TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA : HÓA HỌC *********** NGUYỄN THỊ XUYÊN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN ĐỘNG HỌC – HÓA LÝ GIÚP NÂNG CAO KHẢ NĂNG TỰ HỌC CỦA SINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học Ngƣời hƣớng dẫn khoa học THS TRẦN QUANG THIỆN HÀ NỘI - 2015 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Ths Trần Quang Thiện, tận tình hƣớng dẫn em suốt trình viết khóa luận tốt nghiệp Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Hóa học - Trƣờng Đại Học Sƣ phạm Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức năm em học tập Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu trình học không tảng cho trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang quí báu để em bƣớc vào đời cách vững tự tin Xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên K39 - Hóa tạo điều kiện thuận lợi để tiến hành thực khóa luận Con xin chân thành cảm ơn bố mẹ toàn thể gia đình, xin cảm ơn bạn bè hỗ trợ động viên giúp đỡ trình thực khóa luận tốt nghiệp Do kiến thức hạn hẹp thời gian gấp rút nên đề tài nhiều thiếu sót, em mong nhận đƣợc góp ý thầy cô,và mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp bạn để đề tài đƣợc hoàn thiện Sinh viên thực Nguyễn Thị Xuyên KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU Hình1 Đồ thị phản ứng bậc một- Nồng độ chất phản ứng giảm theo hàm mũ với thời gian 10 Hình2 Đồ thị phản ứng bậc trƣờng hợp v = kC2 (tan = k) 11 Hình3 Đồ thị phản ứng khử trôpêôlin HCOOH…………………………… 29 Hình Đồ thị lgk – 1/T 31 Hình Đồ thị phụ thuộc lnk vào 1/T Đồ thị lgk – 1/T…………………… 53 Bảng 1: Bảng đánh giá độ khó hệ thống tập cho sinh viên K39 42 Bảng 2: Bảng đánh giá độ khó hệ thống tập 43 Bảng 3: Bảng đánh giá độ khó tập xác định bậc số tốc độ phản ứng 60 Bảng 4: Bảng xác định độ khó tập xác định lƣợng hoạt hóa phụ thuộc số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ 61 Bảng 5: Bảng đánh giá độ khó tập phản ứng phức tạp 62 Bảng 6: Bảng đánh giá độ khó tập chứng minh công thức hay xác định phƣơng trình động học 63 Bảng 7: Bảng đánh giá kết tự học sinh viên K39 – Hóa thông qua kết thi cuối kỳ 64 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan vấn đề tự học 1.1.1.Quan niệm vấn đề tự học 1.1.1.1 Khái niệm tự học 1.1.1.2.Tác dụng tự học 1.1.2.Tác dụng tập đến vấn đề tự học sinh viên 1.1.2.1.Khái niệm tập 1.1.2.2 Tác dụng tập hóa học 1.1.2.3.Tác dụng tập hóa học vấn đề tự học sinh viên 1.2 Một số nội dung Động hóa học 1.2.1.Một số khái niệm 1.2.1.1 Tốc độ phản ứng 1.2.1.2 Bậc phân tử số phản ứng 1.2.1.3 Phân loại phản ứng hóa học 1.2.2.Động học phản ứng 1.2.2.1 Động học phản ứng đơn giản 1.2.2.2 Động học phản ứng phức tạp 14 1.2.3 Lý thuyết tốc độ phản ứng 18 1.2.3.