KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG Sáng kiến dự thi cấp tỉnh BÁO CÁO SÁNG KIẾN KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Tác giả : Nguyễn Thị Thái Trình độ chuyên môn : Thạc sĩ Hóa học Chức vụ : Giáo viên môn Hóa học Nơi công tác : Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong Nam Định, tháng năm 2015 Phần thứ THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Đây chuyên đề dùng để bồi dưỡng HSGQG, học sinh giỏi thi khu vực trường THPT chuyên khu vực duyên hải đồng Bắc Bộ, nội dung kiến thức dạy học sinh chuyên Hóa 10,11; tài liệu cho học sinh chuyên Hóa và giáo viên dạy môn Hóa học Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ tháng năm 2014 đến tháng năm 2015 Tác giả: Họ tên : Nguyễn Thị Thái Năm sinh : 26 - 05 - 1980 Nơi thường trú : Số nhà 19/88 đường Vị Xuyên - Nam Định Trình độ chuyên môn : Thạc sĩ Hóa học Chức vụ công tác : Giáo viên Nơi làm việc : Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, T.P Nam Định Địa liên hệ : Số nhà 19/88 đường Vị Xuyên - Nam Định Điện thoại : 0913265103 Đồng tác giả: Không Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị : Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong Địa : 76 Vị Xuyên Điện thoại : 03503 640297 MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Điều kiện hoàn cảnh tạo sáng kiến II Thực trạng III Các giải pháp NỘI DUNG SÁNG KIẾN Chương I Khái quát cân hóa học Hằng số cân 1) 2) 3) a) b) c) d) Phản ứng thuận nghịch Định luận tác dụng khối lượng Hằng số cân Hằng số cân KP Hằng số cân Kc (hằng số cân nồng độ) Hằng số cân theo số mol Kn Đại lượng Kx Bài tập áp dụng chương I Chương II Chiều hướng diễn biễn trình hóa học Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff 1) 2) 3) Chiều hướng diễn biến trình hóa học Công thức Van’t Hoff Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff Bài tập áp dụng chương II Chương III Một số phương pháp xác định số cân 1) 2) 3) 4) Xác định số cân bằng phương pháp nhiệt động Xác định số cân bằng phương pháp gián tiếp tổ hợp cân Xác định số cân theo thành phần chất thời điểm cân XĐ số cân phản ứng T1 số cân T2 Bài tập áp dụng chương III Chương IV Các yếu tố ảnh hưởng tới chuyển dịch cân 1) 2) 3) 4) 5) Ảnh hưởng biến đổi nồng độ Ảnh hưởng biến đổi nhiệt độ Ảnh hưởng thay đổi áp suất Ảnh hưởng đưa vào cấu tử trơ Việc thêm khí hoạt động vào hệ Bài tập áp dụng chương IV Chương V Các trường hợp riêng Sự phá vỡ cân Cân nối tiếp Cân đồng thời Chương VI BÀI TẬP TỔNG HỢP IV Hiệu sáng kiến đem lại V Kiến nghị đề xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO Phần thứ hai MỞ ĐẦU I Điều kiện hoàn cảnh tạo sáng kiến Trong môn Hóa học nói chung Hóa học đại cương nói riêng, cân hóa học phần khó, gây khó khăn cho học sinh học tập Xây dựng hệ thống số nội dung lí thuyết chuyên đề cân hóa học áp dụng cho học sinh chuyên Hóa nhằm giúp học sinh bao quát lượng rộng kiến thức