Bài 6. Hóa học về phản ứng cháy nổ - Chuyên đề học tập Hóa 10 Cánh diều

Mở đầu:

Quan sát các phản ứng trong Hình 6.1 và Hình 6.2, cho biết tốc độ của phản ứng nào lớn hơn?

Lời giải chi tiết:

Hình 6.1: Phản ứng cháy;

Hình 6.2: Phản ứng nổ;

Tốc độ phản ứng nổ pháo hoa lớn hơn.

Câu hỏi 1

Có những cách nào để tính biến thiên enthalpy của phản ứng?

Lời giải chi tiết:

Có hai cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng:

Cách 1: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo enthalpy tạo thành.

Cách 2: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết.

Câu hỏi 2

Nhắc lại cách tính biến thiên theo enthalpy phản ứng theo năng lượng liên kết.

Lời giải chi tiết:

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết:

Giả sử có phản ứng tổng quát:

aA(g) + bB(g) → mM(g) + nN(g)

\({\Delta _r}H_{298}^0 = a \times {E_b}(A) + b{E_b}(B) - m{E_b}(M) - n{E_b}(N)\)

Trong đó E_b(A), E_b(B), E_b(M), E_b(N) lần lượt là tổng năng lượng liên kết của tất cả các liên kết trong phân tử A, B, M, N.

Luyện tập 1:

Đốt cháy hoàn toàn 1 gam (ở thể hơi) mỗi chất trong dãy CH₄, CH₃Cl, CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄ sẽ tỏa ra bao nhiêu kilôJun nhiệt lượng trong điều kiện chuẩn? Biết sản phẩm phản ứng là CO₂, H₂O, HCl, Cl₂ đều ở thể khí. Năng lượng của một số liên kết được cho ở Phụ lục 3.

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức:

\({\Delta _r}H_{298}^0 = a \times {E_b}(A) + b{E_b}(B) - m{E_b}(M) - n{E_b}(N)\)

Lời giải chi tiết:

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {E_b}(C{H_4}) + 2{E_b}({O_2}) - {E_b}(C{O_2}) - 2{E_b}({H_2}O)\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4{E_{C - H}} + 2.{E_{O = O}} - 2.{E_{C = O}} - 2.2{E_{H - O}}\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.414 + 2.498 - 2.736 - 2.2.464 =  - 676(kJ)\end{array}\)

=> Đốt cháy 1 mol CH₄(g) tỏa ra 676 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam (ứng với \(\frac{1}{{16}}\)mol) CH₄ tỏa ra: \(676.\frac{1}{{16}} = 42,25(kJ)\)

2CH₃Cl(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(g) + 2HCl(g)

\({\Delta _r}H_{298}^0 = 2{E_b}(C{H_3}Cl) + 3{E_b}({O_2}) - 2{E_b}(C{O_2}) - 2{E_b}({H_2}O) - 2{E_b}(HCl)\)

\( =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2.(3{E_{C - H}} + {E_{C - Cl}}) + 3.{E_{O = O}} - 2.2.{E_{C = O}} - 2.2{E_{H - O}} + 2.{E_{H - Cl}}\)

\( =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2(3.414 + 339) + 3.498 - 2.2.736 - 2.2.464 - 2.431 =  - 1006(kJ)\)

=> Đốt cháy 2 mol CH₃Cl(g) tỏa ra 1006 kJ nhiệt lượng

=> Đốt cháy 1g CH₃Cl(g) ứng với \(\frac{1}{{50,5}}\)mol CH₃Cl(g) tỏa ra \(\frac{{1006}}{{50,5 \times 2}} = 9,96\) (kJ)

2CH₂Cl₂(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(g) + 2Cl₂(g)

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = 2{E_b}(C{H_2}C{l_2}) + 3{E_b}({O_2}) - 2{E_b}(C{O_2}) - 2{E_b}({H_2}O) - 2{E_b}(C{l_2})\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2.(2{E_{Cl - Cl}} + 2{E_{C - H}}) + 3.{E_{O = O}} - 2.2.{E_{C = O}} - 2.2{E_{O - H}} - 2{E_{Cl - Cl}}\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2.(2.339 + 2.414) + 3.498 - 2.2.736 - 2.2.464 - 2.243 =  - 780(kJ)\end{array}\)

