Ch-ơng II Hệ thống câu hỏi tập phần sở lý thuyết phản ứng hóa học bậc trung học phổ thông II.1 Hệ thống câu hỏi tập phần sở lý thuyết phản ứng hóa học tài liệu giáo khoa chuyên Hoá học II.1.1 Ch-ơng IV: Lý thuyết phản ứng hóa học a Nội dung * Về mặt kiến thức: Giúp học sinh nắm đ-ợc kiến thức: - Định nghĩa hiệu ứng nhiệt phản ứng - Định nghĩa: Năng l-ợng liên kết E, nhiệt tạo thành H hợp chất, nhiệt phân huỷ (H = - H), nhiệt hoà tan chất - Nội dung hệ định luật Hes (Hess) - Nguyên lý I, II nhiệt động học; l-ợng tự Gip - Tốc độ phản ứng hóa học (định nghĩa, yếu tố ảnh h-ởng tới tốc độ phản ứng) Định luật Gunbe vagơ (định luật tác dụng khối l-ợng động hóa học) - Khái niệm l-ợng hoạt hoá, quy tắc Van hôp - Khái niệm phản ứng thuận nghịch bất thuận nghịch, trạng thái cân bằng, số cân Định luật tác dụng khối l-ợng (đối với phản ứng thuận nghịch) - Các yếu tố ảnh h-ởng đến cân hóa học, nguyên lý Lơ Satơliê chuyển dịch cân * Về mặt kỹ năng: Giúp học sinh có đ-ợc kỹ sau: - Cách xác định nhiệt phản ứng hóa học + Dựa vào l-ợng liên kết + Dựa vào nhiệt hình thành (nhiệt sinh, sinh nhiệt) hợp chất + Dựa vào định luật Hes (có ph-ơng pháp chu trình tổ hợp ph-ơng trình nhiệt hóa học) - Vận dụng nguyên lý nhiệt động học + Tính biến thiên entanpi H, biến thiên entropi S, biến thiên l-ợng tự Gip G với phản ứng hóa học Chú ý: Trong thực tế dùng H0, S0, G0: Phản ứng xảy điều kiện tiêu chuẩn: ứng với t = 250C hay 298K, p = 1atm (Còn trạng thái chuẩn chất hay điều kiện chuẩn: p = 1atm, trạng thái bền chất điều kiện đó) + Từ G0 kết luận khả tự diễn biến phản ứng + Từ l-ợng tự tính số cân ng-ợc lại, phản ứng xét điều kiện chuẩn G0 = - RTlnK (1) G = - 2,303.RTlgK - Viết đ-ợc ph-ơng trình động học phản ứng hóa học (nội dung định luật Gunbe Vagơ) ý đến đơn vị tốc độ phản ứng - Vận dụng quy tắc Van Hôp xét xem tốc độ phản ứng tăng hay giảm nhiệt độ T1, T2 vT2 vT1 kT T2 T1 / 10 (2) kT (: gama): hệ số nhiệt độ tốc độ phản ứng vT1 , vT2 : Tốc độ phản ứng nhiệt độ T1, T2 - Tính HSCB với phản ứng hóa học xảy điều kiện cụ thể: * Kc , Kp, Kx aA + bB + cC + dung dịch + (5) + Trong pha lỏng: Kc (HSCB theo nồng độ) + Trong pha khí: Kp (gần ta dùng áp suất riêng phần pi) + Trong pha khí: Kx (HSCB theo phân số mol) * Biểu thức tổng quát liên hệ HSCB c d C D Kc Aa B b [ ]: Nồng độ cân chất xét PCc PDd Kp a b PA PB Pi: áp suất riêng phần xCc xDd Kx a b x A x B xi ni n = Số mol chất i Tổng số mol hệ Kp = Kc (RT)n Kp = Kx Pn P: áp suất chung phản ứng xét thời điểm cân hóa học thiết lập n = (c + d) (a + b) + Cân hóa học bao gồm chất rắn: dùng K p, Kc b Câu hỏi tập Trong khuôn khổ cho phép đề tài, d-ới phân tích ví dụ điển hình Ví dụ 1: *Đề :Tính H phản ứng sau: CH4(k) + 4Cl2(k) CCl4(k) + 4HCl(k) Biết giá trị l-ợng liên kết: C Cl H Cl C H Cl Cl 326,30 430,9 414,2 242,6 kJ * Mục đích đề:Yêu cầu học sinh dựa vào l-ợng liên kết để xác định H phản ứng * H-ớng dẫn giải: Ta có: H = 4EC H + 4ECl Cl (4EC Cl + 4EH Cl) = - 401,6 kJ Ví dụ 2: * Học sinh cần dựa vào định luật Hes với ph-ơng pháp tổ hợp ph-ơng trình nhiệt hóa học để xác định nhiệt phản ứng Ví dụ 3: [40, tr 198, 200, 202] * Đề yêu cầu vận dụng kiến thức, kỹ tính H , S0, G0 phản ứng, kết luận khả tự diễn biến phản ứng Ví dụ 4: * Đề bài: Tốc độ phản ứng tạo thành SO3 từ SO2 O2 thay đổi nh- (tăng hay giảm lần) giảm thể tích hỗn hợp xuống lần? *Mục đích đề:Yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức tốc độ phản ứng; kỹ viết ph-ơng trình động học phản ứng; thể tích hay nồng độ ảnh h-ởng đến tốc độ phản ứng * H-ớng dẫn giải: t , p, xt Ta có: 2SO2+ O2 2SO3 2 + Trạng thái 1: v1= k CSO CO k SO2 O2 (a) + Trạng thái 2: Khi giảm thể tích hỗn hợp xuống lần nghĩa nồng độ chất tăng lần 2 v2 k SO2 32 O2 32 k SO2 O2 1.27 (b) + Từ (a) (b) v2 27 lần v1 + Kết luận: Tốc độ phản ứng tạo SO tăng 27 lần Ví dụ 