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới tốc độ phản ứng 18 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA 1.2.3.2 Lý thuyết tốc độ phản ứng 19 1.2.4 Phản ứng dây chuyền 22 1.3 Hệ thống tập Động hóa học 25 1.3.1 Xác định bậc số tốc độ phản ứng 25 1.3.1.1.Phƣơng pháp 26 1.3.1.2 Phƣơng pháp đồ thị 27 1.3.1.3 Phƣơng pháp thời gian nửa phản ứng 29 1.3.2 Xác định lƣợng hoạt hóa, phụ thuộc số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ, biến thiên entropi phản ứng 30 1.3.2.1 Phƣơng pháp đồ thị 30 1.3.2.2 Phƣơng pháp xác định số tốc độ phản ứng nhiệt độ 32 1.3.3 Bài tập phản ứng phức tạp 33 1.3.3.1 Bài tập phản ứng thuận nghịch 33 1.3.3.2 Bài tập phản ứng song song 34 1.3.3.3 Bài tập phản ứng nối tiếp 35 1.3.4 Chứng minh biểu thức từ kiện cho trƣớc tập cho chế, xác định phƣơng trình động học 36 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 38 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 38 2.1.1 Phƣơng pháp thống kê 38 2.1.2 Phƣơng pháp xây dựng tập hóa học 39 2.2 Thực nghiệm 40 2.2.1 Xây dựng hệ thống tập 40 2.2.1.1 Cơ sở xây dựng tập hóa học 40 2.2.1.2.Cơ sở đánh giá tập hóa học 41 2.2.2 Đánh giá khả tự học dựa kết thi cuối kỳ sinh viên K39 43 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA 3.1 Đánh giá hệ thống tập 44 3.1.1 Hệ thống tập dùng để đánh giá kết tự học sinh viên 44 3.1.1.1 Bài tập xác định bậc số tốc độ phản ứng 44 3.1.1.2 Bài tập xác định lƣợng hoạt hóa, phụ thuộc lƣợng hoạt hóa vào nhiệt độ 48 3.1.1.3 Bài tập phản ứng phức tạp 51 3.1.1.4 Bài tập chứng minh chế từ kiện cho trƣớc tập cho chế, xác định phƣơng trình động học 55 3.1.2 Đánh giá độ khó hệ thống tập cho sinh viên 60 3.1.2.1 Đánh giá độ khó hệ thống tập xác định bậc số tốc độ phản ứng 60 3.1.2.2 Đánh giá độ khó hệ thống tập xác định lƣợng hoạt hóa, phụ thuộc số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ 61 3.1.2.3 Đánh giá độ khó tập phản ứng phức tạp 62 3.1.2.4 Đánh giá độ khó tập chứng minh công thức hay xác định phƣơng trình động học 63 3.1.3 Đánh giá kết tự học sinh viên K39 – Hóa thông qua kết thi cuối kỳ 64 KẾT LUẬN 66 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hóa lý học phần chƣơng trình đào tạo đại học ngành Hóa học trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Học phần gồm nội dung Nhiệt động học, động hóa học xúc tác Trong phần động hóa học bao gồm nhiều nội dung quan trọng nhƣ động học phản ứng đơn giản phức tạp, lý thuyết tốc độ phản ứng, phản ứng quang hóa phản ứng dây chuyền [4] Việc học hiệu môn học giúp sinh viên có tảng vững giúp ích cho việc học tập nghiên cứu sau Nắm vững lý thuyết vận dụng để giải đƣợc tập vấn đề cốt lõi để hiểu đƣợc môn học Tuy nhiên, với sách Bộ Giáo dục Đào tạo, chuyển sang đào tạo đại học với hình thức tín chỉ, lấy ngƣời học làm trung tâm Hình thức đào tạo nhiều mẻ yêu cầu sinh viên phải tự giác, chủ động học tập nhiều hơn, tự học điều tất yếu Khả tự học sinh viên phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ ý thức tự học sinh viên, nội dung môn học, điều kiện ngoại cảnh… Việc ý thức đƣợc tầm quan trọng kiến thức để rèn luyện cho thân quan trọng cho khả tự học Đó việc ghi ghi, chép chép, học thuộc lòng thầy nói lớp hay lên mạng tìm tài liệu, phải kết lâu dài việc hiểu kiến thức vận dụng giải tập Học tập hiệu môn học nói chung, Hóa lý nói riêng, sinh viên đòi hỏi phải dành nhiều thời gian cho việc học nhà, việc dề dàng với sinh viên K39 - Hóa, bạn vừa làm quen với môn học chuyên ngành sau năm đầu học môn đại cƣơng Để giúp bạn có thêm tham khảo cách tự học nhà đạt hiệu cao cho môn Hóa lý 1, đặc biệt phần Động học, phần chứa kiến thức bản, nghiên cứu đề tài “ Xây dựng hệ thống tập phần Động học – Hóa lý giúp nâng cao khả tự học sinh viên” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hệ thống tập phần tốc độ phản ứng, động học phản ứng đơn giản, phức tạp, phản ứng dây chuyền để giúp nâng cao khả tự học phần Động học sinh viện K39-Hóa Phƣơng pháp nghiên cứu  Hệ thống hóa lại kiến thức  Nghiên cứu phân loại tập theo dạng theo mức độ khó khác nhƣ cấp độ vận dụng Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu Sinh viên lớp tín K39 - Hóa Khoa Hóa học-Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Hà Nội ( HH312.K39HOA.3_LT.O.LT HH312.K39HOA.4_LT.O.LT) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan vấn đề tự học 1.1.1.Quan niệm vấn đề tự học 1.1.1.1 Khái niệm tự học [16] Tuy đƣợc nghiên cứu từ lâu nhiều giới nhƣng tự học (learner autonomy) lại thuật ngữ gây nhiều tranh luận, tự học khái niệm mà nhà giáo dục học ngôn ngữ học chƣa đƣợc thống định nghĩa cụ thể Một số nhà nghiên cứu tiếng định nghĩa tự học nhƣ sau: Tự học khả tự lo cho việc học Tự học tình ngƣời học hoàn toàn chịu trách nhiệm định liên quan tới việc học thực định Tự học tự nhận thức quyền ngƣời học hệ thống giáo dục 1.1.1.2.Tác dụng tự học Tự học việc làm thiếu sinh viên tại, đem lại nhiều lợi ích vấn đề học tập chúng ta: Tự học đem lại nguồn tri thức to lớn cho sinh viên, giúp họ tiếp cận nguồn tri thức cách chủ động, không phụ thuộc, ỷ lại vào giáo viên Tự học giúp sinh viên trao đổi giúp đỡ học tập học hỏi kiến thức từ nhiều nguồn khác Tự học giúp rèn luyện cho sinh viên tính tự giác, chủ động học tập, nghiên cứu tri thức, sáng tạo tƣ duy, ham tìm tòi học hỏi KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA Tự học giúp sinh viên tự biết phân bổ thời gian cho hợp lý đạt đƣợc hiệu tối ƣu “Tự học đƣờng tới thành công sống Tự học giúp ta chủ động tìm hiểu, thu thập kiến thức, tự làm giàu kho kiến thức mình.” [19] 1.1.2.Tác dụng tập đến vấn đề tự học sinh viên 1.1.2.1.Khái niệm tập Bài tập giao cho học sinh làm để vận dụng kiến thức học, toán vấn đề cần giải phương pháp khoa học Theo nhà lý luận dạy học Liên Xô cũ, tập bao gồm câu hỏi toán, mà hoàn thành chúng, học sinh nắm đƣợc hay hoàn thành tri thức kỹ cách trả lời vấn đáp, trả lời viết có kèm theo thực nghiệm Hiện nay,ở nƣớc ta thuật ngữ tập đƣợc dùng theo quan điểm 1.1.2.2 Tác dụng tập hóa học Rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức học qua giảng thành kiến thức thân Đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú, hấp dẫn Ôn tập, củng cố hệ thống hóa kiến thức học cách thuận lợi nhất, rèn luyện kỹ tính toán, kỹ thực hành Phát triển lực nhận thức, trí thông minh, sáng tạo, phát huy tính tích cực, tự lực hình thành phƣơng pháp học tập riêng biệt, hiệu cao Rèn luyện cho học sinh tính kiên trì, kiên nhẫn, linh hoạt, xác khoa học, tác phong lao động nghiêm túc, gọn gang, ngăn