HO10 CD b15 ý nghĩa và cách tính enthalpy phản ứng hóa học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG THPT    KẾ HOẠCH BÀI DẠY Chủ đề 5: NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC Bài 15: Ý nghĩa cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học GV thực Năm học : … : … …, 2022 Cánh diều Người soạn: Ngày soạn: Lớp dạy: Chủ đề 5: NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC Bài 15: Ý nghĩa cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học Mơn học/Hoạt động giáo dục: Hóa học Lớp: 10 Thời gian thực hiện: …tiết I Mục tiêu học Năng lực 1.1 Năng lực chung - Năng lực tự chủ tự học: HS chủ động tích cực tìm hiểu đa dạng lượng hoa học hầu hết phản ứng hóa học q trình chuyển thể chất, nghiêm túc thực nhiệm vụ, trả lời câu hỏi (1) - Năng lực giải vấn đề sáng tạo: Từ kiến thức học HS vận dụng giải nhiệm vụ học tập câu hỏi tập (2) - Năng lực giao tiếp hợp tác: Biết chủ động giao tiếp có vấn đề thắc mắc Thơng qua làm việc nhóm nâng cao khả trình bày ý kiến thân, tự tin thuyết trình trước đám đơng (3) 1.2 Năng lực Hóa học - Năng lực nhận thức kiến thức hóa học: + Nêu ý nghĩa dấu giá trị (4) - Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ học: + Tính phản ứng hóa học (5) Phẩm chất - Trung thực: Thật thà, thẳng kết làm việc nhóm (6) - Trách nhiệm: Có tinh thần trách nhiệm cao để hoàn thành tốt nhiệm vụ phân công (7) II Thiết bị dạy học học liệu Cánh diều Giáo viên: - Kế hoạch dạy học - Bài giảng powerpoint Học sinh: - Sách giáo khoa - Đọc trước nhà III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu Hoạt động 1: Mở đầu a Mục tiêu - Kích thích hứng thú, tạo tư sẵn sàng học tập tiếp cận nội dung học b Nội dung - Nêu vấn đề dẫn dắt vào nội dung học c Sản phẩm Giả sử đốt cháy hoàn toàn gam C gam Al ta có: Đốt cháy hồn toàn mol C tỏa 393,5 kJ nhiệt lượng Nếu đốt cháy hoàn toàn 1/12 mol C tỏa 393,5 1/12 = 32,79 kJ nhiệt lượng Đốt cháy hoàn toàn mol Al tỏa 1675,7 kJ nhiệt lượng Nếu đốt cháy hoàn toàn 1/27 mol Al tỏa 1675,7/2 1/27 = 31,03 kJ nhiệt lượng Vật với khối lượng C Al, đốt cháy C tỏa nhiều nhiệt d Tổ chức hoạt động học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Ổn định lớp - Đặt vấn đề: Cho phản ứng đốt cháy: C(s) + O2(g)  CO2(g) rH298 = -393,5 kJ 2Al(s) + O2(g)  Al2O3(s) rH298 = -1675,7 - HS lắng nghe vầ suy nghĩ trả lời Cánh diều kJ Với khối lượng C Al, chất đốt cháy tỏa nhiều nhiệt hơn? - HS lắng nghe sửa - GV mời HS trả lời - GV chốt đáp án - GV dẫn dắt vào Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1 Ý nghĩa dấu giá trị biến thiên enthalpy phản ứng a Mục tiêu - Nêu ý nghĩa dấu giá trị b Nội dung - Sử dụng phương pháp đàm thoại gợi mở làm việc nhóm để tìm hiểu Ý nghĩa dấu giá trị biến thiên enthalpy phản ứng c Sản phẩm - Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) phản ứng hố học nhiệt kèm theo phản ứng điều kiện chuẩn - Điều kiện chuẩn: áp suất bar nhiệt độ 25 oC (hay 298 K) - Phương trình nhiệt hố học phương trình phản ứng hố học có kèm theo nhiệt phản ứng trạng thái chất đầu (cđ) sản phẩm (sp) PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Phản ứng (1) có > ⇒ Phản ứng thu nhiệt Phản ứng (2) có < ⇒ Phản ứng toả nhiệt Số mol H2 là: 0,5 mol Suy để thu