hiểu sâu vấn đề cân hoá học góp phần nâng cao hiệu học tập học sinh Vận dụng tập cân hóa học để hiểu rõ nắm vững vấn đề trình luyện tập cho kì thi Học sinh giỏi với mục đích thời gian ngắn học sinh nắm bắt giải nhiều tình nhất, đúc rút vốn hiểu biết kinh nghiệm cho thân Vì lí xây dựng hệ thống chuyên đề “Cân hóa học” để nghiên cứu nhằm giúp học sinh nắm nội dung vấn đề ứng dụng làm tập nhằm hỗ trợ thi học sinh giỏi thi khu vực trường THPT chuyên khu vực duyên hải đồng Bắc Bộ, Học sinh giỏi Quốc gia hay Quốc tế Đây chuyên đề mà sử dụng để dạy học sinh giỏi kì thi chọn HSGQG, học sinh chuyên Hóa 10, 11 ôn tập cho học sinh giỏi thi khu vực trường THPT chuyên khu vực duyên hải đồng Bắc Bộ II Thực trạng Trong trình học tập, nghiên cứu giảng dạy môn hóa học thấy môn Hóa học chuyên trường phổ thông môn khó, lượng kiến thức mà em cần cập nhật lớn Song nhồi nhét tất tri thức cho học sinh mà phải dạy cho học sinh phương pháp học lĩnh hội kiến thức đặc biệt học sinh chuyên học sinh giỏi giảng phương pháp hợp lí, phù hợp với hệ học trò dễ làm cho học sinh khó khăn việc tiếp thu kiến thức Giáo viên cho học sinh tự học cách đưa nhiều tài liệu tham khảo, để học sinh tự mày mò biển kiến thức để chiếm lĩnh tri thức Mà giáo viên phải tạo hội cho học sinh có phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học từ tạo cho em lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có người, kết học tập học sinh nhân lên gấp bội Vì viết sáng kiến kinh nghiệm với nội dung KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI với mục đích làm cho môn hóa học, đặc biệt chuyên đề ngày dễ hiểu, thiết thực, gần gũi lôi học sinh học, giúp em học sinh khoảng thời gian ngắn hiểu kiến thức để áp dụng để giải tập mà không cảm thấy khó khăn vấn đề tích hợp kiến thức nhiều giáo trình Nội dung kiến thức có giáo trình tài liệu tham khảo, có tài liệu viết sơ sài, có tài liệu lại viết sâu vấn đề Đối với học sinh chuyên THPT áp dụng kiến thức mức độ vừa phải để em hiểu áp dụng để giải tập lĩnh vực thi olympic khu vực, thi HSGQG, xa Vấn đề chỗ khoảng thời gian ngắn việc em tự nghiên cứu tài liệu rút kiến thức vừa phải cho khó khăn.Từ thực trạng thấy việc viết sáng kiến kinh nghiệm cần thiết cho giáo viên học sinh trình dạy học Việc cần phải dành nhiều tâm sức Tôi mong đồng nghiệp chung sức để có hệ thống kiến thức áp dụng hiệu công tác giảng dạy III Các giải pháp Nội dung sáng kiến gồm chương sau: Chương I Khái quát cân hóa học Hằng số cân Bài tập áp dụng chương I Chương II Chiều hướng diễn biễn trình hóa học Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff Bài tập áp dụng chương II Chương III Một số phương pháp xác định số cân Bài tập áp dụng chương III Chương IV Các yếu tố ảnh hưởng tới chuyển dịch cân Bài tập áp dụng chương IV Chương V Các trường hợp riêng Sự phá vỡ cân Cân nối tiếp Cân đồng thời Chương VI BÀI TẬP TỔNG HỢP Trong phần có đưa phương pháp