SKKN Một số dạng bài tập phần cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi bậc THPT

45 1,396 4
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 08/04/2015, 22:18

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI BẬC THPT" 1 II.1. Hệ thống các câu hỏi và bài tập phần “cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học” trong tài liệu giáo khoa chuyên Hoá học II.1.1. Chương IV: Lý thuyết về phản ứng hóa học a. Nội dung cơ bản * Về mặt kiến thức: Giúp học sinh nắm được các kiến thức: - Định nghĩa hiệu ứng nhiệt của một phản ứng. - Định nghĩa: Năng lượng liên kết E, nhiệt tạo thành ∆H của hợp chất, nhiệt phân huỷ (∆H’ = - ∆H), nhiệt hoà tan chất … - Nội dung và hệ quả của định luật Hes (Hess). - Nguyên lý I, II của nhiệt động học; năng lượng tự do Gip. - Tốc độ phản ứng hóa học (định nghĩa, các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng). Định luật Gunbe – vagơ (định luật tác dụng khối lượng trong động hóa học). - Khái niệm về năng lượng hoạt hoá, quy tắc Van hôp. - Khái niệm phản ứng thuận nghịch – bất thuận nghịch, trạng thái cân bằng, hằng số cân bằng. Định luật tác dụng khối lượng (đối với phản ứng thuận nghịch). - Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học, nguyên lý Lơ Satơliê về chuyển dịch cân bằng. * Về mặt kỹ năng: Giúp học sinh có được các kỹ năng sau: - Cách xác định nhiệt phản ứng hóa học. 2 + Dựa vào năng lượng liên kết. + Dựa vào nhiệt hình thành (nhiệt sinh, sinh nhiệt) của hợp chất. + Dựa vào định luật Hes (có 2 phương pháp là chu trình và tổ hợp các phương trình nhiệt hóa học). - Vận dụng 2 nguyên lý của nhiệt động học. + Tính biến thiên entanpi ∆H, biến thiên entropi ∆S, biến thiên năng lượng tự do Gip ∆G với phản ứng hóa học. Chú ý: Trong thực tế dùng ∆H 0 , ∆S 0 , ∆G 0 : Phản ứng xảy ra ở điều kiện tiêu chuẩn: ứng với t 0 = 25 0 C hay 298K, p = 1atm. (Còn trạng thái chuẩn của chất hay điều kiện chuẩn: khi p = 1atm, trạng thái bền nhất của chất ở điều kiện đó). + Từ ∆G 0 kết luận về khả năng tự diễn biến của phản ứng. + Từ năng lượng tự do tính hằng số cân bằng và ngược lại, của phản ứng xét ở điều kiện chuẩn. ∆G 0 = - RTlnK (1) hoặc ∆G 0 = - 2,303.RTlgK - Viết được phương trình động học của phản ứng hóa học (nội dung của định luật Gunbe – Vagơ) chú ý đến đơn vị tốc độ phản ứng. - Vận dụng quy tắc Van Hôp xét xem tốc độ phản ứng tăng hay giảm ở 2 nhiệt độ T 1 , T 2 . ( ) 10/ 12 12 . TT TTT kvv − = (2) k T (γ: gama): hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng. 21 , TT vv : Tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T 1 , T 2 . 3 - Tính HSCB với phản ứng hóa học xảy ra ở điều kiện cụ thể: * K c , K p , K x aA + bB + … cC + dung dịch + … (5) + Trong pha lỏng: K c (HSCB theo nồng độ). + Trong pha khí: K p (gần đúng ta dùng áp suất riêng phần p i ). + Trong pha khí: K x (HSCB theo phân số mol). * Biểu thức tổng quát và liên hệ giữa các HSCB. [ ] [ ] [ ] [ ] ba dc c BA DC K . . = [ ]: Nồng độ cân bằng của chất đang xét. b B a A d D c C p PP PP K . . = P i : áp suất riêng phần. b B a A d D c C x xx xx K . . = n n x i i = = K p = K c .