Đề cương môn Hóa học phân tử- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.

Báo Cáo Thí Nghiệm
Bài 3 : Tốc Độ Phản Ứng
Ngày thí nghiệm : 27/10/2022 Điểm : Lớp : 62 Nhóm : 7 Tên : Ngô Hùng Thế Bảo MSSV : 22112024 Tên : Dương Tiến Đạt MSSV : 22112049 Chữ ký GVHD :
Tên : Nguyễn Trần Xuân An MSSV : 22112004 Tên : Nguyễn Hữu Dân MSSV : 22112043 Tên : Lê Thái Bảo MSSV : 22112023
A. CHUẨN BỊ BÀI THÍ NGHIỆM
1. Mục tiêu thí nghiệm
Có những kiến thức về :
- Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng
- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
- Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng
- Xác định bậc phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường acid
2. Cơ sở lý thuyết liên quan
Câu 1 : Nêu định nghĩa của tốc độ phản ứng , tốc độ phản
ứng trung trình, tốc độ phản ứng tức thời?
- Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho diễn biến
nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học, được xác
định bằng cách đo độ giảm nồng độ của các chất, hoặc
tăng nồng độ của sản phảm theo thời gian phản ứng.
- Tốc độ phản ứng trung bình thường được xác định bằng
độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng
hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.
- Tốc độ phản ứng tức thời tỷ lệ với tích số nồng độ tại thời
điểm của các chất tham gia phản ứng ( với số mũ xác định nào đó ).
Câu 2 : Yếu tố nồng độ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng?
- Nồng độ ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phản ứng, khi tăng
nồng độ của chất phản ứng thì tốc độ phản ứng tăng .
Câu 3 : Thế nào là bậc phản ứng , phân tử số , chúng giống và khác nhau thế nào?
- Bậc phản ứng: là tổng số mũ của nồng độ các chất phản
ứng. Nếu tổng các số mũ đó là 1, 2, 3… thì phản ứng được
gọi là phản ứng bậc một, bậc hai, bậc ba …
- Phân tử số: là số phân tử tham gia vào một tác dụng đơn
giản. Người ta phân biệt phản ứng đơn phân tử, lưỡng phân tử, tam phân tử …
- Giống nhau : đối với các phản ứng đơn giản, bậc phản ứng trùng phân tử số. - Khác nhau :
+ Trong các phản ứng phức tạp, bậc của phản ứng được xác
định bởi giai đoạn chậm nhất nên bậc của phản ứng không trùng với phân tử số.
+ Bậc phản ứng có thể bằng không hoặc không phải là số nguyên.
Câu 4 : Năng lượng hoạt hóa là gì ? Làm cách nào để xác
định năng lượng hoạt hóa của một phản ứng?
- Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tối thiểu của các phân
tử và nguyên tử cần phải có để có thể tham gia vào phản ứng hóa học.
- Năng lượng hoạt hóa càng nhỏ thì càng có nhiều tiểu phân
tử hoạt động nên tốc độ phản ứng càng lớn hơn.
B. BÁO CÁO QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM
1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Na2S2O3 đến tốc độ phản ứng
Phản Nồng độ Na2S2O3 trong hỗn Thời gian (t) Bậc phản ứng hợp phản ứng (M) ứng (s) 1 0,1 10,4 2 0,08 11,6 n1 = 0,489 3 0,06 15,3 n2 = 0,962 4 0,04 23 n3 = 1,005 5 0,02 41,6 n4 = 0,854
Bậc phản ứng n theo nồng độ Na2S2O3 n =1
Kết luận : nồng độ chất phản ứng tăng làm mật độ các
tiểu phân tăng lên . Mật độ sẽ làm tăng khả năng va
chạm giữa các tiểu phân, do đó tốc độ của phản ứng sẽ tăng lên.
2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 đến tốc độ phản ứng
Phản Nồng độ H2SO4 trong hỗn Thời gian (t) Bậc phản ứng hợp phản ứng (M) ứng (s) 1 0,25 7,83 2 0,2 9,45 m1 = 0,842 3 0,15 9,87 m2 = 0,151 4 0,1 10,8 m3 = 0,222 5 0,05 10,97 m4 = 0,022
Bậc phản ứng m theo nồng độ H2SO4 m = 0
Kết luận : Tốc độ phụ thuộc vào nồng độ. Nồng độ càng
lớn thì thời gian phản ứng càng nhanh.