giải, 15-20 tập mẫu, tập tham khảo Phần thứ ba NỘI DUNG SÁNG KIẾN Cân hoá học : Nghiên cứu khả năng, chiều hướng giới hạn phản ứng, nghĩa điều kiện phản ứng hoá học xảy ra, tự xảy theo chiều nào, phản ứng đạt cân bằng, hiệu suất phản ứng bao nhiêu, ảnh hưởng yếu tố bên đến chuyển dịch cân phản ứng CHƯƠNG I KHÁI QUÁT VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC HẰNG SỐ CÂN BẰNG 1) Phản ứng thuận nghịch Trong nhiều trình hóa học, chất phản ứng biến hóa hoàn toàn thành sản phẩm phản ứng Ví dụ đốt nóng có mặt chất xúc tác mangan đioxit (MnO2), muối kali clorat (KClO3) phân hủy hoàn toàn thành kali clorua (KCl) oxi theo phản ứng: 2KClO3 ⇌ 2KCl + 3O2 Nhưng KCl O2 kết hợp lại với tạo thành KClO Những phản ứng xảy theo chiều gọi phản ứng chiều Khi cho khí hidro qua oxit sắt từ (Fe 3O4) đốt nóng đến 500ºC, xảy phản ứng tạo thành Fe H2O: Fe3O4 + 4H2 ⇌ 3Fe + 4H2O Ngược lại cho sắt hạt tác dụng với nước 500ºC ta lại thu H Fe3O4 theo phản ứng ngược lại: 3Fe + 4H2O ⇌ Fe3O4 + 4H2 Như điều kiện xảy hai phản ứng ngược chiều nhau, nghĩa phản ứng thực theo hai chiều Những phản ứng gọi phản ứng thuận nghịch Khi viết phương trình phản ứng thuận nghịch, người ta hay dấu → dấu ⇌ Ví dụ: Fe3O4 + 4H2 ⇌ 3Fe + 4H2O Về lý thuyết nói phản ứng thuận nghịch thực tế phản ứng dịch chuyển hoàn toàn phía mà Đặc điểm phản ứng thuận nghịch thực cách hoàn toàn, nghĩa chất phản ứng biến hết thành sản phẩm Ví dụ: Khi trộn 1mol khí CO2 với mol khí H2 bình kín, đốt nóng đến 1200ºC, giữ cho nhiệt độ không đổi, tạo nên 0,6 mol khí CO 0,6 mol nước, nhận thấy phản ứng dừng lại Lúc bình lại 0,4 mol khí CO2 với 0,4 mol khí H2 Sở dĩ ta thấy phản ứng bề ngừng lại có phản ứng thuận nghịch xảy ra, nghĩa là: CO2 + H2 ⇌ CO + H2O Sau trộn CO2 với H2 , chúng bắt đầu tác dụng với tạo nên CO H2O Do phản ứng xảy ra, nồng độ CO với H2 giảm dần theo thời gian tốc độ phản ứng thuận giảm dần Nhưng đồng thời sản phẩm phản ứng thuận CO H2O lại bắt đầu tác dụng với tạo nên CO với H2 Nồng độ CO H2 phản ứng thuận tạo tăng lên dần Đến lúc đó, tốc độ phản ứng thuận tốc độ phản ứng nghịch Lúc đó, đơn vị thời gian có phân tử CO với H2 phản ứng thuận có nhiêu phân tử CO với H 2O tạo nên phản ứng nghịch Bởi dù có để lâu nữa, điều kiện bên giữ không đổi, nồng độ bốn chất hệ phản ứng không đổi Nếu làm thí nghiệm phản ứng nghịch, nghĩa trộn mol CO với mol H2O bình kín đốt nóng đến 1200ºC thu kết : 0,4 mol CO2, 0,4 mol H2, 0,6 mol CO 0,6 mol H2O Một hệ phản ứng có tốc độ phản ứng thuận tốc độ phản ứng nghịch gọi trạng thái cân hóa học Nhìn bề lúc tưởng chừng phản ứng ngừng lại (ΔG = 0) thực tế luôn diễn đồng thời trình thuận trình nghịch cân gọi cân động 2) Định luận tác dụng khối lượng Trong điều kiện nhiệt độ, áp suất không đổi xét phản ứng tổng quát: aA + bB +….