Bài 2: Tốc độ phản ứng

 Phản ứng bậc 1  Phản ứng bậc 2  Phản ứng bậc 3  Phản ứng bậc n  Phản ứng bậc 0  Phương pháp xác định n, k

BÀI 2

 Phản ứng thuận nghịch bậc 1  Phản ứng thuận nghịch bậc 2  Phản ứng song song  Phản ứng nối tiếp

1

A B

rate = -

time

D[A] Dt

rate =

D[B] Dt

2

2.1.1 Phản ứng bậc 1

Xét phản ứng dạng: A → P

 Định nghĩa: phản ứng bậc 1 là phản ứng mà tốc độ của nó phụ thuộc bậc 1 vào nồng độ.

 Phương trình động học

Biểu thức vận tốc có dạng:

(*)

Từ định nghĩa và phương trình tốc độ ta lập được phương trình vi phân:

Lời giải của phương trình (*) là hàm f = C(t) chính là đường cong động học dạng giải tích.

3

[A] thay đổi theo thời gian t như sau:

[A]t = [A]0.e−kt là phương trình biểu diễn

nồng độ của chất tham gia phản ứng

Sắp xếp lại ta được:

theo thời gian hay là đường cong động

học của chất phản ứng.

y = mx + b

4

 Thời gian bán hủy:

[A]t = 0.5[A]0

Lưu ý: đối với phản ứng đơn giản bậc 1 thì

t1/2 không phụ thuộc vào nồng độ đầu [A]0.

5 Ví dụ 1. Phân tích phản ứng bậc một

Trong phản ứng phân huỷ azometan ở 600oK, ta có phương trình phản ứng như sau:

CH3N2CH3(k) → CH3CH3(k) + N2(k)

Khi đo diễn biến áp suất riêng phần theo thời gian ta có các số liệu sau.

t, giây 0 1000 2000 3000 4000

p, 10-2 Torr 8,20

5,72

3,99

2,78

1,94

Hãy chứng minh rằng bậc phản ứng bằng 1 và tính k?

Phương pháp: Vẽ đồ thị ln([A]/[A0]) theo thời gian, nếu n = 1 ta sẽ thu được đường

thẳng. Vì nồng độ tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần nên có thể thay ln([A]/[A0]) bằng

ln(P/P0). Nếu đồ thị là đường thẳng k sẽ tính được từ độ dốc.

6

Sau 14 ngày, một đồng vị phóng xạ phân hủy hết 6.85% khối lượng. Xác định hằng số tốc

Ví dụ 2:

độ phân hủy, chu kỳ bán hủy và tính xem trong bao lâu nó phân hủy hết 90% và 75%.

Giải

Phản ứng phân hủy phóng xạ tuân theo phản ứng bậc 1, do đó ta có:

- Sau 14 ngày nồng độ còn lại là C = 100 - 6.85 = 93.15%

-Theo chu kỳ bán hủy:

ngày

ngày-1

7

* Thời gian phân hủy hết 90% là t90, nồng độ còn lại là 10%. Như vậy ta có:

* Thời gian phân hủy hết 75%.

ngày

Có thể tính theo chu kỳ bán hủy.

Như vậy ta có: 137 x 2 = 274 ngày.

Thời gian phân hủy 75%, xem như phân hủy 50% chu kỳ đầu và 50% chu kỳ tiếp theo.

8

 Nhìn chung nhiều phản ứng phân rã, đồng phân hoá tuân theo quy luật bậc 1. ó là các

Các ví dụ về phản ứng bậc 1:

phản ứng phân rã phóng xạ, chất độc.

N2O → N2 + O

 Phân huỷ gốc tự do:

 Phản ứng nghịch đảo đường

•C3H7 → •CH3 + C2H4

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

Về bản chất là phản ứng lưỡng phân tử (bậc 2) nhưng trong thực tế do nồng độ H2O quá

lớn so với nồng độ đường nên nồng độ đường thực tế không đổi, khi đó biểu thức W =

k’C1C2 có thể quy về bậc 1 là W = kC2. Đây là trường hợp phản ứng giả bậc 1 hoặc

bậc 1 biểu kiến.

9

2.1.2 Phản ứng bậc 2

 Định nghĩa: là phản ứng mà tốc độ của nó phụ thuộc bậc 2 vào nồng độ tác chất.

