Câu 1:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp tỷ lệ và hiểu rằng tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ. Cụ thể, ta sẽ dựa vào dữ liệu đã cho để tìm ra thời gian cần thiết để hòa tan mẫu Zn trong dung dịch HCl ở $55^0C$.
Bước 1: Xác định tỷ lệ giữa thời gian hòa tan và nhiệt độ.
- Ở $20^0C$, mẫu Zn hòa tan trong 27 phút.
- Ở $40^0C$, mẫu Zn hòa tan trong 3 phút.
Bước 2: Tìm tỷ lệ giữa hai nhiệt độ và thời gian hòa tan.
- Tăng từ $20^0C$ lên $40^0C$ là tăng thêm 20 độ Celsius.
- Thời gian giảm từ 27 phút xuống còn 3 phút, tức là giảm khoảng 9 lần.
Bước 3: Áp dụng tỷ lệ này để tìm thời gian hòa tan ở $55^0C$.
- Tăng từ $40^0C$ lên $55^0C$ là tăng thêm 15 độ Celsius.
- Ta giả sử rằng thời gian giảm theo cùng một tỷ lệ như trước đây.
Bước 4: Tính toán cụ thể:
- Từ $20^0C$ đến $40^0C$, thời gian giảm 9 lần.
- Từ $40^0C$ đến $55^0C$, ta có thể giả sử thời gian tiếp tục giảm tương tự.
Ta có thể suy ra rằng từ $40^0C$ đến $55^0C$, thời gian giảm thêm một phần ba (vì 15 độ Celsius là một phần ba của 45 độ Celsius).
Do đó, thời gian hòa tan ở $55^0C$ sẽ là:
\[ 3 \text{ phút} \times \frac{1}{3} = 1 \text{ phút} \]
Bước 5: Chuyển đổi thời gian từ phút sang giây.
\[ 1 \text{ phút} = 60 \text{ giây} \]
Vậy, thời gian cần để hòa tan hết mẫu Zn trong dung dịch HCl ở $55^0C$ là 60 giây.
Đáp số: 60 giây.
Câu 2:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp tỷ lệ để tìm thời gian cần thiết để hòa tan mẫu Zn trong dung dịch HCl ở nhiệt độ 45°C.
Bước 1: Xác định các thông tin đã biết:
- Thời gian hòa tan mẫu Zn trong dung dịch HCl ở 25°C là 243 phút.
- Thời gian hòa tan mẫu Zn trong dung dịch HCl ở 65°C là 3 phút.
Bước 2: Xác định mối liên hệ giữa nhiệt độ và thời gian hòa tan:
- Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng lên, do đó thời gian hòa tan giảm đi.
Bước 3: Áp dụng phương pháp tỷ lệ để tìm thời gian hòa tan ở 45°C:
- Gọi thời gian hòa tan ở 45°C là \( t \) phút.
Ta có thể sử dụng phương pháp tỷ lệ trực tiếp để giải bài toán này. Ta sẽ so sánh thời gian hòa tan ở hai nhiệt độ đã biết với thời gian hòa tan ở nhiệt độ cần tìm.
\[
\frac{t_{25}}{t_{65}} = \frac{t_{65} - t_{45}}{t_{45} - t_{25}}
\]
Thay các giá trị đã biết vào:
\[
\frac{243}{3} = \frac{3 - t}{t - 243}
\]
Giải phương trình này:
\[
81 = \frac{3 - t}{t - 243}
\]
Nhân cả hai vế với \( t - 243 \):
\[
81(t - 243) = 3 - t
\]
Mở ngoặc và sắp xếp lại phương trình:
\[
81t - 19743 = 3 - t
\]
\[
81t + t = 3 + 19743
\]
\[
82t = 19746
\]
\[
t = \frac{19746}{82}
\]
\[
t = 241
\]
Vậy thời gian cần để hòa tan hết mẫu Zn đó trong dung dịch nói trên ở 45°C là 241 phút.
Đáp số: 241 phút.
Câu 3:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp tỷ lệ và hiểu rằng tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ. Cụ thể, chúng ta sẽ dựa vào dữ liệu đã cho để tìm ra thời gian cần thiết để hòa tan mẫu Al ở nhiệt độ 55°C.