gam H2, phản ứng cần hấp thu nhiệt lượng bằng: 124,95 kJ Phản ứng (2) toả lượng nhiệt lớn nên xảy thuận lợi Sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng nhiệt phân CaCO3 Cánh diều d Tổ chức hoạt động học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - GV mời HS nêu ý nghĩa dấu biến thiên enthalpy - HS trả lời câu hỏi - GV chốt kiến thức: - HS lắng nghe ghi + Phản ứng tỏa nhiệt ∑fH0298 (sp) < ∑fH0298 (cđ)  rH0298 < + Phản ứng thu nhiệt ∑fH0298 (sp) > ∑fH0298 (cđ)  rH0298 > + Thường phản ứng có rH0298 < xảy thuận lợi - GV cho HS làm việc nhóm ban đầu, hồn thiện phiếu học tập số 1: PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Cho phương trình nhiệt hóa học sau: C(s) + H2O(g) o t   CO(g) + H2(g) Δ r H 0298 = +131,25 kJ (1)  ZnSO4(aq) + CuSO4(aq) + Zn(s)  - HS nhận nhiệm vụ làm việc nhóm Cánh diều Cu(s) Δ r H 298 = -231,04 kJ (2) Trong phản ứng trên, phản ứng thu nhiệt, phản ứng tỏa nhiệt? Cho phản ứng: CH4(g) + H2O(l)  CO(g) + 3H2(g) rH298 = 250 kJ Ở điều kiện chuẩn, để thu gam H2, phản ứng cần hấp thụ nhiệt lượng bao nhiêu? Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:  CO2(g) CO(g )+ 1/2O2(g)  rH0298 = – 283,00 kJ  2HF (g) H2(g)+ F2(g)  rH0298 = – 546,00 kJ So sánh nhiệt phản ứng Phản ứng xảy thuận lợi hơn? Vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng nhiệt phân CaCO3 o 900 - 1000 C  CaO(s) + CaCO3(s)  CO2(g)  r H o298 = +178,49 kJ Từ kết giải thích nung vơi cần cung cấp nhiệt liên tục, dừng cung cấp nhiệt phản ứng không tiếp diễn - Mời HS trả lời nhận xét chỉnh sửa - GV chốt đáp án - HS trình bày đáp án nhóm - Lắng nghe nhận xét chỉnh sửa - HS trả lời câu hỏi Cánh diều Vận dụng: - GV mời HS trả lời câu hỏi sau: + Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực giai đoạn khơi mào nào? => Giai đoạn khơi mào: cần cung cấp nhiệt lượng ban đầu + Vì nung vơi, người ta phải xếp đá vơi lẫn với than lị? => Vì phản ứng nung vơi cần nhiệt từ q trình đốt cháy than + Giải thích để ấm thể, trước lặn, người ta thường uống nước mắm cốt (là loại nước mắm chứa nhiều chất đạm) => Nước mắm hỗn hợp giàu axit amin chuyển biến từ protein thịt cá, trải qua trình thủy phân với tác nhân hệ enzim có sẵn ruột cá Chính nhờ men chất đạm từ cá cắt nhỏ thành axit amin giúp thể hấp thụ trực tiếp dễ dàng Bên cạnh đó, nước mắm cốt chứa nhiều chất đạm, chúng dạng Amino Axit Polipeptit mà hai chất có khả cung cấp lượng giữ ấm thể chúng nằm thể Độ đạm nước mắm cao khả giữ ấm cho thể tốt + Phản ứng đốt cháy cồn hay phản ứng nung vôi dễ thực hơn? => Phản ứng đốt cháy cồn diễn thuận lợi phản ứng nung vơi phản ứng tỏa - HS trình bày đáp án nhóm - Lắng nghe nhận xét chỉnh sửa Cánh diều nhiệt thường diễn thuận lợi - Mời HS trả lời nhận xét chỉnh sửa - GV chốt đáp án Hoạt động 2.2 Cách tính biến thiên enthalpy phản ứng a Mục tiêu - Tính biến thiên enthalpy (nhiệt phản ứng) phản ứng hoa học (5) b Nội dung - Sử dụng phương pháp đàm thoại gợi mở làm việc nhóm để tìm hiểu cách tính biến thiên enthalpy phản ứng c Sản phẩm - Tính biến thiên theo enthalpy phản ứng theo enthalpy tạo thành Giả sử có phản ứng tổng quát: aA + bB  mM + nN Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng tính theo cơng thức:  rH298 =  rH298(M) +  