 TH1: Nồng độ đầu khác nhau

 Phản ứng bậc hai có hai trường hợp phổ biến.

Ta có sơ đồ phản ứng và biện luận tương ứng như sau:

A B

+ b

t = 0 a t P → 0 x a−x b − x

Tương tự trường hợp phản ứng n = 1, ta có phương trình vi phân sau:

10

Tách biến số và lấy tích phân ta được:

Hằng số I có thể được xác định từ điều kiện đầu: khi t = 0; x = 0

Thay giá trị I vào biểu thức trên ta được:

11

Tuyến tính hoá biểu thức (*) trên ta thu được phương trình có dạng

12

• Xét phản ứng:

 TH2: Nồng độ chất phản ứng ban đầu bằng nhau

+ a A a

t = 0 t a − x a − x B → P 0 x

• Ở thời điểm phản ứng t khi x là nồng độ đã phản ứng ta có:

CA = CB = a − x.

Lấy tích phân ta có:

Ta thấy đây là trường hợp riêng của trường hợp 1, vậy:

13

hay

t, phút

 Thời gian bán hủy τ1/2:

Thay A = A0 /2

Ta tính được :

 Thứ nguyên của k: t-1C-1

14 Ví dụ: Cho phản ứng:

A + B  C

Nồng độ đầu của A cũng như B là 0.100M, hằng số k = 10-2 l/mol.s. Vậy sau 100 giây,

nồng độ còn lại của A là:

b) 0.091 M.

a) 0.91 M

d) 0.0091 M

c) 9.1 M

15

2.1.3 Phản ứng bậc 3 Ta có thể có các trường hợp sau:

A + B + C → Sản Phẩm → Sản Phẩm A + 2B

 TH1: A + B + C → Sản Phẩm a. Nếu [A0] = [B0] = [C0] Ta có: Lấy tích phân 2 vế ta có: Suy ra:

16

b. [A0] ≠ [B0] ≠ [C0]

A + B + C → SP

a - x

b - x c - x

t = 0 a b c

Tương tự phản ứng bậc 2, ta có phương trình vi phân sau:

Tách biến số, biến đổi thích hợp và lấy tích phân ta được:

17

c. [A0] = [C0] ≠ [B0] t = 0 A a + B + C → a b

Tương tự, ta có phương trình vi phân sau:

t a - x b - x a - x x

Tách biến số, biến đổi thích hợp và lấy tích phân ta được:

18

 TH2: 2A + B → Sản Phẩm

a - 2x

2A + B → SP

b b - x

t = 0 a t Tương tự, ta có phương trình vi phân sau: Tách biến số, biến đổi thích hợp và lấy tích phân ta được:

19

Phản ứng: O2 + 2NO → 2NO2.

Các ví dụ về phản ứng bậc 3: •

R + R + M → RR + M

• Các phản ứng ngắt mạch bậc hai trong cơ chế dây chuyền

về bản chất là bậc 3 nhưng do M cố định nên có thể coi là bậc hai.

20

2.1.4 Phản ứng bậc n

 Đây là trường hợp các phản ứng bậc lẻ, thường gặp đối với các phản ứng có cơ chế

 Xét trường hợp tốc độ phản ứng phụ thuộc bậc n vào nồng độ C của một chất duy

phức tạp.

nhất, khi đó ta có:

 Lấy tích phân với các giới hạn phù hợp ta có:

21

2.1.5 Phản ứng bậc 0

• Từ biểu thức trên, ta tính được thời gian bán hủy

 Tốc độ phản ứng bậc 0 không phụ thuộc nồng độ chất phản ứng, vì vậy: • Lấy tích phân, ta được: C = – kt + C0

 Một số phản ứng xúc tác dị thể thường xảy ra theo quy luật bậc không

22

Ví dụ:

 Xúc tác có thể tự hình thành nếu cho dung dịch Co2+ vào hỗn hợp phản ứng do Co2+

bị ôxi hoá bởi ClO-. Mặt khác, do chưa rõ mức độ ôxi hoá nên xúc tác có thể là hỗn

trên.

