Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Năng lượng hoạt hóa và phương trình Arrhenius (Hóa học Lớp 10)

Các enzyme là chất xúc tác, có chức năng:

(CD-10) Năng lượng hoạt hóa (ký hiệu là E${}_a$) là lượng năng lượng tối thiểu cần thiết để các phân tử phản ứng vượt qua và chuyển thành các sản phẩm trong một phản ứng hóa học.
- Nhà khoa học Arrhenius đưa ra phương trình liên hệ tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa như sau:
k = Ae${}^{-\frac{E_a}{RT}}$ với k là hằng số tốc độ; R là 8,314 J/K/mol; A: hằng số thực nghiệm Arrhenius; T: nhiệt độ Kelvin (T = t${}^0$C + 273); e : logarit tự nhiên.
- Ở nhiệt độ T${}_1$, T${}_2$ có phương trình liên hệ là
$\ln \frac{k_1}{k_2}=-\frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2}\right)$
- Chu kỳ bán rã, chu kỳ nửa phân rã hay thời gian bán rã (ký hiệu $t_{1/2}$) là thời gian cần thiết để một lượng (chất) giảm xuống còn một nửa giá trị ban đầu. Đối với phản ứng bậc 1 thì công thức tính $t_{1/2}$ như sau $t_{1/2}=\frac{\ln 2}{k}$.

Sử dụng các dữ kiện trên để trả lời câu hỏi dưới đây:
Thuốc tím (KMnO${}_4$)-potassium manganate được sử dụng để sát khuẩn, khử trùng, trị nấm cho bể cá với nồng phù hợp (tối thiểu 1 mg/ml). Nếu tiến hành thực nghiệm ở 25${}^0$C thì cứ sau 10 phút nồng độ KMnO${}_4$ giảm đi một nửa và ở 37${}^0$C thì sau 5 phút nồng độ KMnO${}_4$ giảm đi một nửa (giả sử phản ứng KMnO${}_4$ với các chất đều là bậc 1). Năng lượng hoạt hóa của phản ứng KMnO${}_4$ là bao nhiêu (kJ/mol)? (không làm tròn các kết quả trung gian, làm tròn kết quả cuối đến hàng phần trăm)

Để phản ứng hóa học xảy ra thì các phân tử chất phản ứng phải va chạm với nhau, nhưng chỉ những va chạm giữa các phân tử có năng lượng đủ lớn mới có khả năng xảy ra phản ứng. Năng lượng tối thiểu mà các chất phản ứng cần có để phản ứng hóa học xảy ra gọi là năng lượng hoạt hóa (Ea). Phát biểu nào sau đây không đúng?

Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tối thiểu mà các chất tham gia phản ứng cần phải có để phản ứng có thể xảy ra. Cho đồ thị biểu diễn năng lượng của một phản ứng như hình bên:
Đoạn nào ở đồ thị hình bên tương ứng với năng lượng hoạt hóa của phản ứng?

Năng lượng hoạt hoá (kí hiệu là E${}_a$) là năng lượng tối thiểu mà các chất tham gia cần phải có để phản ứng có thể xảy ra. Enzyme đóng vai trò xúc tác cho nhiều phản ứng, phổ biến trong phản ứng hữu cơ, môi trường hoạt động ở nhiệt độ không cao. Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa (E${}_a$) của phản ứng dẫn đến tốc độ phản ứng tăng. Sự khác nhau về năng lượng hoạt hoá của phản ứng có sử dụng và không sử dụng enzyme xúc tác được biểu thị như hình vẽ.

a) Đường (2) có năng lượng hoạt hóa cao hơn đường (1).
b) Phản ứng hóa học ứng với đồ thị đã cho là phản ứng tỏa nhiệt.
c) Đường (1) biểu diễn cho phản ứng không sử dụng enzyme làm xúc tác.
d) Trong điều kiện không có enzyme, phản ứng sẽ không thể xảy ra dù có cung cấp đủ năng lượng.