rH298(N) - a rH298(A) - b rH298(B) Kí hiệu A, B, M, N chất với số mol tương ứng a, b, m, n Lấy tổng enthalpy tạo thành chất sản phẩm trừ tổng enthalpy tạo thành chất phản ứng để tính enthalpy phản ứng - Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên kết Giả sử có phản ứng tổng quát: aA(g) + bB(g)  mM(g) + nN(g) Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng tính theo cơng thức:  rH298 = aEb(A) + bEb(B) - mEb(M) - nEn(N) Trong đó, Eb(A), Eb(B), Eb(M), Eb(N) tổng lượng liên kết tất liên kết phân tử A, B, M N Lấy tổng lượng liên kết chất phản ứng trừ tổng lượng Cánh diều chất sản phẩm để tính biến thiên enthalpy phản ứng Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên kết, phải viết công thức cấu tạo tất chất phản ứng để xác định số lượng loại liên kết d Tổ chức hoạt động học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS Tính biến thiên theo enthalpy phản ứng theo enthalpy tạo thành - Lắng nghe trả lời câu hỏi - GV mời HS nêu cách tính biến thiên theo enthalpy tạo thành - Mời HS trả lời nhận xét chỉnh sửa - HS trả lời câu hỏi - GV chốt kiến thức Giả sử có phản ứng tổng quát: - Lắng nghe ghi chép kiến thức aA + bB  mM + nN Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng tính theo cơng thức:  rH298 =  rH298(M) +  rH298(N) a rH298(A) - b rH298(B) - Kí hiệu A, B, M, N chất với số mol tương ứng a, b, m, n Lấy tổng enthalpy tạo thành chất sản phẩm trừ tổng enthalpy tạo thành chất phản ứng để tính enthalpy phản ứng - GV phân tích ví dụ: Ví dụ 1: Cho phản ứng: 2NaCl(s)  2Na(s) + Cl2(g) Biến thiên enthalpy phản ứng tính sau: rH298 = 2rH298(Na) + 1rH298(Cl2) - - Theo dõi phân tích ví dụ Cánh diều 2rH298(NaCl) Thay giá trị tương ứng: rH298 = 20 + 10 - 2(-411,2) = 822,4 kJ Do rH298 phản ứng dương nên phản ứng thu nhiệt muối ăn khơng bị phân hủy thành Cl (khí độc) Na bị đun nóng thơng thường trình nấu ăn Vận dụng: GV cho HS thảo luận nhóm đơi trả lời câu hỏi sau: - HS thảo luận nhóm trả lời câu hỏi Cho biết: 2NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rH298 = 85 kJ NaHCO3 có thành phần bột nở dùng để làm bánh Vì bảo quản, cần tránh để bột nở nơi có nhiệt độ cao? => Vì để nơi có nhiệt độ cao, phản ứng phản ứng thu nhiệt, khơi mào phản ứng - HS lắng nghe chỉnh sửa - Mời HS trả lời nhận xét chỉnh sửa - GV chốt đáp án Ví dụ 2: Biến thiên enthalpy phản ứng đốt cháy hoàn toàn mol octane (C8H18, thành phần loại xăng) tính sau: C8H18(g) + 9H2O(l) O2  8CO2(g) + rH298 = 8rH298(CO2) + 9rH298(H2O) 1rH298(C8H18) - rH298(O2) Thay giá trị tính rH298 = -5720,2 - Theo dõi phân tích ví dụ Cánh diều kJ Giá trị âm nên phản ứng đốt cháy octane tỏa nhiệt mạnh, thuận lợi cung cấp nhiều lượng Phản ứng đốt cháy xăng xảy dễ dàng Luyện tập: Tính rH298 phản ứng đốt cháy hồn toàn mol chất C2H4(g), C2H6(g), CO(g) Biết sản phẩm thu thể khí - HS thảo luận nhóm trả lời câu hỏi  Đốt cháy mol C2H4(g): rH298 = (-393,5) + 3.(-285,8) - 1.52,4 4.0 = -1696,8 kJ  Đốt cháy mol C2H6(g): rH298 = (-393,5) + (-285,8) – 1.(-84) – = -1560,4 kJ - HS lắng nghe chỉnh sửa  Đốt cháy mol CO(g): rH298 = -393,5 – 1.