Sách bài tập Hóa học 10 Bài 15 (Chân trời sáng tạo): Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng

Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 15: Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng

Bài 15.1 trang 63 SBT Hóa học 10. Cho phương trình hóa học:

2KMnO₄(aq) + 10FeSO₄(aq) + 8H₂SO₄ (aq) → 5Fe₂(SO₄)₃ (aq) + K₂SO₄ (aq) + 2MnSO₄ (aq) + 8H₂O (l)

Với cùng một lượng các chất tham gia phản ứng, chất phản ứng hết nhanh nhất là:

A. KMnO₄

B. FeSO₄

C. H₂SO₄

D. Cả 3 chất hết cùng lúc.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

Giả sử khối lượng KMnO₄; FeSO₄; H₂SO₄ tham gia phản ứng bằng nhau và bằng 100 gam.

Ta có:

2KMnO₄(aq) + 10FeSO₄(aq) + 8H₂SO₄ (aq) → ….

Tiếp tục lấy số mol từng chất chia cho hệ số trong phản ứng của chất đó, thấy:

$\frac{n_{FeS{O}_4}}{10}$ là nhỏ nhất, vậy FeSO₄ hết trước.

Bài 15.2 trang 63 SBT Hóa học 10. Đối với phản ứng: $A+3B\to 2C$, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Tốc độ tiêu hao chất B bằng 3/2 tốc độ tạo thành chất C.

B. Tốc độ tiêu hao chất B bằng 2/3 tốc độ tạo thành chất C.

C. Tốc độ tiêu hao chất B bằng 3 tốc độ tạo thành chất C.

D. Tốc độ tiêu hao chất B bằng 1/3 tốc độ tạo thành chất C.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A.

Dựa vào tỉ lệ các chất trong phản ứng xác định được: Tốc độ tiêu hao chất B bằng 3/2 tốc độ tạo thành chất C.

Bài 15.3 trang 63 SBT Hóa học 10. Biểu đồ nào sau đây không biểu diễn sự phụ thuộc nồng độ chất tham gia với thời gian

A. 

B. 

C. 

D. 

Lời giải:

Đáp án đúng là: C.

Nồng độ chất tham gia giảm dần theo thời gian.

Vậy biểu đồ nào C không biểu diễn sự phụ thuộc nồng độ chất tham gia với thời gian.

Bài 15.4 trang 64 SBT Hóa học 10. Đồ thị biểu diễn đường cong động học của phản ứng giữa oxygen và hydrogen tạo thành nước, $O_2\left(g\right)+2H_2\left(g\right)\to 2H_{2}O\left(g\right)$. Đường cong nào của hydrogen?

A. Đường cong số (1)

B. Đường cong số (2)

C. Đường cong số (3)

D. Đường cong số (2) hoặc 3 đều đúng

Lời giải:

Đáp án đúng là: C.

Đường cong (1) là của nước do nồng độ tăng dần theo thời gian.

Trong hai đường cong (2) và (3) đường cong (3) là của hydrogen do nồng độ giảm theo thời gian và dựa vào tỉ lệ phản ứng thấy nồng độ hydrogen giảm nhiều hơn so với nồng độ oxygen.

Bài 15.5 trang 64 SBT Hóa học 10. Phương trình tổng hợp ammonia (NH₃), $N_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)\to 2N{H}_3\left(g\right)$. Nếu tốc độ tạo thành NH₃ là 0,345 M/s thì tốc độ của chất phản ứng H₂ là:

A. 0,345 M/s

B. 0,690 M/s

C. 0,173 M/s

D. 0,518 M/s

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

Tốc độ phản ứng của H₂ là:

$\frac{3}{2}.0,345=0,518M/s$

Bài 15.6 trang 64 SBT Hóa học 10. Phương trình hóa học của phản ứng: $CHC{l}_3\left(g\right)+C{l}_2\left(g\right)\to CC{l}_4\left(g\right)+HCl\left(g\right)$. Khi nồng độ của CHCl₃ giảm 4 lần, nồng độ Cl₂ giữ nguyên thì tốc độ phản ứng sẽ

A. tăng gấp đôi

B. giảm một nửa

C. tăng 4 lần

D. giảm 4 lần

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ phản ứng được viết dưới dạng:

$\upsilon =k.C_{CHC{l}_3}.C_{C{l}_2}$

Khi nồng độ của CHCl₃ giảm 4 lần, nồng độ Cl₂ giữ nguyên ta có:

$\upsilon \text{'}=k.\frac{C_{CHC{l}_3}}{4}.C_{C{l}_2}=\frac{\upsilon }{4}$

Vậy khi nồng độ của CHCl₃ giảm 4 lần, nồng độ Cl₂ giữ nguyên thì tốc độ phản ứng sẽ giảm 4 lần.

