản ứng thuận nghịch
Khái niệm: Là phản ứng xảy ra theo cả hai chiều ngƣợc nhau trong cùng một
điều kiện, phản ứng xảy ra theo chiều từ trái sang phải là phản ứng thuận, phản ứng
xảy ra theo chiều ngƣợc lại là phản ứng nghịch, phản ứng thuận và phản ứng nghịch
xảy ra đồng thời và độc lập với nhau.

14


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Phản ứng thuận nghịch bậc 1-1.
Dạng phản ứng:

A

Tại t= 0:

a

b

Tại thời điểm t:

a-x

b+x

B

Trạng thái cân bằng: a-x∞

b+x∞

Theo nguyên lý diễn biến độc lập thì phản ứng thuận nghịch tuân theo riêng rẽ
định luật tác dụng khối lƣợng:
vt = kt (a-x)
vn = kn (b+x)
Tốc độ phản ứng thuận nghịch:
v=

= vt – vn = kt (a-x) – kn (b+x) = kt.a – kn.b – (kt + kn). x
= (kt + kn).

Khi đạt trạng thái cân bằng thì: x
Thay vào (1.2.4) ta có:

(1.2.4)
=

= (kt + kn). (x - x)

Phân ly biến số và lấy tích phân ta đƣợc:

Để tính riêng rẽ hằng số tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghich ta giải hệ
phƣơng trình:

Với k, t, x đƣợc ghi bằng giá trị thực nghiệm.

15


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Trong đó: k là hằng số tốc độ phản ứng; v là tốc độ phản ứng; kt, kn lần lƣợt là
tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch; x, x là độ giảm nồng độ tại thời điểm t
và thời điểm cân bằng; a, b là nồng độ ban đầu của A, B; a-x, b+x là nồng độ tại thời
điểm t của A, B; a- x∞, b+x∞ lần lƣợt là nồng độ của A, B lúc cân bằng.
Phản ứng thuận nghịch bậc 2-2.
Dạng phản ứng:

A

+ B 

Tại t= 0:

a

Tại thời điểm t:

a-x

Thời điểm cân bằng: a-x∞

C +

D

b

c

d

b-x

x

x

b - x∞ x∞

x∞

Phƣơng trình động học dạng vi phân:
v = vt + vn = kt ( a-x ) (b-x) – kn ( c+ x ) (d + x )
Khi a= b = c= c=d = 0, ta có: v= kt (a – x)2 - knx2
Phƣơng trình động học dạng tích phân:

Với:

b. Phản ứng song song
Khái niệm: Phản ứng song song là phản ứng độc lập và đồng thời xuất phát từ
cùng ít nhất một chất chung. Các thành phần trong phản ứng song song thƣờng diễn ra
với tốc độ khác nhau và có tốc độ khác nhau.
Một đặc điểm quan trọng của phản ứng song song là tỉ lệ nồng độ của sản phẩm
khác nhau sinh ra không thay đổi và không phụ thuộc vào thời gian.
Phản ứng song song bậc 1

k1

16


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Dạng phản ứng:

A

B
k2

C

Tốc độ của phản ứng song song theo 2 hƣớng hình thành B và C đƣợc xác định

bằng công thức:
v1 =

= k1 (a – x)

v2 =

= k2 (a – x)

Theo nguyên lý diễn biến độc lập, tốc độ của phản ứng song song sẽ bằng tổng
tốc độ của các phản ứng thành phần nên ta có phƣơng trình động học dạng vi phân:

Phân ly biến số, lấy tích phân và biến đổi ta đƣợc phƣơng trình động học dạng
tích phân:

Trong đó: a là nồng độ đầu của A; a – x là nồng độ của A tại thời điểm t; x là độ
giảm nồng độ của A; x1 chuyển thành B; x2 chuyển thành C và x = x1 + x2.
Phản ứng song song bậc 2
k1

Dạng phản ứng: A + B
k2

C+D
E+F

Phƣơng trình động học dạng vi phân:
(1.2.5)
Khi a = b , ta có

(1.2.6)

Phƣơng trình động học dạng tích phân:
Với (1.2.5)

17


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

Với (1.2.6)

)

c. Phản ứng nối tiếp hai giai đoạn bậc 1
Dạng phản ứng:
Phƣơng trình động học dạng vi phân:
Phƣơng trình tốc độ biến đổi chất A:

Phƣơng trình tốc độ hình thành chất B:

Trong đó : (x-y) là nồng độ sản phản trung gian, y là nồng độ của sản phẩm
cuối; k1, k2 là các hằng số tốc độ của giai đoạn 1 và 2.

(1.2.7)
Thời gian để sản phẩm trung gian đạt giá trị cực đại:

Nồng độ cực đại của sản phẩm trung gian:

1.2.3. Lý thuyết về tốc độ phản ứng [4, 6, 7]
1.2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng
Theo quy tắc kinh nghiệm của Van't Hoff thì khi tăng nhiệt độ của hệ phản ứng lên
10oC, hằng số tốc độ tăng và do đó tốc độ của phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần. Biểu thức
toán học của quy tắc nhƣ sau:

18


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

K37A-HÓA

đƣợc gọi là hệ số nhiệt độ của phản ứng.
Trong trƣờng hợp tổng quát:

n là số lần tăng 10oC
Một cách định lƣợng Arrhenius cũng đã thiết lập đƣợc sự phụ thuộc của hằng số
tốc độ phản ứng k vào nhiệt độ dƣới dạng vi phân:

Trong đó: Ea là năng lƣợng hoạt hoá thực nghiệm của phản ứng.
Phƣơng trình Arrhenius còn đƣợc viết dƣới dạng khác :

A đƣợc gọi là thừa số Arrhenius và có cùng thứ nguyên với hằng số tốc độ phản
ứng. Thừa số A còn biểu thị tần số va chạm giữa các phần tử của các chất tác dụng.
1.2.3.2. Lý thuyết tốc độ phản ứng
a, Thuyết va chạm lưỡng phân tử
Lý thuyết đầu tiên về tốc độ phản ứng hóa học cho rằng: để cho 2 phân tử có thể
phản ứng đƣợc với nhau thì trƣớc hết phải có sự va chạm giữa 2 phân tử đó và tốc độ

phản ứng sẽ phụ thuộc vào số va chạm này. Số va chạm đôi giữa phân tử ở trạng thái
khí trong 1cm3 , trong 1s đã đƣợc thuyết động học phân tử chất khí đƣa ra công thức
tính.
-

Với phản ứng giữa 2 phân tử cùng loại: 2A → C + D

19