hợp (CoO + Co2O3), tuy nhiên người ta quy ước công thức xúc tác là Co2O3 như

 Trước khi phản ứng ClO- hấp phụ lên các “tâm hấp phụ” trên bề mặt xúc tác rắn,

sau đó các hạt bị hấp phụ mới thực hiện phản ứng phân rã. Trong trường hợp này,

khi nồng độ xúc tác = constant, rõ ràng nồng độ ClO- trong dung dịch không ảnh

định tốc độ.

hưởng tới tốc độ phản ứng mà chỉ có nồng độ ClO- ở trạng thái bị hấp phụ quyết

23

 Như vậy trong phần lớn thời gian phản ứng, khi nồng độ ClO- trong dung dịch còn đủ

lớn, các tâm hoạt động ở bề mặt được hấp phụ bão hoà thì vận tốc phụ thuộc bậc

không vào nồng độ chất phản ứng, ta có:

Hay – dC = kdt

Lấy tích phân 2 vế ta có: C = – kt + C0

Suy ra:

24

 Thời gian bán huỷ tỷ lệ thuận với [C0]. Đây là trường hợp thường gặp đối với các

hấp phụ.

phản ứng phân huỷ một chất trên xúc tác rắn, được thực hiện thông qua giai đoạn

 Điều này sẽ bị vi phạm khi nồng độ chất phản ứng quá thấp (vào thời gian gần kết

thúc phản ứng), khi đó sự hình thành các hợp chất bề mặt sẽ chậm lại, điều này sẽ dẫn

đến sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ ClO- trong dung dịch.

nhưng không phải luôn luôn là bậc không, khi đó ta nói phản ứng là bậc không biểu

 Như vậy có thể nói, phản ứng là bậc không trong khoảng rộng đối với nồng độ ClO-

kiến (pseudo-zero).

25

Lưu ý khi xử lí số liệu động học

 Trên hình này ta thấy có thể nối các điểm thực nghiệm bằng đường thẳng cũng như

dự báo theo kinh nghiệm, với phản ứng đã cho dạng nào là phù hợp.

bằng đường cong. Ta cần xác định dạng đường nào là phù hợp nhất. Đơn giản nhất là ta

 Để chủ động hơn ta phải đánh giá sai số thông qua phương pháp bình phương nhỏ nhất.

Mathematica, MathCad, Math lab, ... để xử lí

Thông thường có thể sử dụng máy tính với các phần mềm hiện có như Excel,

26

 Trường hợp đường thẳng kết quả sẽ là hàm y = ax + b với các giá trị a, b bằng số, khi

 Khi xử lí số liệu mà không vẽ đồ thị như trên vẫn cần lưu ý một số sai sót có thể gặp

đó không cần vẽ đồ thị ta vẫn có kết quả n và k.

sau.

Ví dụ: ta có phản ứng A → B, với bộ số liệu thực nghiệm và xử lí như sau.

Thời gian, phút [A] ln[A]

0 1,00 0.00

15 0,86 - 0,151

30

0,80

- 0,223

45

0,68

- 0,386

60 0,57 - 0,562

27

t, phút

 Để kiểm tra bậc 0 và bậc 1 ta cần dựng đồ thị A và lnA theo thời gian. Từ đồ thị cho

thấy dường như cả hai đồ thị đều là đường thẳng. Ta cần phân biệt rõ ràng phản ứng là

bậc không hay một.

28

CÁC QUY LUẬT ĐỘNG HỌC ĐƠN GIẢN

Bậc phản ứng

Phương trình động học

Hằng số tốc độ

Thời gian bán hủy

1

𝑘 =

𝑙𝑛

−

= 𝑘𝐶

0,693 𝑘

1 𝑡

𝐶𝑜 𝐶

𝑑𝐶 𝑑𝑡

𝑡1 2

𝑘 =

Ít dùng

𝑜 𝑙𝑛

−

= 𝑘𝐶1𝐶2

1 𝑜 − 𝐶1

𝑡 𝐶2

𝑜𝐶2 𝐶1 𝑜𝐶1 𝐶2

𝑑𝐶1 𝑑𝑡

2

𝑘 =

−

= 𝑘𝐶2

1 𝑘𝐶𝑜

𝑡1 2

1 𝑡

1 𝐶

1 𝐶𝑜

𝑑𝐶 𝑑𝑡

𝑘 =

3

−

= 𝑘𝐶3

𝑡1 2

3 2 2𝑘𝐶𝑜

1 2𝑡

1 𝐶2 −

1 2 𝐶𝑜

𝑑𝐶 𝑑𝑡

𝑘 =

n (n ≠ 1)