5: * Đề bài: Nếu 1500C, phản ứng kết thúc sau 16 phút, 120 0C 2000C phản ứng kết thúc sau phút? Giả sử hệ số nhiệt độ phản ứng khoảng nhiệt độ 2,0 * Mục đích bài: Yêu cầu học sinh vận dụng quy tắc Van Hôp, tính thời gian sau nhiệt độ cho tr-ớc * H-ớng dẫn giải: + 1200C: Ta có: v150 = 120.2(150 120)/10 = v120.23 Phản ứng kết thúc sau thời gian t1 = 16.23 = 128 phút + 2000C: Ta có: v200 = v150.25 Phản ứng kết thúc sau thời gian t = 16 0,5 phút 25 *Vậy nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng tăng nhanh thời gian kết thúc giảm Ví dụ 6: Ví dụ 7: *Đề bài: Cho phản ứng thuận nghịch A + B C + D (*) Khi cho mol A tác dụng với mol B hiệu suất cực đại phản ứng 66,67% a) Tính HSCB phản ứng (*) b) Nếu l-ợng A gấp lần l-ợng B hiệu suất cực đại phản ứng bao nhiêu? c) Cân bị dịch chuyển nh- tăng nhiệt độ, biết nhiệt phản ứng H = 0? * Mục đích đề: Yêu cầu học sinh tính l-ợng chất sau phản ứng, tính số cân bằng, vận dụng nguyên lý Lơ Satơliê * H-ớng dẫn giải: a) Lúc cân bằng: số mol A, B là: 0,3333 mol C, D là: 0,6667 mol Tổng số mol chất: mol + n = Kc = Kp = Kx = b) Gọi x: l-ợng chất cực đại phản ứng (A) + Lúc cân bằng: số mol A (3 x) B (1 x) C, D x + Tìm x dựa vào Kc = x = 0,90 hay 90% c) Do H = Vậy tăng nhiệt độ cân thực tế không bị dịch chuyển, nh-ng tốc độ phản ứng nhanh hơn, nghĩa phản ứng đạt tới trạng thái cân nhanh Ví dụ 26: * Đề bài: Trong công nghệ hoá dầu, ankan đ-ợc loại hiđro để chuyển thành hiđrocacbon không no có nhiều ứng dụng Hãy tính nhiệt phản ứng sau đây: C4H10 C4H6 + H2 H10 (1) CH4 C6H6 + H2 H20 (2) Biết l-ợng liên kết E theo kJ mol -1 liên kết nh- sau: E 435,9 416,3 409,1 587,3 Liên kết H H C H C C C = C (với liên kết C H, C C, trị số trung bình hợp chất hữu khác nhau) * Mục đích đề: Giúp học sinh vận dụng kỹ tính nhiệt phản ứng dựa theo l-ợng liên kết, ý cân ph-ơng trình phản ứng * H-ớng dẫn giải: với C4H10 C4H6 + 2H2 (1) tính đ-ợc H10 = 437,6 kJ 6CH4 C6H6 + 9H2 (2) tính đ-ợc H20 = 581,1 kJ Ví dụ 27: * Dạng đề giúp học sinh nắm vững lý thuyết nguyên lý chuyển dịch cân - yếu tố ảnh h-ởng, kỹ tính HSCB l-ợng chất hệ (cân bằng) * H-ớng dẫn giải: Ví dụ phản ứng este hoá: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O + Để phản ứng nhanh đạt tới trạng thái cân cần: Dùng xúc tác axit (HCl, H2SO4) Tăng nhiệt độ vừa phải + Biện pháp chuyển dịch cân phía tạo thành este: Tăng nồng độ axit r-ợu Giảm l-ợng chất sau phản ứng (lấy bớt sản phẩm ra) 2.Tính HSCB: + K C2 3,6 a c b c + L-ợng este tăng lên 1,44 lần * Dạng đề thi với mục đích : giúp học sinh nắm vững lý thuyết số cân bằng, chuyển dịch cân yếu tố thay đổi Mặt khác, tổng hợp kỹ năng: tính số cân theo độ điện li , áp suất P ng-ợc lại ; tính l-ợng tự G0 theo H0, S0 ; áp dụng quan hệ Kp Kc để tính lượng chất Ví dụ 28 : * Đề : Sunfurylđiclorua SO2Cl2 hoá chất phổ biến phản ứng clo hoá Tại 3500C, atm phản ứng: SO2Cl2(k) SO2(k) + Cl2(k) (1) có Kp = 50 Hãy cho biết đơn vị trị số giải thích HSCB Kp phải có đơn vị nh- Tính % theo thể tích SO 2Cl2(k) lại (1) đạt tới trạng thái cân điều kiện cho Ban đầu dùng 150 mol SO 2Cl2(k), tính số mol Cl2(k) thu đ-ợc (1) đạt tới cân Các khí đ-ợc coi khí lí t-ởng (k: khí) *Mục đích đề:Yêu cầu học sinh vận dụng kỹ tính HSCB phản ứng từ tính số mol,% theo thể tích chất * H-ớng dẫn giải: KP PSO2 PCl2 PSO2Cl2 50 atm Cách 1:+ Gọi số mol SO2Cl2(k) ban đầu mol có độ phân li + Dựa vào biểu thức K P P. 50 tính đ-ợc = 0,9806 + Số mol SO2Cl2(k) lại - = 0,0194 mol Do % theo thể tích SO2Cl2(k) lại 0,98% Cách 2: SO2Cl2(k) SO2(k) + Cl2(k) (1) Kp = 50 atm + Dựa vào biểu thức tính K P P2 50 tính đ-ợc 2P P = 0,9902 atm + áp suất lúc cân bằng: PSO2Cl2 ( k ) 0,0196 atm Do vậy, số mol SO2Cl2(k) = 0,0098 hay 0,98% (trong nhiệt độ, áp suất: % theo số mol nh- % theo thể tích) Ban đầu dùng 150 mol SO 2Cl2(k), số mol Cl2(k) lúc cân