Giải SBT Hoá học 10 Chân trời bài 16 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học
Hướng dẫn giải bài 16 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học - sách SBT hóa học 10. Đây là vở bài tập nằm trong bộ sách "Chân trời sáng tạo" được biên soạn theo chương trình đổi mới của Bộ giáo dục. Hi vọng, với cách hướng dẫn cụ thể và giải chi tiết học sinh sẽ nắm bài học tốt hơn.
Bài tập 16.1. Khi tăng nồng độ chất tham gia, thì
A. tốc độ phản ứng tăng.
B. tốc độ phản ứng giảm.
C. không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
D. có thể tăng hoặc giảm tốc độ phản ứng.
Hướng dẫn: Đáp án: A
Bài tập 16.2. Yếu tố nào sau đây làm giảm tốc độ phản ứng.
A. Sử dụng enzyme cho phản ứng.
B. Thêm chất ức chế vào hỗn hợp chất tham gia.
C. Tăng nồng độ chất tham gia.
D. Nghiền chất tham gia dạng khối thành bột.
Hướng dẫn: Đáp án: B
Bài tập 16.3. Các enzyme là chất xúc tác, có chức năng:
A. Giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng.
B. Tăng năng lượng hoạt hoá của phản ứng.
C. Tăng nhiệt độ của phản ứng.
D. Giảm nhiệt độ của phản ứng.
Hướng dẫn: Đáp án: A
Bài tập 16.4. Yếu tố nào dưới đây không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
A. Nhiệt độ chất phản ứng.
B. Thể vật lí của chất phản ứng (rắn, lỏng, kích thước lớn, nhỏ,...).
C. Nồng độ chất phản ứng.
D. Tỉ trọng của chất phản ứng.
Hướng dẫn: Đáp án: D
Bài tập 16.5. Sản phẩm của phản ứng được tạo ra qua các bước theo hình bên dưới:
Vai trò của chất X là
A. chất xúc tác.
B. làm tăng năng lượng hoạt hoá của chất tham gia phản ứng.
C. làm giảm năng lượng hoạt hoá của chất tham gia phản ứng.
D. làm tăng nồng độ chất tham gia phản ứng.
Hướng dẫn: Đáp án: C
Bài tập 16.6. Tốc độ của một phản ứng hoá học
A. chỉ phụ thuộc vào nồng độ các chất tham gia phản ứng.
B. tăng khi nhiệt độ của phản ứng tăng.
C. càng nhanh khi giá trị năng lượng hoạt hoá càng lớn.
D. không phụ thuộc vào diện tích bề mặt.
Hướng dẫn: Đáp án: B
Bài tập 16.7. Hoàn thành bảng sau, cho biết mỗi thay đổi sẽ làm tăng hay giảm tốc độ của phản ứng
Yếu tố ảnh hưởng | Tốc độ phản ứng |
Đun nóng chất tham gia | Tăng |
Thêm xúc tác phù hợp |
|
Pha loãng dung dịch |
|
Ngưng dùng enzyme (chất xúc tác) |
|
Giảm nhiệt độ |
|
Tăng nhiệt độ |
|
Giảm diện tích bề mặt |
|
Tăng nồng độ chất phản ứng |
|
Chia nhỏ chất phản ứng thành mảnh nhỏ |
|
Hướng dẫn:
Yếu tố ảnh hưởng | Tốc độ phản ứng |
Đun nóng chất tham gia | Tăng |
Thêm xúc tác phù hợp | Tăng |
Pha loãng dung dịch | Giảm |
Ngưng dùng enzyme (chất xúc tác) | Giảm |
Giảm nhiệt độ | Giảm |
Tăng nhiệt độ | Tăng |
Giảm diện tích bề mặt | Giảm |
Tăng nồng độ chất phản ứng | Tăng |
Chia nhỏ chất phản ứng thành mảnh nhỏ | Tăng |
Bài tập 16.8. Có 3 phương pháp chính được sử dụng để tăng tốc độ của phản ứng hoá học: tăng nồng độ, tăng nhiệt độ và thêm chất xúc tác. Theo lí thuyết va chạm, hãy giải thích 3 phương pháp đó.
Hướng dẫn:
- Tăng nồng độ: Khi tăng nồng độ các chất tham gia phản ứng, sẽ tạo ra nhiều va chạm hiệu quả, tốc độ phản ứng tăng.
- Tăng nhiệt độ: Khi đun nóng, năng lượng mà các phân tử thu được sẽ chuyển hoá thành động năng. chuyển động với tốc độ nhanh hơn, làm gia tăng tần số va chạm hiệu quả giữa các hạt, tốc độ phản ứng tăng.
- Thêm chất xúc tác: Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hoá của chất tham gia phản ứng. phản ứng đễ xảy ra hơn hoặc tăng tốc độ phản ứng.