𝑛−1

−

= 𝑘𝐶𝑛

1 𝑛 − 1 𝑡

1 𝐶𝑛−1 −

𝑡1 2

2𝑛−1 − 1 𝑛 − 1 𝑘𝐶𝑜

1 𝑛−1 𝐶0

𝑑𝐶 𝑑𝑡

𝑘 =

𝐶𝑜 − 𝐶

0

−

= 𝑘

1 𝑡

𝐶𝑜 2𝑘

𝑑𝐶 𝑑𝑡

𝑡1 2

29

2.1.6 Các phương pháp xác định n, k

a. Phương pháp cô lập và tốc độ đầu (phương pháp Van’t Hoff)

 Với phản ứng A + B → SP bất kì, ta viết được phương trình tốc độ như sau:

nACB

(*) W = kCA

 Giả thiết ta cần xác định bậc nA trong (*) → Ta phải bố trí các thí nghiệm phù hợp.

 Làm ít nhất 2 thí nghiệm ứng với 2 nồng độ đầu của A khác nhau

o = k(Co

 Giữ nguyên nồng độ của B

A,2)n1

A,1)n1 ; W2 B)n2 k = k’(Co

Trong trường hợp này ta có: W1

30

Lấy logarit ta được:

lgW1

A,1)

lgW2

o = lgk + n1lg(Co o = lgk + n1lg(Co

A,2)

Từ đó suy ra:

Bằng cách tương tự, ta có thể xác định bậc riêng đối với các cấu tử khác

31

Ví dụ: Xác định bậc riêng x , y và hằng số tốc độ k từ kết quả thực nghiệm cho trong

bảng bên dưới:

32

k tương ứng.  Nếu k = constant thì kết luận n = 1 là giá trị chọn, khi đó tính các giá trị k ứng với

b. Phương pháp đoán và thử  Thường từ thực nghiệm ta có C = f(t)T dưới dạng bảng/ đồ thị.  Lần lượt chọn n = 1, 2, 3, ...  Với mỗi giá trị n, ví dụ n = 1, thay vào phương trình dạng tích phân bậc n = 1 để tính

từng cặp C(t) và giá trị k trung bình.

 Nếu k ≠ constant thì lặp lại các phép tính như trên với giá trị n tiếp theo, ví dụ với

b b – x

a a – x

n = 2.

Ví dụ: xác định bậc n và hằng số tốc độ k của phản ứng sau: t = 0 t Cho dãy: x = f(t); trong đó x = [NaOH] được xác định bằng phương pháp chuẩn độ.

33

c. Phương pháp đồ thị

Biến phương trình động học thành dạng đường thẳng.

TH1: Nếu n = 1: TH2: Nếu n = 2: • a = b

34

• a # b

35

Ví dụ: Xác định k và n của phản ứng A → sản phẩm, biết:

0,901 0,820 0,667 0,501 0,435 0,344

t, phút 0 0,5 1 2 3 4 5

CA, mol

Tính lnC, ta được:

0,5 0,901 3 0,501 2 0,667 1 0,820 4 0,435

Vẽ đồ thị lnC − t: thu được đường thẳng → n = 1

t, phút CA, mol lnC 0 1 0 5 0,344 − 0,104 − 0,198 − 0,404 − 0,691 − 0,832 − 1,067

Từ đồ thị tính được :

k = −tgα = −ΔlnC/Δt = 1/4,7 = 0,212 ph−1

36

d. Phương pháp chu kì bán huỷ

Ta có mối liên hệ τ1/2 và Co như sau:

37

Ví dụ: Nồng độ đầu Co giảm 2 lần trong 10'. Nếu tăng Co lên 5 lần, thì sau 24'' còn lại ½ lượng

chất đầu. n = ? 1. 2. Co tăng 5 lần, τ1/2 giảm 25 = 52 lần → n = 3. Kiểm tra lại:

38 e. Phương pháp phân tích đường cong

Giả thiết bằng TN ta thu được một đường cong động học biểu diễn sự phụ thuộc C theo C(t).