nCl2 nSO2 nSO2Cl2 150 0,9806 147,09 mol Ví dụ 29: [12, đề 2002 2003] * Đề bài: Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl bị phân li theo ph-ơng trình: PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) Cho m gam PCl5 vào bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy phản ứng phân li PCl5 Sau đạt tới cân áp suất khí bình P a) Hãy thiết lập biểu thức K P theo độ phân li áp suất P b) Thiết lập biểu thức KC theo , m, V Trong thí nghiệm thực nhiệt độ T ng-ời ta cho 83,300 gam PCl5 vào bình dung tích V1 Sau đạt tới cân đo đ-ợc P = 2,700 atm Hỗn hợp khí bình có tỉ khối so với H 68,862 Tính Kp Trong thí nghiệm giữ nguyên l-ợng PCl5 nhiệt độ nh- thí nghiệm nh-ng thay dung tích V2 đo đ-ợc áp suất cân 0,500 atm Tính tỉ số V2 V1 Trong thí nghiệm giữ nguyên l-ợng PCl dung tích bình V1 nh- thí nghiệm nh-ng hạ nhiệt độ bình đến T3 = 0,9T1 đo đ-ợc áp suất cân 1,944 atm Tính K p Từ cho biết phản ứng phân li PCl5 thu nhiệt hay phát nhiệt Cho: Cl = 35,453; P = 30,974; H = 1,008 khí khí lý t-ởng *Mục đích đề:Yêu cầu học sinh thiết lập biểu thức liên hệ số cân theo độ phân li, áp suất, thể tích, khối l-ợng.Từ tính đại l-ợng liên quan * H-ớng dẫn giải: Thiết lập biểu thức KP, KC: Ph-ơng trình: PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) Ban đầu: a Cân bằng: a x x x mol + Tổng số mol khí lúc cân bằng: n = a + x Trong đó: a m ; 208,239 x a * Tính KP + áp suất riêng phần lúc cân khí PPCl5 + HSCB ax P ; ax KP = PPCl3 PCl2 PPCl3 PCl2 PPCl5 x P ax P * Tính KC (có cách) Cách 1: + Tính nồng độ cân khí PCl5 a1 ; V PCl3 Cl2 a. V + HSCB khí Cách 2: = KC PCl3 Cl2 a m PCl5 V 208,239V KP = KC (RT) + Ta biết: KP a m KC RT V 208,239V + PV = nRT = (a + x)RT = a (1+ )RT hay RT = PV a1 Thí nghiệm 1: * Tính + Số mol PCl5 ban đầu: a = + Khối l-ợng trung bình M 83,30 0,400 mol 208,239 hỗn hợp lúc cân 62,826 x 2,016 = 138,753 g/mol + Tổng số mol khí lúc cân n1 a 0,600mol 83,30 M tính đ-ợc 1= 0,500 * Tìm KP nhiệt độ T1 12 0,52 2,70 0,900 KP P 12 0,5 Thí nghiệm : - giữ nguyên nhiệt độ : KP không đổi - Giữ nguyên số mol PCl5 a = 0,400 mol - áp suất cân P2 = 0,500 atm T1 * Ta có: K P T2 22 22 P2 0,50 0,900 22 22 tính đ-ợc = 0,802 + Tổng số mol lúc cân n2 = a (1 + 2) = 0,4 (1 + 0,802) = 0,721 mol * Tìm quan hệ V1, V2, P1, P2, n1, n2 + Thể tích bình thí nghiệm n1 RT n RT V2 2 so với V1 P1 P2 V2 n2 P1 6,489 lần V1 n1 P2 Thí nghiệm 3: - Thay đổi nhiệt độ: KP thay đổi (T3 = 0,9T1) - Giữ nguyên số mol PCl5 a = 0,400 V1 - áp suất cân P3 = 1,944 atm (do nhiệt độ giảm, tổng số mol khí n3 thay đổi, n3 n1) * Tìm + n3 = a (1 + 3) = 0,4 (1 + 3) + Ta có: P1V1 = nRT1 P3.V1 = n3.RT3 = n3.R.0,9T1 P3 n 1,944 0,41 .0,9 0,9 P1 n1 2,7 0,6 Tính đ-ợc 0,2 n3 0,48mol * Tính K P T3 33 KP P3 0,081 32 * Nhận xét: Khi hạ nhiệt độ, K P giảm làm cân chuyển dịch theo chiều nghịch chiều phát nhiệt Chiều thuận chiều thu nhiệt Ví dụ 30: [12, đề 2001 2002] * Đề bài: Tại 250C phản ứng: 2N2O5(k) 4NO2(k) + O2(k) có số tốc độ k = 1,8.10-5.s-1; biểu thức tính tốc độ phản ứng v = k C N O Phản ứng xảy bình kín thể tích 20,0 lít không đổi Ban đầu l-ợng N2O5 cho vừa đầy bình thời điểm khảo sát, áp suất riêng phần N2O5 0,070 atm Các khí lí t-ởng Tính tốc độ: a) Tiêu thụ N2O5 b) Hình thành NO2, O2 Tính số phân tử N2O5 bị phân tích sau 30 s Nếu phản ứng có ph-ơng trình 2N 2O5(k) 2NO2(k) + 1/2 O2(k) trị số tốc độ phản ứng, số tốc độ phản ứng có thay đổi không? Giải thích? * Mục đích đề: Giúp học sinh củng cố kiến thức tốc độ phản ứng; kỹ năng: viết ph-ơng trình động học phản ứng, biểu thị tính tốc độ hình T3 10 + Thay (a) vào (3) đ-ợc: x H x N Do tỉ lệ phần mol N2 : H2 : b) + Ta có: ln K P1 H S A B RT1 R T1 ln K P2 H S A B RT2 R T2 (Biến đổi từ biểu thức: G0 = H0 - TS0 = -RT ln KP) 1 A (b) K P1 T2 T1 Thay giá trị K P1 , K P2 , T1 , T2 vào (b) tính đ-ợc: ln K P2 A = 