nắp, KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - K37A-HÓA Câu 12 câu hỏi dễ, câu có 61 99 sinh viên làm đƣợc (chiếm 61,61%) - Câu 13 câu hỏi khó hệ thống tập này, có 31 trêm tổng 99 bạn làm đƣợc (chiếm 31,31%) - Câu 14, 15 câu hỏi trung bình, với lần lƣợt 53 48 sinh viên tổng 99 sinh viên làm đƣợc chiếm 53,53% 48,48%) - Hệ thống tập giúp học sinh nắm vững động học phản ứng phức tạp phần Động hóa học 3.1.2.4 Đánh giá độ khó tập chứng minh công thức hay xác định phương trình động học Kết hệ thống tập chứng minh công thức hay xác định phƣơng trình động học đƣợc điền vào bảng : Đánh giá với sinh viên K39 – Hóa (%) Số câu Làm đƣợc Không làm đƣợc Đánh giá độ khó 16 30,30 69,70 Khó 17 26,26 73,74 Khó 18 42,42 57,58 Trung bình 19 72,72 27,28 Dễ 20 81,81 18,19 Rất dễ Bảng 6: Bảng đánh giá độ khó tập chứng minh công thức hay xác định phương trình động học Đánh giá: Hệ thống tập đƣợc đánh giá qua kết sinh viên nhƣ sau : Hệ thống tập đầy đủ câu hỏi mức độ khó khác (rất dễ, dễ, trung bình khó), nhiên câu hỏi khó: 63 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - K37A-HÓA Câu 16 17 câu hỏi khó, yêu cầu xác định phƣơng trình động học nên cần học sinh vừa có kiến thức vừa có khả tƣ duy, câu hỏi có lâng lƣợt 30 26 học sinh làm đƣợc (chiếm 30,30% 26,26%) - Câu 18 câu hỏi trung bình, câu có 42 tổng 99 sinh viên làm đƣợc (chiếm 42,42%) - Câu 19 câu hỏi dễ, với tổng số 72 99 sinh viên làm đƣợc (chiếm 72,72%) - Câu 20 câu dễ, câu có 81 99 sinh viên làm đƣợc (chiếm 81,81%) Hệ thống tập tạo hệ thống tập hoàn chỉnh dành cho sinh viên - K39 ôn tập phần Động hóa học học phâng Hóa lý 3.1.3 Đánh giá kết tự học sinh viên K39 – Hóa thông qua kết thi cuối kỳ Kết đƣợc điền vào bảng nhƣ sau: STT Điểm (i điểm) Xếp loại Kết sinh viên K39-Hóa (%) 0≤ x [...]...KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA Nâng cao hứng thú, yêu thích với môn hóa học nói riêng và các môn học khác nói chung 1. 1.2.3.Tác dụng của bài tập hóa học đối với vấn đề tự học của sinh viên [7] Bài tập hóa học là một phần không thể thiếu dành cho sinh viên tự học ở nhà, nó đem lại nhiều lợi ích đối với hiệu quả tự học của sinh viên: Bài tập hóa học dùng để tái hiện lại kiến thức cơ bản, quan trọng, giúp. .. trọng, giúp sinh viên định hƣớng đƣợc các nội dung lý thuyết quan trọng cần nắm Từ bài tập đó có thể xây dựng các tình huống học tập để xác định khả năng vận dụng các kiến thức của sinh viên Làm tốt bài tập mẫu và những điều kiện quen thuộc giúp sinh viên có đƣợc kỹ năng giải bài tập một cách đúng đắn theo các bƣớc xác định Thông qua tự học các bài tập hóa học, sinh viên có đƣợc tính sáng tạo, tự kiểm... năng lực của mình Cũng thông qua bài tập hóa học, sinh viên có đƣợc năng lực phân tích, phát hiện vấn đề, vận dụng lý thuyết giải quyết vấn đề 1. 2 Một số nội dung của Động hóa học 1. 2 .1. Một số khái niệm cơ bản 1. 2 .1. 1 Tốc độ phản ứng [3, 4] Định nghĩa: Tốc độ của một phản ứng hóa học đồng thể là biến thiên số phân tử chất phản ứng trong một đơn vị thể tích và đơn vị thời gian Đối với phản ứng hóa học. .. nhánh này đƣợc thực hiện nhờ sự phân hủy sản phẩm trung gian của phản ứng 1. 