Giải KHTN 8 Bài 7 (Cánh diều): Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

Giải KHTN 8 Bài 7: Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

Giải KHTN 8 trang 41

Mở đầu trang 41 Bài 7 KHTN 8: Tiến hành thí nghiệm sau để tìm hiểu về tốc độ của phản ứng hoá học:

Thí nghiệm 1

Cho một thìa thuỷ tinh bột đá vôi và một mẩu đá vôi nhỏ có khối lượng bằng nhau lần lượt vào hai ống nghiệm 1 và 2, sau đó cho đồng thời vào mỗi ống nghiệm khoảng 5 ml dung dịch HCl cùng nồng độ. Quan sát hiện tượng xảy ra ở hai ống nghiệm và trả lời các câu hỏi sau:

a) So sánh tốc độ tan của đá vôi trong dung dịch acid ở cả hai ống nghiệm.

b) Dựa vào đâu để kết luận phản ứng nào xảy ra nhanh hơn?

Trả lời:

a) Đá vôi dạng bột (trong ống nghiệm 1) tan nhanh hơn đá vôi dạng viên (trong ống nghiệm 2).

b) Dựa vào tốc độ tan của đá vôi trong dung dịch acid để kết luận phản ứng nào xảy ra nhanh hơn.

I. Tốc độ phản ứng hoá học là gì?

Câu hỏi 1 trang 41 KHTN 8: Quan sát hình 7.1 và cho biết phản ứng nào xảy ra nhanh hơn, phản ứng nào xảy ra chậm hơn.

Trả lời:

Phản ứng đốt cháy cồn xảy ra nhanh hơn sự gỉ của sắt.

Giải KHTN 8 trang 42

Luyện tập 1 trang 42 KHTN 8: Trường hợp nào có phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh hơn trong hai trường hợp sau:

a) Để que đóm còn tàn đỏ ở ngoài không khí.

b) Đưa que đóm còn tàn đỏ vào bình chứa khí oxygen.

Trả lời:

Trường hợp (b) Đưa que đóm còn tàn đỏ vào bình chứa khí oxygen có phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh hơn.

Vận dụng 1 trang 42 KHTN 8: Trong hai phản ứng sau, phản ứng nào có tốc độ nhanh hơn, phản ứng nào có tốc độ chậm hơn?

a) Đốt cháy dây sắt trong oxygen.

b) Sự gỉ sắt trong không khí.

Trả lời:

Phản ứng (a) có tốc độ nhanh hơn phản ứng (b).

Vận dụng 2 trang 42 KHTN 8: Kể thêm hai phản ứng, một phản ứng có tốc độ nhanh và một phản ứng có tốc độ chậm trong thực tế.

Trả lời:

- Phản ứng có tốc độ nhanh: Phản ứng đốt cháy khí gas dùng trong đun nấu.

- Phản ứng có tốc độ chậm: Phản ứng lên men giấm.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học

Luyện tập 2 trang 42 KHTN 8: Cho cùng một lượng Zn hạt và Zn bột vào hai ống nghiệm 1 và 2. Sau đó, cho cùng một thể tích dung dịch HCl dư cùng nồng độ vào hai ống nghiệm. Dự đoán lượng Zn ở ống nghiệm nào sẽ tan hết trước.

Trả lời:

Dự đoán Zn ở ống nghiệm 2 (Zn dạng bột) sẽ tan hết trước do diện tích tiếp xúc với dung dịch HCl của Zn dạng bột lớn hơn của Zn dạng hạt.

Vận dụng 3 trang 42 KHTN 8: Nêu ví dụ trong thực tiễn có vận dụng yếu tố ảnh hưởng của diện tích bề mặt tiếp xúc đến tốc độ của phản ứng.

Trả lời:

Một số ví dụ:

- Tạo các hàng lỗ trong viên than tổ ong để tăng diện tích tiếp xúc giữa than và không khí, cung cấp đủ oxygen cho quá trình cháy.

- Để nung đá vôi thành vôi sống được nhanh hơn, người ta tiến hành đập nhỏ đá vôi.

- Thanh củi được chẻ nhỏ hoặc than được đập nhỏ trước khi đem nhóm bếp.

Tìm hiểu thêm trang 42 KHTN 8: Giả sử nếu cắt một khối lập phương A (có cạnh là 4 cm) thành các phần bằng nhau (B) (gồm 8 khối lập phương có cạnh là 2 cm). Tính diện tích toàn phần bề mặt của A và B và rút ra kết luận.

Trả lời:

Áp dụng công thức tính diện tích toàn phần hình lập phương:

S_{toàn phần} = 6 × s²

Trong đó: s là độ dài 1 cạnh của hình lập phương.

- Diện tích toàn phần bề mặt của A là:

S _{toàn phần A} = 6 × 4² = 96 (cm²).