=> Đốt cháy 2 mol CH₂Cl₂(g) tỏa ra 780 kJ nhiệt lượng

=> Đốt cháy 1g CH₂Cl₂ (g) ứng với \(\frac{1}{{85}}\)mol CH₂Cl₂ (g) tỏa ra \(\frac{{780}}{{2 \times 85}} = 4,59(kJ)\)

4CHCl₃(g) + 5O₂(g) → 4CO₂(g) + 2H₂O(g) + 6Cl₂(g)

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = 4{E_b}(CHC{l_3}) + 5{E_b}({O_2}) - 4{E_b}(C{O_2}) - 2{E_b}({H_2}O) - 6{E_b}(C{l_2})\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.(3{E_{C - Cl}} + {E_{C - H}}) + 5.{E_{O = O}} - 4.2.{E_{C = O}} - 2.2{E_{O - H}} - 6{E_{Cl - Cl}}\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.(3.339 + 414) + 5.498 - 4.2.736 - 2.2.464 - 6.243 = \\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 =  - 988(kJ)\end{array}\)

=> Đốt cháy 4 mol CHCl₃(g) tỏa ra 988 kJ nhiệt lượng

=> Đốt cháy 1g CHCl₃(g) ứng với \(\frac{1}{{119,5}}\)mol CHCl₃ (g) tỏa ra \(\frac{{988}}{{4.119,5}} = 2,07(kJ)\)

CCl₄(g) + O₂(g) → CO₂(g) + 2Cl₂(g)

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {E_b}(CC{l_4}) + {E_b}({O_2}) - {E_b}(C{O_2}) - 2{E_b}(C{l_2})\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = (4{E_{C - Cl}}) + {E_{O = O}} - 2.{E_{C = O}} - 2{E_{Cl - Cl}}\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.339 + 498 - 2.736 - 2.243 =  - 104(kJ)\end{array}\)

=> Đốt cháy 1 mol CCl₄(g) tỏa ra 104 kJ nhiệt lượng

=> Đốt cháy 1g CCl₄ (g) ứng với \(\frac{1}{{154}}\)mol CCl₄ (g) tỏa ra \(\frac{{104}}{{154}} = 0,68(kJ)\)

Luyện tập 2:

So sánh mức độ mãnh liệt của phản ứng đốt cháy các chất trên

Phương pháp giải:

Dựa vào độ biến thiên enthalpy của phản ứng

Lời giải chi tiết:

Dựa vào độ biến thiên enthalpy của phản ứng đã tính ở trên

=>Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy cùng một khối lượng các chất trên tăng dần theo dãy:

CCl₄(0,68 kJ) < CHCl₃(2,07 kJ) < CH₂Cl₂ (4,59 kJ) < CH₃Cl(9,96 kJ) < CH₄(42,25 kJ)

=> Độ mãnh liệt khi đốt các chất tăng dần theo thứu tự:

CCl₄ < CHCl₃< CH₂Cl₂ < CH₃Cl < CH₄

Câu hỏi 3

Xác định nhiệt lượng (kJ) tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam mỗi chất CH₄, C₂H₂ ở điều kiện chuẩn. Biết các sản phẩm thu được đều ở thể khí.

Phương pháp giải:

Xác định Enthalpy chuẩn của phản ứng

=> Xác định số mol của chất trong 1g

=> tính nhiệt lượng

Lời giải chi tiết:

Với phản ứng đốt cháy 1g CH₄

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)    \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 890,5(kJ)\)

=> đốt cháy hoàn toàn 1 mol CH₄ tỏa ra 890,5 kJ nhiệt lượng.

=> Đốt cháy hoàn toàn 1g = \(\frac{1}{{16}}\)mol CH₄ tỏa ra \(890,5.\frac{1}{{16}} = 55,66\) kJ nhiệt lượng

Với phản ứng đốt cháy 1g C₂H₂

2C₂H₂(g) + 5O₂(g) → 4CO₂(g) + 2H₂O(g)    \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 1300,2(kJ)\)

=> đốt cháy hoàn toàn 1 mol C₂H₂ tỏa ra \( - 1300,2(kJ)\)nhiệt lượng.

