Dựa vào các thông tin được cung cấp dưới đây để trả lời các câu từ 103 đến 105:

Tốc độ phản ứng được đo bằng sự thay đổi nồng độ tác chất hay sản phẩm theo thời gian. Tốc độ đầu (Initialrate) đo biến thiên nồng độ trên 1 đơn vị thời gian (phút hoặc giây) lúc bắt đầu phản ứng.

Ví dụ: aA → bB

$v=\frac{-1}{a}.\frac{\Delta [A]}{\Delta t}=\frac{1}{b}.\frac{\Delta [B]}{\Delta t}$

Ngoài ra, tốc độ phản ứng còn được tính từ biểu thức phương trình động học:

Ví dụ: aA → bB

v=k.{\left[A\right]}^n với v là tốc độ phản ứng, k là hằng số tốc độ phản ứng và n là bậc của phản ứng.

Bậc của phản ứng được xác định bằng thực nghiệm bậc phản ứng không đơn giản là hệ số tỉ lượng của tác chất trong phương trình phản ứng.

Để xác định bậc và hằng số tốc độ của phản ứng, ta cần xây dựng biểu thức liên hệ giữa hằng số tốc độ (k), bậc của phản ứng (n), thời gian (t) và nồng độ (C). Bằng cách xây dựng phương trình động học tích phân từ tốc độ đầu của phản ứng, ta có:

v=\frac{-1}{a}.\frac{d[A]}{dt}=k.[A]{}^n

Thực nghiệm như sau: Xét phản ứng phân hủy N₂O₅ theo phương trình sau: 2N₂O₅ → 4NO₂ + O₂. Khi nồng độ đầu của [N₂O₅]₀ = 3,15 M thì tốc độ đầu của phản ứng = 5,45×10^–5 M.s^–1 và khi [N₂O₅]₀ = 0,78 M thì tốc độ đầu của phản ứng = 1,35×10^–5 M.s^–1. Xác định bậc của phản ứng phản ứng phân hủy N₂O₅.

Ta có:

$v=\frac{-1}{1}.\frac{d[A]}{dt}=k.[A]{}^1$

$\iff \frac{-d[A]}{dt}=k.[A]\iff \frac{-d[A]}{[A]}=k.dt$

Lấy tích phân 2 vế:

${\displaystyle \int -}\frac{d[A]}{[A]}={\displaystyle \int k}.dt$

$\iff {\displaystyle \int \frac{-1}{[A]}}.d[A]={\displaystyle \int k}.dt\iff {\displaystyle {\int }_{[A]{}_0}^{[A]{}_t}\frac{1}{[A]}}.d[A]=-k.{\displaystyle {\int }_{t{}_0}^{t}d}t$

$\iff ln\frac{[A]{}_t}{[A]{}_o}=-k.\left(t-t{}_0\right)$

Tại thời điểm ban đầu phản ứng chưa xảy ra thì t₀ = 0:

$ln\frac{[A]{}_t}{[A]{}_0}=-k.t$ (*)

Tại 65^oC có thời gian bán hủy là 2,38 phút: khi đó $[A]{}_t=\frac{1}{2}[A]{}_0$ .

Thay $[A]{}_t=\frac{1}{2}[A]{}_0$ vào (*), ta được:

$ln\frac{\frac{1}{2}[A]{}_0}{[A]{}_0}=-k.t\Rightarrow ln2=k.t\Rightarrow k=\frac{ln2}{t}$

$\Rightarrow k=\frac{ln}{2,38}=0,2912\left(min{}^{-1}\right).$

Theo phương trình khí lý tưởng: $p.v=R.n.T\Rightarrow \frac{n}{V}=\frac{p}{R.T}$.

Khi bình kín thì và nhiệt độ xác định (V và T không đổi) thì: 𝐶 ~ 𝑛 ~ 𝑝.

Vì vậy có thể viết phương trình động học tích phân dưới dạng biến đổi của áp suất: $ln\frac{p{}_t}{p{}_0}=-k.t$ (**)

Khi phân hủy 1,00 gram N₂O₅(g) (M = 108,009 g/mol) được cho vào bình kín có dung tích 15 L.

(không trao đổi chất với môi trường ngoài) tại nhiệt độ 65^oC.

$p{}_0=p{}_{N{}_2{O}_5}=\frac{0,082.(65+273).\frac{1,00}{108,009}}{15}=0,0171 \text{a}\text{t}\text{m}$

Thay 𝑝₀ = 0,0171 𝑎𝑡𝑚, 𝑘 = 0,2912 𝑚𝑖𝑛^-1 và 𝑡 = 2,38 𝑚𝑖𝑛 vào (**), ta được:

$ln\frac{p{}_t}{0,0171}=-0,2912.2,38\Rightarrow p{}_t=8,551.10{}^{-3}atm$.

Lượng N₂O₅(g) đã phản ứng là: $p{}_r=p{}_0-p{}_t=0,0171-8,551.10{}^{-3}=8,549.10{}^{-3} \text{a}\text{t}\text{m}.$

N₂O₅(g) 2NO₂(g) + 1/2 O₂(g)

8,549.10^-3

Theo phương trình phản ứng, ta có lượng sản phẩm được tạo thành:

$p{}_{NO{}_2}=2\times 8,549.10{}^{-3}=0,0171 \text{a}\text{t}\text{m}.$

$p{}_{O{}_2}=\frac{1}{2}\times 8,549.10{}^{-3}=4,2745.10{}^{-3} \text{a}\text{t}\text{m}$.

Áp suất tổng của bình sau 2,38 phút là:

$p{}_{\text{T}\text{o}\text{t}\text{a}\text{l}}=p{}_t+p{}_{NO{}_2}+p{}_{o{}_2}=8,549.10{}^{-3}+0,0171+4,2745.10{}^{-3}=0,0299235 \text{a}\text{t}\text{m}$

= 22,74186 𝑚𝑚 𝐻𝑔.