(-110,5) – = -283 kJ - Mời HS trả lời nhận xét chỉnh sửa - GV chốt đáp án - Lắng nghe trả lời câu hỏi Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên kết - GV mời HS nêu cách tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên - HS trả lời câu hỏi kết - Mời HS trả lời nhận xét chỉnh sửa - GV chốt kiến thức - Lắng nghe ghi chép kiến thức Giả sử có phản ứng tổng quát: aA(g) + bB(g)  mM(g) + nN(g) Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng tính theo cơng thức:  rH298 = aEb(A) + bEb(B) - Cánh diều mEb(M) - nEn(N) Trong đó, Eb(A), Eb(B), Eb(M), Eb(N) tổng lượng liên kết tất liên kết phân tử A, B, M N Lấy tổng lượng liên kết chất phản ứng trừ tổng lượng chất sản phẩm để tính biến thiên enthalpy phản ứng Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên kết, phải viết công thức cấu tạo tất chất phản ứng để xác định số lượng loại liên kết Ví dụ 1: Tính biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng H2(g) + Cl2(g) → 2HCI(g) biết Eb (H-H) = 436 kJ/mol, Eb(Cl-CI) = 243 kJ/mol, Eb (H-CI) = 432 kJ/mol Lời giải: Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng là: ΔrHo298 = Ep(H-H) + Ep(CI-CI) – 2- E,(HCI) = 436 + 243 - 2-432 = -185 (kJ) Phản ứng toả nhiệt tạo thành liên kết H-CI toả lượng lớn lượng cần thiết để phá vỡ liên kết H-H CHCI Ví dụ 2: Xác định biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng - Theo dõi phân tích ví dụ Cánh diều C2H4(g) + H2(g)  C2H6(g) biết lượng liên kết (ở điều kiện chuẩn): Lời Giải: ΔrHo298 = Eb(C=C) + 4Eb(C-H) + Eb(H–H) – Eb(C-C)- 6Eb(C-H) = 612 + 4-418 + 436 – 346 - 6.418 = -134 (kJ) Luyện tập: Dựa vào lượng liên kết, tính rH298 phản ứng sau: a Các phản ứng đốt cháy hoàn toàn mol chất C2H4, C2H6, H2 thể khí b F2(g) + H2O(g)  2HF(g) + O2(g) Dự đoán phản ứng thuận lợi hay không thuận lợi? => Đốt cháy mol C2H4(g): ΔrHo298 = - 461 kJ Đốt cháy mol C2H6 ΔrHo298 = -896 kJ Đốt cháy mol H2: ΔrHo298 = 15 kJ b) ΔrHo298= -114 k Các phản ứng thuận lợi là: đốt cháy mol C2H4, C2H6 phản ứng b Phản ứng không thuận lợi là: đốt cháy mol H2 Vận dụng: Phản ứng quang hợp phản ứng thu lượng dạng ánh sáng: - HS thảo luận nhóm trả lời câu hỏi Cánh diều 6nCO2(g) + 6nH2O(l)  (C6H12O6)n(s) + 6nO2(g) Hãy tính xem cần phải cung cấp lượng dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành mol glucose C6H12O6(s), biết enthalpy tạo thành chuẩn chất -1271,1 kJ mol-1 => Để tạo thành mol glucose C6H12O6(s) ta có 6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6(s) + 6O2(g) ΔrHo298= × (-1271,1) + × – × (-393,5) – × (-285,8) = 2804,7 kJ - HS trình bày đáp án - HS lắng nghe ghi Vậy cần phải cung cấp lượng 2804,7 kJ dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành mol glucose C6H12O6(s) - Mời HS trả lời nhận xét chỉnh sửa - GV chốt đáp án Hoạt động 3: Tổng kết luyện tập Hoạt động 3: Tổng kết luyện tập a Mục tiêu - Củng cố kiến thức (nhấn mạnh kiến thức cần lưu ý) phần enthalpy tạo thành biến thiên enthalpy phản ứng hóa học b Nội dung - GV củng cố lại kiến thức - Chơi trị chơi Khỉ đói bụng c Sản phẩm Nếu biến thiên enthalpy phản ứng âm (rH298 < 0) phản ứng tỏa nhiệt Giá trị rH298 âm, phản ứng tỏa nhiều nhiệt Cánh diều Nếu biến thiên enthalpy phản ứng dương (rH298 > 0) phản ứng thu nhiệt Giá trị rH298 dương, phản ứng thu nhiều nhiệt Các phản ứng tỏa nhiệt (rH298 < 0) thường diễn thuận lợi phản ứng thu nhiệt (rH298 > 0) Giá trị