BÀI 19 T C Đ PH N NGỐ Ộ Ả Ứ I M C TIÊU Ụ 1 Ki n th c ế ứ Trình bày đ c khái ni m t c đ ph n ng hóa h c và cách tính t c đ trung bình c aượ ệ ố ộ ả ứ ọ ố ộ ủ ph n ng ả ứ Vi t đ c bi u th c t c đ c[.]
BÀI 19. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Trình bày được khái niệm tốc độ phản ứng hóa học và cách tính tốc độ trung bình của phản ứng Viết được biểu thức tốc độ của phản ứng theo hằng số tốc độ phản ứng và nồng độ (cịn gọi là định luật tác dụng khối lượng, chỉ đúng cho phản ứng đơn giản nên khơng tùy ý áp dụng cho mọi phản ứng). Từ đó nêu được ý nghĩa hằng số tốc độ phản ứng Thực hiện được một số thí nghiệm nghiên cứu và giải thích được các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng (nồng độ, nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt, chất xúc tác) Nêu được ý nghĩa của hệ số nhiệt độ Van’t Hoff Vận dụng được kiến thức tốc độ phản ứng hóa học vào việc giải thích một số vấn đề trong cuộc sống và sản xuất 2. Năng lực: * Năng lực chung: a) Năng lực tự chủ và tự học: Chủ động, tích cực tìm hiểu về nhiệt động học của phản ứng, ý nghĩa và tìm hiểu ứng dụng của các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng trong đời sống, sản xuất b) Năng lực giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngơn ngữ khoa học để diễn đạt về các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng; Hoạt động nhóm và cặp đơi hiệu quả theo đúng u cầu của GV, đảm bảo các thành viên trong nhóm đều được tham gia và trình bày báo cáo; Tham gia tích cực hoạt động nhóm phù hợp với khả năng của bản thân c) Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thảo luận với các thành viên trong nhóm, liên hệ thực tiễn nhằm giải quyết các vấn đề bài học trong cuộc sống * Năng lực hóa học: a) Nhận thức hóa học: Trình bày được khái niệm tốc độ phản ứng hóa học và cách tính tốc độ trung bình của phản ứng Viết được biểu thức tốc độ phản ứng theo hằng số tốc độ phản ứng và nồng độ chỉ đúng cho phản ứng đơn giản Nêu được ý nghĩa của hằng số tốc độ phản ứng (k) Giải thích được các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng như: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt, chất xúc tác Nêu được ý nghĩa của hệ số nhiệt độ Van’t Hoff (γ) b) Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học: Tìm hiểu những hiện tượng diễn ra xung quanh liên quan đến tốc độ phản ứng hóa học Tiến hành được thí nghiệm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng như: nồng độ, diện tích bề mặt, chất xúc tác c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Vận dụng được kiến thức tốc độ phản ứng hóa học vào việc giải thích một số vấn đề trong cuộc sống và sản xuất (Một số biện pháp làm thay đổi tốc độ phản ứng như: Bảo quản thức ăn trong tủ lạnh, xử dụng bình oxygen hỗ trợ q trình hơ hấp, muối dưa, …) 3. Phẩm chất: Cẩn thận, trung thực, trách nhiệm trong q trình tìm tịi thơng tin SGK, các phương tiện thơng tin (internet), trong q trình thực hành và ghi chép bài học, hoạt động nhóm, hồn thành các nội dung được giao Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập bộ mơn hóa học II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Phiếu học tập Hình ảnh các phản ứng hóa học xảy ra nhanh và chậm như: + Phản ứng nhanh: Nướng bánh mì, đốt gas,… + Phản ứng chậm: phản ứng lên men rượu, men giấm, phản ứng tạo gỉ sắt, … Dụng cụ và hóa chất: Như mơ tả trong thí nghiệm Các hình ảnh, mơ hình liên quan đến ảnh hưởng của các yếu tố: nồng độ, áp suất, nhiệt độ, diện tích bề mặt tiếp xúc, chất xúc tác đến tốc độ phản ứng III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1. Hoạt động 1: Khởi động a) Mục tiêu: Thơng qua hình ảnh các phản ứng xảy ra nhanh, chậm giúp học sinh nhận thấy sự khác nhau về tốc độ của các phản ứng. Học sinh trả lời câu hỏi gợi mở GV đặt ra gợi mở vào bài học b) Nội dung: Trong tự nhiên có nhưng phản ứng xảy ra rất nhanh, cũng có những phản ứng xảy ra châm như: Nướng bánh mì – cần vài phút Đốt gas khi nấu ăn – cần vài giây Lên men rượu để nấu rượu – cần vài ngày Chiếc đinh sắt bị gỉ cần vài tháng Để đánh giá mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học cần dùng đại lượng nào? Cách tính ra sao? Em có thể làm cách nào để kim hãm hoặc thúc đẩy một phản ứng hóa học theo mong muốn? c) Sản phẩm: HS dựa vào câu hỏi, đưa ra dự đốn của bản thân d) Tổ chức thực hiện: HS làm việc theo bàn, GV gợi ý, hỗ trợ HS 2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới I. Tốc độ phản ứng hóa học Hoạt động 1: Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học Mục tiêu: HS trình bày được khái niệm tốc độ phản ứng hóa học Hoạt động của GV và HS Sản phẩm dự kiến Giao nhiệm vụ học tập: NV1. GV u cầu học sinh quan sát Hình NV1. Khi phản ứng hóa học xảy ra, lượng chất 19.1 SGK Yêu cầu HS nhận xét sự đầu giảm dần theo thời gian, lượng thay đổi lượng chất đầu chất sản chất sản phẩm tăng dần theo thời gian NV2. Tốc độ phản ứng của một phản ứng hóa phẩm khi phản ứng xảy ra? NV2. GV yêu cầu HS nêu kết luận về liên học là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi nồng hệ giữa tốc độ phản ứng và sự biến đổi độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng nồng độ các chất trong phản ứng. Từ đó trong một đơn vị thời gian: giây (s), phút (min), nêu khái niệm tốc độ phản ứng, đơn vị giờ (h), ngày (d), … Tốc độ phản ứng kí hiệu là v, đơn vị tốc độ tốc độ phản ứng 1 NV3. GV u cầu HS quan sát Hình 19.2 phản ứng là (đơn vị nồng độ) (đơn vị thời gian) , 1 1 1 nêu khoảng thời gian cho từng phản ứng ví dụ: mol L s hay M s NV3. a) Đốt than – cần vài phút xảy ra GV yêu cầu HS tìm thêm ví dụ để b) Đinh sắt bị gỉ cần vài tháng minh họa cho các phản ứng xảy ra nhanh, c) Tinh bột lên men rượu – cần vài ngày HS tìm thêm ví dụ : lên men làm sữa chua, đốt lá chậm NV4. GV u cầu HS thảo luận theo bàn cây khơ, tàu biển bị gỉ, … NV4. a) Dựa vào đồ thị ta thấy: Nồng độ ban đầu trả lời câu hỏi 1 của chất là 0 mol/L. Thời gian của phản ứng Thực hiện nhiệm vụ: HS suy nghĩ trả lời câu hỏi GV đặt ra ở tăng, nồng độ dung dịch chất tăng ⇒ Đồ thị này mơ tả sự thay đổi nồng độ theo thời NV1, NV2, NV3 HS thực hiện theo nhóm (mỗi nhóm một gian của chất sản phẩm HCl b) Đơn vị của tốc độ phản ứng trong trường hợp bàn) thực hiện NV4. Báo cáo theo nhóm này là mol/(L.min) Báo cáo, thảo luận: HS giơ tay trả lời câu hỏi, các bạn khác góp ý, bổ xung, ghi chép bài vào vở Đại diện 2 nhóm HS đưa ra nội dung kết thảo luận của nhóm. Các nhóm khác so sánh, bổ sung Kết luận, nhận định: GV nhận xét, đưa ra kết luận Hoạt động 2: Tốc độ trung bình của phản ứng Mục tiêu: HS biết cách tính tốc độ trung bình của phản ứng GV dẫn dắt: Từ hoạt động trên chúng ta đã biết tốc độ phản ứng thay đổi theo thời gian Tương tự tốc độ trung bình