- Diện tích toàn phần bề mặt của B (gồm 8 khối lập phương nhỏ) là:

S _{toàn phần B} = 8 × 6 × 2² = 192 (cm²).

Kết luận: Nếu chia một vật thành nhiều phần nhỏ hơn thì tổng diện tích bề mặt sẽ tăng lên. Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.

Giải KHTN 8 trang 43

Thực hành 2 trang 43 KHTN 8:

Chuẩn bị:

● Dụng cụ: Ống nghiệm, đèn cồn, kẹp ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

● Hoá chất: Dung dịch H₂SO₄ 1 M, đinh sắt.

Tiến hành:

● Cho lần lượt một chiếc đinh sắt nhỏ vào ống nghiệm 1 và 2, sau đó rót từ từ vào mỗi ống nghiệm khoảng 5 ml dung dịch H₂SO₄ 1 M. Đun nóng ống nghiệm 1.

● Mô tả hiện tượng xảy ra trong hai ống nghiệm và so sánh tốc độ phản ứng.

● Nhận xét ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng.

Trả lời:

- Hiện tượng xảy ra ở mỗi ống nghiệm: Đinh sắt tan dần, có khí thoát ra.

Tốc độ khí thoát ra ở ống nghiệm (1) nhanh hơn so với ở ống nghiệm (2), suy ra tốc độ phản ứng ở ống nghiệm (1) nhanh hơn.

- Nhận xét: Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Khi tăng nhiệt độ, phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.

Luyện tập 3 trang 43 KHTN 8: Cho hai cốc thuỷ tinh đựng nước lạnh và nước nóng, thả đồng thời vào mỗi cốc một viên vitamin C (dạng sủi). Dự đoán xem ở cốc nào viên vitamin C tan nhanh hơn.

Trả lời:

Khi tăng nhiệt độ, phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.

Dự đoán ở cốc nước nóng viên vitamin C tan nhanh hơn.

Vận dụng 4 trang 43 KHTN 8: Tại sao trên các tàu đánh cá, ngư dân phải chuẩn bị những hầm chứa đá lạnh để bảo quản cá?

Trả lời:

Hải sản sau khi đánh bắt trên tàu, thuyền cần được bảo quản để tránh hư hỏng, thối rữa gây giảm năng suất trong khi đợi đưa về đất liền để tiêu thụ. Do đó, trên các tàu đánh cá, ngư dân phải chuẩn bị những hầm chứa đá lạnh để bảo quản cá bằng cách ướp lạnh, giúp cá tươi lâu, làm chậm quá trình hư hỏng, phân huỷ cá…

Giải KHTN 8 trang 44

Tìm hiểu thêm trang 44 KHTN 8: Vào năm 1991, các nhà khoa học đã phát hiện ra xác ướp Otzi (Ốt – tờ - zi) – xác ướp tự nhiên được tìm thấy trong tuyết lạnh (có niên đại cách đây 5 300 năm) trên dãy núi Alps (An – pơ) gần biên giới giữa Áo và Italy.

Vì sao xác ướp này không cần đến hoá chất mà vẫn giữ nguyên vẹn hình thể?

Trả lời:

Tuyết lạnh có nhiệt độ rất thấp, nhiệt độ này gây ức chế sự phát triển của các vi sinh vật phân hủy xác ướp. Vì vậy quá trình phân huỷ xác cũng bị ức chế nên xác ướp không cần đến hoá chất mà vẫn giữ nguyên vẹn hình thể.

Luyện tập 4 trang 44 KHTN 8: Đề xuất thí nghiệm cho đá vôi tác dụng với dung dịch HCl để chứng minh nồng độ có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.

Trả lời:

Đề xuất thí nghiệm:

Chuẩn bị:

- Dụng cụ: Ống nghiệm, giá để ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

- Hoá chất: Đá vôi dạng bột, dung dịch HCl 1 M; dung dịch HCl 2 M.

Tiến hành:

- Cho lần lượt 1 gam đá vôi dạng bột vào ống nghiệm 1 và 2.

- Sau đó, cho vào ống nghiệm 1 khoảng 5 mL HCl 1 M; cho vào ống nghiệm 2 khoảng 5 mL dung dịch HCl 2 M.

- Ghi lại thời gian bột đá vôi tan hết ở mỗi ống nghiệm (hoặc so sánh tốc độ thoát khí ở mỗi ống nghiệm) và rút ra nhận xét về ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng.

Thực hành 3 trang 44 KHTN 8:

Chuẩn bị:

● Dụng cụ: Ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

● Hoá chất: Dung dịch HCl 5%, dung dịch HCl 10%, Zn viên.

Tiến hành:

● Lần lượt cho vào mỗi ống nghiệm 1 và ống nghiệm 2 ba viên Zn có kích thước tương đương nhau. Sau đó, cho vào ống nghiệm 1 khoảng 5 ml dung dịch HCl 5%, ống nghiệm 2 khoảng 5 ml dung dịch HCl 10%.

