30 Bài tập về Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng (2024) có đáp án chi tiết nhất

Bài tập về Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng

I. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học

- Tốc độ phản ứng của phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

- Tốc độ phản ứng hóa học dùng để đánh giá mức độ xảy ra nhanh hay chậm của một phản ứng.

- Tốc độ phản ứng kí hiệu là v, có đơn vị: (đơn vị nồng độ)/ (đơn vị thời gian).

- Tốc độ trung bình của phản ứng là tốc độ được tính trong một khoảng thời gian phản ứng.

- Tốc độ tức thời của phản ứng là tốc độ phản ứng tại một thời điểm nào đó

2. Biểu thức tốc độ phản ứng

- Năm 1864, hai nhà bác học Guldberg và Waage khi nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ vào nồng độ đã đưa ra định luật tác dụng khối lượng: Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.

- Biểu thức tốc độ phản ứng:

Xét phản ứng đơn giản có dạng: aA + bB → cC + dD

+ Mối quan hệ giữa nồng độ và tốc độ tức thời của phản ứng hóa học được biểu diễn bằng biểu thức:

$\mathrm{v}=\mathrm{k}\times {\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}^{\mathrm{a}}\times {\mathrm{C}}_{\mathrm{B}}^{\mathrm{b}}$ 

+ Trong đó:

k là hằng số tốc độ phản ứng;

C_A; C_B là nồng độ (M) chất A, B tại thời điểm đang xét.

Chú ý:

+ Khi nồng độ chất phản ứng bằng đơn vị (1M) thì k = v, vậy k là tốc độ phản ứng và được gọi là tốc độ riêng, đây là ý nghĩa của hằng số tốc độ phản ứng.

+ Hằng số k chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng và nhiệt độ.

 + Định luật tác dụng khối lượng chỉ đúng cho các phản ứng đơn giản, đó là phản ứng một chiều, chỉ qua một giai đoạn từ chất phản ứng tạo ra sản phẩm.

Ví dụ: Xét phản ứng: H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)

Biểu thức tốc độ tức thời của phản ứng viết theo định luật là:

$\mathrm{v}=\mathrm{k}.{\mathrm{C}}_{{\mathrm{H}}_2}^{}.{\mathrm{C}}_{{\mathrm{Cl}}_2}$

3. Phương pháp giải bài tập

Cho phản ứng tổng quát: aA + bB → cC + dD

Biểu thức tính tốc độ trung bình của phản ứng:

$\overline{\mathrm{v}}=-\frac{1}{\mathrm{a}}\times \frac{{\mathrm{\Delta C}}_{\mathrm{A}}}{\mathrm{\Delta t}}=-\frac{1}{\mathrm{b}}\times \frac{{\mathrm{\Delta C}}_{\mathrm{B}}}{\mathrm{\Delta t}}=\frac{1}{\mathrm{c}}\times \frac{{\mathrm{\Delta C}}_{\mathrm{C}}}{\mathrm{\Delta t}}=\frac{1}{\mathrm{d}}\times \frac{{\mathrm{\Delta C}}_{\mathrm{D}}}{\mathrm{\Delta t}}$ 

Trong đó:

$\overline{\mathrm{v}}$: tốc độ trung bình của phản ứng

∆C = C₂ – C₁: sự biến thiên nồng độ

∆t = t₂ – t₁: biến thiên thời gian

C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại hai thời điểm tương ứng t₁ và t₂.

