Giải chi tiết KHTN 8 kết nối mới bài 7: Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Có những phản ứng xảy ra rất nhanh, quan sát được ngay như phản ứng nổ, cháy, … và có những phản ứng xảy ra chậm, sau một khoảng thời gian mới quan sát được như phản ứng tạo gỉ sắt, tinh bột lên men rượu, … Vậy dùng đại lượng nào để đặc trưng cho sự nhanh, chậm của một phản ứng? Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự nhanh, chậm này?

Hướng dẫn trả lời:

- Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho sự nhanh chậm của phản ứng hoá học.
- Một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là: nồng độ, nhiệt độ, diện tích bề mặt tiếp xúc, chất xúc tác…

I. KHÁI NIỆM TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

Hoạt động 1: So sánh tốc độ của một số phản ứng

Phản ứng sắt bị gỉ. đốt cháy cồn được mình họa ở các Hình 7.1 và 7.2

Quan sát các hình 7.1 và 7.2, thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi:
Phản ứng sắt bị gỉ xảy ra nhanh hơn hay chậm hơn phản ứng đốt cháy cồn?

Hướng dẫn trả lời:

Phản ứng sắt bị gỉ xảy ra chậm hơn phản ứng đốt cháy cồn

Câu hỏi: Một học sinh thực hiện thí nghiệm và ghi lại hiện tượng như sau:

Cho cùng một lượng hydrochloric acid vào hai ống nghiệm đựng cùng một lượng đá vôi ở dạng bột ống nghiệm (1) và dạng viên (ống nghiệm (2). Quan sát hiện tượng thấy rằng ở ống nghiệm (1) bọt khí xuất hiện nhiều hơn và đá vôi tan hết trước. Phản ứng giữa hydrochloric acid với đá vôi dạng bột xảy ra nhanh hơn hay chậm hơn so với phản ứng giữa hydrochloric acid với đá vôi dạng viên?

Hướng dẫn trả lời:

Phản ứng giữa hydrochloric acid với đá vôi dạng bột xảy ra nhanh hơn so với phản ứng giữa hydrochloric acid với đá vôi dạng viên

II. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

Hoạt động 1: Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng
Chuẩn bị: dung dịch HCl 0,1 M, dung dịch HCl 1 M, 2 đinh sắt giống nhau (khoảng 0,2 g); ống nghiệm.
Tiến hành:
- Cho vào ống nghiệm (1) khoảng 5 mL dung dịch HCl 0,1 M; ống nghiệm (2) khoảng 5 mL dung dịch HCl 1 M.
- Nhẹ nhàng đưa lần lượt 2 đinh sắt vào 2 ống nghiệm và quan sát sự thoát khí.

Quan sát hiện tượng xảy ra và trả lời câu hỏi sau:

- Phản ứng ở ống nghiệm nào xảy ra nhanh hơn?
- Nồng độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

– Phản ứng ở ống nghiệm (2) có bọt khi thoát ra nhiều hơn ống nghiệm (1) nên xảy ra nhanh hơn.
- Khi tăng nồng độ của chất tham gia phản ứng, tốc độ phản ứng tăng lên

Hoạt động 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Chuẩn bị: viên C sủi, nước lạnh, nước nóng; cốc thuỷ tinh.
Tiến hành:
Lấy hai cốc nước, một cốc nước lạnh và một cốc nước nóng, cho đồng thời vào mỗi cốc một viên C sủi.

Quan sát hiện tượng xảy ra và trả lời câu hỏi sau:

- Phản ứng ở cốc nào xảy ra nhanh hơn?
- Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

- Phản ứng ở cốc nước nóng có bọt khí thoát ra nhiều hơn cốc nước lạnh nên xảy ra nhanh hơn.
– Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng lên.

Hoạt động 3: Ảnh hưởng của diện tích bề mặt tiếp xúc đến tốc độ phản ứng
Chuẩn bị: dung dịch HCl 0,1 M, đá vôi (dạng viên), đá vôi (dạng bột hoặc đập nhỏ từ đá vôi dạng viên); ống nghiệm.
Tiến hành:
- Cân một lượng đá vôi (dạng bột) và đá vôi (dạng viên) bằng nhau (khoảng 1 gam) cho vào 2 ống nghiệm (1) và (2).
- Cho vào mỗi ống nghiệm khoảng 3 mL dung dịch HCl 0,1 M, quan sát sự thoát khí.
Quan sát hiện tượng xảy ra và trả lời câu hỏi sau:
- Phản ứng ở ống nghiệm nào xảy ra nhanh hơn? Giải thích.
- Kích thước hạt ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

- Phản ứng ở ống nghiệm thêm đá vôi (dạng bột) có bọt khí thoát ra nhiều hơn ổng nghiệm thêm đá vôi (dạng viên) nên xảy ra nhanh hơn.
- Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc (giảm kích thước hạt), tốc độ phản ứng tăng lên.

Hoạt động 4: Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng
Chuẩn bị: nước oxy già (y tế) H₂O₂ 3%, manganese dioxide (MnO₂, dạng bột); ống nghiệm.
Tiến hành:
- Cho khoảng 3 mL dung dịch H₂O₂ 3% vào hai ống nghiệm (1) và ống nghiệm (2).
- Cho một ít bột manganese dioxide vào ống nghiệm (2) và quan sát sự thoát khí.

Quan sát hiện tượng xảy ra và trả lời câu hỏi sau:
Phản ứng ở ống nghiệm nào xảy ra nhanh hơn?

Hướng dẫn trả lời: 

Phản ứng ở ống nghiệm cho thêm bột manganese oxide có bọt khí thoát ra nhiều hơn nên xảy ra nhanh hơn.

Câu hỏi 1: Than cháy trong bình khí oxygen nhanh hơn cháy trong không khí. Yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng đối cháy than?

Hướng dẫn trả lời:

Than cháy trong binh khi oxygen nhanh hơn cháy trong không khí. Điều này là do nồng độ khi oxygen trong binh cao hơn nồng độ oxygen trong không khí.

Câu hỏi 2: Khi “bảo quản thực phẩm trong tủ lạnh để giữ thực phẩm tươi lâu hơn” là đã tác động vào yếu tố gì để làm chậm tốc độ phản ứng?

Hướng dẫn trả lời:

Khi “bảo quản thực phẩm trong tủ lạnh để giữ thực phẩm lâu hơn” là ta đã giảm nhiệt độ để giảm tốc độ phản ứng gây ôi thiu thức ăn.

Câu hỏi 3: Trong quá trình sản xuất sulfuric acid có giai đoạn tổng hợp sulfur trioxide (SO₃).
Phản ứng xảy ra như sau: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃
Khi có mặt vanadium(V) oxide thì phản ứng xảy ra nhanh hơn.
a) Vanadium(V) oxide đóng vai trò gì trong phản ứng tổng hợp sulfur trioxide?
b) Sau phản ứng, khối lượng của vanadium(V) oxide có thay đối không? Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

a) Vanadium(V) oxide là chất xúc tác trong phản ứng tổng hợp sulfur trioxide.
b) Sau phản ứng, khối lượng của vanadium(V) oxide không thay đổi vì nó không tham gia vào thành phần sản phẩm.