Đồ án đề tài tìm hiểu và xây dựng bài tập nhiệt động hóa học trong chương trình hóa học phổ thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH – TRƯỜNG SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài Tìm hiểu và xây dựng bài tập Nhiệt động hóa học trong chương trình Hóa học phổ thông HỌC PHẦN HÓA LÍ 2 Giảng viên hướng dẫn TS Ng[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH – TRƯỜNG SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài: Tìm hiểu xây dựng tập Nhiệt động hóa học chương trình Hóa học phổ thơng HỌC PHẦN: HĨA LÍ Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Hào TS Phan Thị Thùy Đơn vị thực hiện: Nhóm – Lớp LT01 KHÓA 62 NĂM HỌC: 2022-2023 THÀNH VIÊN NHÓM STT Họ tên Mã sinh viên Chức vụ Bùi Thị Hồng Kiên 215714021210015 Nhóm trưởng Nguyễn Thị Dung 215714021210035 Thành viên Đồng Nhật Linh 215714021210012 Thành viên Lê Thị Thùy Linh 215714021210025 Thành viên Nguyễn Thị Nhàn 215714021210066 Thành viên Nguyễn Thị Hạnh Nhi 215714021210039 Thành viên NGHỆ AN, 2022 LỜI CẢM ƠN Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Hồng Hào Phan Thị Thùy – Giảng viên học phần “Hóa Lý 2” khoa Hóa học trang bị cho nhóm kiến thức, kỹ cần có để hồn thành đề tài nghiên cứu Nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy, cô giáo, em học sinh trường Trung học phổ thông chuyên Đại học Vinh tạo điều kiện, giúp đỡ nhóm q trình thực nghiệm sư phạm Tuy nhiên, trình nghiên cứu đề tài, kiến thức chun ngành cịn hạn chế nên nhóm cịn nhiều thiếu sót tìm hiểu, đánh giá trình bày đề tài Rất mong quan tâm, góp ý thầy khoa Hóa học để đề tài nhóm đầy đủ hồn chỉnh Nhóm xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan đề tài “Tìm hiểu xây dựng tập Nhiệt động hóa chương trình Hóa học phổ thơng” tiến hành cách minh bạch, công khai Mọi thứ dựa cố gắng nỗ lực nhóm với hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình giảng viên Nguyễn Hồng Hào – Phan Thị Thùy Các số liệu kết nghiên cứu đưa đồ án hoàn tồn trung thực, khơng chép hay sử dụng kết đề tài nghiên cứu tương tự Nếu phát có chép kết nghiên cứu đề tài khác nhóm xin chịu toàn trách nhiệm MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN A MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu B NỘI DUNG CHÍNH CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 1.2 1.3 Nguyên lý I Nhiệt động học Nguyên lý II Nhiệt động học Thế đẳng nhiệt-đẳng áp chiều hướng trình CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Xây dựng ma trận đề kiểm tra đánh giá theo chương trình GDPT 2018 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Đối sánh chương trình 2018 chương trình cũ 3.2 Đối sánh chương trình 2018 chương trình Hóa học Hóa đại cương, Hóa lý 3.3 Bộ câu hỏi ứng với ma trận đề kiểm tra đánh giá xây dựng 3.4 Sắp xếp câu hỏi sách Kết nối tri thức ứng với ma trận xây dựng 3.5 Bộ đề kiểm tra ứng với ma trận đề kiểm tra xây dựng 3.6 Kinh nghiệm thu 3.7 Định hướng học tập, giải pháp kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN TRONG NHÓM MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nhiệt động hóa học môn khoa học nghiên cứu quy luật điều