Ví dụ: Trong phản ứng hóa học: N₂O₅(g) → N₂O₄(g) + $\frac{1}{2}$O₂(g)

Sau 184 giây đầu tiên, nồng độ của N₂O₄ là 0,25M. Tốc độ trung bình của phản ứng theo nồng độ N₂O₄ trong khoảng thời gian trên là:

$\overline{\mathrm{v}}=\frac{1}{1}.\frac{{\mathrm{\Delta C}}_{{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4}}{\mathrm{\Delta t}}=\frac{0,25}{184}$ = 1,36.10^-3 (M/s)

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Cho phản ứng: Br₂ (l) + HCOOH (aq)⟶ 2HBr (aq) + CO₂ (s)

Nồng độ ban đầu của Br₂ là aM, sau 50 giây nồng độ Br₂ còn lại là 0,02M. Tốc độ trung bình của phản ứng trên là 4.10^-5M/s. Giá trị của a là

A. 0,02 M;

B. 0,07 M;

C. 0,02 M;

D. 0,022 M.

Đáp án đúng là: D

Áp dụng công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng, ta có:

 = $-\frac{∆C_{B{r}_2}}{∆t}$

Do đó 4.10-5 = $\frac{0,02-a}{50}$ ⇒ a = 0,022 (M)

Ví dụ 2. Cho phản ứng: 2H₂O₂ (aq)$\stackrel{Mn{O}_2}{\to }$O₂ (s) +2H₂O (l)

Cho chất xúc tác MnO₂ vào 100 ml dung dịch H₂O₂, sau 60 giây thu được 33,6 ml khí O₂ (ở đktc). Tốc độ trung bình của phản ứng (tính theo H₂O₂) trong 60 giây trên là

A. 2,5.10⁻⁴ M/s;

B. 5.10⁻⁴ M/s;

C. 1,5.10⁻⁴ M/s;

D. 3.10⁻⁴ M/s.

Đáp án đúng là: A

Ta có: $n_{O_2}$= $\frac{33,6.{10}^{-3}}{22,4}$= 1,5.10−3 (mol)

Theo phương trình: $n_{H_2{O}_2}$ phản ứng = 2$n_{O_2}$= 2. 1,5.10−3 = 3.10−3 (mol)

$C_{H_2{O}_2}$ phản ứng = $\frac{3.{10}^{-3}}{100.{10}^{-3}}$ = 0,03 (M)

Mà $C_{H_2{O}_2}$ phản ứng = $C_{H_2{O}_2}$(bđ) − $C_{H_2{O}_2}$(sau 60 giây) = $-∆C_{H_2{O}_2}$

Do đó: $∆C_{H_2{O}_2}$= − 0,03 (M)

Tốc độ trung bình của phản ứng (tính theo H2O2) trong 60 giây trên là

 =$-\frac{1}{2}.\frac{∆C_{H_2{O}_2}}{∆t}$ = $-\frac{1}{2}.\frac{-0,03}{60}$ = 2,5.10−4 (M/s)

Ví dụ 3. Hiện tượng nào dưới đây xảy ra với tốc độ nhanh nhất?

A. Nướng bánh;

B. Lên men sữa chua tạo sữa chua;

C. Đốt gas khi nấu ăn;

D. Cánh cổng sắt bị gỉ sét.

Đáp án đúng là: C

Hiện tượng xảy ra với tốc độ nhanh nhất là đốt gas khi nấu ăn.

III. Bài tập tự luyện

Câu 1. Cho phản ứng đơn giản có dạng: aA + bB ⟶ cC + dD

Mối quan hệ giữa nồng độ và tốc độ tức thời của phản ứng hóa học được biểu diễn bằng biểu thức

A. $\nu$ = $k\times C_A^a\times C_B^b$

B. $\nu$ = $k\times C_A\times C_B$

C. $\nu$ = $C_A^a\times C_B^b$

D. Tất cả đều sai

Đáp án đúng là: A

Cho phản ứng đơn giản có dạng: aA + bB ⟶ cC + dD

Theo định luật tác dụng khối lượng, mối quan hệ giữa nồng độ và tốc độ tức thời của phản ứng hóa học được biểu diễn bằng biểu thức $\nu$ = $k\times C_A^a\times C_B^b$

Trong đó, k là hằng số tốc độ phản ứng; CA, CB là nồng độ (M) chất A, chất B tại thời điểm đang xét.$k\times C_A^a\times C_B^b\times C_C^c\times C_D^d$

