giáo án bài soạn nguyên lý I nhiệt động lực học

III/ Giảng bài mới Các nội dung giảng Thời gian (phút) Phương pháp Hoạt động của ngừơi dạy Hoạt động của người học Phương tiện, đồ dùng dạy học I / Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản trong nhiệt động học. 1/ Hệ và môi trường: Hệ nhiệt động (gọi tắt là hệ): là một vật hay một nhóm vật gồm số lớn phân tử, nguyên tử (một phần của vũ trụ) lấy ra nghiên cứu. Phần còn lại là môi trường. Vậy môi trường xung quanh là toàn bộ phần còn lại của vũ trụ bao quanh hệ. + Hệ hở: có thể trao đổi chất và năng lượng với môi trường xung quanh. + Hệ kín: không thể trao đổi chất mà chỉ có sự trao đổi năng lượng với môi trường xung quanh. + Hệ cô lập: không thể trao đổi chất và năng lượng với môi trường xung quanh. 2/ Quy ước về dấu trong quá trình trao đổi năng lượng: Quy ước: Hệ nhận năng lượng: dấu + 5 3 Thuyết trình Thuyết trình Đặt vấn đề vào bài: Thế nào là một hệ? Hệ nhiệt động là gì? Lấy ví dụ một hệ nhiệt động gồm thanh Zn cho vào cốc dd HCl Lấy ví dụ một cốc nước nóng sẽ tỏa nhiệt ra môi trừơng, Q- Lắng nghe, suy nghĩ, trả lời câu hỏi, liên hệ bài học Lắng nghe, suy nghĩ, liên hệ bài học Máy chiếu Bảng, phấn Hệ nhường năng lượng dấu - II/ Áp dụng nguyên lý I vào hóa học. Nhiệt hóa học. Nhiệt hóa học là quá trình nghiên cứu hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học. Cơ sở lý thuyết của nhiệt hóa học là nguyên lý I của nhiệt động học. 1/ Nguyên lý I của nhiệt động học. 1.1/ Khái niệm nội năng Nội năng của hệ (kí hiệu U) là một hàm đơn giá của trạng thái nghĩa là ứng với mỗi trạng thái xác định (p, V, T ) chỉ có một giá trị nội năng duy nhất. 1.2/ Phát biểu nguyên lý I của nhiệt động học Trong một quá trình bất kỳ, biến thiên nội năng của hệ bằng tổng lượng nhiệt Q mà hệ nhận được trừ đi công A mà hệ sinh Nguyên lý I có thể biểu diễn dưới dạng toán học: ∆U = Q – A Người ta qui ước: hệ sinh công A>0; hệ nhận nhiệt Q>0. Đặt: H = U + pV H được gọi là entalpy, nó là một 5 5 Thuyết trình, phát vấn Thuyết trình, phát vấn Nội năng của hệ gồm động năng và thế năng, động năng thế năng của hệ là gì? Ví dụ: ta nung nóng một xi lanh chứa khí thì hiện tượng gì xảy ra? Suy nghĩ, Trả lời câu hỏi Suy nghĩ, trả lời câu hỏi, liên hệ bài học hàm trạng thái vì: U và pV đều là những hàm trạng thái. 1.3/ Dự đoán chiều hướng diễn ra của phản ứng Trong điều kiện bình thường phản ứng tự diễn ra khi ∆H < 0 (phản ứng tỏa nhiệt ). Còn các phản ứng thu nhiệt (∆H > 0) chỉ xảy ra khi được cung cấp năng lượng từ bên ngoài cho hệ. Ví dụ: phản ứng N 2 + 3H 2  2NH 3 ; ∆H = -10,5 kcal Phản ứng diễn ra theo chiều thuận tạo thành NH 3 là ứng với năng lượng nhỏ nhất của hệ. 2/ Áp dụng nguyên lý I của nhiệt động học 2.1/ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng – phương trình nhiệt hóa học - Hiệu ứng nhiệt