khiển trao đổi lượng hóa dạng lượng khác q trình hóa học Giá trị sức mạnh Nhiệt động học chỗ khơng cần phải làm thí nghiệm thường tốn tiền giờ, hồn tồn dựa vào nhiệt động hóa học xác định hiệu ứng lượng q trình hóa học mà tính tốn trả lời vấn đề sau đây: - Hiệu ứng nhiệt phản ứng hóa học - Dự đốn mức độ diễn biến phản ứng hóa học - Điệu kiện cân yếu tố bên ảnh hưởng đến cân Xác định hiệu suất phản ứng Mơn Hóa học mơn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, có nhiêu khả việc phát triển lực nhận thức cho học sinh Nó cung cấp cho học sinh kiến thức khoa học phổ thông, chất, biến đổi chất, mối liên hệ qua lại công nghệ khoa học, môi trường người Việc vận dụng kiến thức lý thuyết vào sống, việc giải tập có nội dung gắn với thực tiễn làm pháp triển em tinh thần tích cực, tự lập, óc sáng tạo, hứng thú nhận thức, tinh thần vượt khó, tức phẩm chất quý báu sống, lao động sản xuất Vậy nên xuất phát từ yêu cầu nghiệp giáo dục nay, thực trạng giảng dạy mơn Hóa học cấp trung học phổ thơng địi hỏi người giáo viên phải khơng ngừng nâng cao lực chuyên môn, đổi phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh tiếp thu tri thức cách tốt nhất, toàn diện Tuy nhiên trường trình giáo dục phổ thơng Nhiệt động hóa học chưa phổ cập cách rộng rãi tới học sinh Mặc dù, Nhiệt động hóa học mơn nội dung quan trọng có nhiều ảnh hưởng đến nhiều nội dung khác ví dụ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng cân hóa học, Nhưng thấy số giáo viên tập trung vào giảng dạy phần chủ yếu kí thi Trung học phổ thông Quốc gia mà phần liên quan đến Nhiệt động học, cân hóa học, tốc độ phản ứng lại quan tâm vơ tình gây nên tâm chung cho em học sinh phần đọc thêm, khơng có nhiều ảnh hưởng đến phần khác Khơng khó khăn mà học sinh tồn quốc gặp phải chương trình, tài liệu học tập liên quan chưa cập nhật liên tục Các em phải tự tìm tài liệu, lựa chọn đề tài phù hợp, phải biết chắt lọc kiến thức từ tài liệu bậc học cao làm tốn thời gian, gây nhàm chán trình học học sinh Xuất phát từ khó khăn đó, dựa vào kiến thức học, tìm tói, tìm hiểu chủ đề Nhiệt động hóa học nhóm chúng em định lựa chọn đề tài: “ Tìm hiểu xây dựng tập Nhiệt động hóa học chương trình Hóa học Phổ thơng” để cung cấp tài liệu cho học sinh giáo viên II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu lý thuyết, củng cố kiến thức, cung cấp tài liệu cho học sinh – sinh viên - Cung cấp ma trận đề kiểm tra, hệ thống câu hỏi phù hợp với yêu cầu cần đạt GDPT 2018 cho giáo viên, học sinh III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống lý thuyết tập phần kiến thức Nhiệt động hóa học cho giáo viên, học sinh THPT IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp tổng quan tài liệu: Sách, báo, internet, để xây dựng sở lý luận có liên quan đến phần kiến thức Nhiệt động học chương trình THPT Phối hợp phương pháp phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa, khái quát hóa, nghiên cứu tổng quan tài liệu lý luận có liên quan - Phương pháp điều tra thực tiễn: + Sử dụng phiếu hỏi, vấn để khảo sát tình trạng học tập học sinh nội dung Nhiệt động học + Xin ý kiến giảng viên hướng dẫn, học hỏi