trong chuyển động, để đặc trưng cho sự nhanh chậm phản ứng khoảng thời gian, ta dùng đại lượng tốc độ phản ứng trung bình NV1. Dự kiến sản phẩm được cho trong phần Giao nhiệm vụ học tập: NV1 Giáo viên chia lớp thành nhóm, phụ lục hồn thành phiếu học tập số 1. (đính kèm NV2. Tốc độ trung bình của phản ứng () là tốc độ tính trung bình trong một khoảng thời gian phần phụ lục) NV2. GV hướng dẫn HS tìm hiểu cơng phản ứng thức tính tốc độ trung bình của phản ứng Cho phản ứng tổng qt: aA + bB dD + eE theo chất khác phản ứng Tốc độ phản ứng được tính dựa theo thay đổi tổng hợp NH3 (Ví dụ SGK). Từ đó rút ra nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng theo khái niệm cơng thức tổng qt quy ước sau: tính tốc độ trung bình của một phản ứng hóa học. Trong đó: CA; CB; CD; CE lần lượt là biến GV đặt lại câu hỏi: Vì sao cần đặt dấu ““ thiên lượng các chất A, B, D, E trong khoảng thời trước biến thiên nồng độ chất đầu? gian t GV giới thiệu: Sự thay đổi lượng chất Lưu ý: Nồng độ chất đầu giảm dần theo thời trong khoảng thời gian vô cùng ngắn được gian nên biến thiên nồng độ chất đầu âm. Đặt gọi là tốc độ tức thời của phản ứng dấu trừ trước biến thiên nồng độ chất đầu để NV3. GV u cầu HS trả lời câu hỏi 2. tốc độ phản ứng có giá trị dương GV u cầu 2 bạn lên bảng trình bày NV3. Biểu thức tính tốc độ trung bình theo sự Thực hiện nhiệm vụ: biến đổi nồng độ chất đầu và chất sản phẩm NV1. HS hồn thành phiếu học tập theo 4 của phản ứng trên là: nhóm NV2. HS trình bày được khái niệm tốc độ trung bình phản ứng Hình thành kĩ năng tính tốc độ trung bình của phản ứng NV3. HS làm việc cá nhân hồn thành câu hỏi 2. 2 bạn lên bảng trình bày Báo cáo, thảo luận: Đại diện nhóm HS đưa ra nội dung kết quả thảo luận của nhóm HS tìm hiểu cơng thức tính tốc độ trung bình của phản ứng tổng hợp NH3. Rút ra khái niệm và cơng thức tổng qt để tính tốc độ trung bình của một phản ứng hóa học Kết luận, nhận định: GV nhận xét kết hoạt động của các nhóm. Đưa ra kết luận II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Hoạt động 3: Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng Mục tiêu: HS trình bày được định luật tác dụng khối lượng và áp dụng cho một số phản ứng đơn giản. Viết được biểu thức tốc độ phản ứng theo hằng số tốc độ phản ứng và nồng độ. Từ đó nêu được ý nghĩa hằng số tốc độ phản ứng. Thực hành đúng thao tác, phản ánh khách quan về hiện tượng, nhận định được sự khác nhau về nồng độ ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng Giao nhiệm vụ học tập: NV1. Dự kiến sản phẩm thể hiện trong phần phụ lục. NV1. GV chia lớp thành 4 nhóm GV u cầu HS thực hiện hoạt động thí nghiệm “Nghiên cứu ảnh hưởng của NV2. HS nghiên cứu SGK trình bày Xét phản ứng : 2NO + O2 → 2NO2 nồng độ đến tốc độ phản ứng” Theo hướng dẫn trong phiếu học tập số 2 (Phụ Trong đó : lục). Từ đó kết luận về ảnh hưởng của + CNO và là nồng độ mol của NO và O2 tại thời nồng độ đến tốc độ phản ứng NV2. Tìm hiểu về định luật tác dụng khối điểm đang xét + k được gọi là hằng số tốc độ phản ứng. Đại lượng lượng k đặc trưng cho mỗi phản ứng và chỉ phụ GV nêu vấn đề: Thực nghiệm đã chứng minh ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ thuộc vào nhiệt độ, khơng phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng, giá trị k được xác định từ thực phản ứng, vậy biểu thức liên hệ sẽ như nghiệm thế nào? GV u cầu HS