=> Đốt cháy hoàn toàn 1g = \(\frac{1}{{26}}\)mol C₂H₂ tỏa ra \( - 1300,2.\frac{1}{{26}} = 50,01\) kJ nhiệt lượng

Câu hỏi 4:

Hãy tính ứng với 1 gam chất muối mỗi phản ứng (1’), (2’), (3’)

Phương pháp giải:

Xác định Enthalpy chuẩn của phản ứng

=> Xác định số gam chất tham gia mỗi phản ứng

=> tính nhiệt lượng 1gam chất phản ứng

Lời giải chi tiết:

Phân hủy 2 mol KNO₃(s) khi có mặt C tỏa ra 143,9 kJ nhiệt lượng

=> Phân hủy 1 gam = \(\frac{1}{{101}}\)mol KNO₃(s) khi có mặt C tỏa ra \(\frac{{143,9}}{2}.\frac{1}{{101}} = 0,71(kJ)\)

Phân hủy 2 mol KClO₃(s) khi có mặt C tỏa ra 1258,1 kJ nhiệt lượng

=> Phân hủy 1 gam = \(\frac{1}{{122,5}}\)mol KClO₃ (s) khi có mặt C tỏa ra: \(\frac{{1258,1}}{2}.\frac{1}{{122,5}} = 5,14(kJ)\)

Phân hủy 2 mol KMnO₄ (s) khi có mặt C tỏa ra  419,1 kJ nhiệt lượng

=> Phân hủy 1 gam = \(\frac{1}{{158}}\)mol KClO₃ (s) khi có mặt C tỏa ra: \(\frac{{419,1}}{2}.\frac{1}{{158}} = 1,33(kJ)\)

Vận dụng 1:

Nêu thành phần đầu que diêm và vỏ quẹt bao diêm; cơ sở hóa học sự tạo lửa của diêm.

Vận dụng 1: 

Lời giải chi tiết:

- Thành phần đầu que diêm: antimony trisulphide (S₆Sb₄ hoặc S₃Sb₂) và potassium chlorate (KClO₃)

- Thành phần vỏ quẹt bao diêm: bột ma sát, phosphorus đỏ và keo thủy tinh lỏng.

- Cơ sở hóa học tạo lửa của diêm: Khi ta quẹt que diêm vào bề mặt vỏ hộp. Nhiệt phát ra do ma sát biến phosphorus đỏ thành phosphorus trắng. Phosphorus trắng là chất không bền, dễ bốc cháy ở nhiệt độ phòng khi tiếp xúc với không khí. Tia lửa sinh ra đốt cháy đầu que diêm. KClO₃ ở đầu que diêm bị nhiệt phân tạo ra oxi và nhanh chóng là antimony trisulphide (S₆Sb₄ hoặc S₃Sb₂) cháy.

Vận dụng 2:

Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề của các cuộc chiến tranh để lại. Một trong số đó chính là hàng nghìn tấn bom mìn, vật liệu nổ hiện còn sót lại trên khắp cả nước. Em hãy tìm hiểu và trả lời các câu hỏi:

a) Có bao nhiêu tỉnh thành bị ô nhiễm bởi bom mìn? Tổng diện tích ô nhiễm bom mìn, vật liệu nổ trên cả nước là bao nhiêu? Ô nhiễm bom mìn và vật liệu nổ đã gây nên những thiệt hại như thế nào?

b) Hãy đề xuất những hành động để làm giảm nguy cơ thiệt hại gây ra các vụ nổ bom mìn và vật liệu nổ.

Lời giải chi tiết:

a)

- Tất cả 63/63 tỉnh thành phố Việt Nam đều bị ô nhiễm bom mìn.

- Theo ước tính, số bom đạn còn sót lại sau chiến tranh khoảng 800 000 tấn, làm ô nhiễm trên 20% diện tích đất đai toàn quốc.

- Thiệt hại do ô nhiễm bom mìn và vật liệu nổ gây nên:

+ Từ năm 1975 đến nay, bom mìn còn sót lại đã làm hơn 40 nghìn người bị chết, 60 nghìn người bị thương, trong đó phần lớn và người lao động chính trong gia đình và trẻ em.