kinh nghiệm từ giáo viên có nhiều năm đứng lơp - Phương pháp xử lý thơng tin: Sử dụng phương pháp thống kê tốn học để xử lý số liệu NỘI DUNG CHÍNH CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nguyên lí I nhiệt động học 1.1.1 Phát biểu nguyên lí I - Nội dung nguyên lí I: Một hệ nhiệt động trao đổi lượng với môi trường xung quanh dạng nhiệt lượng Q công A tổng đại số Q+A ln ln số phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối hệ, hồn tồn khơng phụ thuộc vào đường  Nội hệ: ∆ U = Q – A = Q - P.∆ V a Quy ước dấu: + Hệ thu nhiệt: Q > 0; Hệ phát nhiệt: Q < + Hệ nhận công: A< 0; Hệ sinh công (thực công): A > b Nội năng: ∆ U = Q – A - Trong hệ cô lập: Q=0; A=0  ∆ U =0 Nội hệ lập ln ln bảo tồn - Q trình vịng: ∆ U = - Q trình mở: ∆ U = U2 – U1 = const  Nội U hàm trạng thái, biến đổi nội ∆ U phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối hệ, không phụ thuộc vào khoảng cách tiến hành trình c Nhiệt đẳng tích, nhiệt đẳng áp - Nhiệt đẳng tích V = const ∆ V = V2 – V1 = -> A=0  ∆ U = Qv  Nhiệt đẳng tích - Nhiệt đẳng áp P = const Qp = ∆ U + P.∆ V =( U2 – U1 ) + P.( V2 – V1 ) = (U2 +P.V2) – (U2 +P.V1) Đặt H = U+PV, hàm số trạng thái, kj/mol hay kcal/mol Qp = H2 – H1 = ∆ H ∆ H = = ∆ U + P.∆ V  Hiệu ứng nhiệt điều kiên đẳng áp biến đổi enthalpy, hay gọi Hiệu ứng nhiệt d Quan hệ Qv Qp Qp = Qv + ∆ nRT với ∆ n = ∑n khí ( sản phẩm) - ∑n khí ( tham gia) e Hiệu ứng nhiệt - Phản ứng tỏa nhiệt phản ứng nhận lượng cho môi trường dạng n nhiệt ( ∆ U < hay ∆ H hay ∆ H >0) 1.1.2 Áp dụng nguyên lý I vào hóa học – Nhiệt hóa học a Định luật Hess - Định luật: Hiệu ứng nhiệt không phụ thuộc vào cách thức mà theo q trình biến đổi xảy phụ thuộc vào trạng thái dầu trạng thái cuối trình A H1 H2 H Chất phản ứng H3 H4 B H5 Sản phẩm phản ứng C H = H1 + H2 = H3 + H4 + H5 b Hệ định luật Hess - Hệ 1: Hiệu ứng nhiệt phản ứng thuận phản ứng nghịch ngược dấu ∆ H n =  ∆ Ht - Nhiệt sinh (Nhiệt tạo thành): Là hiệu ứng nhiệt tạo thành mol chất từ đơn chất bền, lấy trạng thái chuẩn KH: ∆ H 0T,s + Enthalpy tiêu chuẩn ∆ H 0298,s 250C ,1atm + Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn đơn chất bền + Nhiệt tạo thành chất có giá trị âm bền - Hệ 2: Hiệu ứng nhiệt phản ứng tổng nhiệt sinh chất tạo thành trừ tổng nhiệt sinh chất tham gia aA + bB = cC + dD H1 H2 H3 H4 (Nhiệt tạo thành) Hpu = cH3 + dH4 – (aH1 + bH2) - Nhiệt cháy chất nhiệt lượng đốt cháy hồn tồn mol chất thành oxit cao điều kiện xác định, KH: ∆ H c + Nhiệt cháy xác định trạng thái chuẩn gọi nhiệt cháy chuẩn, có KH : ∆ H 298,c - Hệ 3: Hiệu ứng nhiệt phản ứng tổng nhiệt cháy chất tham gia trừ tổng nhiệt cháy chất tạo thành aA + bB = cC + dD H1 H2 H3 H4 (Nhiệt đốt cháy) Hpu = aH1 + bH2 – (cH3 + dH4) 1.1.3 Nhiệt dung a Nhiệt dung đẳng áp (Cp ) - Là nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ mol chất nguyên chât lên 1K điều kiện áp suất khơng đổi khoảng nhiệt độ khơng xảy chuyển pha H Nhiệt dung đẳng áp: Cp = ¿ = ( T ) p b Nhiệt dung đẳng tích (Cv ) - Là nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ mol chất nguyên chât lên 1K điều kiện đẳng tích khơng đổi khoảng nhiệt độ khơng xảy chuyển pha