phản ứng là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học - Nếu quá trình là phát nhiệt : giảm entalpy. - Nếu quá trình là thu nhiệt: tăng entalpy. - Phương trình nhiệt hóa học là phương trình phản ứng có ghi hiệu ứng nhiệt và trang thái tập 3 3 Thuyết trình Thuyết trình Lấy ví dụ phương trình nhiệt hóa học: N 2 + 3H 2  2NH 3 ∆H = -10,5 kcal Lắng nghe lời giảng, ghi lại kiến thức Lắng nghe lời giảng, ghi lại kiến thức hợp các chất tham gia và tạo thành. - Hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn ∆H o298 : được tính với 1 mol hợp chất, ở nhiệt độ 25 o C. 2.2/ Nhiệt tạo thành và nhiệt đốt cháy - Nhiệt tạo thành là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất từ các đơn chất ứng với trạng thái tự do bền vững nhất. - Nhiệt tạo thành của các bền ở điều kiện chuẩn được chấp nhận bằng 0. - Nhiệt đốt cháy là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy bằng oxi 1 mol chất hữu cơ để tạo thành khí CO 2 , nứơc lỏng và một số sản phẩm khác. 2.3/ Các định luật nhiệt hóa học 2.3.1/ Định luật Lavoisier – Laplace “ Lượng nhiệt phân hủy một chất bằng lượng nhiệt tạo thành hợp chất đó từ các nguyên tố” 2.3.2/ Định luật Hess + Hiệu ứng nhiệt phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm phản ứng trừ đi tổng nhiệt các chất dầu (có nhân hệ số mỗi 3 5 10 Thuyết trình Thuyết trình, phát vấn Thuyêt trình, phát vấn Ví dụ: ½ H 2 + ½ I 2 = HI; ∆H tt(HI) = -6,2 Kcal/mol HI = ½ H 2 + ½ I 2 ; ∆H ph(HI) = 6,2 Kcal/mol Ví dụ: H 2 O = H 2 + ½ O 2 ; ∆H ph = 57,80 Kcal/mol H 2 + ½ O 2 = H 2 O; ∆H ph = 57,80 Kcal/mol Lắng nghe lời giải, ghi lại kiến thức Liên hệ từ ví dụ, nhớ nhiệt phân hủy dấu (+), tạo thành (-) Từ những kiến thức vừa học giải ví dụ 1 chất trong phương trình phản ứng) ∆Hp/ư = ∑∆Httsp - ∑∆Htttc Theo định luật HESS: ∆H = (∆H 3 + ∆H 4 ) – (∆H 1 + ∆H 2 ) Ứng dụng của định luật Hess: Dựa vào định luật Hess và các hệ quả của nó có thể xác nhiệt tạo thành hoặc nhiệt đốt cháy của một chất, năng lượng liên kết hoặc năng lượng mạng lưới tinh thể. Ví dụ 1: Xác định ∆H của phản ứng: S(r) + O 2 (k) = SO 3 (k) ∆H1 = ? Biết S(r)+ O 2 (k) = SO 2 (k) ∆H2 = -297kcal/mol SO 2 (r) + ½O 2 (k) = SO 3 (k) ∆H3 = -98kcal/mol . cứu hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học. Cơ sở lý thuyết của nhiệt hóa học là nguyên lý I của nhiệt động học. 1/ Nguyên lý I của nhiệt động học. 1.1/ Kh i niệm n i năng N i năng của hệ (kí hiệu. nghe l i giảng, ghi l i kiến thức Lắng nghe l i giảng, ghi l i kiến thức hợp các chất tham gia và tạo thành. - Hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn ∆H o298 : được tính v i 1 mol hợp chất, ở nhiệt độ 25 o C. 2.2/. III/ Giảng b i m i Các n i dung giảng Th i gian (phút) Phương pháp Hoạt động của ngừ i dạy Hoạt động của ngư i học Phương tiện, đồ dùng dạy học I / Một số kh i niệm và định nghĩa