Tình huống | Yếu tố ảnh hưởng |
Duy trì thổi không khí vào bếp để than cháy đều |
|
Than đá được nghiền nhỏ dùng trong quá trình luyện kim loại |
|
Thức ăn được tiêu hoá trong dạ dày nhờ acid và enzyme |
|
Xác của một số loài động vật được bảo quản nguyên vẹn ở Bắc cực và Nam cực hàng ngàn năm |
|
Vụ nổ bụi xảy ra tại một xưởng cưa |
|
Hướng dẫn:
| Tình huống | Yếu tố ảnh hưởng |
| Duy trì thổi không khí vào bếp để than cháy đều | Nồng độ |
| Than đá được nghiền nhỏ dùng trong quá trình luyện kim loại | Bề mặt tiếp xúc |
| Thức ăn được tiêu hoá trong dạ dày nhờ acid và enzyme | Xúc tác |
| Xác của một số loài động vật được bảo quản nguyên vẹn ở Bắc cực và Nam cực hàng ngàn năm | Nhiệt độ |
| Vụ nổ bụi xảy ra tại một xưởng cưa | Bề mặt tiếp xúc, nồng độ |
Bài tập 16.10. Trong thí nghiệm 3 (SGK trang 102), người ta cân khối lượng chất rắn trước và sau phản ứng thấy không đổi, chứng tỏ chất xúc tác có tham gia như là một chất phản ứng không? Giải thích.
Hướng dẫn: Khối lượng chất rắn trước và sau phản ứng không thay đổi, chứng tỏ chất xúc tác không phải là chất phản ứng. Trong một số phản ứng, chất xúc tác tham gia phản ứng tạo thành hợp chất trung gian kém bền, sau đó tạo ra sản phẩm và chất xúc tác được bảo toàn về chất và lượng.
Bài tập 16.11. Tốc độ các phản ứng sau chịu ảnh hưởng của yếu tố nào?
a) Than củi đang cháy, dùng quạt thổi thêm không khí vào, sự cháy diễn ra mạnh hơn.
b) Phản ứng oxi hoá SO2 thành SO3 diễn ra nhanh hơn khi có mặt của V2O5.
c) Aluminium dạng bột phản ứng với dung dịch hydrochloric acid nhanh hơn so với aluminium dạng lá.
d) Để thực phẩm trong tủ đang là trời sáng tạo lạnh giúp cho thực phẩm được tươi lâu hơn.
e) Sử dụng nồi áp suất để hầm thức ăn giúp thức ăn nhanh chín.
g) Sử dụng các loại men thích hợp để làm sữa chua, lên men rượu, giấm,...
Hướng dẫn:
a) Ảnh hưởng bởi yếu tố nồng độ. Than cháy luôn cần oxygen để duy trì sự cháy, khi thổi không khí vào, làm tăng nồng độ oxygen, than cháy mạnh hơn.
b) Ảnh hưởng bởi yếu tố xúc tác. Xúc tác giúp phản ứng dễ xảy ra hơn.
c) Ảnh hưởng bởi yếu tố bề mặt tiếp xúc. Aluminum dạng bột có bề mặt tiếp xúc lớn hơn dạng lá, phản ứng xảy ra nhanh hơn.
d) Ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ. Quá trình bảo quản thực phẩm là hạn chế vi khuẩn hoạt động phá huỷ thức ăn, khi bảo quản trong tủ lạnh, nhiệt độ thấp sẽ giảm khả năng hoạt động của vi khuẩn, làm chậm quá trình phá huỷ thức ăn.
e) Ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ. Khi tăng áp suất, nhiệt độ sôi của nước tăng, thực phẩm nhanh chín hơn.
g) Ảnh hưởng bởi yếu tố chất xúc tác làm tăng tốc độ quá trình lên men.
Bài tập 16.12. Chè (trà) xanh là thực phẩm được dùng phổ biến để nấu nước uống, có tác dụng chống lão hoá, giảm nguy cơ bị ung thư, phòng một số bệnh về tim mạch và giảm cân,... Tuy nhiên, uống nhiều nước chè xanh hay nước chè đặc sẽ gây thiếu hụt hồng cầu trong máu, đau dạ dày, xót ruột, buồn nôn. Caffeine là chất kích thích cũng có nhiều trong lá chè, làm thần kinh căng thẳng, mất ngủ, suy giảm trí nhớ và dễ gây nghiện. Hãy làm rõ yếu tố nồng độ các chất có trong lá chè xanh, caffeine ảnh hưởng đến sức khoẻ con người trong khuyến cáo trên.