3 Hệ thống bài tập Động hóa học Hệ thống bài tập động hóa học có thể chia làm một số dạng cơ bản sau:  Xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng  Xác định năng lƣợng hoạt hóa, sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ, xác định biến thiên entropi phản ứng  Bài tập về phản ứng phức tạp: phản ứng thuận nghịch, phản ứng... trình động học dạng tích phân: Trong đó: a là nồng độ đầu của A; a – x là nồng độ của A tại thời điểm t; x là độ giảm nồng độ của A; x1 chuyển thành B; x2 chuyển thành C và x = x1 + x2 Phản ứng song song bậc 2 k1 Dạng phản ứng: A + B k2 C+D E+F Phƣơng trình động học dạng vi phân: (1. 2.5) Khi a = b , ta có (1. 2.6) Phƣơng trình động học dạng tích phân: Với (1. 2.5) 17 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA Với (1. 2.6)... ứng bậc 1 Dạng phản ứng: A  sản phẩm Xây dựng phƣơng trình động học: Phƣơng trình: A  sản phẩm 8 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Ban đầu: a Tại thời điểm t: a –x K37A-HÓA Theo định nghĩa về tốc độ phản ứng và áp dụng định luật tác dụng khối lƣợng ta có: v=- (1. 2 .1) v = k.C (1. 2.2) Từ (1. 2 .1) và (1. 2.2) suy ra: - = k.C hay - = k (a-x) (1. 2.3) Phƣơng trình động học dạng vi phân: Phân ly biến số: Từ (1. 2.3) ta... P ≤ 1; NA - số Avogadro 20 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA b, Thuyết phức chất hoạt động (thuyết trạng thái chuyển tiếp) Thuyết phức chất hoạt động coi phản ứng hoá học là kết quả của một sự biến đổi liên tục cấu trúc của hệ phản ứng theo sơ đồ: Điều đó có nghĩa là hệ của phản ứng phải đi theo con đƣờng, theo đó năng lƣợng của hệ biến đổi liên tục, con đƣờng này đi qua một hàng rào thế năng có độ cao. .. phản ứng [4, 6, 7] 1. 2.3 .1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng Theo quy tắc kinh nghiệm của Van't Hoff thì khi tăng nhiệt độ của hệ phản ứng lên 10 oC, hằng số tốc độ tăng và do đó tốc độ của phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần Biểu thức toán học của quy tắc nhƣ sau: 18 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP K37A-HÓA đƣợc gọi là hệ số nhiệt độ của phản ứng Trong trƣờng hợp tổng quát: n là số lần tăng 10 oC Một cách định... ứng hóa học ở dạng tổng quát chỉ là sự tổ hợp của nhiều phản ứng trung gian và vì vậy, nó không biểu thị cơ chế phản ứng Trong trƣờng hợp này bậc và cơ chế phản ứng không trùng nhau Phƣơng trình động học có dạng: v= k.[X]m Trong đó: v là tốc độ phản ứng; k là hằng số tốc độ phản ứng; [X] là nồng độ chất ban đầu tham gia phản ứng; m là bậc của phản ứng 1. 2.2 .Động học của các phản ứng 1. 2.2 .1 Động học của. .. VddHCl (ml) 44 ,1 38,6 33,7 27,9 22,9 18 ,5 a–x 0,04 41 0,0386 0,0337 0,0279 0,0229 0, 018 5 K 0,6689 0,6563 0,6449 0,66 01 0,6397 0,6425 Ta thấy các giá trị k vừa tính đƣợc gâng bằng nhau nên điều giả sử là đúng, phản ứng là phản ứng bậc 2 Hằng số tốc độ phản ứng: = 0,65 21 (ml.mol -1 ph -1) = Thời gian nửa phản ứng: t1/2 = = 30,67 01 phút 1. 3 .1. 2 Phương pháp đồ thị Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của nồng độ chất