• Phương pháp một đường cong

Bậc phản ứng n trong phương trình tốc độ

Nếu gọi Co là nồng độ đầu và đặt α = C/C0 hay C = αC0

Thay giá trị C vào (*) ta được:

Sau khi phân chia biến số và lấy tích phân ta được:

39

Gọi α1 và α2 là tỷ lệ nồng độ chưa phản ứng tại hai thời điểm t1và t2 ta có: Chia 2 phương trình trên cho nhau ta được:

40

2 thì từ (**) ta có:

Nếu chọn trên đường cong động học 2 nồng độ C1 và C2 ứng với hai thời điểm t1 và t2 sao cho thỏa điều kiện α2 = α1

Hoặc:

41 t, giây

40

20

60

0

17,8

10,6

7,1

5,4

4,6

[NO2].1011 mol/L

Áp dụng phương pháp một đường cong

Ví dụ 1: Nghiên cứu phản ứng phân huỷ NO2 ta thu được bảng số liệu sau: 80 Xác định n ? Giải:

α1 = 10,6/17,8 = 0,595 ứng với t1 = 20 giây

Chọn α1 và t1:

→ α2 = (0,595)2 = 0,354 → C2 = 0,354 . 17,8 = 6,35

→ t2 = 50 giây (theo đồ thị)

42

Phản ứng phân huỷ đioxan có các thông số thực nghiệm sau:

Ví dụ 2:

P0,1 = 800 mmHg → τ1/2,1 = 13,4 phút

P0,2 = 400 mmHg → τ1/2,2 = 19 phút

Xác định n.

Giải:

áp dụng phương trình:

ta có:

43

Ví dụ 3: cho phản ứng phân huỷ acetone

CH3COCH3 → C2H4 + H2 + CO

Các thông số động học cho ở bảng dưới:

0 6,5

Xác định n, k (V = const).

t, phút p, N/m2 41589,6 54386,6 13,0 65050,4 19,9 74914,6

44

2.2.1 Phản ứng thuận nghịch bậc 1

tương ứng.

 Xét phản ứng thuận nghịch sau, trong mỗi chiều phản ứng đều là bậc 1 và có hằng số k

t = 0 t = t t = ∞ a a − x a − xC b b + x b + xC

 Trong đó xC biểu diễn nồng độ sản phẩm x ở cân bằng. Viết phương trình vận tốc theo

[A] ta có:

45

Đặt

Hay:

46

 Ta thấy phương trình trên có dạng tương tự phương trình động học của phản ứng

một chiều đơn giản bậc 1, chỉ khác thay vì k ta có tổng k, thay vì a ta có A.

buộc k1 và k2.

 Để tính được k của mỗi phản ứng cần tính được A và có thêm một phương trình ràng

Tìm A:

 Chia cả tử và mẫu số của biểu thức A cho k2 (lưu ý: K = k1/k2 - hằng số cân bằng)

ta có:

47

 Phản ứng đạt cân bằng khi W1 = W2 → dx/dt = 0 (nồng độ A = B = const)

Như vậy ta có hệ phương trình bậc 1: Giải hệ ta được xC, sau đó tính K, A và suy ra được k1, k2

48

Ví dụ 1: Cho phản ứng và các thông số động học (kể cả x trong bảng sau): a = 18,23; b = 0; xC = 13,28 (đơn vị quy ước) Giải. Từ các giá trị trên, tính K, A. Vậy ta có phương trình tính k1, k2:

49

Bảng các số liệu thực nghiệm và tính toán



Giải hệ phương trình trên ta có: k1 = 0,00688 ; k2 = 0,00257 ph-1

50

b = 0

t = 0 t = 100 ph

a = 18.23 mol/l a – x = 10.12 mol/l

Ví dụ 2: Xét phản ứng thuận nghịch sau:

Tại cân bằng a –x = 4.95 mol/l

Xác định k1, k2. Sau 160 phút, nồng độ axit là bao nhiêu ? Giải. (Sinh viên tự giải) Đáp số: k1 = 6.99 x 10-3 ph-1 ; k2 = 2.61 x 10-3 ph-1

[axit]160 = 7.88 mol/l

51

2.2.2 Phản ứng thuận nghịch bậc 2

• Xét điều kiện đơn giản nhất a = b, c = d = 0

• Xét phản ứng thuận nghịch bậc 2 sau:

52

Như vậy ta có vế phải là phương trình bậc 2 theo x ở cân bằng, dx/dt = 0, vậy: Chia tử và mẫu biểu thức (*) cho k1 ta có:

53

Với m1, m2 là nghiệm của phương trình trên ta có:

54

 Tách biến số x, lấy tích phân ta có (tương tự trường hợp phản ứng bậc hai đơn giản):

 Để xác định k1, k2 tương tự như trên ta cần tính được k1/k2 từ biểu thức hằng số cân

ứng thuận nghịch bậc một.

bằng, khi đó ta sẽ có hệ phương trình hai ẩn số và giải tương tự như trường hợp phản

Thứ tự tính k1 và k2:

 Từ giá trị xC tính K’ cân bằng hoá học → nghịch đảo = K = k2/k1 → từ phương trình trên

→ tính m1 và m2 → tính (k1 – k2) → Giải hệ phương trình K = k2/k1 và k1-k2→ tìm được

k1 và k2.

55

2.2.3 Phản ứng song song

Theo (*) ta có:

 TH1: Phản ứng song song bậc 1

Phản ứng 1: Phản ứng 2:

với x = x1 + x2

56



 (1)

(2)

Tốc độ chung:  Lấy tích phân  Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có được k1 và k2.

57

 TH2: Phản ứng song song bậc 2

Từ (*) ta có: Biến đổi tương tự như trường hợp phản ứng song song bậc 1 ta được:

58

 Thay K = k1 + k2 vào (3) ta được biểu thức sau:

 Biểu thức trên hoàn toàn giống với trường hợp phản ứng đơn giản bậc 2.

 Lấy tích phân ta được:

 Giải hệ phương trình (4) và (5) ta tính được giá trị k1 và k2

59

Ví dụ:

C3H7OH 27.4 C3H6O 7.5 C3H6 8.1 C3H8 1.7

Xét phản ứng phân hủy rượu trên xúc tác V2O5 sau: Ở 588oK sau 4,3 giây, nồng độ các chất tính theo mmol/l lần lượt là: Tính k1, k2, k3

60

2.2.4 Phản ứng nối tiếp

Đây là dạng khá phổ biến trong thực tế, ví dụ phản ứng xà phòng hoá triglixerit

DG + NaOH → MG + RCOONa

TG + NaOH → DG + RCOONa

Với phản ứng đơn giản nhất là phản ứng bậc 1 ta viết được sơ đồ sau:

MG + NaOH → G + RCOONa

k1

k2

t = 0 a

t = t a − x x − y y

61

dx/dt = k1 (a − x)

 Tốc độ chuyển hoá A:

Phương trình (2.1) là hàm số biểu diễn nồng độ [A] hay a – x theo thời gian.

→ [A] = (a − x) = a.e-k1t (1)

Logarit hoá ta có:

x = (a − a.e-k1t ) (2)

 Tốc độ chuyển hoá B:

d(x-y)/dt = k1 (a − x) − k2 (x − y)

B hình thành do phản ứng k1 và mất đi bởi phản ứng k2 nên ta có

d(x-y)/dt = k1a.e-k1t − k2 (x − y)

62

Đặt: Giả sử khi t rất lớn, khi đó ta có:

• Lấy tích phân nguyên hàm lnz = −k2t + ln E → z = E.e-k2t

• Lấy vi phân theo t ta có:

63

• Khi t = 0  z = 0, ta có:

• Thay z = x – y ta nhận được:

64

Ví dụ.

Xét phản ứng cracking dầu mỏ sau:

Dầu mỏ  Benzen  Sản phẩm khí

ở 673K, k1 = 0,283 h-1 ; k2 = 0,102 h-1

Xác định thời gian để thu được nồng độ [Benzen]max lớn nhất khi cracking 1 tấn dầu mỏ.

Giải.

Áp dụng công thức:

65

Nồng độ benzen đạt cực đại khi: Áp dụng công thức: [Benzen]max = 0,563 tấn

66

Bài 1:

Cho phản ứng:

Biểu thức thực nghiệm của tốc độ phản ứng là:

2 NO + O2  2 NO2

v = k [NO]2[O2]

Phát biểu nào dưới đây là đúng:

a) Phản ứng bậc 1 đối với oxi và bậc 1 đối với NO

c) Khi giảm nồng độ NO hai lần, tốc độ phản ứng giảm 2 lần

b) Phản ứng có bậc tổng quát là 3.

d) Khi tăng nồng độ NO2 ba lần, tốc độ phản ứng tăng 3 lần

67 Bài 2:

Trong một phản ứng ta thấy diễn biến nồng độ N2O5 trong brom lỏng thay đổi theo thời

gian như bảng sau:

t, giây 0 200 400 600 1000

0.110 0.073 0.048 0.032 0.014 [N2O5], mol L-1

Hãy chứng minh là phản ứng phân huỷ N2O5 là bậc 1 và tính k ?