Câu 2. Cho phản ứng: 2SO₂ (g) + O₂ (g) $\stackrel{t^o,V_2{O}_5}{\to }$ 2SO₃ (g)

Biểu thức tốc độ thức thời của phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng là

A. $\nu$ = $k\times C_{S{O}_2}^2\times C_{O_2}$

B. $\nu$ = $k\times C_{S{O}_2}\times C_{O_2}$

C. $\nu$ = $2\times C_{S{O}_2}\times C_{O_2}$

D. $\nu$ = 

Đáp án đúng là: A

Phản ứng: 2SO2 (g) + O2 (g) $\stackrel{t^o,V_2{O}_5}{\to }$ 2SO3 (g)

Biểu thức tốc độ thức thời của phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng là:

$\nu$ = $k\times C_{S{O}_2}^2\times C_{O_2}$$k\times C_{S{O}_2}^2\times C_{O_2}\times C_{S{O}_3}^2$

Câu 3. Hằng số tốc độ phản ứng k chỉ phụ thuộc vào

A. bản chất của phản ứng;

B. nồng độ các chất;

C. nhiệt độ;

D. Cả A và C.

Đáp án đúng là: D

Hằng số tốc độ phản ứng k chỉ phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ.

Câu 4. Hằng số tốc độ phản ứng k bằng vận tốc tức thời $\nu$ khi

A. nồng độ chất phản ứng bằng đơn vị (1 M);

B. nhiệt độ ở 0°C;

C. nhiệt độ ở 25°C;

D. Hằng số tốc độ phản ứng k không thể bằng vận tốc tức thời $\nu$.

Đáp án đúng là: A

Hằng số tốc độ phản ứng k bằng vận tốc tức thời $\nu$ khi nồng độ chất phản ứng bằng đơn vị (1 M), khi đó k là tốc độ phản ứng và được gọi là tốc độ riêng.

Câu 5. Cho phản ứng đơn giản xảy ra trong bình kín: 2CO (g) + O₂ (g) ⟶ 2CO₂ (g).

Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào nếu tăng nồng độ CO gấp 2 lần, nồng độ O₂ không đổi.

A. tăng gấp 4 lần

B. tăng gấp 8 lần

C. không thay đổi

D. giảm 2 lần

Đáp án đúng là: A

Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ tức thời của phản ứng là: $\nu$ = $k{C}_{CO}^2{C}_{O_2}$

Nếu tăng nồng độ CO gấp 2 lần, ta có: ${\nu }^{\text{'}}$ = $k{(2.C_{CO})}^2{C}_O$2 = $4.k{C}_{CO}^2{C}_{O_2}$ = 4$\nu$

Vậy tốc độ phản ứng tăng gấp 4 lần.

Câu 6. Tốc độ phản ứng của một phản ứng hóa học là

A. đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nồng độ của chất phản ứng trong một đơn vị thời gian;

B. đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nồng độ của chất sản phẩm trong một đơn vị thời gian;

C. đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên tốc độ chuyển động của chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian;

D. đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Đáp án đúng là: D

Tốc độ phản ứng của một phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Câu 7. Kí hiệu và đơn vị của tốc độ phản ứng là

A. kí hiệu là $\nu$, đơn vị là (đơn vị nồng độ) / đơn vị thời gian;

B. kí hiệu là , đơn vị là (đơn vị khối lượng) / đơn vị thời gian;

C. kí hiệu là $\nu$, đơn vị là (đơn vị nồng độ) / đơn vị thể tích;

D. kí hiệu là , đơn vị là (đơn vị khối lượng) / đơn vị thể tích.

Đáp án đúng là: A

Tốc độ phản ứng kí hiệu là $\nu$, đơn vị là (đơn vị nồng độ) / đơn vị thời gian.

Câu 8. Biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng: aA + bB ⟶ cC + dD là

A.

B. 

C. 

D. 

Đáp án đúng là: B

Biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng: aA + bB ⟶ cC + dD là

Trong đó:

là tốc độ trung bình của phản ứng.