rH298 âm phản ứng diễn thuận lợi Có hai cách tính rH298 tính theo enthalpy tạo thành tính theo lượng liên kết Đáp án trò chơi: Khỉ đói bụng Câu 1: D; Câu 2: A; Câu 3: C; Câu 4: B; Câu 5: B .d Tổ chức hoạt động học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - GV chốt kiến thức học - HS lắng nghe tổng kết - Tổ chức trò chơi Chú khỉ thơng minh Cho - HS tham gia chơi trị chơi HS chọn gói câu hỏi, nhanh chóng đưa khỉ đến nơi có nhiều chuối Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ nhà Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ nhà a Mục tiêu - Nhận xét kết học tập nhắc nhở HS khắc phục - Hướng dẫn tự rèn luyện tìm tài liệu liên quan đến nội dung học b Nội dung - Đọc tìn hiểu bài: “TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC” c Tổ chức hoạt động học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - GV nhận xét tiết học giao BTVN - HS lắng nghe nhiệm vụ nhà - Đọc tìn hiểu bài: “TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC” IV PHỤ LỤC Câu hỏi trị chơi Khỉ đói bụng Cánh diều Sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng: A + B  C + D có dạng sau: Phát biểu sau đúng? A Phản ứng khơng có thay đổi lượng B Phản ứng thu nhiệt C Phản ứng hấp thụ nhiệt lượng từ môi trường xung quanh D Phản ứng toả nhiệt Cho phương trình nhiệt hóa học phản ứng:  f H o298 = + 280 kJ CO2(g)  CO(g) + O2(g) Lượng nhiệt cần cung cấp để tạo thành 56 g CO(g) A + 560 kJ B + 140 kJ C –140 kJ Cho sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng sau: Phương trình nhiệt hóa học ứng với phản ứng A 2ClF3(g) + 2O2(g)  Cl2O(g) + 3F2O(g)  f H o298 = ‒ 394,10 kJ B Cl2O(g) + 3F2O(g)  2ClF3(g) + 2O2(g)  f H o298 = + 394,10 kJ D –560 kJ Cánh diều C 2ClF3(g) + 2O2(g)  Cl2O(g) + 3F2O(g)  f H o298 = + 394,10 kJ D Cl2O(g) + 3F2O(g)  2ClF3(g) + 2O2(g)  f H o298 = ‒ 394,10 kJ o  f H 298 MgO –602 kJ/mol Khi 20,15 g MgO bị phân hủy áp suất khơng đổi theo phương trình đây, nhiệt lượng tỏa hay hấp thụ bao nhiêu? 2MgO(s)  2Mg(s) + O2(g) A 1,20.103 kJ nhiệt tỏa B 3,01.102 kJ nhiệt bị hấp thụ C 6,02.102 kJ nhiệt bị hấp thụ C 6,02.102 kJ nhiệt tỏa Cho phương trình nhiệt hóa học phản ứng sau: (a) 3Fe(s) + 4H2O(l)  Fe3O4(s) + 4H2(g) f H o298 = +26,32 kJ (b) N2(g) + O2(g)  2NO(g) H o298 = +179,20 kJ (c) Na(s) + 2H2O(l)  NaOH(aq) + H2(g)  f H o298 = ‒ 367,50 kJ (d) ZnSO4(s)  ZnO(s) + SO3(g)  f H o298 = + 235,21 kJ (e) 2ZnS(s) + 3O2(g)  2ZnO(s) + 2SO2(g)  r H o298 = ‒285,66 kJ Các phản ứng thu nhiệt là: A (a), (b) (d) B (a), (c) (e) C (a), (b) (c) D (c) (e)  ... Chủ đề 5: NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC Bài 15: Ý nghĩa cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học Mơn học/ Hoạt động giáo dục: Hóa học Lớp: 10 Thời gian thực hiện: …tiết I Mục tiêu học Năng lực 1.1 Năng... nhiệt hố học phương trình phản ứng hố học có kèm theo nhiệt phản ứng trạng thái chất đầu (cđ) sản phẩm (sp) PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Phản ứng (1) có > ⇒ Phản ứng thu nhiệt Phản ứng (2) có < ⇒ Phản ứng toả... hiểu cách tính biến thiên enthalpy phản ứng c Sản phẩm - Tính biến thiên theo enthalpy phản ứng theo enthalpy tạo thành Giả sử có phản ứng tổng quát: aA + bB  mM + nN Biến thiên enthalpy chuẩn phản