(RT) ∆ n K p = K x .P ∆ n P: áp suất chung của phản ứng đang xét ở thời điểm cân bằng hóa học thiết lập. ∆n = (c + d) – (a + b) + Cân bằng hóa học bao gồm cả chất rắn: dùng K p , K c . b. Câu hỏi và bài tập Trong khuôn khổ cho phép của đề tài, dưới đây chúng tôi chỉ phân tích các ví dụ điển hình. 4 S mol ch t iố ấ T ng s mol c a hổ ố ủ ệ Ví dụ 1: *Đề bài :Tính ∆H của phản ứng sau: CH 4(k) + 4Cl 2(k) → CCl 4(k) + 4HCl (k) Biết các giá trị năng lượng liên kết: C – Cl H – Cl C – H Cl – Cl 326,30 430,9 414,2 242,6 kJ * Mục đích của đề:Yêu cầu học sinh dựa vào năng lượng liên kết để xác định ∆H phản ứng. * Hướng dẫn giải: Ta có: ∆H = 4E C – H + 4E Cl – Cl – (4E C – Cl + 4E H – Cl ) = - 401,6 kJ Ví dụ 2: * Học sinh cần dựa vào định luật Hes với phương pháp tổ hợp các phương trình nhiệt hóa học để xác định nhiệt phản ứng. Ví dụ 3: [40, tr 198, 200, 202] * Đề bài yêu cầu vận dụng kiến thức, kỹ năng tính ∆H 0 , ∆S 0 , ∆G 0 của phản ứng, kết luận về khả năng tự diễn biến của phản ứng. Ví dụ 4: * Đề bài: Tốc độ của phản ứng tạo thành SO 3 từ SO 2 và O 2 thay đổi như thế nào (tăng hay giảm bao nhiêu lần) khi giảm thể tích hỗn hợp xuống 3 lần? 5 *Mục đích của đề:Yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức về tốc độ phản ứng; kỹ năng viết phương trình động học của phản ứng; thể tích hay nồng độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. * Hướng dẫn giải: Ta có: 2SO 2 + O 2 2SO 3 + Trạng thái 1: v 1 = k. [ ] [ ] 1 2 2 1 2 2 22 OSOkCC OSO = (a) + Trạng thái 2: Khi giảm thể tích hỗn hợp xuống 3 lần nghĩa là nồng độ chất tăng 3 lần [ ] [ ] [ ] [ ] 27 3 3. 1 2 2 1 2 2 2 2 2 22 OSOkOSOkv == (b) + Từ (a) và (b) 27 1 2 =⇔ v v lần + Kết luận: Tốc độ của phản ứng tạo SO 3 tăng 27 lần. Ví dụ 5: * Đề bài: Nếu ở 150 0 C, một phản ứng nào đó kết thúc sau 16 phút, thì ở 120 0 C và 200 0 C phản ứng đó kết thúc sau bao nhiêu phút? Giả sử hệ số nhiệt độ của phản ứng trong khoảng nhiệt độ đó là 2,0. * Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh vận dụng quy tắc Van Hôp, tính thời gian sau từng nhiệt độ cho trước. * Hướng dẫn giải: + ở 120 0 C: Ta có: v 150 = 120.2 (150 – 120)/10 = v 120 .2 3 Phản ứng kết thúc sau thời gian t 1 = 16.2 3 = 128 phút + ở 200 0 C: Ta có: v 200 = v 150 .2 5 6 t 0 , p, xt Phản ứng kết thúc sau thời gian t 2 = 5,0 2 16 5 = phút *Vậy nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng nhanh còn thời gian kết thúc càng giảm. Ví dụ 6: Ví dụ 7: *Đề bài: Cho phản ứng thuận nghịch A + B C + D (*) Khi cho 1 mol A tác dụng với 1 mol B thì hiệu suất cực đại của phản ứng là 66,67%. a) Tính HSCB của phản ứng (*). b) Nếu lượng A gấp 3 lần lượng B thì hiệu suất cực đại phản