68

Bài 3:

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra giữa ion peroxidisunfat với ion iodua trong dung

S2O8

2- (dd) + 3I- (dd)  2SO4

2- (dd) + 3/2I2 (dd)

dịch là như sau:

2- ]

[I ]

[S2O8

Thí nghiệm

Tốc độ ban đầu (mol/l.s)

1 2 3

0.080 0.080 0.160

0.034 0.017 0.017

2.2x10-4 1.1x10-4 2.2x10-4

Từ các dữ kiện thực nghiệm dưới đây, hãy xác định:

a) Bật tổng quát của phản ứng và phương trình động học của phản ứng.

b) Hằng số tốc độ của phản ứng.

69

Bài 4: Nồng độ được dùng là nồng độ mol (đơn vị M tức mol/l), thời gian tính bằng giây

(s). Vậy, hãy cho biết đơn vị của hằng số tốc độ k của từng phản ứng có bậc sau đây:

a) Bậc không b) Bậc một

c) Bậc hai d) Bậc ba.

Bài 5: Phản ứng phân hủy dinitơ pentoxit N2O5 có giá trị hằng số tốc độ k = 5.1x10-4 s-1 tại 450C.

2N2O5 (k)  4NO2 (k) + O2 (k)

b) Sau bao lâu nồng độ N2O5 giảm từ 0.25 M thành 0.15 M?

a) Biết nồng độ đầu của N2O5 là 0.25 M, hỏi sau 3.2 phút, nồng độ của nó là bao nhiêu?

c) Sau bao lâu chuyển hóa hết 62% N2O5?

70

Bài 6:

Phản ứng xà phòng hóa este metyl axetat trong dung dịch kiềm:

CH3COOCH3 + NaOH  CH3COONa + CH3OH

có phương trình động học  = k[CH3COOCH3][OH ], trong đó hằng số tốc độ k = 0.137

a) Biết nồng độ đầu của metyl axetat và của NaOH là 0.050 M. Hỏi sau bao nhiêu giây,

mol-1 l s-1 ở 250C.

5% este bị xà phòng hóa ở 250C ?

b) Nồng độ của NaOH là 0.015 M và axetat là 0.02 M, tính thời gian để phản ứng hết

50% axetat.

71

B, kằng số tốc độ k = 0.001 mol-1 l s-1. Biết nồng độ đầu của A là 0.100 M và nồng độ

Bài 7: Phản ứng A + B  C có bậc động học là một đối với A và một đối với

đầu của B là 0.200 M. Tính độ giảm nồng độ và nồng độ của A còn lại sau 100 s?

Bài 8: Cho phản ứng thuận nghịch sau:

trong đó k1 = 4 x 10-2 s-1 và k-1 = 2 x 10-2 s-1. Nồng độ đầu của A là 2 mol/l. Hãy cho biết

ở thời điểm nào nồng độ của P là 1 mol/l?

Bài 9: Một mol chất A phản ứng tạo thành 2 mol chất B như sơ đồ sau:

với kt = 2.10-2 s-1 và kn = kt . Nếu nồng độ đầu của phản ứng Ao = 2.0 M. Ở thời gian

nào, nồng độ sản phẩm B là 1 M?

72 Bài 10: Cho phản ứng nối tiếp sau

độ của B là cực đại, tính [B]?

có nồng độ đầu là 2 M, k1 = 0.30 ph-1 và k2 = 0.15 ph-1. Hãy cho biết thời gian nào nồng

Bài 11: Cho phản ứng song song sau.

Hãy xác định hằng số tốc độ k1 và k2, biết rằng trong hỗn hợp sản phẩm phản ứng có

35% chất B, nồng độ chất A giảm đi ½ sau thời gian 410 giây. Kết quả:

k1 = 0,59 x 10-3 s-1 k2 = 1,09 x 10-3 s-1