$∆C=C_2-C_1$ là sự biến thiên nồng độ.

$∆t=t_2-t_1$ là biến thiên thời gian.

C1, C2 là nồng độ của một chất tại hai thời điểm tương ứng t1, t2.

Câu 9. Cho phản ứng ở 45°C

2N2O5 (g) ⟶ O2 (g) + 2N2O4 (g)

Sau 275 giây đầu tiên, nồng độ của O2 là 0,188 M. Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo O­2 trong khoảng thời gian trên.

A. 1463 M / giây;

B. 6,8.10−4 M / giây;

C. 8,6.10−4 M / giây;

D. 6,8.104 M / giây.

Đáp án đúng là: B

Vì O2 là sản phẩm nên nồng độ tại thời điểm ban đầu của O2 bằng 0, do đó: $∆C_{O_2}=0,188-0=0,188$(M)

Theo bài ta có:

 = $\frac{1}{1}.\frac{∆C_{O_2}}{∆t}$= $\frac{0,188}{275}$ ≈ 6,8.10−4 (M / giây).

Câu 10. Cho phản ứng:

2N2O5 (g) ⟶ O2 (g) + 4NO2 (g)

Sau thời gian từ giây 57 đến giây 116, nồng độ N2O5 giảm từ 0,4 M về 0,35 M. Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian trên là

A. 8,48.10−4 M / giây;

B. 4,42.10−4 M / giây;

C. 8,84.10−4 M / giây;

D. 4,24.10−4 M / giây

Đáp án đúng là: D

Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ giây 57 đến giây 116 là:

 = $-\frac{1}{2}.\frac{∆C_{N_2{O}_5}}{∆t}$= $-\frac{1}{2}.\frac{0,35-0,4}{116-57}$ ≈ 4,24.10−4 (M / giây).

Câu 11. Cho phản ứng đơn giản xảy ra trong bình kín: 3H₂(g) + N₂ (g) ⟶ 2NH₃ (g).

Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào nếu nồng độ H₂ và N₂ đều tăng 3 lần.

A. tăng 3 lần;

B. tăng 6 lần;

C. tăng 9 lần;

D. tăng 81 lần.

Đáp án đúng là: D

Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ tức thời của phản ứng là: $\nu$ = $k{C}_{H_2}^3{C}_{N_2}$

Nếu nồng độ H2 và N2 đều tăng lên 3 lần, ta có:

${\nu }^{\text{'}}$ = $k{(3.C_{H_2})}^3(3.C_N$2) = $81.k{C}_{H_2}^3{C}_{N_2}$

= 81$\nu$

Vậy tốc độ phản ứng tăng 81 lần.

Câu 12. Cho phản ứng đơn giản xảy ra trong bình kín: H₂(g) + Cl₂ (g) ⟶ 2HCl (g).

Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào nếu nồng độ H₂ giảm 4 lần và nồng độ Cl­₂ tăng 2 lần.

A. tăng 4 lần;

B. giảm 4 lần;

C. giảm 2 lần;

D. tăng 8 lần.

Đáp án đúng là: D

Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ tức thời của phản ứng là: $\nu$ = $k{C}_{H_2}{C}_{C{l}_2}$

Nếu nồng độ H2 giảm 4 lần và nồng độ Cl­2 tăng 2 lần, ta có:

${\nu }^{\text{'}}$ = $k\left(\frac{1}{4}{C}_{H_2}\right)\left(2C_{C{l}_2}\right)$ = $\frac{1}{2}k{C}_{H_2}{C}_{C{l}_2}$ = $\frac{1}{2}\nu$

Vậy tốc độ phản ứng giảm 2 lần.

Xem thêm các dạng  bài tập hay khác:

50 Bài tập về cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Phản ứng oxi hóa - khử (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Hydrogen halide. Muối halide (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Xu hướng biến đổi thành phần và một số tính chất của hợp chất trong một chu kì (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Liên kết ion (2024) có đáp án chi tiết nhất