Bài 15.7 trang 64 SBT Hóa học 10. Cho phương trình hóa học của phản ứng:

$CO\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)\to C{O}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)$

Viết biểu thức tốc độ của phản ứng trên. Khi nồng độ CO tăng 2 lần, lượng hơi nước không thay đổi, tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào?

Lời giải:

Biểu thức tốc độ của phản ứng $CO\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)\to C{O}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)$ là:

$v=k\times C_{CO}\times C_{H_{2}O}$.

Khi nồng độ CO tăng 2 lần, ta có:

 $v\text{'}=k\times 2C_{CO}\times C_{H_{2}O}=2v$, vậy tốc độ phản ứng tăng 2 lần.

Bài 15.8 trang 64 SBT Hóa học 10. Từ dữ kiện trong Ví dụ 1 (SGK trang 95), tính tốc độ trung bình của phản ứng theo giá trị nồng độ của MgCl₂ trong 40 giây (bỏ qua sự thay đổi không đáng kể về thể tích dung dịch sau phản ứng). So sánh giá trị tốc độ phản ứng tính theo HCl với tính theo MgCl₂.

Lời giải:

$\begin{array}{l}Mg\left(s\right)+2HCl\left(aq\right)\to MgC{l}_2\left(aq\right)+H_2\left(g\right)\\ 0,20,1M\end{array}$                      

Theo phương trình hoá học, vì bỏ qua sự thay đổi thể tích dung dịch sau phản ứng:

$C_M\left(MgC{l}_2\right)=\frac{1}{2}{C}_M\left(HCl\right)=0,1\left(M\right).$

Tốc độ trung bình của phản ứng tính theo MgCl­₂ trong 40 giây là:

$\overline{V}=\frac{0,1}{40}=2,{5.10}^{-3}\left(M/s\right)$

Vậy, tốc độ trung bình của phản ứng tính theo HCl và MgCl₂ là bằng nhau.

Bài 15.9 trang 65 SBT Hóa học 10. Một số phản ứng diễn ra với số mol chất phản ứng cụ thể theo thời gian được thể hiện trong bảng dưới đây:

Phản ứng	Lượng chất phản ứng (mol)	Thời gian (s)	Tốc độ phản ứng (mol/s)
1	2	30	?
2	5	120	?
3	1	90	?
4	3,2	90	?
5	5,9	30	?

a. Tính tốc độ trung bình của mỗi phản ứng.

b. Phản ứng nào diễn ra với tốc độ nhanh nhất? Phản ứng nào diễn ra với tốc độ chậm nhất?

Lời giải:

a) Tốc độ trung bình của mỗi phản ứng

Phản ứng	Lượng chất phản ứng (mol)	Thời gian (s)	Tốc độ phản ứng (mol/s)
1	2	30	0,067
2	5	120	0,042
3	1	90	0,011
4	3,2	90	0,036
5	5,9	30	0,197

b) Phản ứng 5 xảy ra với tốc độ nhanh nhất và phản ứng 3 xảy ra với tốc độ chậm nhất.

Bài 15.10 trang 65 SBT Hóa học 10. Hai phương trình hóa học của phản ứng xảy ra với cùng một lượng Cl₂ như sau:

$Mg\left(s\right)+C{l}_2\left(g\right)\to MgC{l}_2\left(s\right)$                       (1)

$2Na\left(s\right)+C{l}_2\left(g\right)\to 2NaCl\left(s\right)$                      (2)

Sau 1 phút, khối lượng MgCl₂ được tạo ra 2 gam.

a. Tính tốc độ trung bình (mol/s) của phản ứng (1).

b. Nếu tốc độ trung bình xảy ra trong phản ứng (2) tương đương (1), thì khối lượng sản phẩm NaCl thu được là bao nhiêu?

Lời giải:

a) Tính tốc độ trung bình (mol/s) của phản ứng (1):

$\overline{v}=\frac{2}{95\times 60}=3,5\times {10}^{-4}$(mol/s)

b) Tốc độ trung bình của phản ứng (2) tương đương (1), thì khối lượng NaCl là:

$m=\frac{2\times 58,5}{95}=1,23\left(g\right)$

Bài 15.11 trang 65 SBT Hóa học 10. Cho phản ứng tert – butyl chloride (tert-C₄H₉Cl) với nước:

$C_4{H}_{9}Cl\left(l\right)+H_{2}O\left(l\right)\to C_4{H}_{9}OH\left(aq\right)+HCl\left(aq\right)$

Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo tert-butyl chloride, với nồng độ ban đầu là 0,22 M, sau 4s, nồng độ còn lại 0,10M.