Tính bậc trung bình tổng quát = n + m = 1
3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Phản Nhiệt độ phản ứng ¿C)
Thời gian phản Hệ số nhiệt ứng ứng (s) độ 1
T1° = Tp° = 30° t1 = 46 2
T2° = T1° + 10 = 40° t2 = 19,9 � 1 = 2,311 3
T3° = T2° + 10 = 50° t3 = 16,58 � 2 = 1,2 4
T4° = T3° + 10 = 60° t4 = 10,3 � 3 = 1,609 5
T5° = T4° + 10 = 70° t5 = 6,9 � 4 = 1,492
Hệ số nhiệt độ trung bình � = 2
4. Thí nghiệm 4 : Khảo sát ảnh hưởng chất xúc tác đồng thể
Phản Thời Giải thích và viết phương trình phản ứng ứng gian phản ứng (s) 1 t1
- Khi không có MnSO4 thì thời gian làm mất màu khá lâu
3H2SO4 + 5H2C2O4 + 2KMnO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O 2 t2
- Khi cho MnSO4 vào thì thời gian làm mất màu diễn ra nhanh chóng
3H2SO4 + 5H2C2O4 + 2KMnO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O
2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O → 5MnO2 + 2KHSO4 + H2SO4
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI
Câu 5 : Ở 150°C một phản úng kết thúc sau 16 phút. Hỏi ở
80°C và 200℃ phản ứng kết thúc sau bao lâu? Cho hệ số
nhiệt độ của phản ứng là 2,5.
Ta có : giảm 10°C thì tốc độ giảm 2,5 lần
Giảm 150-80 = 70°C thì tốc độ giảm 2,57= 610,35 lần
Ở 80°C phản ứng kết thúc sau : 16 × 610,35 = 9765,6 phút ≈ 162 giờ
Tương tự : tăng 10°C thì tốc độ tăng 2,5 lần
Tăng 200-150 = 50°C thì tốc độ tăng 2,55= 97,65 lần
Ở 200°C phản ứng kết thúc sau : 16 ÷ 97,65 = 0,16384 phút ≈ 9,8 giây
Câu 6 : Phản ứng hóa học trong quá trình lên men sữa chua
có nǎng lượng hoạt hóa 43,05 kJ/mol. Hãy so sánh tốc độ
phản ứng này ở 30°C và 5℃. 103 Ta có : T1 = 5 + 273 = 278K T2 = 30 + 273 = 303K R = 8,314 J/mol k
Áp dụng công thức : ln 2 1 1
= - Ea × (T - T ) k 1 R 2 1 3
= - (43,05×10 ) × ( 1 - 1 ) = 1,53 8,314 303 278 k2 ➔ = e1,53 = 4,61 k 1
Câu 7 : Một phản ứng có hệ số nhiệt độ là 3,5. Cho biết:
a. Khi tăng nhiệt độ từ 30°C lên 50°C thì tốc đô phản ứng thay đôi như thế nào?
ΔT = T2 – T1 = 50 – 30 = 20 k2 ΔT 20
= γ 10 = 3,510 = 12,25 k 1
Vậy khi tăng nhiệt độ từ 30°C lên 50°C thì tốc độ phản ứng thay đổi 12,25 lần
b. Muốn tốc độ phản ứng tăng lên 10 lần thì cần tăng nhiệt
độ lên bao nhiêu, với nhiệt độ ban đầu là 30°C. k Áp dụng công thức : 2 ΔT ΔT = k γ 10 10 = 3,5 10 1 ➔ ΔT ≈ 18,38
Vậy muốn tốc độ phản ứng tăng lên 10 lần thì cần tăng
nhiệt độ lên 30 + 18,38 = 48,38°C
Câu 8 : Môt phản ứng có hằng số tốc độ là 0,02 s-1 ở 15°C
và bằng 0,38 s-1 ở 52°C.
a. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng k
Áp dụng công thức : ln 2 1 1
= - Ea × (T - T ) k 1 R 2 1 0,38 Ea ln = - ( )× ( 1 1 - ) 0,02 1,987 52 15 Ea = 123.33 cal/mol
b. Tốc độ phản ứng trên sẽ thay đổi như thế nào khi tăng
nhiệt độ từ 15°C lên 30°C. ΔT = T2 – T1 = 30 -15 = 15 k2 ΔT 15
= γ 10 = 3,510 = 6,548 k 1
Vậy khi tăng nhiệt độ từ 15°C lên 30°C thì tốc độ phản ứng thay đổi 6,548 lần
Câu 9 : Có 2 phản ứng, nếu tiến hành ở cùng 25°C thì có
cùng tốc độ phản ứng. Hệ số nhiệt độ của 2 phản ứng l và 2
lần lượt là 2,5 và 2. Hãy so sánh tốc độ của 2 phản ứng nếu
tiến hành cả 2 phản ứng ở 65°C.
Gọi V là tốc độ phản ứng của 2 phản ứng khi ở 25°C
V1 là tốc độ phản ứng của phản ứng 1
V2 là tốc độ phản ứng của phản ứng 2 − Ta có : V 65 25 1 = 1 0 = 39,0625 V 2,5 V 2 = 65−25 10 2 = 16 V V V V 1 ÷ 2 1 39,0625 = = 2,44 = V V V 2 16
Vậy phản ứng 1 có tốc độ phản ứng nhanh gấp 2,44 phản ứng 2 khi ở 65°C.
Câu 10 : Cho cân bằng: A2(k) + B2(k) ←→ 2AB (k), có hệ
số nhiệt độ của phản ứng thuận và nghịch lần lượt là 2 và 3.
Hỏi khi tăng nhiệt độ thì cân bằng trên dịch chuyển theo
chiều nào và từ đó suy ra dấu ΔH của phản ứng, giải thích.