Hướng dẫn:
Chè xanh nói riêng, thực phẩm nói chung, luôn chứa những thành phần có lợi cho sức khoẻ con người. Theo cơ địa mỗi người mà thu nạp vào cơ thể lượng thực phẩm phù hợp, cân đối, như người thừa cân dùng thực phẩm ít chất béo, tăng cường chất xơ, kết hợp tập thể dục; người bị Gout hạn chế dùng thực phẩm chứa chất đạm,... Lá chè xanh chứa nhiều thành phần có tác dụng ngăn ngừa bệnh tật, nhưng ở hàm lượng (yếu tố nồng độ) cao, gây ra những triệu chứng khó chịu, suy giảm sức khoẻ, bệnh tật.
Bài tập 16.13. Bộ chuyển đổi xúc tác là thiết bị được sử dụng để giảm lượng khi thải từ động cơ đốt trong của ô tô và các loại phương tiện giao thông hiện đại. Thiết bị có sử dụng các kim loại platinum, rhodium và palladium để thúc đẩy quá trình nhường, nhận electron của chất trong khí thải, nó hoạt động theo cơ chế phản ứng oxi hoá – khử, chuyển đổi khoảng 98 % khí thải độc hại thành khí ít độc hại hoặc không độc hại cho môi trường. Khí thải chứa các hydrocarbon bị oxi hoá thành carbon dioxide và nước, carbon monoxide thành carbon dioxide, các oxide của nitrogen bị khử thành nitrogen và oxygen giải phóng ra môi trường.
Thiết bị trên vận dụng yếu tố nào để tác động đến phản ứng?
Hướng dẫn: Thiết bị sử dụng các kim loại quý như Pt, Rh, Pd để thúc đẩy quá trình nhường và nhận electron của các chất có trong khí thải thành những chất ít ô nhiễm môi trường.
Quá trình oxi hoá các hydrocarbon (CxHy), carbon monoxide:
4CxHy (g) + (4x + y) O2 (g) → 4xCO2 (g) + 2yH2O (g)
2CO (g) + O2 (g) → 2CO2 (g)
Quá trình khử các oxide của nitrogen:
2NaOb (g) → aN2 (g) + bO2 (g)
Chỉ có chất khí trong khí thải tham gia phản ứng, các kim loại Pt, Rh, Pd đóng vai trò chất xúc tác. Yếu tố xúc tác được vận dụng trong thiết bị trên.
Bài tập 16.14. Năm 1785, một vụ nổ xảy ra tại nhà kho nhà Giacomelli (Roma, Italia) làm nghề nghiền bột mì. Sau khi điều tra, nguyên nhân ban đầu dẫn đến vụ nổ là do bột mì khô. Sự cố xảy ra khi bột mì bay trong không khí, chạm tới nguồn lửa của chiếc đèn, đây là vụ nổ bụi đầu tiên trong lịch sử. Sau đó là các vụ nổ bụi trong hầm than, xưởng sản xuất sữa bột, dược phẩm, nhựa, kim loại,... có tác nhân tương tự gồm: nguồn oxygen, nguồn nhiệt, bụi có thể cháy được, nồng độ bụi để đạt được vụ nổ và không gian đủ kín. Thí nghiệm như hình bên cho thấy, bột mì không dễ cháy. Tại sao bột mì và một số loại bụi khác có thể gây ra nổ bụi? Để ngăn ngừa và hạn chế nổ bụi, có thể can thiệp vào những tác nhân nào?
Hướng dẫn:
Bột mì trên dĩa hay tập trung một chỗ thì rất khó cháy, nếu được phun tơi dạng bụi sẽ dễ cháy hơn, là do bề mặt tiếp xúc tăng lên rất nhiều. Khi đủ 5 tác nhân: nguồn oxygen, nguồn nhiệt, bụi có thể cháy được, nồng độ bụi để đạt được vụ nổ và không gian đủ kín sẽ gây ra nổ thứ cấp (nổ dây chuyền).
Để ngăn ngừa và hạn chế nổ bụi, có thể can thiệp vào 2 yếu chính: giảm nồng độ hạt bụi và kiểm soát nguồn nhiệt trong khu vực sản xuất (hệ thống điện, nguồn điện, ổ cắm,...).
Bài tập 16.15. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (Electronic Fuel Injection – EFI) được sử dụng trong động cơ ô tô, xe máy giúp tiết kiệm nhiên liệu, xe vận hành êm và giảm ô nhiễm môi trường. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển điện tử để can thiệp vào bước phun nhiên liệu vào buồng đốt, nhiên liệu được phun giọt cực nhỏ (1); hệ thống điều chỉnh chính xác tỉ lệ nhiên liệu – không khí trước khi phun vào buồng đốt, một cách đồng đều, nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn (2). Khi phương tiện thay đổi vận tốc (tăng hoặc giảm), hệ thống sẽ nhanh chóng thay đổi lượng nhiên liệu – không khí phù hợp để phun vào buồng đốt (3), nên tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường. Các ý (1), (2), (3) vận dụng yếu tố chính nào ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng?