→ cC + dD + … 10 ln 0,54 ∆H  1  = −  −  => ∆Hpư= 146,8 (kJ/mol) 0,5 8,314  1510 1500  CÂU 12 Cho cân sau :CO(k)+2H2(k) ⇌ CH3OH(k) KP (573K) = 2,5.10-3 ∆H0pư = - 90kJ.mol-1, giả thiết không đổi nhiệt độ thay đổi Trong bình kín, ban đầu lấy CO H theo tỷ lệ mol : nhiệt độ 573K Xác định áp suất toàn phần hệ để hiệu suất phản ứng đạt 70% Xác định phương trình phụ thuộc lnKp vào nhiệt độ (T) Tại 200bar, xác định nhiệt độ mà hiệu suất phản ứng đạt 70% Hướng dẫn giải: CO(k) + 2H2 (k) Ban đầu Cân 1-x ⇌ CH3OH(k) ntổng 2 – 2x x 3 – 2x Hiệu suất đạt 70% => x = 0,7 => PH KP = = 1− x PT = 0,1875PT ; PCO = PH = 0,375PT ; − 2x PCH 3OH h2 PCO P Ta có: => 2,5.10 − = PCH3OH = x PT = 0,4357 PT − 2x 0,4375 => PT-1= 1,23.10-2 =>PT =81,468 bar 0,1875.(0,375) PT ∆H 0pu K P (T ) ln =− K P (573K ) R 10825  1 − 24,88  −  => lnKP(T) = T  T 573  Tại PT = 200bar hiệu suất 70% 0,4375 −4 −2 => KP(T)= 0,1875.(0,375) 200 = 4,15.10 (bar ) => lnKP(T) =-7,79 = 10825 − 24,88 T => T = 633K CÂU 13 Nghiên cứu phản ứng : C6H5C2H5(k)+3H2(k) ⇌C6H11C2H5 (k) (X) (Y) (Z) Tiến hành khoảng 132 ÷ 2920C phương trình: lnKP = 9620 − 18,041 T Xác định ∆H0, ∆S0 ∆G0 phản ứng 2500C 79 Xác định nhiệt độ mà tiến hành được, thành phần hỗn hợp đầu 10% etylbenzen, 50% hiđrô 40% etyxiclohexan PT = 1atm Hướng dẫn giải: Ta có :lnKP = − ∆H pu RT + ∆S 0pu R =>∆H0pư=-79,98(kJ) ; => − ∆H pu RT =9620/T ∆S =-18,041=>∆S0= -150 (J/mol.K) R ∆G0 = -RTlnKP = - 8,314(250 + 273)lnKP= - 8,314 523  9620  − 18,041   523  = - 1534,4 (J/mol) < Px = 0,1 (atm); PY = 0,5 (atm); PZ = 0,4 (atm); QP = PZ 0,4 = = 32 PX PY 0,1 (0,5)3 Để phản ứng tự diễn : ∆G = ∆G0 + RTlnQP < ⇌  9620  − 18,041  + RT ln Qp  T  - RT  => - 79980 + 150.T + 288T < 79980 => T < 178,8 = 447 K CÂU 14 Xét phản ứng chuyển hoá CH4 nước 900K, áp suất toàn phần P, xuất phát từ hỗn hợp đầu chứa mol nước mol metan Hệ trung tâm cân CH4(k) + H2O(k) ⇌ CO(k) + 3H2(k) Kp1 = 1,30 CO (k) + H2O (k) ⇌ CO2(k) + H2(k) Kp2 = 2,2 Xác định áp suất toàn phần P thời điểm cân nCO = 0,50 mol, từ suy thành phần hệ Hướng dẫn giải: Ta có CH4(k) + H2O(k) 1- y 4–y–x CO (k) + H2O (k) y–x CO(k) + ⇌ y–x ⇌ 4–y–x 3y + x CO2(k) + x 80 3H2(k) H2(k) 3y + x Theo đầu bài: x = 0,50 mol; nT = nCH + n H O + nCO + nCO + n H =1–y + y – y – x + y – 2 x + x + 3y + x = + 2y Ta có : Vì pư (2) có ∆n = ( x) (3 y + x) 0,5 (3 y + 0,5) => Kp = Kx => K = ( y − x) (4 − y − x) = 2,2 ⇔ ( y − 0,5) (3,5 − y ) = 2,2 (y < 1) 3y + 0,5 = 4,8(4y - 17,5 - y2) = 19,2y - 8,4 - 4,8y2 4,8y2 = 16,2y + 8,9 = => y1 = 2,68 > (loại); y2= 0,69 => y = 0,69 K P (1) = = PCO PH32 PCH PH 2O  y − x   3y + x     nT   nT   = PT2 1 − y   − y − x      nT  nT    PT2 0,19 (2,57) = 1,3 0,31 2,81 (6,38) PT = 3,256 (atm) CÂU 15 Khi nung nóng đến nhiệt độ cao, PCl bị phân li theo phương trình: PCl (k) ⇌ PCl3 (k) + Cl2 (k) Cho m gam PCl5 vào bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy phản ứng phân li PCl Sau đạt tới cân áp suất khí bình p Hãy thiết lập biểu thức KP theo độ phân li α áp suất p Thiết lập biểu thức KC theo α, m, V Trong thí nghiệm