11144,162; B = - 18,721 + Mặt khác: G = - RT lnK Trong đó: ln K A 11144,162 B 18,721 T T Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng: G = lnK = hay T = 595,3 K Vậy nhiệt độ chuyển hoá 595,3 K a) HSCB KP: + Phản ứng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (1); H0 = - 92,5 kJ Ban đầu: Cân bằng: - 3(1 - ) Tổng số mol hệ lúc cân bằng: - Hiệu suất phản ứng đạt 36% NH nghĩa 0,36 hay = 0,529 + Ta có: x NH K P1 P (2) x N x H x NH 0,36 ; x N 0,16 ; x H 0,48 ; P Trong đó: = 300 atm Thay giá trị vào (2) ta tính đ-ợc: K P 0,813.104 2 18 b) 4500C, K P 0,813.104 + Hiệu suất phản ứng 0,5 hay = 0,667 + Trong đó: x NH 0,5 ; đạt 50% NH nghĩa là: x N 0,125 ; x H 0,375 Thay giá trị vào (2) ta tính đ-ợc: P = 683 atm c) D-ới P = 300 atm, 4500C tính đ-ợc K P 0,813.104 KP ? Vậy P = 300 atm, ( t 20 ) T2 = ? , + Tính xem P = 300 atm, K P ? Theo b) 4500C: x NH 0,5 ; x N 0,125 ; xH 0,375 ; P = 300 atm; = 0,667 Thay giá trị vào (2) tính đ-ợc K P 4,21.104 + Tìm nhiệt độ ( t 20 ) T2 áp dụng biểu thức định luật KiecHoff: 2 2 1 (c) K P1 T T Thay giá trị: K P1 , K P2 , T1 vào (c) tính đ-ợc T2 = Ta có: 653,1K hay * Nhận Tại T1 T2 ln K P2 H R 380,10C xét: = 723K có K P 0,813.104 = 653,1K có K P 4,21.10 Phản ứng (1) toả nhiệt H0 < 0), KP tỉ lệ nghịch với T Khi nhiệt độ giảm, KP tăng Vậy cân (1) chuyển dịch theo chiều từ trái sang phải (tạo NH3) Bài 14: Amoniac (NH3) đ-ợc tổng hợp theo phản ứng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (1) Chứng minh nhiệt độ áp suất định nồng độ NH lớn xuất phát từ hỗn hợp có tỉ lệ N2 : H2 : theo số mol a) Dùng số liệu nhiệt động d-ới đây: N2 H2 NH3 H 298 k J mol : 0 46,19 19 S 298 J K mol : 191,49 130,59 192,51 Tính G0 phản ứng 250C 0 b) Nếu coi H 298 S 298 phản ứng không đổi theo nhiệt độ nhiệt độ phản ứng đổi chiều ? Để có hiệu suất NH cao, cần tiến hành phản ứng áp suất nh- ? Vì ? Tính xem cần phải tiến hành phản ứng áp suất để hiệu suất chuyển hoá hỗn hợp ban đầu (N2 + 3H2) 90%, phản ứng đ-ợc thực 450 0C tỉ lệ mol N2 : H2 : ? Mục đích : Yêu cầu học sinh chứng minh giả thiết, tính G0 phản ứng, tìm nhiệt độ phản ứng đổi chiều, tính áp suất điều kiện H-ớng dẫn giải: Từ tỉ lệ N2 : H2 : theo số mol hay x H x N + Ta giả thiết : PN PH PNH P 1atm Mà KP = Kx.P-2 hay Kx = KP.P2 (2) Lấy Nêpe vế (2), biến đổi ta có : 2 ln K x dx NH x NH dx N2 xN2 3dx H xH (3) + Khi ln Kx = 0, hiệu suất phản ứng cực đại x NH x N x H ta có : dx NH dx N dx H T , P const dxNH + Giả sử x NH (4) dxN2 dxH dxN2 dxH Thay (4) vào (3) đ-ợc : x H x N (hợp lý) Vậy xuất phát từ hỗn hợp có tỉ lệ N : H2 : theo số mol ( x H x N ) T, P định nồng độ NH lớn ( x NH ) 2 2 0 H 298 TS 298 33304,48 J 2.a) Tính G298 b) Phản ứng đổi chiều nhiệt độ T > 466 K Dựa theo nguyên lí Lơ Satơliê, cần tiến hành phản ứng áp suất cao + Lập biểu thức liên hệ KP theo Kx P 20 KP = Kx P-2 + Tính : Kx, KP thay vào biểu thức tìm đ-ợc P = 5284 atm Bài 15 : Photphopentaclorua phân huỷ theo ph-ơng trình : PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) (1) Trong bình phản ứng, ban đầu có chứa 0,3 mol PCl d-ới áp suất atm Khi cân thiết lập có áp suất 1,25 atm thể tích, nhiệt độ không đổi a) Tính độ phân li , HSCB KP áp suất riêng phần cấu tử hệ b) Lập biểu thức liên hệ độ phân li áp suất chung hệ lúc cân PCB Mục đích bài: Yêu cầu học sinh tính đ-ợc đại l-ợng: độ phân li , HSCB KP, số mol, áp suất riêng phần cấu tử; thiết lập biểu thức liên hệ , KCB H-ớng dẫn giải: a) Tính , KP, PPCl5 , PPCl3 , PCl2 : * Xét ph-ơng trình: PCl 5(k) PCl3(k) + Cl2(k) (1) Ban đầu: 0,3 Cân bằng: 0,3 x x x Số mol khí tr-ớc cân bằng: nt = 0,3 ứng với Pt Số mol sau cân bằng: nS = 0,3 + x ứng với Ps + Vì V, T không đổi nên: nt Pt n s Ps 0,3 x 0,075 0,3 x 1,25 x 0,25(25%) Mặt khác 0,3 PCl3 Cl2 0,075mol PCl5 0,225mol 0,225 0,75atm áp suất riêng phần : PPCl5 1,25 0,3 