MỤC TIÊU
• Nêu được khái niệm về tốc độ phản ứng (chỉ mức độ nhanh hay chậm của phản ứng hoá học).
• Trình bày được một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và nêu được một số ứng dụng thực tế.
• Tiến hành được thí nghiệm và quan sát thực tiễn:
- So sánh được tốc độ một số phản ứng hoá học;
- Nêu được các yếu tố làm thay đổi tốc độ phản ứng;
- Nêu được khái niệm về chất xúc tác.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Tiến hành thí nghiệm sau để tìm hiểu về tốc độ của phản ứng hoá học:
🔬 Thí nghiệm 1
Cho một thìa thuỷ tinh bột đá vôi và một mẩu đá vôi nhỏ có khối lượng bằng nhau lần lượt vào hai ống nghiệm 1 và 2, sau đó cho đồng thời vào mỗi ống nghiệm khoảng 5 mL dung dịch HCl cùng nồng độ. Quan sát hiện tượng xảy ra ở hai ống nghiệm và trả lời các câu hỏi sau:
a) So sánh tốc độ tan của đá vôi trong dung dịch acid ở hai ống nghiệm.
b) Dựa vào đâu để kết luận phản ứng nào xảy ra nhanh hơn?
🌟 Phương pháp giải:
Thực hiện thí nghiệm, quan sát và trả lời câu hỏi.
🌟 Lời giải chi tiết:
a) Đá vôi dạng bột (trong ống nghiệm 1) tan nhanh hơn đá vôi dạng viên (trong ống nghiệm 2).
b) Dựa vào tốc độ tan của đá vôi trong dung dịch acid để kết luận phản ứng nào xảy ra nhanh hơn.
I. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HOÁ HỌC LÀ GÌ?
- Phản ứng hoá học xảy ra với những tốc độ rất khác nhau, có phản ứng xảy ra rất nhanh nhưng cũng có phản ứng xảy ra rất chậm.
- Ví dụ: Phản ứng đốt cháy cồn xảy ra nhanh hơn rất nhiều so với sự gỉ sắt.
Tốc độ phản ứng là đại lượng chỉ mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hoá học.
❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
1. Quan sát hình 7.1 và cho biết phản ứng nào xảy ra nhanh hơn, phản ứng nào xảy ra chậm hơn?
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào hình 7.1 để trả lời câu hỏi.
🌟 Lời giải chi tiết:
Phản ứng đốt cháy cồn xảy ra nhanh hơn sự gỉ của sắt.
📝 Luyện tập
1.Trường hợp nào có phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh hơn trong hai trường hợp sau:
a) Để que đóm còn tàn đỏ ở ngoài không khí.
b) Đưa que đóm còn tàn đỏ vào bình chứa khí oxygen.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào khái niệm tốc độ phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
Trường hợp (b) Đưa que đóm còn tàn đỏ vào bình chứa khí oxygen có phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh hơn.
⚙️ Vận dụng
1.Trong hai phản ứng sau, phản ứng nào có tốc độ nhanh hơn, phản ứng nào có tốc độ chậm hơn?
a) Đốt cháy dây sắt trong oxygen.
b) Sự gỉ sắt trong không khí.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa cào các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng xảy ra càng nhanh.
🌟 Lời giải chi tiết:
Phản ứng (a) có tốc độ nhanh hơn phản ứng (b).
⚙️ Vận dụng
2. Kể thêm hai phản ứng, một phản ứng có tốc độ nhanh và một phản ứng có tốc độ chậm trong thực tế.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào hiểu biết của em và kiến thức được học về tốc độ phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Phản ứng có tốc độ nhanh: Phản ứng đốt cháy khí gas dùng trong đun nấu.
- Phản ứng có tốc độ chậm: Phản ứng lên men giấm.
II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG HOÁ HỌC
Tốc độ của phản ứng hoá học phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của một phản ứng có thể là diện tích bề mặt tiếp xúc, nhiệt độ, nồng độ, sự có mặt của chất xúc tác, chất ức chế.
1. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt tiếp xúc
- Từ thí nghiệm 1 trong phần Mở đầu, ta có thể viết được phương trình hoá học của phản ứng xảy ra như sau:
- Trong cùng một khoảng thời gian, có thể quan sát được:
+ Ở ống nghiệm 1 đá vôi tan nhanh hơn, bọt khí CO2 thoát ra mạnh hơn, phản ứng kết thúc sớm hơn.
