Ảnh hưởng của diện tích bề mặt và áp suất đến tốc độ phản ứng: giải thích, ví dụ và bài tập có đáp án Hóa 10

Diện tích bề mặt và áp suất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: chất rắn nghiền nhỏ có diện tích tiếp xúc lớn nên phản ứng nhanh hơn; tăng áp suất chất khí làm tăng nồng độ nên tốc độ tăng. Ví dụ tính số lần và bài tập có đáp án.

Ảnh hưởng của diện tích bề mặt và áp suất đến tốc độ phản ứng: giải thích, ví dụ và bài tập có đáp án Hóa 10

Diện tích bề mặt và áp suất là gì?

Diện tích bề mặt và áp suất là hai yếu tố làm thay đổi tốc độ phản ứng. Với chất rắn, diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn thì phản ứng càng nhanh; với chất khí, tăng áp suất làm tăng nồng độ nên tốc độ phản ứng tăng.

Diện tích bề mặt tiếp xúc

Phản ứng giữa chất rắn và chất lỏng (hoặc khí) xảy ra ở bề mặt tiếp xúc. Chia nhỏ chất rắn làm tăng diện tích bề mặt, số hạt có thể va chạm tăng nên tốc độ tăng.

Ví dụ 1

Cho cùng khối lượng $\ce{CaCO3}$ dạng bột và dạng cục vào dung dịch $\ce{HCl}$ cùng nồng độ. Trường hợp nào sủi bọt nhanh hơn?

Dạng bột, vì diện tích bề mặt lớn hơn.

Ví dụ 2

Vì sao than tổ ong có nhiều lỗ?

Tăng diện tích tiếp xúc với không khí nên than cháy nhanh và hoàn toàn hơn.

Áp suất của chất khí

Với hệ có chất khí, tăng áp suất (giảm thể tích) làm nồng độ các chất khí tăng nên tốc độ tăng. Áp suất không ảnh hưởng đáng kể đến phản ứng chỉ có chất rắn và chất lỏng.

Ví dụ 3

Phản ứng $\ce{2SO2(g) + O2(g) -> 2SO3(g)}$ có $v = kC_{SO_2}^2C_{O_2}$. Tăng áp suất lên $2$ lần (thể tích giảm $2$ lần). Tốc độ thay đổi thế nào?

Mọi nồng độ tăng $2$ lần nên $v$ tăng $2^2 \cdot 2 = 8$ lần.

Ví dụ 4

Phản ứng $\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}$ với $v = kC_{N_2}C_{H_2}^3$. Tăng áp suất lên $2$ lần thì tốc độ thay đổi thế nào?

$v$ tăng $2 \cdot 2^3 = 16$ lần.

Xem bài: Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng

Xem bài: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

Ứng dụng thực tế

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

  1. Vì sao bột kẽm phản ứng với acid nhanh hơn viên kẽm?
  2. Tăng áp suất lên $3$ lần, phản ứng $\ce{2NO + O2 -> 2NO2}$ ($v = kC_{NO}^2C_{O_2}$) tăng mấy lần?
  3. Phản ứng nào chịu ảnh hưởng của áp suất: $\ce{NaOH + HCl}$ trong dung dịch hay $\ce{N2 + 3H2}$?
  4. Vì sao nghiền nhỏ nguyên liệu trước khi nung?
  5. Nêu hai biện pháp làm tăng tốc độ cháy của than.

Đáp án

  1. Bột có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn.
  2. $3^2 \cdot 3 = 27$ lần.
  3. $\ce{N2 + 3H2}$ vì có chất khí.
  4. Tăng diện tích tiếp xúc nên phản ứng nhanh và triệt để hơn.
  5. Đập nhỏ than hoặc làm than tổ ong; tăng nồng độ oxygen (thổi gió).

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

Bài tiếp theo: Chất xúc tác

Xem tất cả bài học chủ điểm Tốc độ phản ứng hóa học

Câu hỏi thường gặp

Diện tích bề mặt ảnh hưởng thế nào?

Diện tích tiếp xúc lớn hơn thì phản ứng nhanh hơn.

Áp suất ảnh hưởng đến phản ứng nào?

Phản ứng có chất khí tham gia.

Vì sao tăng áp suất làm phản ứng nhanh hơn?

Vì nồng độ chất khí tăng.

Ví dụ thực tế?

Nghiền nhỏ nguyên liệu, nén khí tổng hợp $\ce{NH3}$.