● So sánh lượng bọt khí thoát ra ở hai ống nghiệm.

● Nhận xét ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng.

Trả lời:

- Lượng bọt khí ở ống nghiệm 2 (chứa HCl 10%) thoát ra nhanh và mạnh hơn.

- Nhận xét: Nồng độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Nồng độ các chất phản ứng càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.

Giải KHTN 8 trang 45

Câu hỏi 2 trang 45 KHTN 8: Trong thí nghiệm 4, cho biết MnO₂ làm thay đổi tốc độ phản ứng như thế nào.

Trả lời:

Trong thí nghiệm 4, MnO₂ làm tăng tốc độ phản ứng.

Luyện tập 5 trang 45 KHTN 8: Khi điều chế oxygen trong phòng thí nghiệm từ KClO₃, phản ứng xảy ra nhanh hơn khi có MnO₂. Cho biết vai trò của MnO₂ trong phản ứng này.

Trả lời:

MnO₂ là chất xúc tác cho phản ứng điều chế oxygen từ KClO₃.

Tìm hiểu thêm trang 45 KHTN 8: Các enzyme tiêu hoá trong cơ thể là những chất xúc tác sinh học thúc đẩy các phản ứng sinh hoá phức tạp trong cơ thể chúng ta. Ví dụ, các enzyme protease, lipase và amylase trong cơ thể là các chất xúc tác giúp đẩy nhanh quá trình tiêu hoá chất đạm, chất béo và tinh bột. Hãy tìm hiểu khái niệm và vai trò của enzyme tiêu hoá.

Trả lời:

- Khái niệm enzyme: Enzyme là chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, không bị biến đổi khi kết thúc phản ứng.

- Vai trò của enzyme tiêu hóa: Enzyme tiêu hóa có vai trò xúc tác cho các phản ứng phân giải các chất trong thức ăn (tinh bột, chất đạm, chất béo,...) thành các chất dinh dưỡng mà cơ thể có thể hấp thu được. Như vậy, nhờ sự hoạt động của enzyme tiêu hóa, quá trình tiêu hóa thức ăn được diễn ra với tốc độ nhanh chóng, đáp ứng kịp thời nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể.

Kiến thức trọng tâm KHTN 8 Bài 7: Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

I. Tốc độ phản ứng hoá học là gì?

Phản ứng hoá học xảy ra với những tốc độ rất khác nhau, có phản ứng xảy ra rất nhanh nhưng cũng có phản ứng xảy ra rất chậm.

Ví dụ: Phản ứng đốt cháy cồn xảy ra nhanh hơn rất nhiều so với sự gỉ sắt.

Tốc độ phản ứng là đại lượng chỉ mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hoá học.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của một phản ứng hoá học

Tốc độ của phản ứng hoá học phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của một phản ứng hoá học có thể là: diện tích bề mặt tiếp xúc, nhiệt độ, nồng độ, sự có mặt của chất xúc tác, chất ức chế.

1. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt tiếp xúc

Nếu chia một vật thành nhiều phần nhỏ hơn thì tổng diện tích bề mặt sẽ tăng lên. Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.

Ví dụ:

- Nấu cháo từ bột gạo sẽ nhanh hơn nấu cháo từ hạt gạo.

- Thanh củi được chẻ nhỏ sẽ cháy nhanh hơn thanh củi to.

Kết luận: Diện tích bề mặt tiếp xúc có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, tốc độ phản ứng càng nhanh.

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Khi tăng nhiệt độ, phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.

Ví dụ:

Ở điều kiện nhiệt độ phòng, vi khuẩn trong sữa có thể thực hiện nhiều phản ứng hoá học khác nhau làm cho sữa nhanh chóng bị hỏng. Để giảm thiểu điều này, chúng ta thường bảo quản sữa cũng như các thực phẩm khác trong tủ lạnh để giữ chúng được lâu hơn.

3. Ảnh hưởng của nồng độ

Nồng độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hoá học. Nồng độ các chất phản ứng càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh.

4. Chất xúc tác và chất ức chế

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị thay đổi cả về lượng và chất sau phản ứng.

Đôi khi việc kiểm soát để phản ứng xảy ra chậm lại cũng rất cần thiết. Chất được sử dụng để làm giảm tốc độ phản ứng được gọi là chất ức chế. Các chất bảo quản là một loại chất ức chế được sử dụng trong thực phẩm để ngăn ngừa hoặc làm chậm lại sự thối rữa, hư hỏng gây ra bởi sự phát triển của các vi sinh vật hay do các thay đổi không mong muốn về mặt hoá học.

Xem thêm lời giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 8 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài tập Chủ đề 1

Bài 8: Acid

Bài 9: Base

Bài 10: Thang pH

Bài 11: Oxide