+ Tốc độ của phản ứng xảy ra trong ống nghiệm 1 nhanh hơn tốc độ của phản ứng xảy ra trong ống nghiệm 2 là do diện tích bề mặt tiếp xúc với dung dịch HCl của bột đá vôi lớn hơn của mẫu đá vôi.
Nếu chia một vật thành nhiều phần nhỏ hơn thì tổng diện tích bề mặt sẽ tăng lên. Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.
- Ví dụ:
+ Nấu cháo từ bột gạo sẽ nhanh hơn nấu cháo từ hạt gạo.
+ Thanh củi được chẻ nhỏ sẽ cháy nhanh hơn thanh củi to.
Diện tích bề mặt tiếp xúc có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.
📝 Luyện tập
2. Cho cùng một lượng Zn hạt và Zn bột vào hai ống nghiệm 1 và 2. Sau đó, cho cùng một thể tích dung dịch HCl dư cùng nồng độ vào hai ống nghiệm. Dự đoán lượng Zn ở ống nghiệm nào sẽ tan hết trước.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng trong đó có ảnh hưởng của diện tich tiếp xúc và nồng độ chất tham gia phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
Dự đoán Zn ở ống nghiệm 2 (Zn dạng bột) sẽ tan hết trước do diện tích tiếp xúc với dung dịch HCl của Zn dạng bột lớn hơn của Zn dạng hạt.
⚙️ Vận dụng
3. Nêu ví dụ trong thực tiễn có vận dụng yếu tố ảnh hưởng của diện tích bề mặt tiếp xúc đến tốc độ của phản ứng.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào các ví dụ và kiến thức của em về yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Tạo các hàng lỗ trong viên than tổ ong để tăng diện tích tiếp xúc giữa than và không khí, cung cấp đủ oxygen cho quá trình cháy.
- Để nung đá vôi thành vôi sống được nhanh hơn, người ta tiến hành đập nhỏ đá vôi.
- Thanh củi được chẻ nhỏ hoặc than được đập nhỏ trước khi đem nhóm bếp.
🧑💻 Tìm hiểu thêm
Giả sử nếu cắt một khối lập phương A (có cạnh là 4 cm) thành các phần bằng nhau (B) (gồm 8 khối lập phương có cạnh là 2 cm). Tính diện tích toàn phần bề mặt của A và B và rút ra kết luận.
🌟 Phương pháp giải:
Áp dụng công thức tính diện tích toàn phần hình lập phương:
Trong đó: s là độ dài một cạnh của hình lập phương.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Diện tích toàn phần bề mặt của A là:
- Diện tích toàn phần bề mặt của B (gồm 8 khối lập phương nhỏ) là:
Kết luận: Nếu chia một vật thành nhiều phần nhỏ hơn thì tổng diện tích bề mặt sẽ tăng lên. Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.
🕵️♀️ Em có biết
Đường có phải là một chất có nguy cơ gây cháy nổ?
Vào ngày 07-2-2008 đã xảy ra một vụ nổ nghiêm trọng tại một nhà máy đường gần Savannah, Georgia, Hoa Kỳ. Nhiều người chưa hiểu rõ về nguy cơ nổ của rất nhiều đám bụi và bột nguyên chất.
Chúng ta biết đường ăn sử dụng hàng ngày không tự chảy trong không khí, nhưng trong các nhà máy đường thường có đường ở dạng bụi dễ gây cháy nổ nếu tiếp xúc với nguồn nhiệt. Điều này chính là do sự khác biệt về diện tích bề mặt tiếp xúc. Khi chất rắn phản ứng với chất lỏng hoặc chất khí, phản ứng chỉ xảy ra trên bề mặt chất rắn. Do vậy, nếu chất rắn càng được phân chia nhỏ (kích thước hạt chất rắn càng nhỏ) thì tổng diện tích bề mặt chất rắn càng lớn nên phản ứng diễn ra càng nhanh.
2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tiến hành thí nghiệm sau để tìm hiểu xem nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hoá học hay không?
🔬 Thí nghiệm 2
- Chuẩn bị
• Dụng cụ: Ống nghiệm, đèn cồn.
• Hoá chất: Dung dịch H2SO4 1 M, đinh sắt.
- Tiến hành
• Cho lần lượt một chiếc đinh sắt nhỏ vào ống nghiệm 1 và 2, sau đó rót từ từ vào mỗi ống nghiệm khoảng 5 mL dung dịch H2SO4 1 M. Đun nóng ống nghiệm 1.