Bước 1: Xác định thời gian hòa tan ở các nhiệt độ khác nhau:
- Ở 25°C, mẫu Al hòa tan hết trong 36 phút.
- Ở 45°C, mẫu Al hòa tan hết trong 4 phút.
Bước 2: Tìm tỷ lệ giữa thời gian hòa tan ở hai nhiệt độ:
- Tỷ lệ thời gian hòa tan từ 25°C đến 45°C là $\frac{4}{36} = \frac{1}{9}$.
Bước 3: Xác định mối liên hệ giữa nhiệt độ và thời gian hòa tan:
- Giả sử nhiệt độ tăng thêm 20°C (từ 25°C đến 45°C) làm thời gian hòa tan giảm xuống còn $\frac{1}{9}$ lần ban đầu.
Bước 4: Áp dụng tỷ lệ này để tìm thời gian hòa tan ở 55°C:
- Nhiệt độ từ 45°C đến 55°C cũng tăng thêm 10°C, tương đương với một nửa khoảng cách từ 25°C đến 45°C.
- Do đó, chúng ta giả sử thời gian hòa tan tiếp tục giảm theo cùng một tỷ lệ.
Bước 5: Tính toán thời gian hòa tan ở 55°C:
- Thời gian hòa tan ở 45°C là 4 phút.
- Giả sử thời gian hòa tan tiếp tục giảm theo cùng một tỷ lệ, chúng ta có thể suy ra thời gian hòa tan ở 55°C sẽ là $\frac{4}{3}$ phút (vì mỗi 10°C giảm thời gian hòa tan xuống còn $\frac{1}{3}$ lần).
Bước 6: Chuyển đổi thời gian từ phút sang giây:
- $\frac{4}{3}$ phút = $\frac{4}{3} \times 60$ giây = 80 giây.
Vậy, thời gian cần để hòa tan hết mẫu Al đó trong dung dịch nói trên ở 55°C là 80 giây.
Câu 4:
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ áp dụng quy luật tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ. Cụ thể, theo quy luật Arrhenius, tốc độ phản ứng tăng gấp đôi mỗi khi nhiệt độ tăng thêm 10°C.
Bước 1: Xác định tốc độ phản ứng ban đầu ở 30°C.
- Thời gian để hoà tan hết mẫu A1 trong dung dịch HCl ở 30°C là 20 phút.
Bước 2: Xác định tốc độ phản ứng ở 50°C.
- Khi nhiệt độ tăng từ 30°C lên 50°C, tức là tăng thêm 20°C.
- Theo quy luật Arrhenius, tốc độ phản ứng tăng gấp đôi mỗi khi nhiệt độ tăng thêm 10°C.
- Do đó, khi nhiệt độ tăng thêm 20°C, tốc độ phản ứng sẽ tăng gấp 2^2 = 4 lần.
- Thời gian để hoà tan hết mẫu A1 trong dung dịch HCl ở 50°C là 5 phút.
Bước 3: Xác định tốc độ phản ứng ở 80°C.
- Khi nhiệt độ tăng từ 50°C lên 80°C, tức là tăng thêm 30°C.
- Theo quy luật Arrhenius, tốc độ phản ứng tăng gấp đôi mỗi khi nhiệt độ tăng thêm 10°C.
- Do đó, khi nhiệt độ tăng thêm 30°C, tốc độ phản ứng sẽ tăng gấp 2^3 = 8 lần.
- Thời gian để hoà tan hết mẫu A1 trong dung dịch HCl ở 80°C sẽ giảm đi 8 lần so với thời gian ở 50°C.
Bước 4: Tính thời gian cần thiết ở 80°C.
- Thời gian để hoà tan hết mẫu A1 trong dung dịch HCl ở 50°C là 5 phút.
- Thời gian để hoà tan hết mẫu A1 trong dung dịch HCl ở 80°C sẽ là 5 phút : 8 = 0,625 phút.
Bước 5: Chuyển đổi thời gian từ phút sang giây.
- 0,625 phút = 0,625 × 60 giây = 37,5 giây.
Vậy thời gian cần để hoà tan hết mẫu A1 trong dung dịch HCl ở 80°C là 37,5 giây.