Hướng dẫn:
- Ý (1) vận dụng yếu tố bề mặt tiếp xúc
- ý (2) là yếu tố nồng độ, tỉ lệ nhiên liệu – không khí phù hợp đảm bảo các phản ứng xảy ra hoàn toàn;
- ý (3) là nồng độ, khi tăng / giảm vận tốc, hệ thống sẽ tăng / giảm tỉ lệ nhiên liệu – không khí tương ứng.
Bài tập 16.16. Aspirin (acetylsalicylic acid, C9H8O4) là thuốc hạ sốt, giảm đau, có tính kháng viêm, được sử dụng khá phổ biến trên thế giới, khoảng 25000 tấn mỗi năm. Khi uống aspirin, phản ứng thuỷ phân xảy ra như sau:
Salicylic acid là thành phần chính có tác dụng hạ sốt, giảm đau và viêm nhiễm, nên có nhiều nghiên cứu tập trung vào phản ứng thuỷ phân này và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Dữ liệu về quá trình thuỷ phân của một mẫu aspirin trong nước (môi trường trung tinh) ở 37°C(*) thể hiện trong bảng:
Thời gian(h) | Nồng độ aspirin (M) | Nồng độ salicylic acid (M) |
0 | 5,55x10-3 | 0 |
2 | 5,51x10-3 | 0,040 × 10-3 |
5 | 5,45x10-3 | 0,10 x 10-3 |
10 | 5,35x10-3 | 0,20 × 10-3 |
20 | 5,15 x 10-3 | 0,40x10-3 |
30 | 4,96 x10-3 | 0,59 x10-3 |
40 | 4,78 x10-3 | 0,77 x10-3 |
50 | 4,61 x10-3 | 0,94 x10-3 |
100 | 3,83 x10-3 | 1,72 x10-3 |
200 | 2,64 x10-3 | 2,91 x10-3 |
300 | 1,82 x10-3 | 3,73 x10-3 |
(*) Ở điều kiện này, phản ứng xảy ra rất chậm, trong môi trường acid, như điều kiện trong dạ dày, phản ứng xảy ra nhanh hơn.
a) Tính tốc độ trung bình của phản ứng thuỷ phân aspirin sau thời gian 2, 5, 10,..., 300 giờ.
b) Nhận xét sự thay đổi tốc độ phản ứng theo thời gian. Giải thích.
c) Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên nồng độ chất tham gia và sản phẩm theo thời gian của phản ứng trên.
Hướng dẫn:
a) Tốc độ phản ứng của phản ứng thuỷ phân aspirin theo thời gian
b) Trong khoảng thời gian 20 giờ đầu tiên của phản ứng thuỷ phân, nồng độ aspirin đủ lớn để tạo ra số va chạm hiệu quả tương đương nhau, tốc độ trung bình phản ứng đạt 2,000 × 10-5(M/h), sau đó, tốc độ phản ứng thuỷ phân aspirin chậm dần. Khi nồng độ aspirin giảm, làm giảm tần số va chạm hiệu quả giữa các phân tử, tốc độ phản ứng giảm.
c) Đồ thị biểu diễn sự biến thiên nồng độ chất tham gia và sản phẩm theo thời gian
Bài tập 16.17. Hoạt động trong phòng thí nghiệm
Chuẩn bị
Dụng cụ: Cân phân tích, cốc thuỷ tinh, đồng hồ bấm giây.
Hoá chất: CaCO3 dạng khối, dung dịch HCI 2 M.
Tiến hành
Bước 1: Cân 5 – 7 viên đá vôi, ghi giá trị m
Bước 2: Rót 100 ml dung dịch HCI vào cốc thuỷ tinh, cân khối lượng cốc, ghi giá trị m.
Bước 3: Để yên cốc trên giá cân. Cho các viên đá vôi vào cốc dung dịch HCI. Ghi nhận tổng khối lượng hiển thị trên cân sau mỗi 30 giây, thực hiện trong 10 phút.
Yêu cầu
1. Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng, tinh khối lượng khí CO2 sau mỗi 30 giây.
2. Tính tốc độ trung bình của phản ứng sau
3. Nhận xét tốc độ phản ứng thay đổi bình của phản ứng sau khoảng khoảng thời gian 1, 2, 3, 4 phút thế nào theo thời gian. Giải thích.
4. Vẽ biểu đồ biểu diễn khối lượng CO2 trong các thời điểm khác nhau.
Hướng dẫn: HS tự tiến hành thí nghiệm theo các bước và ghi lại kết quả, thựa hiện yêu cầu của bài.