- Mô tả hiện tượng xảy ra trong hai ống nghiệm và so sánh tốc độ phản ứng.
Đinh sắt tan dần, có khí thoát ra.
- Nhận xét ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng.
+ Tốc độ khí thoát ra ở ống nghiệm (1) nhanh hơn so với ở ống nghiệm (2), suy ra tốc độ phản ứng ở ống nghiệm (1) nhanh hơn.
+ Nhận xét: Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Khi tăng nhiệt độ, phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Khi tăng nhiệt độ, phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.
📝 Luyện tập
3. Cho hai cốc thuỷ tinh đựng nước lạnh và nước nóng, thả đồng thời vào mỗi cốc một viên vitamin C (dạng sủi). Dự đoán xem ở cốc nào viên vitamin C tan nhanh hơn.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng nhanh.
🌟 Lời giải chi tiết:
Khi tăng nhiệt độ, phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.
Dự đoán ở cốc nước nóng viên vitamin C tan nhanh hơn.
⚙️ Vận dụng
4. Tại sao trên các tàu đánh cá, ngư dân phải chuẩn bị những hầm chứa đá lạnh để bảo quản cá?
🌟 Phương pháp giải:
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, nhiệt độ càng cao thì thời gian phân hủy của cá càng nhanh.
🌟 Lời giải chi tiết:
Hải sản sau khi đánh bắt trên tàu, thuyền cần được bảo quản để tránh hư hỏng, thối rữa gây giảm năng suất trong khi đợi đưa về đất liền để tiêu thụ. Do đó, trên các tàu đánh cá, ngư dân phải chuẩn bị những hầm chứa đá lạnh để bảo quản cá bằng cách ướp lạnh, giúp cá tươi lâu, làm chậm quá trình hư hỏng, phân huỷ cá…
🕵️♀️ Em có biết
Ở điều kiện nhiệt độ phòng, vi khuẩn có trong sữa có thể thực hiện rất nhiều phản ứng hoá học khác nhau làm cho sữa nhanh bị hỏng. Để giảm thiểu điều này, chúng ta thường bảo quản sữa cũng như các thực phẩm khác trong tủ lạnh để giữ chúng được lâu hơn.
🧑💻 Tìm hiểu thêm
Vào năm 1991, các nhà khoa học đã phát hiện ra xác ướp Otzi (Ốt-tờ-zi) – xác ướp tự nhiên được tìm thấy trong tuyết lạnh (có niên đại cách đây 5 300 năm) trên dãy núi Alps (An-pơ) gần biên giới giữa Áo và Italy.
Vì sao xác ướp này không cần đến hoá chất mà vẫn giữ nguyên vẹn hình thể?
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
Tuyết lạnh có nhiệt độ rất thấp, nhiệt độ này gây ức chế sự phát triển của các vi sinh vật phân hủy xác ướp. Vì vậy quá trình phân huỷ xác cũng bị ức chế nên xác ướp không cần đến hoá chất mà vẫn giữ nguyên vẹn hình thể.
3. Ảnh hưởng của nồng độ
Tiến hành thí nghiệm sau để tìm hiểu ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng hoá học.
🔬 Thí nghiệm 3
- Chuẩn bị
• Dụng cụ: Ống nghiệm.
• Hoá chất: Dung dịch HCl loãng, Zn viên.
- Tiến hành
• Lần lượt cho vào mỗi ống nghiệm 1 và ống nghiệm 2 ba viên Zn có kích thước tương đương nhau.
• Sau đó, cho vào ống nghiệm 1 khoảng 5 mL dung dịch HCl 5%, ống nghiệm 2 khoảng 5 mL dung dịch HCl 10%.
- So sánh lượng bọt khí thoát ra ở hai ống nghiệm.
Lượng bọt khí ở ống nghiệm 2 (chứa HCl 10%) thoát ra nhanh và mạnh hơn.
- Nhận xét ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng.
Nồng độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Nồng độ các chất phản ứng càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.
Nồng độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hóa học. Nồng độ các chất phản ứng càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh.
📝 Luyện tập
4. Đề xuất thí nghiệm cho đá vôi tác dụng với dung dịch HCl để chứng minh nồng độ có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào yếu tố nồng độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Chuẩn bị
+ Dụng cụ: Ống nghiệm, giá để ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.
+ Hoá chất: Đá vôi dạng bột, dung dịch HCl 1 M; dung dịch HCl 2 M.
