Phản ứng giữa Na2S2O3 với H2SO4 diễn ra theo phương trình hoá học sau:
Na2S2O3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + S(s) + SO2(g) + H2O
Một nhóm học sinh tiến hành nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất phản ứng. Khi đó, nhóm cử một học sinh quan sát một vật từ bên này ống nghiệm qua bên kia ống nghiệm, khi lượng sulfur tạo ra đủ lớn thì sẽ không nhìn thấy vật qua ống nghiệm nữa, thời gian từ lúc bắt đầu nhỏ đến khi không quan sát được vật bên kia ống nghiệm là t. Nhóm học sinh đó tiến hành thí nghiệm như sau:
• Bước 1: Cho 1 mL dung dịch Na2S2O3 0,10M cho vào 6 ống nghiệm sạch.
• Bước 2: Cho dung dịch H2SO4 nồng độ C (mol/L) vào burette. Mở khoá để dung dịch H2SO4 nhỏ từ từ vào ống nghiệm và bắt đầu đo thời gian. Lặp lại bước 2 với 5 dung dịch H2SO4 còn lại thu được kết quả ở bảng sau:
C (mol/L)..0,10..0,20..0,30..0,40..0,50..0,60
t (phút)…….5……4…..3,5….3,0….2,5….2,0
a) Trong các thí nghiệm trên, tốc độ nhỏ dung dịch H2SO4 từ burette sẽ ảnh hưởng đến thời gian đo.
b) Giả thuyết khoa học phù hợp với thí nghiệm là “Do tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ các chất phản ứng nên khi nồng độ các chất phản ứng càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn”
c) Trong quá trình thí nghiệm, ống nghiệm nên được lắc đều thì tốc độ phản ứng nhanh hơn và xác định
d) Với nồng độ dung dịch H2SO4 là 0,10M thì tốc độ trung bình của phản ứng là 0,02 mol/L.phút.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng, nếu nhỏ chậm thời gian sẽ tăng lên, nhỏ nhanh thời gian sẽ giảm xuống, đây là sai số hệ thống.
(b) Đúng, nồng độ càng lớn, thời gian diễn ra càng ngắn chứng tỏ tốc độ phản ứng càng cao.
(c) Sai.
Phát biểu này đúng về mặt hiện tượng nhưng không phù hợp với mục đích thí nghiệm là “nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất phản ứng”, tức là ta giữ nguyên các yếu tố khác, chỉ thay đổi yếu tố nồng độ. Nếu lắc sẽ xuất hiện 2 vấn đề: Cần phải lắc như nhau đối với tất cả các ống nghiệm (nhanh, chậm khác nhau sẽ dẫn đến sai số), vấn đề quan trọng nữa là việc lắc sẽ cản trở học sinh đang quan sát vật qua ống nghiệm và không thể đưa ra quyết định chính xác là dừng lại hay tiếp tục.
(d) Đúng, v trung bình = 0,1/5 = 0,02 mol/L.phút.
Chú ý: Đây là thí nghiệm nhiều bất ổn:
+ Những giọt H2SO4 đầu tiên nhỏ xuống, khi Na2S2O3 đang còn nhiều, sẽ phản ứng rất nhanh, rất có thể phản ứng đã xong mà giọt thứ 2 vẫn chưa đến, như vậy thời gian đo được đã tính cả thời gian chẳng có phản ứng gì xảy ra cả, nó không thực sự là thời gian diễn ra phản ứng.
+ H2SO4 nhỏ xuống thì được giữ nguyên nồng độ nhưng nồng độ Na2S2O3 sẽ giảm rất nhanh (số mol giảm đồng thời thể tích tăng).
Thí nghiệm nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất phản ứng nên trộn đều ngay lập tức các chất tham gia.