+ Chỉ tính riêng tại một số tỉnh miền Trung như (Quảng Bình, Bình Định, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế và Quảng Ngãi) đã có trên 22.800 nạn nhân do bom mìn, trong đó, 10.540 người chết và 12.260 người bị thương. 

b) Những hành động để làm giảm nguy cơ thiệt hại gây ra các vụ nổ bom mìn và vật liệu nổ:

-  Tuyệt đối không tác động trực tiếp vào bom mìn và vật liệu chưa nổ như cưa đục bom mìn, mở tháo bom mìn, ném vật khác vào bom mìn, và vận chuyển bom mìn, không đốt lửa trên vùng đất còn nhiều bom mìn, không đi vào khu vực có cảnh báo nguy hiểm. Nếu đã nhỡ đi vào thì phải thận trọng đi ra theo lối đã đi vào, hoặc đứng yên la to cho người khác biết để giúp đỡ.

- Không chơi đùa ở những nơi có thể còn sót lại bom mìn như hố bom, bụi rậm, căn cứ quân sự cũ.

- Khi thấy vật lạ nghi là bom mìn phải tránh xa và báo cho cơ quan chức năng.

- Không đứng xem người khác cưa đục, tháo dỡ bom mìn, không tham gia rà tìm và buôn bán phế liệu chiến tranh.

- Tuyên truyền, giáo dục phòng tránh tai nạn bom mìn cho mọi người.

Vận dụng 3:

Ngày 04 – 8 – 2020 tại cảng biển thành phố Beirut, thủ đô của Liban đã xảy ra hai vụ nổ liên tiếp. Nguyên nhân gây ra bở vụ nổ của 2750 tấn ammonium nitrate (NH₄NO₃). Vụ nổ này gây ra thiệt hại rất lớn về người và của: 207 người chất, khoảng 7500 người bị thương, khoảng 300 000 người mất nhà cửa, tổng thiệt hại lên đến 10 – 15 tỉ USD.

Giải thích vì sao một loại đạm thông thường như ammonium nitrate lại có thể phát nổ được. Từ đó, đề xuất cách phòng chống cháy nổ phân đạm khi lưu trữ trong nhà kho.

Lời giải chi tiết:

Trong điều kiện bảo quản bình thường và không có nhiệt độ cao, ammonium nitrate rất ổn định, khó cháy và hầu như không thể bị kích nổ. Tuy nhiên, do ammonium nitrate là chất oxi hóa mạnh, khi kết hợp với chất dễ cháy, ammonium nitrate tạo ra chất nổ rất mạnh.

Vì thế khi lưu trữ ammonium nitrate trong nhà kho cần tránh xa các chất dễ cháy và tránh xa nguồn nhiệt.

Câu hỏi 5:

Giải thích vì sao ở những nơi có điều kiện, người ta bơm khí nitrogen vào lốp xe ô tô thay cho không khí.

Lời giải chi tiết:

Ở những nơi có điều kiện, người ta bơm khí nitrogen vào lốp xe ô tô thay cho không khí vì một số ưu điểm sau:

- Ít bị rò rỉ: Không khí thoát ra khỏi lốp thông qua cấu trúc phân tử của cao su bị kéo giãn khi bánh xe lăn. Nguyên tử nitrogen to hơn so với oxygen, do đó ít bị rò rỉ, duy trì áp suất lốp ổn định, lâu xuống hơi.

- Giảm hao mòn: Không khí thông thường sẽ chứa hơi nước làm rỉ sét bên trong bánh xe hoặc thân van, khi bơm nitơ sẽ giảm thiểu được điều này.

Vận dụng 4:

Giải thích các yếu tố nguy hiểm trong ba trường hợp sau:

a) Ngủ trong phòng nhỏ và kín.

b) Hít thở trong khu vực kín có đám cháy.

c) Đốt than trong phòng kín. Cho biết khi thiếu không khí, than cháy sinh ra nhiều khí CO.