Lời giải:

Công thức tính tốc độ phản ứng theo chất tham gia: $\overline{v}=-\frac{\Delta C}{\Delta t}$

Tốc độ phản ứng sau 4s theo tert-butyl chloride:

$\overline{v}=-\frac{0,10-0,22}{4}=0,03$(M/s)

Bài 15.12 trang 65 SBT Hóa học 10. Xét phản ứng hóa học đơn giản giữa hai chất A và B theo phương trình: A + B → C. Từ thông tin đã cho, hoàn thành bảng dưới đây:

Thực nghiệm	Nồng độ chất A (M)	Nồng độ chất B (M)	Tốc độ phản ứng (M/s)
1	0,20	0,050	0,24
2	?	0,030	0,20
3	0,40	?	0,80

Lời giải:

Biểu thức tốc độ phản ứng:$v=k\times C_A\times C_B$

Theo kết quả thực nghiệm 1:

$k=\frac{v}{C_A\times C_B}=\frac{0,24}{0,2\times 0,05}=24\left(M^{-1}.s^{-1}\right)$

Từ thực nghiệm 2, tính được nồng độ chất A, từ thực nghiệm 3, tính được nồng độ chất B:

$\begin{array}{l}{C}_A=\frac{v}{k\times C_B}=\frac{0,20}{24\times 0,03}=0,28\left(M\right);\\ C_B=\frac{v}{k\times C_A}=\frac{0,80}{24\times 0,40}=0,08\left(M\right)\end{array}$

Bài 15.13 trang 66 SBT Hóa học 10. Xét phản ứng phân hủy khí N₂O₅ xảy ra như sau:

$2N_2{O}_2\left(g\right)\to 4N{O}_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)$

a. Viết biểu thức tính tốc độ phản ứng theo sự biến thiên nồng độ của chất tham gia và sản phẩm theo thời gian.

b. Sau khoảng thời gian t (s), tốc độ tạo thành O₂ là 9,0 × 10^-6 (M/s), tính tốc độ của các chất còn lại trong phản ứng.

Lời giải:

Phản ứng phân huỷ khí N₂O₅, xảy ra như sau:

$2N_2{O}_5\left(g\right)\to 4N{O}_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)$

a) Biểu thức tính tốc độ trung bình của phản ứng là:

$\overline{v}=\frac{\Delta C_{O_2}}{\Delta t}=\frac{1}{4}\times \frac{\Delta C_{N{O}_2}}{\Delta t}=-\frac{1}{2}\times \frac{\Delta C_{N_2{O}_5}}{\Delta t}$

b) Theo hệ số cân bằng của phương trình, ta có

- Tốc độ tạo thành NO₂ = 4 lần tốc độ tạo thành

O₂ = 9,0 × 10^-6 × 4= 3,6 × 10^-5 (M/s).

- Tốc độ phân huỷ $N_2{O}_5$= 2 lần tốc độ tạo thành

O₂ = 9,0 × 10^-6 × 2= 1,8 × 10^-5 (M/s).

Bài 15.14 trang 66 SBT Hóa học 10. Sulfuric acid (H₂SO₄) là hóa chất quan trọng trong công nghiệp, ứng dụng trong sản xuất phân bón, lọc dầu, xử lí nước thải, … Một giai đoạn để sản xuất H₂SO₄ là phản ứng 2SO₂ (g) + O₂ (g) → 2SO₃ (g), kết quả thực nghiệm của phản ứng cho giá trị theo bảng:

Thời gian (s)	SO2 (M)	O2 (M)	SO3 (M)
300	0,0270	0,0500	0,0072
720	0,0194	0,0462	0,0148

Tính tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian trên.

Lời giải:

Phương trình hoá học của phản ứng:

$2S{O}_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\to 2S{O}_3\left(g\right)$

Tốc độ trung bình của phản ứng được tính trong khoảng thời gian t₁ = 300 (s)

đến $t_2=720\left(s\right)\Rightarrow \Delta t=720-300=420\left(s\right);\Delta C=C_{sau}-C_{dau}$

Tốc độ trung bình của phản ứng:

 $\overline{v}=-\frac{1}{2}\times \frac{\Delta C_{S{O}_2}}{\Delta t}=-\frac{\Delta C_{O_2}}{\Delta t}=\frac{1}{2}\times \frac{\Delta C_{S{O}_3}}{\Delta t}$

$\Rightarrow \overline{v}=\frac{1}{2}\times \frac{0,0270-0,0194}{420}=\frac{0,0500-0,0462}{420}=\frac{1}{2}\times \frac{0,0148-0,0072}{420}=9\times {10}^{-6}(M/s)$