ứng bằng bao nhiêu? c) Cân bằng bị dịch chuyển như thế nào khi tăng nhiệt độ, biết nhiệt phản ứng ∆H = 0? * Mục đích của đề: Yêu cầu học sinh tính lượng chất sau phản ứng, tính hằng số cân bằng, vận dụng nguyên lý Lơ Satơliê. * Hướng dẫn giải: a) Lúc cân bằng: số mol của A, B là: 0,3333 mol C, D là: 0,6667 mol Tổng số mol chất: 2 mol + ở đây ∆n = 0 ⇒ K c = K p = K x = 4 b) Gọi x: lượng chất cực đại phản ứng (A) + Lúc cân bằng: số mol của A là (3 – x) B là (1 – x) 7 C, D là x + Tìm ra x dựa vào K c = 4 x = 0,90 hay 90%. c) Do ∆H = 0. Vậy khi tăng nhiệt độ cân bằng thực tế không bị dịch chuyển, nhưng tốc độ phản ứng nhanh hơn, nghĩa là phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng nhanh hơn. Ví dụ 26: * Đề bài: Trong công nghệ hoá dầu, các ankan được loại hiđro để chuyển thành hiđrocacbon không no có nhiều ứng dụng hơn. Hãy tính nhiệt của mỗi phản ứng sau đây: C 4 H 10 → C 4 H 6 + H 2 ∆H 1 0 (1) CH 4 → C 6 H 6 + H 2 ∆H 2 0 (2) Biết năng lượng liên kết E theo kJ. mol -1 của các liên kết như sau: E 435,9 416,3 409,1 587,3 Liên kết H – H C – H C – C C = C (với các liên kết C – H, C – C, các trị số ở trên là trung bình trong các hợp chất hữu cơ khác nhau). * Mục đích của đề: Giúp học sinh vận dụng kỹ năng tính nhiệt phản ứng dựa theo năng lượng liên kết, chú ý cân bằng phương trình phản ứng. * Hướng dẫn giải: với C 4 H 10 → C 4 H 6 + 2H 2 (1) tính được ∆H 1 0 = 437,6 kJ 6CH 4 → C 6 H 6 + 9H 2 (2) tính được ∆H 2 0 = 581,1 kJ Ví dụ 27: 8 * Dạng đề giúp học sinh nắm vững lý thuyết về nguyên lý chuyển dịch cân bằng - các yếu tố ảnh hưởng, kỹ năng tính HSCB và lượng chất trong hệ (cân bằng). * Hướng dẫn giải: 1. Ví dụ phản ứng este hoá: CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O + Để phản ứng nhanh đạt tới trạng thái cân bằng cần: Dùng xúc tác là axit (HCl, H 2 SO 4 ) Tăng nhiệt độ vừa phải + Biện pháp chuyển dịch cân bằng về phía tạo thành este: Tăng nồng độ của axit hoặc rượu Giảm lượng chất sau phản ứng (lấy bớt sản phẩm ra) 2.Tính HSCB: + ( ) ( ) 6,3 . 2 = −− = cbca C K + Lượng este tăng lên là ≈ 1,44 lần. * Dạng đề thi với mục đích là : giúp học sinh nắm vững lý thuyết về hằng số cân bằng, sự chuyển dịch cân bằng khi các yếu tố thay đổi. Mặt khác, tổng hợp các kỹ năng: tính hằng số cân bằng theo độ điện li α, áp suất P và ngược lại ; tính năng lượng tự do ∆G 0 theo ∆H 0 , ∆S 0 ; áp dụng quan hệ K p và K c để tính lượng chất… Ví dụ 28 : * Đề bài : Sunfurylđiclorua SO 2 Cl 2 là hoá chất phổ biến trong phản ứng clo hoá. Tại 350 0 C, 2 atm phản ứng: 9 SO 2 Cl 2(k) SO 2(k) + Cl 2(k) (1) có Kp = 50 1. Hãy cho biết đơn vị của trị số đó và giải thích HSCB K p này phải có đơn vị như vậy. 2. Tính % theo thể tích SO 2 Cl 2(k) còn lại khi (1) đạt tới trạng thái cân bằng ở điều kiện đã cho. 3. Ban đầu dùng 150 mol SO 2 Cl 2(k) , tính số mol Cl 2(k) thu được khi (1) đạt tới cân bằng. Các khí được coi là khí lí tưởng (k: khí) *Mục đích của đề:Yêu cầu học sinh vận dụng kỹ năng tính HSCB của phản ứng từ đó tính số mol,% theo thể tích của chất. * Hướng dẫn giải: 1. 