- Tiến hành
+ Cho lần lượt 1 gam đá vôi dạng bột vào ống nghiệm 1 và 2.
+ Sau đó, cho vào ống nghiệm 1 khoảng 5 mL HCl 1 M; cho vào ống nghiệm 2 khoảng 5 mL dung dịch HCl 2 M.
+ Ghi lại thời gian bột đá vôi tan hết ở mỗi ống nghiệm (hoặc so sánh tốc độ thoát khí ở mỗi ống nghiệm) và rút ra nhận xét về ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng.
4. Chất xúc tác và chất ức chế
🔬 Thí nghiệm 4: được mô tả cách tiến hành như sau
+ Cho vào hai bình tam giác 1 và 2, mỗi bình khoảng 10 mL dung dịch hydrogen peroxide (H2O2).
+ Sau đó, cho vào bình 2 một lượng nhỏ bột manganese dioxide (MnO2) có màu đen, nhận thấy bọt khí oxygen (O2) ở bình 2 thoát ra rất nhanh và mạnh, trong khi ở bình 1 hầu như không thấy khí oxygen thoát ra.
- Sau phản ứng thấy bột manganese dioxide vẫn còn trong bình. Manganese dioxide được gọi là chất xúc tác cho phản ứng phân huỷ hydrogen peroxide.
Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị thay đổi cả về lượng và chất sau phản ứng.
- Đôi khi việc kiểm soát để phản ứng xảy ra chậm lại cũng rất cần thiết. Chất được sử dụng để giảm tốc độ phản ứng được gọi là chất ức chế. Các chất bảo quản là một loại chất ức chế được sử dụng trong thực phẩm để ngăn ngừa hoặc làm chậm lại sự thối rữa, hư hỏng gây ra bởi sự phát triển của các vi sinh vật hay do các thay đổi không mong muốn về mặt hoá học.
❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
2.Trong thí nghiệm 4, cho biết MnO2 làm thay đổi tốc độ phản ứng như thế nào?
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào yếu tố chất xúc tác làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
Trong thí nghiệm 4, MnO2 làm tăng tốc độ phản ứng.
📝 Luyện tập
5. Khi điều chế oxygen trong phòng thí nghiệm từ KClO3, phản ứng xảy ra nhanh hơn khi có MnO2. Cho biết vai trò của MnO2 trong phản ứng này.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào yếu tố chất xúc tác làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
🌟 Lời giải chi tiết:
MnO2 là chất xúc tác cho phản ứng điều chế oxygen từ KClO3.
🧑💻 Tìm hiểu thêm
Các enzyme tiêu hoá trong cơ thể là những chất xúc tác sinh học thúc đẩy các phản ứng sinh hoá phức tạp trong cơ thể chúng ta. Ví dụ, các enzyme protease, lipase và amylase trong cơ thể là các chất xúc tác giúp đẩy nhanh quá trình tiêu hoá chất đạm, chất béo và tinh bột.
Hãy tìm hiểu khái niệm và vai trò của enzyme tiêu hoá.
🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào thông tin từ sách báo, internet.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Khái niệm: Enzyme là chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, không bị biến đổi khi kết thúc phản ứng.
- Vai trò: Enzyme tiêu hóa có vai trò xúc tác cho các phản ứng phân giải các chất trong thức ăn (tinh bột, chất đạm, chất béo,...) thành các chất dinh dưỡng mà cơ thể có thể hấp thu được. Như vậy, nhờ sự hoạt động của enzyme tiêu hóa, quá trình tiêu hóa thức ăn được diễn ra với tốc độ nhanh chóng, đáp ứng kịp thời nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể.
🕵️♀️ Em có biết
Trước khi chế biến cá, thịt, người ta thường ướp muối vì muối là một chất có khả năng ức chế vi sinh vật gây thối và có tác dụng làm ức chế hoạt động của các enzyme trong quá trình phân huỷ thức ăn. Đây là một phương pháp bảo quản thức ăn đơn giản và hiệu quả.
🔑 Kiến thức cốt lõi
• Tốc độ phản ứng là đại lượng chỉ mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hoá học.
• Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
- Diện tích bề mặt tiếp xúc: Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.
- Nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.
- Nồng độ: Nồng độ các chất phản ứng càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh.
- Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị thay đổi cả về lượng và chất sau phản ứng.
- Chất ức chế làm giảm tốc độ phản ứng.
BÀI TẬP
Đang cập nhật
