Trong hóa học, việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là vô cùng quan trọng. Chúng ta hãy cùng phân tích và đánh giá độ đúng sai của các Phát Biểu Sau đây, liên quan đến các yếu tố này.
(1) Để phản ứng hóa học xảy ra, các hạt (phân tử, nguyên tử, ion) của chất phản ứng phải va chạm với nhau.
(2) Khi áp suất khí CO tăng, tốc độ phản ứng 4CO + Fe3O4 → 4CO2 + 4Fe tăng lên.
(3) Khi tăng nhiệt độ lên 10°C, tốc độ của các phản ứng hóa học đều tăng gấp đôi.
(4) Nếu năng lượng va chạm giữa hai phân tử chất phản ứng nhỏ hơn năng lượng hoạt hóa thì sẽ gây ra phản ứng hóa học.
(5) Phản ứng có năng lượng hoạt hóa càng thấp thì xảy ra càng nhanh.
Lời giải chi tiết:
(1) Sai. Phát biểu sau đây thiếu một yếu tố quan trọng. Các hạt (phân tử, nguyên tử, ion) của chất phản ứng không chỉ cần va chạm với nhau mà còn cần va chạm đủ mạnh. Va chạm này phải có năng lượng tối thiểu, thường gọi là năng lượng hoạt hóa, để phá vỡ các liên kết cũ và hình thành liên kết mới, từ đó tạo ra sản phẩm.
(2) Đúng. Theo nguyên lý Le Chatelier, khi tăng áp suất của một chất khí tham gia phản ứng, đặc biệt là CO trong trường hợp này, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều làm giảm áp suất, tức là chiều thuận của phản ứng. Do đó, tốc độ phản ứng 4CO + Fe3O4 → 4CO2 + 4Fe sẽ tăng lên. Phát biểu sau đây hoàn toàn chính xác trong bối cảnh này.
(3) Sai. Phát biểu sau đây là một quy tắc gần đúng nhưng không phải lúc nào cũng đúng. Tốc độ phản ứng thường tăng khi nhiệt độ tăng, nhưng mức độ tăng không phải lúc nào cũng gấp đôi cho mỗi 10°C. Mức độ tăng phụ thuộc vào hệ số nhiệt độ (γ) của từng phản ứng cụ thể. Một số phản ứng có thể tăng nhanh hơn, trong khi một số khác có thể tăng chậm hơn.
(4) Sai. Phát biểu sau đây ngược lại với điều kiện cần để phản ứng xảy ra. Năng lượng va chạm giữa hai phân tử chất phản ứng phải lớn hơn hoặc bằng năng lượng hoạt hóa thì mới có khả năng phá vỡ các liên kết cũ và hình thành liên kết mới. Nếu năng lượng va chạm nhỏ hơn năng lượng hoạt hóa, va chạm đó được gọi là va chạm không hiệu quả và không dẫn đến phản ứng.
(5) Đúng. Phát biểu sau đây phản ánh mối quan hệ nghịch giữa năng lượng hoạt hóa và tốc độ phản ứng. Năng lượng hoạt hóa càng thấp, phản ứng càng dễ xảy ra vì chỉ cần một lượng năng lượng nhỏ để vượt qua rào cản năng lượng. Do đó, phản ứng sẽ diễn ra nhanh hơn.
Hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, bao gồm nồng độ, áp suất, nhiệt độ và năng lượng hoạt hóa, giúp chúng ta điều khiển và tối ưu hóa các quá trình hóa học trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