Lời giải chi tiết:

a) Ngủ trong phòng hẹp và kín sẽ làm nồng độ oxygen của không khí trong phòng dần giảm đi, do đó người ngủ trong phòng có nguy cơ bị thiếu oxygen. Cơ thể thiếu oxygen khiến cho hoạt động hô hấp và quá trình trong cơ thể bị rối loạn, suy giảm chức năng.

b) Trong khu vực kín có đám cháy nồng độ oxygen giảm. Nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm xuống còn 12% sẽ gây chóng mặt, đứng không vững …; nếu hàm lượng oxygen trong không khí giảm xuống còn 8% sẽ gây bất tỉnh, thiệt mạng trong khoảng 7 – 8 phút. Ngoài ra, đám cháy còn sinh ra nhiều khí độc, có thể khiến con người tử vong.

c) Khi thiếu không khí, than cháy sinh ra nhiều khí CO độc. CO sẽ ngăn cản phân tử hemoglobin (Hb) trong máu nhận O₂. Mặt khác CO sẽ ngăn cản HbO₂ chuyển thành O₂ để cung cấp O₂ cho các hoạt động của cơ thể. Vì thế đốt than trong phòng kín có thể gây ngộ độc CO và tử vong.

Bài 1:

Hỗn hợp bột Al và NH₄ClO₄ được dùng làm nhiên liệu rắn cho tên lửa. Hỗn hợp bột Al và Fe₂O₃ được dùng để hàn kim loại. Phản ứng xảy ra khi sử dụng các hỗn hợp bột này như sau:

3Al(s) + 3NH₄ClO₄(s) → Al₂O₃(s) + AlCl₃(s) + 3NO(g) + 6H₂O(g) (1)

2Al(s) + Fe₂O₃(s) → Al₂O₃(s) + 2Fe(l)         (2)

Các giá trị \({\Delta _f}H_{298}^0\)(kJ/mol) tra ở Phụ lục 2.

a) Bằng tính toán hãy cho biết: 1 gam hỗn hợp bột nào (trộn theo đúng tỉ lệ phản ứng) tỏa ra nhiều nhiệt hơn. Từ đó dự đoán phản ứng nào xảy ra mãnh liệt hơn.

b) Có thể dùng hỗn hợp bột Al và Fe₂O₃ làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa được không?

Phương pháp giải:

\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (sp) - \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (cd)\)

Lời giải chi tiết:

a) Xét phản ứng (1)

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(A{l_2}{O_3}) + {\Delta _f}H_{298}^0(AlC{l_3}) + 3{\Delta _f}H_{298}^0(NO) + 6{\Delta _f}H_{298}^0({H_2}O) - 3{\Delta _f}H_{298}^0(Al) - 3{\Delta _f}H_{298}^0(N{H_4}Cl{O_4})\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = ( - 1675,7) + ( - 704,2) + 3.91,3 + 6.( - 241,8) - 3.0 - 3.( - 295,3) =  - 2670,9(kJ)\end{array}\)

=> Đốt cháy 3 mol Al(s) và 3 mol NH₄ClO₄(s)  (ứng với m_hh = m_Al + m_NH4ClO4 = 433,5 gam)  tỏa ra 2670,9 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam hỗn hợp Al và NH₄ClO₄ tỏa ra nhiệt lượng là:

 \(\frac{{1.2670,9}}{{433,5}} = 6,16(kJ)\)

b) Xét phản ứng (2):

\(\) \(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(A{l_2}{O_3}) + 2{\Delta _f}H_{298}^0(Fe) - 2{\Delta _f}H_{298}^0(Al) - {\Delta _f}H_{298}^0(F{e_2}{O_3})\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = ( - 1675,7) + 2.13,1 - 2.0 - ( - 824,2) =  - 825,24(kJ)\end{array}\)

=> Đốt cháy 32mol Al(s) và 1 mol Fe₂O₃(s) (ứng với m_hh = m_Al + m_Al2O3 = 214 gam)  tỏa ra 825,24 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam hỗn hợp trên tỏa ra nhiệt lượng là:

\(\frac{{1.825,24}}{{214}} = 3,86kJ\)

=> nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 gam hỗn hợp Al(s) và NH₄ClO₄(s) là lớn hơn ⇒ Phản ứng (1) xảy ra mãnh liệt hơn.

b) Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cùng một lượng hỗn hợp bột Al (s) và Fe₂O₃ (s) chỉ bằng một nửa so với Al(s) và NH₄ClO₄(s) nên không dùng được Al và Fe₂O₃ cho động cơ tên lửa.