0,075 0,075 PPCl3 PCl2 1,25 0,25atm 0,375 + Số mol khí lúc cân : 21 + HSCB KP PPCl3 PCl2 PPCl5 0,0833atm (có thể tính Kp theo Kx) b) Biểu thức liên hệ PCB: + Gọi áp suất ban đầu Pt ứng với số mol nt áp suất lúc cân PCB với số mol nCB + Ta có tỉ lệ: Pt n n P t PCB CB t (2) PCB nCB nt nCB 0,31 + Thay vào (2) ta có: nt 0,3 PCB = Pt (1 + ) = + (Pt = atm) Bài 16 : nhiệt độ xác định d-ới áp suất atm, độ phân li N2O4 thành NO2 11% a) Tính HSCB KP phản ứng b) Độ phân li thay đổi nh- áp suất giảm từ atm xuống 0,8 atm c) Để cho độ phân li giảm xuống 8% phải nén hỗn hợp khí tới áp suất nào? Kết nhận đ-ợc có phù hợp với nguyên lý Lơ Satơliê không? Vì sao? Mục đích bài: Yêu cầu học sinh tính đ-ợc HSCB KP phản ứng, áp suất nguyên lý Lơ Satơliê xét yếu tố ảnh h-ởng đến cân phản ứng H-ớng dẫn giải: a) T = const, = 0,11, giả sử ban đầu có mol N2O4 Phản ứng N2O4(k) 2NO2(k) (1) HSCB: KP P = (*) Thay giá trị , P vào biểu thức (*) tính đ-ợc KP = 0,049 b) áp suất giảm từ atm xuống 0,8 atm, độ phân li tăng do: KP = 0,049, P = 0,8 atm tính đ-ợc = 0,123 : Khi áp suất giảm cân (1) chuyển dịch theo chiều thuận hay chiều tăng số phân tử khí c) Độ phân li = 0,08, KP = 0,049 22 Thay , KP vào biểu thức (*) atm Nh- vậy, áp suất tăng từ cân (1) chuyển dịch theo chiều Kết nhận đ-ợc phù hợp Satơliê Bài 17: Cho phản ứng: C(gr) + O2(k) CO(k) tính đ-ợc P = 1,9 atm lên 1,9 atm nghịch với nguyên lý Lơ (1) G10 110500 89T J C(gr) + O2(k) CO2(k) (2) G20 393500 3T J T: Nhiệt độ (K) bất kỳ; (gr: graphit) a) Tính G KP phản ứng sau 1000K 2CO(k) C(gr) + CO2(k) (a) b) Tính áp suất riêng phần CO, CO phản ứng (a) cân 1000K, áp suất atm c) Phản ứng (a) toả nhiệt hay thu nhiệt Cân chuyển dịch nh- tăng nhiệt độ áp suất phản ứng (a) d) Tính KP phản ứng sau 1000K: CO(k) C (gr) + CO2(k) (b) C(gr) + CO2(k) 2CO (k) (c) Mục đích bài: Yêu cầu học sinh tổ hợp phản ứng tính đại l-ợng: G0 KP phản ứng, tính áp suất riêng phần chất 1000 K; vận dụng nguyên lý Lơ Satơliê xét chiều phản ứng H-ớng dẫn giải: a) + Tổ hợp phản ứng (1) (2) đ-ợc phản ứng (a) Ga0 G20 2G10 Ta có: Ga0 172500 175T hay: 1000K: Ga0 2500 J + áp dụng biểu thức: G RT ln K Tính đ-ợc: KP = 0,7403 atm-1 b) T = 1000K, p = 1atm PCO 0,331atm ; PCO = 0,669 atm c) Do H0 < 0, S0 < 0: Phản ứng (a) phản ứng toả nhiệt 23 + Khi tăng nhiệt độ, cân (a) chuyển dịch theo chiều thu nhiệt hay chiều nghịch + Khi tăng áp suất, cân (a) chuyển dịch theo chiều làm giảm số phân tử khí hay chiều thuận d) Với phản ứng (b): T = 1000K 0 Gb Ga / 1250 J / K P 0,86(atm) GC0 Ga0 2500 J Với phản ứng (c) K P 1,35atm Bài 18: Trộn CO với H 2O 1000K theo tỉ lệ mol : Tính thành phần hỗn hợp đạt tới trạng thái cân lg K P 20,113 Biết rằng: 2H2O(h) 2H2(k) + O2(k) lg K P 20,4 2CO2(k) 2CO(k) + O2(k) Mục đích bài: Yêu cầu học sinh xác định phản ứng xảy ra, từ tính thành phần hỗn hợp đạt tới trạng thái cân H-ớng dẫn giải: + Phản ứng xảy ra: CO(k) + H2O(h) CO2(k) + H2(k) có lg K P lg K P1 lg K P2 0,1435 hay KP = 1,392 Do v = nên KP = KC = Kx = 1,392 + Phản ứng: CO(k) + H2O(h) Ban đầu: 1 Cân bằng: x x Tổng số mol lúc cân bằng: mol + áp dụng biểu thức tính Kx ta có: K x 1,392 x2 x CO2(k) + H2(k) x tìm đ-ợc x = 0,54 mol + Vậy số mol: CO2 = H2 = 0,54 mol CO = H2O = 0,46 mol Hoặc % số mol: CO2 = H2 = 27% CO = H2O = 23% 24 x Thực nghiệm s- phạm IV.1 Mục đích, ph-ơng pháp tổ chức thực nghiệm s- phạm IV.1.1 Mục đích thực nghiệm Trên sở nội dung đề xuất ch-ơng II ch-ơng III, tiến hành thực nghiệm sphạm nhằm mục đích sau: - Nghiên cứu hiệu việc giảng dạy theo nội dung luận văn nhằm đánh giá khả nắm vững lý thuyết khả vận dụng lý thuyết vào việc giải tập - Sử dụng hệ thống câu hỏi tập vào việc khắc sâu kiến thức trọng tâm, rèn luyện kỹ ch-ơng nhằm nâng cao chất l-ợng giảng dạy; thúc đẩy trình học tập, tìm tòi sáng tạo học sinh - So sánh kết của lớp thực nghiệm với