Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

I. Tốc độ phản ứng hóa học

Ví dụ: Tốc độ phản ứng cháy của que diêm nhanh hơn tốc độ phản ứng gỉ sét của bu lông.

Hình 1: Thí nghiệm tìm hiểu tốc độ phản ứng

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ phản ứng, diện tích tiếp xúc, chất xúc tác là những yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hoá học.

1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng

Ví dụ: Thí nghiệm của Mg với dung dịch H₂SO₄ với nồng độ khác nhau:

Dụng cụ và hóa chất: 2 ống nghiệm; 2 ống hút nhỏ giọt; dung dịch sulfuric acid H₂SO₄ 0,1 M và 2,0 M; 2 mảnh kim loại magnesium (Mg) tương tự nhau.

Các bước tiến hành:

Bước 1: Cho mảnh magnesium vào từng ống nghiệm.

Bước 2: Lấy 5 mL dung dịch H₂SO₄ 0,1M cho vào ống nghiệm (1) và 5 mL dung dịch H₂SO₄ 2M cho vào ống nghiệm (2). Quan sát hiện tượng xảy ra trong 2 ống nghiệm.

(1) Mg và H2SO4 0,1 M	(2) Mg và H2SO4 2,0 M

Hình 2: Thí nghiệm của Mg với dung dịch H₂SO₄ với nồng độ khác nhau

Kết luận: Phản ứng xảy ra ở ống nghiệm (2) nhanh hơn ở ống nghiệm (1).

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

Ví dụ: Thí nghiệm của Zn với dung dịch H₂SO₄ với nhiệt độ phản ứng khác nhau:

Dụng cụ và hóa chất: 2 ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt, đèn cồn, dung dịch sulfuric acid (H₂SO₄) 2,0M, 6 hạt kẽm (Zn) tương tự nhau.

Cách tiến hành:

Bước 1: Cho 3 hạt kẽm vào từng ống nghiệm đã đánh số thứ tự (1) và (2).

Bước 2: Lấy 5 mL dung dịch H₂SO₄ 2M cho vào mỗi ống nghiệm.

Bước 3: Dùng đèn cồn đun nhẹ một lát rồi đun trực tiếp đáy ống nghiệm (1), ống nghiệm (2) không đun. Quan sát hiện tượng xảy ra trong 2 ống nghiệm.

(1) ống nghiệm được đun nóng	(2) ống nghiệm không được đun nóng

Hình 3: Thí nghiệm của Zn với dung dịch H₂SO₄ với nhiệt độ phản ứng khác nhau

Kết luận: Phản ứng xảy ra ở ống nghiệm (1) nhanh hơn ở ống nghiệm (2).

3. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc đến tốc độ phản ứng

Tốc độ phản ứng sẽ phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của các chất tham gia.

Ví dụ: Thí nghiệm của đá vôi với dung dịch HCl

Dụng cụ hóa chất: 2 ống nghiệm, kẹp sắt, dung dịch hydorchloric acid (HCl) và đá vôi (dạng bột và dạng viên) có cùng khối lượng.

Cách tiến hành:

Bước 1: Cho vào ống nghiệm (1) một mẩu đá vôi nhỏ, ống nghiệm (2) một ít bột đá vôi đã nghiền mịn.

Bước 2: Thêm 5 mL dung dịch HCl vào lần lượt từng ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra trong 2 ống nghiệm.

(1) đá vôi dạng viên	(2) đá vôi dạng bột mịn

Hình 4: Thí nghiệm của đá vôi với dung dịch HCl

Kết luận: Phản ứng xảy ra ở ống nghiệm (2) nhanh hơn ở ống nghiệm (1).

4. Ảnh của của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng

Một trong những cách làm tăng tốc độ phản ứng là thêm chất xúc tác vào chất tham gia.

Ví dụ: Phản ứng nhiệt phân KClO₃.

Dụng cụ, hóa chất: 2 ống nghiệm, đèn cồn, thìa xúc hóa chất, kẹp sắt, giá thí nghiệm, potassium chlorate (KClO₃), manganese dioxide (MnO₂).

Cách tiến hành:

Bước 1: Cho vào ống nghiệm (1) 5 gam KClO₃ và ống nghiệm (2) hỗn hợp gồm 5 gam KClO₃ và một ít MnO₂ đã trộn đều.

Bước 2: Lắp đặt 2 ống nghiệm trên giá sắt

Bước 3: Đun nóng cùng lúc 2 ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn.

Bước 4: Đưa lại gần miệng ống nghiệm 2 ống nghiệm que đóm còn tàn đỏ. Quan sát hiện tượng xảy ra trong 2 ống nghiệm.

Hình 5: Thí nghiệm đun nóng KClO₃

Kết luận: Phản ứng xảy ra ở ống nghiệm (2) nhanh hơn ở ống nghiệm (1).

II. Ứng dụng thực tiễn của tốc độ phản ứng

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng một cách thích hợp sẽ tăng hiệu quả các hoạt động trong đời sống và sản xuất.

Ví dụ:

Hình 6: Vận dụng các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng trong đời sống thực tế