50 . 22 22 == ClSO ClSO P P PP K atm 2. Cách 1:+ Gọi số mol SO 2 Cl 2(k) ban đầu là 1 mol có độ phân li là α + Dựa vào biểu thức 50 1 . 2 2 = − = α α P K P tính được α = 0,9806 + Số mol SO 2 Cl 2(k) còn lại là 1 - α = 0,0194 mol. Do vậy % theo thể tích SO 2 Cl 2(k) còn lại là 0,98%. Cách 2: SO 2 Cl 2(k) SO 2(k) + Cl 2(k) (1) K p = 50 atm + Dựa vào biểu thức tính 50 22 2 = − = P P K P tính được P = 0,9902 atm + áp suất lúc cân bằng: 0196,0 )(22 = k ClSO P atm 10 [...]... giảng dạy; thúc đẩy quá trình học tập, tìm tòi sáng tạo của học sinh - So sánh kết của của lớp thực nghiệm với kết quả của lớp đối chứng Từ đó xử lý, phân tích kết quả để đánh giá khả năng áp dụng hệ thống các câu hỏi và bài tập trên do chúng tôi đề xuất cũng như cách sử dụng nó trong việc giảng dạy ở các lớp chuyên Hoá và bồi dưỡng học sinh chuẩn bị dự thi học sinh giỏi Hoá ở các cấp hiện nay IV.1.2 Phương... Tính chu kỳ bán huỷ t1/2 của phản ứng (1) 2 Chứng minh rằng đối với phản ứng một chiều bậc 2 2A → sản phẩm có t1/2 = 1 k.a Trong đó: a là nồng độ ban đầu của A (ở t = 0) 17 Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh viết được phương trình động học của phản ứng, tính nồng độ và thời gian của chất bị chuyển hoá, tính thời gian nửa phản ứng; chứng minh biểu thức tính t1/2 của phản ứng Hướng dẫn giải: 1 a) Gọi... Nếu phản ứng trên có phương trình 2N2O5(k) → 2NO2(k) + 1/2 O2(k) thì trị số tốc độ phản ứng, hằng số tốc độ phản ứng có thay đổi không? Giải thích? * Mục đích của đề: Giúp học sinh củng cố kiến thức về tốc độ phản ứng; kỹ năng: viết phương trình động học của phản ứng, biểu thị và tính tốc độ hình thành, tốc độ tiêu thụ, tính số phân tử bị phân tích, mặt khác tại nhiệt độ T xác định: tốc độ phản ứng. .. trái Bài 13: 1 Thực hiện tổng hợp NH3 theo phản ứng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (1) a) Chứng minh rằng ở nhiệt độ, áp suất xác định, hiệu suất phản ứng sẽ cực đại nếu thành phần mol của hỗn hợp các chất tác dụng lấy đúng theo hệ số tỷ lượng của chúng −4 b) ở 723 K phản ứng (1) có K P = 2.10 1 −4 ở 850 K phản ứng (1) có K P = 0,2.10 2 Tìm nhiệt độ của sự chuyển hoá (ở khoảng nhiệt độ) trên 2 Phản ứng (1)... hiệu suất NH3 cao, cần tiến hành phản ứng ở áp suất như thế nào ? Vì sao ? 4 Tính xem cần phải tiến hành phản ứng ở áp suất là bao nhiêu để hiệu suất chuyển hoá hỗn hợp ban đầu (N2 + 3H2) là 90%, nếu phản ứng được thực hiện ở 4500C và tỉ lệ mol của N2 : H2 là 1 : 3 ? Mục đích của bài : Yêu cầu học sinh chứng minh giả thiết, tính ∆G0 của phản ứng, tìm nhiệt độ phản ứng đổi chiều, tính áp suất ở điều... phản ứng sau đây ở 1000K 2CO(k) → C(gr) + CO2(k) (a) b) Tính áp suất riêng phần CO, CO2 của phản ứng (a) khi cân bằng tại 1000K, áp suất