Bài 2:

Hexachlorobenzene rắn (C₆Cl₆) là chất cực kì độc hại với con người nên được bảo quản rất kĩ lưỡng. Nếu xảy ra hỏa hoạn nhà kho có chứa C₆Cl₆ thì chất này có dễ dàng bị tiêu hủy bởi phản ứng cháy với oxygen hay không? Hãy dự đoán bằng cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng. Biết rằng phản ứng cháy sinh ra CO₂ và Cl₂.

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức:

\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (sp) - \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (cd)\)

Lời giải chi tiết:

C₆Cl₆(s) + 6O₂(g) →  6CO₂(g) + 3Cl₂(g)

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = 6{\Delta _f}H_{298}^0(C{O_2}) + 3{\Delta _f}H_{298}^0(C{l_2}) - {\Delta _f}H_{298}^0({C_6}C{l_6}) - 66{\Delta _f}H_{298}^0({O_2})\\ =  > {\Delta _r}H_{298}^0 = 6.( - 393,5) + 3.0 - ( - 127,6) - 6.0 =  - 2233,4(kJ)\end{array}\)

Biến thiên enthalpy của phản ứng là rất âm ⇒ Nếu xảy ra hỏa hoạn nhà kho có chứa C₆Cl₆ thì chất này dễ dàng bị tiêu hủy bởi phản ứng cháy với oxygen

Bài 3:

Cho phản ứng đốt cháy hoàn toàn khí propane:

C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g)

Tốc độ của phản ứng sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích)? Các yếu tố khác coi như không đổi.

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức:

\(v = k.C_A^a.C_B^b\)

Lời giải chi tiết:

Biểu thức tốc độ phản ứng:

\(v = k.{C_{{C_3}{H_8}}}.C_{{O_2}}^5\)

Gọi nồng độ ban đầu của các chất: \({C_{{C_3}{H_8}}}\)= x M, \({C_{{O_2}}}\)= y M,

Ta có: \({v_t} = k.x.{y^5}\)(1)

Theo đề bài: Nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích) tức là giảm xuống 1,4 lần.

=> Biểu thức tốc độ phản ứng sau khi giảm nồng độ oxygen là

\({v_s} = k.x.{\left( {\frac{y}{{1,4}}} \right)^5}\)(2)

Ta lập tỉ lệ của (2) và (1) được:

\(\frac{{{v_s}}}{{{v_t}}} = \frac{{k.x.{{\left( {\frac{y}{{1,4}}} \right)}^5}}}{{k.x.{y^5}}} = 0,19\)

Vậy tốc độ phản ứng giảm 0,19 lần nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích).

Bài 4

Cho phản ứng giữa Hb với O₂ ở phổi:

Hb + O₂ → HbO₂

Giả sử lượng oxygen cung cấp cho cơ thể chỉ phụ thuộc vào tốc độ phản ứng; tần số nhịp thở trung bình của một người là 16 nhịp/ phút. Hỏi nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 18% (theo thể tích) thì tần số nhịp thở trung bình là bao nhiêu để đảm bảo lượng oxygen cung cấp cho cơ thể không thay đổi?

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức:

\(v = k.C_A^a.C_B^b\)

Lời giải chi tiết:

Hb + O₂ → HbO₂  

Biểu thức tính tốc độ phản ứng: \(v = k.{C_{Hb}}.{C_{{O_2}}}\)

=> Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận bậc nhất với nồng độ oxi

=> \(\frac{{{v_{18\% }}}}{{{v_{21\% }}}} = \frac{{18}}{{21}} = 0,86\)

⇒ Tốc độ phản ứng giảm chỉ còn bằng 0,86 lần tốc độ ban đầu.

Như vậy tần số nhịp thở phải tăng lên \(\frac{1}{{0,86}}\) lần tần số ban đầu để đảm bảo lượng oxygen cung cấp cho cơ thể là không đổi. 

=> Tần số nhịp thở là: \(16.\frac{1}{{0,86}} = 19\) (nhịp/phút).