đọc hiểu SGK và trình bày + v là tốc độ phản ứng tại thời điểm đang xét phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và tốc độ phản ứng. Nêu ý nghĩa NV3. Giải thích: + Trong q trình phản ứng, hạt (phân tử, của từng đại lượng NV3. Giải thích ảnh hưởng của nồng độ nguyên tử ion) chuyển động khơng ngừng và va chạm với nhau. Những va chạm có đến tốc độ phản ứng: GV hướng dẫn HS tìm hiểu khái niệm va năng lượng đủ lớn phá vỡ liên kết cũ, hình thành chạm hiệu quả (va chạm đúng hướng và liên kết mới dẫn tới phản ứng hóa học được gọi có năng lượng đủ mạnh), liên hệ giữa số là va chạm hiệu quả. + Khi nồng độ các chất phản ứng tăng lên, số va va chạm hiệu quả và tốc độ phản ứng chạm giữa các hạt tăng lên, làm số va chạm hiệu NV4. Luyện tập: cũng tăng lên và dẫn tới tốc độ phản ứng GV u cầu HS trả lời câu hỏi 3 SGK tăng Thực hiện nhiệm vụ: NV1. HS làm việc nhóm. Hồn thành hoạt NV4. a) Phương trình tốc độ của phản ứng: động trong phiếu học tập số 1 NV2. Học sinh nghiên cứu SGK trình bày được phương trình về mối liên hệ giữa nồng độ và tốc độ phản ứng. Nêu ý nghĩa từng đại lượng NV3. HS lắng nghe, ghi chép NV4. HS trả lời câu hỏi 3 vào vở (thực hiện cá nhân). 2 học sinh lên bảng trình bày. Các bạn khác nhận xét. Rút kinh nghiệm, Báo cáo, thảo luận: Kết luận, nhận định: GV nhận xét, đưa ra kết luận v = k.CX.CY b) Tốc độ phản ứng tại thời điểm đầu là: v = 2,5.104.0,02.0,03 = 1,5.107 (mol/(L.s)) Tại thời điểm đã hết một nửa lượng X ⇒ Nồng độ X cịn 0,01M và đã phản ứng 0,01M ⇒ Theo phương trình, nồng độ Y phản ứng là 0,01M ⇒ Tại thời điểm xét, nồng độ T 0,03M – 0,01M = 0,02M ⇒ v = 2,5.104.0,01.0,02 = 5.108 (mol/(L.s)) PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Phản ứng phân hủy H2O2: H2O2 ⟶ H2O + O2 Kết quả thí nghiệm đo nồng độ H2O2 tại các thời điểm khác nhau được trình bày trên Bảng 19.1 Bảng 19.1. Kết quả thí nghiệm phản ứng phân hủy H2O2 Thời gian phản ứng (h) 12 Nồng độ H2O2 (mol/L) 1,000 0,707 0,500 0,354 0,250 Biến thiên nồng độ trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 3 giờ là: 0,707 – 1,000 = – 0,293 (mol/L) (Dấu "–" thể hiện rằng nồng độ H2O2 giảm dần khi phản ứng xảy ra.) Tốc độ phản ứng trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 3 giờ được tính như sau: = (mol/ (L.h)) (Đặt dấu "–" trước biểu thức để tốc độ phản ứng có giá trị dương.) Thực hiện các u cầu sau: 1. Hãy tính tốc độ phản ứng theo nồng độ H2O2 trong các khoảng thời gian từ: a) 3 giờ đến 6 giờ; b) 6 giờ đến 9 giờ c) 9 giờ đến 12 ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……… ... thơng tin (internet), trong q trình thực hành và ghi chép? ?bài? ?học, hoạt động nhóm, hồn thành các nội dung được giao Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và? ?học? ?tập bộ mơn? ?hóa? ?học II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Phiếu? ?học? ?tập Hình ảnh các phản ứng? ?hóa? ?học? ?xảy ra nhanh và chậm như:... 2. Hoạt động 2: Hình thành kiến? ?thức? ?mới I. Tốc độ phản ứng? ?hóa? ?học Hoạt động 1: Khái niệm tốc độ phản ứng? ?hóa? ?học Mục tiêu: HS trình bày được khái niệm tốc độ phản ứng? ?hóa? ?học Hoạt động của GV và HS... Chiếc đinh sắt bị gỉ cần vài tháng Để đánh giá mức độ nhanh hay chậm của một phản ứng? ?hóa? ?học? ?cần dùng đại lượng nào? Cách tính ra sao? Em có thể làm cách nào để kim hãm hoặc thúc đẩy một phản ứng? ?hóa? ?học? ? theo mong muốn?