kết lớp đối chứng Từ xử lý, phân tích kết để đánh giá khả áp dụng hệ thống câu hỏi tập đề xuất nh- cách sử dụng việc giảng dạy lớp chuyên Hoá bồi d-ỡng học sinh chuẩn bị dự thi học sinh giỏi Hoá cấp IV.1.2 Ph-ơng pháp thực nghiệm a Chọn đối t-ợng địa bàn thực nghiệm Để tiến hành thực nghiệm tốt nội dung đ-ợc biên soạn ch-ơng II, III; tiến hành thực nghiệm đối t-ợng học sinh tr-ờng THPT chuyên có uy tín chất l-ợng tốt Cụ thể là: Tr-ờng THPT chuyên Lê Hồng Phong Nam Định đ-ợc gọi tr-ờng A Tr-ờng THPT chuyên Nguyễn Huệ Hà Đông Hà Tây đ-ợc gọi tr-ờng B Mỗi tr-ờng có loại lớp khối 11 khối 12 + Lớp dạy theo ph-ơng pháp bình th-ờng đ-ợc gọi lớp đối chứng (ĐC) + Lớp dạy theo ph-ơng pháp sử dụng hệ thống câu hỏi tập đ-ợc gọi lớp thực nghiệm (TN) 25 Đặc biệt: Tiến hành thực nghiệm đổi tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc Gia tr-ờng THPT chuyên Lê Hồng Phong Nam Định năm học 2003-2004 b Ph-ơng pháp tiến hành thực nghiệm Bao gồm b-ớc: - Giảng dạy học sinh lớp 11, lớp 12 h-ớng dẫn học sinh đội dự tuyển làm tập - Ra đề kiểm tra với mức độ khác cho khối 11 12 (xem phụ lục I phụ lục II) + Đề 1: Đánh giá khả nắm vững kiến thức + Đề 2: Đánh giá kỹ giải tập vận dụng lý thuyết - Ra đề kiểm tra tổng hợp cho đội dự tuyển (xem phụ lục III) - Chấm kiểm tra - Sắp xếp kết theo thứ tự từ thấp đến cao cụ thể từ 10 điểm, phân thành nhóm + Nhóm khá, giỏi có điểm: 7, 8, 9, 10 + Nhóm trung bình có điểm: 5, + Nhóm yếu có điểm: 0, 1, 2, 3, - So sánh kết lớp thực nghiệm lớp đối chứng tr-ờng - áp dụng toán học thống kê; xử lý phân tích kết - Kết luận IV.1.3 Tổ chức thực nghiệm Tổ chức thực nghiệm khối 11, 12 tr-ờng THPT chuyên với đội dự tuyển học sinh giỏi Quốc Gia Sau tên tr-ờng tên giáo viên tiến hành thực nghiệm : Tr-ờng THPT chuyên Lê Hồng Phong (Nam Định) (A), Lại Thị Thu Thuỷ Tr-ờng THPT chuyên Nguyễn Huệ (Hà Đông) (B), Cô Chu Kim Oanh IV.2 Nội dung thực nghiệm s- phạm IV.2.1 Nội dung thực nghiệm s- phạm + Giảng dạy lớp 11, lớp 12 chuyên Hoá + B-ớc đầu bồi d-ỡng học sinh khá, giỏi dự thi học sinh giỏi cấp 26 +Ra đề kiểm tra, chấm bài, phân tích kết IV.2.2 Xử lý số liệu thực nghiệm s- phạm [8] Chúng tiến hành đánh giá chất l-ợng, phát học sinh có tính sáng tạo, có khiếu hóa học thông qua kiểm tra cho khối 11, 12 lớp thực nghiệm lớp đối chứng, đồng thời kiểm tra tổng hợp với đội dự tuyển học sinh giỏi Quốc gia Đồng thời chấm theo thang điểm bậc 10 Sử dụng ph-ơng pháp thống kê toán học để xử lý kết thực nghiệm thu đ-ợc + Lập bảng phân phối tần số, tần suất cho lớp đối chứng lớp thực nghiệm với X i điểm số, ni số học sinh đạt điểm Xi + Biểu diễn kết đồ thị biểu đồ + Tính tham số đặc tr-ng bảng IV.2 Đánh giá kết thực nghiệm s- phạm a Kết thực nghiệm Kết điểm kiểm tra tính theo số học sinh đạt điểm Xi, % học sinh đạt điểm X i, % học sinh đạt điểm X i trở xuống đ-ợc bảng từ bảng đến bảng 10 15 Kết xếp loại số % học sinh đạt điểm giỏi, trung bình, yếu đ-ợc bảng từ bảng 11 đến bảng 14 16 Mặt khác từ số liệu bảng xây dựng đồ thị biểu đồ: đồ thị (hình đến hình 6) biểu đồ (hình 7) Sau chọn lớp đối chứng (ĐC) thực nghiệm (TN) Tr-ờng A Tr-ờng B Lớp ĐC Lớp TN Lớp 11 Hoá 11 Hoá lớp 12 Hoá 12 Hoá Lớp 11 Hoá 11 Hoá Lớp 12 Hoá 12 Hoá (A) Đội dự tuyển Lần Lần Bảng 11: lớp 11 lần 1*: Tr-ờng Lớp A thị Nở ĐC Số % học sinh Trung Yếu - Kém bình 0,0 5,9 5,9 29,4 27 Khá Giỏi 94,1 64,7 B thị Nở ĐC 0,0 5,9 35,3 58,8 64,7 35,3 *Bảng xếp loại số % học sinh yếu kém, trung bình, khá-giỏi lớp 11 lần tr-ờng A tr-ờng B Bảng 12: lớp 11 lần 2*: Tr-ờng A B Lớp TN ĐC TN ĐC Số % học sinh Yếu - Kém Trung bình 0,0 0,0 0,0 29,4 0,0 17,6 0,0 41,2 Khá Giỏi 100,0 70,6 82,4 58,8 Bảng 13: lớp 12 lần 1*: Tr-ờng A B Lớp thị Nở ĐC thị Nở ĐC Số % học sinh Trung Yếu - Kém bình 5,9 11,8 11,8 52,9 5,9 17,6 17,6 35,3 Khá Giỏi 82,3 35,3 76,5 47,1 Bảng 14: lớp 12 lần 2*: Tr-ờng A B Lớp thị Nở ĐC TN ĐC Số % học sinh Trung Yếu - Kém bình 5,9 5,9 11,8 35,3 0,0 17,6 11,8 35,3 28 Khá Giỏi 88,2 52,9 82,4 52,9 Bảng 15: Đội dự tuyển học sinh giỏi Lần lần 2*: Điểm Xi 10 Số học sinh đạt điểm Xi ĐC TN 0 0 0 0 0 1 1 0 8 % học sinh đạt % học sinh đạt điểm điểm Xi trở Xi xuống ĐC TN ĐC TN 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 0,0 25,0 12,5 12,5 37,5 37,5 50,0 12,5 25,0 50,0 75,0 50,0 25,0 100,0 100,0 0,0 0,0 100,0 100,0 Bảng 16: Đội dự tuyển HSG lần lần 2: Lần n = Lần Lần n 2 Yếu Kém 0,0 0,0 Số % học sinh Trung bình 25,0 12,5 29 Khá - Giỏi 75,0 87,5 Để phân tích sâu rút nhận xét, đánh giá xác đáng số liệu thu đ-ợc từ bảng đến bảng 10 tính tham số tham số đặc tr-ng bảng, xin đ-a kết tính đ-ợc nh- sau: Từ tham số tính đ-ợc cho thấy số liệu thu đ-ợc bảng tập trung, phân tán, độ dao động đáng tin cậy b Đánh giá kết thực nghiệm Hiệu hệ thống câu hỏi tập mà xây dựng đ-ợc đánh giá thông qua chất l-ợng kiểm tra kiến thức lần lần với khối 11 khối 12, kiểm tra đội dự tuyển học sinh giỏi Quốc gia kết hợp với việc trao đổi với thầy cô giáo giảng dạy bồi d-ỡng học sinh chuyên Hoá, nhlấy ý kiến em học sinh tr-ờng thực nghiệm Chúng rút số nhận xét sau: - Chất l-ợng nắm kiến thức khả vận dụng kiến thức vào việc giải tập học sinh lớp thực nghiệm tốt hẳn lớp đối chứng, thể bảng 1, 2, 3, - Học sinh lớp thực nghiệm đ-ợc trang bị kiến thức sâu hơn, khả giải tập nhanh, ngắn trình bày vấn đề lý thuyết rõ ràng hơn, có ý nghĩa hóa học - Từ đ-ờng luỹ tích so sánh kết kiểm tra ta thấy đ-ờng luỹ tích lớp thực nghiệm nằm bên phải, phía d-ới đ-ờng luỹ tích lớp đối chứng, điều chứng tỏ rằng: Việc sử dụng hệ thống câu hỏi tập đề xuất thu đ-ợc kết tốt Bên cạnh kết nêu trên, giáo viên dạy thực nghiệm có ý kiến thống rằng: Nội dung đề tài giúp họ có hệ thống câu hỏi tập t-ơng đối phong phú đầy đủ B-ớc đầu đáp ứng đ-ợc phần nội dung bồi d-ỡng học sinh giỏi Hoá giảng dạy lớp chuyên Hoá học kết luận chung ý kiến đề xuất 30 Qua việc nghiên cứu thực đề tài, thu đ-ợc số kết sau đây: Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn đề tài bao gồm: sở lý luận, thực tiễn bồi d-ỡng học sinh giỏi Hóa học bậc THPT; đặc tr-ng dạy học hóa học bậc học nói chung bậc phổ thông nói riêng; vai trò, mục đích, cách phân loại tác dụng tập hóa học việc dạy học nói chung bồi d-ỡng học sinh giỏi hóa học nói riêng Đã xác định nội dung ch-ơng IV, V, VI, VII, 14 thuộc phần Cơ sở lý thuyết phản ứng hóa học tài liệu giáo khoa chuyên Hoá học Đã phân tích câu hỏi tập phần Cơ sở lý thuyết phản ứng hoá học dựa vào tài liệu giáo khoa chuyên Hoá học đề thi HSG cấp Tỉnh, cấp Quốc gia 4.Đã xây dựng hệ thống câu hỏi (gồm đề bài, mục đích bài, h-ớng dẫn giải) từ đến nâng cao phần Cơ sở lý thuyết phản ứng hóa học dùng cho học sinh lớp chuyên Hoá học bậc THPT Chúng hi vọng rằng, hệ thống câu hỏi tập tài liệu bổ ích cho trình giảng dạy bồi d-ỡng học sinh giỏi Hóa học sau Những kết TNSP đánh giá chất l-ợng câu hỏi tập s-u tầm biên soạn b-ớc đầu xác nhận tính đắn giả thuyết khoa học đặt sử dụng hệ thống câu hỏi tập kết hợp với ph-ơng pháp bồi d-ỡng đắn giáo viên giúp học sinh khá, giỏi tr-ờng chuyên đạt đ-ợc kết cao học tập chuẩn bị dự thi HSG cấp Tỉnh, cấp Quốc gia Tuy nhiên đề tài có hạn chế là: Do điều kiện thí nghiệm khó khăn nên ch-a có hệ thống tập thực hành Quá trình nghiên cứu đề tài cho phép nêu số kiến nghị sau đây: - Đề nghị tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu vấn đề trọng tâm lý thuyết, tập phần 31 Cơ sở lý thuyết phản ứng hóa học thường đề cập đến kỳ thi Olympic Hóa học Tăng c-ờng sở vật chất thiết bị thí nghiệm cho tr-ờng THPT đặc biệt phòng thí nghiệm tr-ờng chuyên Cuối nhận thức kết nghiên cứu b-ớc đầu Vì trình độ, lực thân điều kiện thời gian hạn chế, mong nhận đ-ợc góp ý xây dựng thầy cô giáo làm công tác bồi d-ỡng học sinh giỏi, giảng dạy lớp chuyên Hoá học nh- bạn đồng nghiệp quan tâm đến vấn đề 32 [...]