là 1 atm c) Phản ứng (a) là toả nhiệt hay thu nhiệt Cân bằng chuyển dịch như thế nào khi tăng nhiệt độ và áp suất của phản ứng (a) d) Tính KP của các phản ứng sau ở 1000K: CO(k) → 1 C 2 (gr) + 1 CO2(k) 2 (b) C(gr) + CO2(k) → 2CO (k) (c) Mục đích của bài: Yêu cầu học. .. CO(k) → 1 C 2 (gr) + 1 CO2(k) 2 (b) C(gr) + CO2(k) → 2CO (k) (c) Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh tổ hợp phản ứng tính các đại lượng: ∆G0 và KP của phản ứng, tính áp suất riêng phần của chất ở 1000 K; vận dụng nguyên lý Lơ Satơliê xét chiều phản ứng Hướng dẫn giải: 33 a) + Tổ hợp phản ứng (1) và (2) được phản ứng (a) 0 0 ∆Ga = ∆G2 − 2∆G10 Ta có: hay: 0 ∆Ga = −172500 + 175T ở 1000K: 0 ∆Ga = 2500 J + áp... C(gr) là 5,69; của H2(k) là 130,59 a) Tính ∆G 0 của phản ứng ở nhiệt độ 298 K b) Phản ứng có lnKp = - 15,17 – 7905,73 T-1 + 3,68 lnT Tính Kp của phản ứng, so sánh các giá trị Kp ở 500K và 1000K Kết quả đó có phù hợp với nguyên lý Lơ Satơliê không? 20 Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh tính ∆G 0 của phản ứng, tính KP ở 2 nhiệt độ bất kỳ, vận dụng nguyên lý Lơ Satơliê để giải thích kết quả Hướng dẫn giải:... Trên cơ sở những nội dung đã đề xuất ở chương II và chương III, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm mục đích sau: - Nghiên cứu hiệu quả của việc giảng dạy theo nội dung luận văn nhằm đánh giá khả năng nắm vững lý thuyết cơ bản và khả năng vận dụng lý thuyết vào việc giải bài tập - Sử dụng hệ thống các câu hỏi và bài tập trên vào việc khắc sâu kiến thức trọng tâm, rèn luyện kỹ năng cơ bản... (mol-1.l.phút- 0,811 0,864 0,888 0,882 0,861 1 ) * Nhận xét: Các giá trị k xấp xỉ nhau nên phản ứng (1) thuộc bậc 2 b) Hằng số tốc độ phản ứng k 5 k= ∑ ki i =1 n = 0,8612 mol-1.l.phút-1 Bài 8: 1 Phản ứng tự oxi hoá - khử trong môi trường kiềm: 3BrO- → BrO3- + 2Br- (1) xảy ra theo quy luật động học bậc 2 Nồng độ ban đầu của BrO - là 0,1 kmol.m-3; hằng số tốc độ k = 9,3.10-4 m3 (kmol.s)-1 a) Sau bao lâu thì . TÀI: "MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI BẬC THPT& quot; 1 II.1. Hệ thống các câu hỏi và bài tập phần cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học trong. chuyên Hoá học II.1.1. Chương IV: Lý thuyết về phản ứng hóa học a. Nội dung cơ bản * Về mặt kiến thức: Giúp học sinh nắm được các kiến thức: - Định nghĩa hiệu ứng nhiệt của một phản ứng. - Định. trị số tốc độ phản ứng, hằng số tốc độ phản ứng có thay đổi không? Giải thích? * Mục đích của đề: Giúp học sinh củng cố kiến thức về tốc độ phản ứng; kỹ năng: viết phương trình động học của phản
- Xem thêm -

Xem thêm: SKKN Một số dạng bài tập phần cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi bậc THPT, SKKN Một số dạng bài tập phần cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi bậc THPT, SKKN Một số dạng bài tập phần cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi bậc THPT

Từ khóa liên quan