Cho phản ứng: 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g). Biết Ea = 314 kJ mol^-1

Giải Chuyên đề Hóa học 10 Bài 3: Năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học

Haylamdo biên soạn và sưu tầm lời giải Bài tập 2 trang 27 Chuyên đề học tập Hóa học 10 trong Bài 3: Năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học sách Cánh diều. Với lời giải hay nhất, chi tiết hy vọng sẽ giúp các học sinh dễ dàng nắm được cách làm bài tập trong Chuyên đề Hóa 10.

Bài tập 2 trang 27 Chuyên đề học tập Hóa học 10: Cho phản ứng:

2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g)

Biết E_a = 314 kJ mol^-1

a) Hãy so sánh tốc độ phản ứng ở 25^oC và 450^oC

b) Nếu sử dụng xúc tác là hỗn hợp V₂O₅, TiO₂ thì năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 84 kJ mol^-1 . Hãy so sánh tốc độ phản ứng khi có và không có chất xúc tác ở nhiệt độ 450^oC.

Lời giải:

a) Theo phương trình Arrhenius ta có:

$k_1=A{e}^{\frac{-E_a}{R{T}_1}}$ (1)

$k_2=A{e}^{\frac{-E_a}{R{T}_2}}$ (2)

T₁ = 25 + 273 = 298K

T₂ = 450 + 273 = 723K

Chia vế hai phương trình (2) cho (1) ta được

$\frac{k_2}{k_1}=e^{\frac{E_a}{R}.\left(\frac{T_2-T_1}{T_2.T_1}\right)}$ = $e^{\frac{{314.10}^3}{8,314}.\left(\frac{723-298}{723.298}\right)}$ = 2,26.10³²

Vậy tốc độ phản ứng tăng 2,26.10³² lần khi nhiệt độ tăng từ 25^oC đến 450^oC.

b) Áp dụng phương trình Arrhenius ta có:

$k_1=A{e}^{\frac{-E_a\left(1\right)}{RT}}$ (3)

$k_2=A{e}^{\frac{-E_a\left(2\right)}{RT}}$ (4)

Chia vế hai phương trình (4) cho (3), thu được: $\frac{k_2}{k_1}=e^{\frac{E_a\left(1\right)-E_a\left(2\right)}{RT}}$ (5)

Thay số vào (5) ta được: $\frac{k_2}{k_1}=e^{\frac{(314-84){.10}^3}{8,314.723}}$ = 4,14.10¹⁶

Vậy khi thêm chất xúc tác thì tốc độ phản ứng tăng 4,14.10¹⁶ lần.