... đích, cách phân loại và tác dụng của bài tập hóa học đối với việc dạy học nói chung và bồi d-ỡng học sinh giỏi hóa học nói riêng 2 Đã xác định nội dung cơ bản của các ch-ơng IV, V, VI, VII, 14 thuộc phần Cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học trong tài liệu giáo khoa chuyên Hoá học 3 Đã phân tích câu hỏi và bài tập phần Cơ sở lý thuyết các phản ứng hoá học dựa vào tài liệu giáo khoa chuyên Hoá học và các. .. Hoá và giảng dạy các lớp chuyên Hoá học hiện nay kết luận chung và những ý kiến đề xuất 30 Qua việc nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng tôi thu đ-ợc một số kết quả sau đây: 1 Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài bao gồm: cơ sở lý luận, thực tiễn bồi d-ỡng học sinh giỏi Hóa học ở bậc THPT; đặc tr-ng cơ bản của dạy học hóa học hiện nay ở các bậc học nói chung và bậc phổ thông nói riêng;... câu hỏi (gồm đề bài, mục đích của bài, h-ớng dẫn giải) từ cơ bản đến nâng cao phần Cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học dùng cho học sinh lớp chuyên Hoá học ở bậc THPT Chúng tôi hi vọng rằng, hệ thống câu hỏi và bài tập này sẽ là tài liệu rất bổ ích cho mình trong quá trình giảng dạy và bồi d-ỡng học sinh giỏi Hóa học sau này 5 Những kết quả TNSP đã đánh giá chất l-ợng câu hỏi và bài tập do chúng tôi... đề tài cũng cho phép chúng tôi nêu ra một số kiến nghị sau đây: 1 - Đề nghị tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu các vấn đề trọng tâm của lý thuyết, bài tập về phần 31 Cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học thường được đề cập đến trong các kỳ thi Olympic Hóa học 2 Tăng c-ờng cơ sở vật chất và các thiết bị thí nghiệm cho tr-ờng THPT đặc biệt là phòng thí nghiệm ở các tr-ờng chuyên Cuối cùng chúng tôi... đầu bồi d-ỡng học sinh khá, giỏi dự thi học sinh giỏi các cấp 26 +Ra đề kiểm tra, chấm bài, phân tích kết quả IV.2.2 Xử lý số liệu thực nghiệm s- phạm [8] Chúng tôi đã tiến hành đánh giá chất l-ợng, phát hiện học sinh có tính sáng tạo, có năng khiếu về hóa học thông qua 2 bài kiểm tra cho khối 11, 12 của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, đồng thời kiểm tra 2 bài tổng hợp với đội dự tuyển học sinh giỏi. .. quả thực nghiệm Kết quả điểm kiểm tra tính theo số học sinh đạt điểm Xi, % học sinh đạt điểm X i, % học sinh đạt điểm X i trở xuống đ-ợc chỉ ra ở các bảng từ bảng 1 đến bảng 10 và 15 Kết quả xếp loại số % học sinh đạt điểm khá giỏi, trung bình, yếu kém đ-ợc chỉ ra ở các bảng từ bảng 11 đến bảng 14 và 16 Mặt khác từ số liệu ở các bảng chúng tôi xây dựng các đồ thị và biểu đồ: 6 đồ thị (hình 1 đến hình... Yếu Kém 0,0 0,0 Số % học sinh Trung bình 25,0 12,5 29 Khá - Giỏi 75,0 87,5 Để có thể phân tích sâu và rút ra những nhận xét, đánh giá xác đáng các số liệu thu đ-ợc từ bảng 1 đến bảng 10 chúng tôi đã tính các tham số tham số đặc tr-ng của bảng, ở đây chúng tôi xin đ-a ra các kết quả đã tính đ-ợc nh- sau: Từ các tham số tính đ-ợc ở trên cho thấy các số liệu thu đ-ợc ở các bảng là tập trung, ít phân tán,... 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 nh- cách sử dụng nó trong việc giảng dạy ở các lớp chuyên Hoá và bồi d-ỡng học sinh chuẩn bị dự thi học sinh giỏi Hoá ở các cấp hiện nay IV.1.2 Ph-ơng... b) 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) Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh viết đ-ợc ph-ơng 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 H-ớng dẫn giải: 1 a) Gọi thời... sang 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 16 hỗn hợp các chất tác dụng lấy đúng theo hệ số tỷ l-ợng của chúng b) ở 723 K phản ứng (1) có K P 2.104 ở 850 K phản ứng (1) có K P 0,2.104 Tìm nhiệt độ của sự chuyển hoá (ở khoảng nhiệt độ) trên 2 Phản ứng (1) có