thực nhiệt độ T người ta cho 83,300 gam PCl vào bình dung tích V1 Sau đạt tới cân đo p 2,700 atm Hỗn hợp khí bình có tỉ khối so với hiđro 68,862 Tính α KP Trong thí nghiệm giữ nguyên lượng PCl5 nhiệt độ thí nghiệm thay dung tích V2 đo áp suất cân 0,500 atm Tính tỉ số V2/V1 Trong thí nghiệm giữ nguyên lượng PCl dung tích bình V1 thí nghiệm hạ nhiệt độ bình đến T = 0,9 T1 đo áp suất cân 1,944 atm.Tính KP α Từ cho biết phản ứng phân li PCl thu nhiệt hay phát nhiệt Cho: Cl = 35,453 ; P : 30,974 ; H = 1,008 ; Các khí khí lí tưởng 81 Hướng dẫn giải: Thiết lập biểu thức cho Kp, Kc PCl5 (k) ⇌ PCl3 (k) + Cl2 (k) ban đầu a mol cân a–x x x (mol) Tổng số mol khí lúc cân : a + x = n α= x ; Khối lượng mol: M PCl5 = 30,974 + x 35,453 = 208,239 (g/mol); a M PCl3 =30,974+3x35,453 =137,333 (g/mol); M Cl2 = 70,906 (g/mol); m gam 208,239 gam/mol = a mol PCl5 ban đầu *Áp suất riêng phần lúc cân khí: PPCl5 = a − x p a+x x2 ( a + x) = PCl = PP Cl3 x P a+ x ; Kp = PCl2 × PPCl3 PPCl5 =  x   a + x × p÷   a-x  a + x ÷p   = a+x  × p ×  ÷×  a−x  p Kp = x2 a2 x ×p x α2 ×p = 2 × p ; Kp = a2 x × p = ( a + x ) (a − x ) a −x 1−α − 2 2 a * [PCl5] = a(1 − α ) aα ; [PCl3] = [Cl2] = V V Kc = a [ PCl3 ] [ Cl2 ] [ PCl5 ] = ( aα ) × V2 V a( 1− α ) = aα V(1 − α ) m α2 208, 239 V(1 − α ) Hoặc: Kp = Kc (RT)∆V Kp = Kc (RT) Kp = Kc pV → a+ x ∆Vkhí = pV = nRT = (a + x) RT → RT = pV pV = a(1 + α ) a+ x pV pV α2 α2 × p = Kc × p = Kc ; Thay x = aα → a(1 + α ) a+ x 1−α 1−α a α (1 + α ) → Kc = × V 1−α 82 = a α (1 + α ) aα × Kc = V + α (1-α ) = ( ) V(1 − α ) m α2 = 208, 239 V (1 − α ) * Quan hệ Kp Kc Từ cách : Kc = Kp RT a(1 + α ) pV Thay RT = a(1 + α ) → Kc = Kp × pV α a(1 + α ) = − α p × pV = a α2 V(1 − α ) 83,30 g Thí nghiệm : n PCl5 ban đầu = a = 208,239 g/mol = 0,400 mol M hỗn hợp cân bằng: 68,826 × 2,016 = 138,753 g/mol 83,30 g Tổng số mol khí lúc cân bằng: n1 = a (l + α1) = 138, 753 g/mol = 0,600 mol n1 = a (1 + α1) = 0,4.(1 + α1) = 0,600 → α = 0,500 * Tìm Kp nhiệt độ T1 : Kp = (0,5) α2 × 2,70 = 0,900 × p = − (0,5) 1−α Thí nghiệm 2: - Giữ nguyên nhiệt độ → Kp không đổi - Giữ nguyên số mol PCl5 ban đầu: a = 0,400mol - Áp suất cân P2 = 0,500 atm Ta có α 22 α 22 × × 0,500 = 0,900 → α22 = 0,64286 → α2 = 0,802 p = Kp = − α 22 − α 22 Tổng số mol khí lúc cân bằng: n2 = 0,4 (1+ α2) ≈ 0,721 (mol) * Thể tích bình TN 2: V2 = n RT1 n1RT1 so với V ; = p2 p1 V2 n p1 × = = V1 n1 p 0, 721 2, 700 × = 6,486 (lần) 0, 600 0,500 Thí nghiệm 3: - Thay đổi nhiệt độ → Kp thay đổi - Giữ nguyên số mol PCl5 ban đầu a = 0,400 mol V1 - Áp suất cân P3 thay đổi do: nhiệt độ giảm (T3 = 0,9 T1), tổng số mol khí thay đổi (n3 ≠ n1) P3 = 1,944 atm ; Tính α3 : n3 = a (1+ α3) = 0,400 × (1+ α3) ; p3V1 = n3RT3 = 0,9 n3RT1 ; P1V1 = n1RT1 P3 0,9 n = P1 n1 1,944 → 2, 700 = 0, 400 × (1 + α ) × 0,9 0, 600 83 → α3 = 0,200 → n3 = 0,48 mol * KP (T3 ) = α 32 (0, 200) × p × 1,944 = 0,081 = − α 32 − (0, 200) * Khi hạ nhiệt độ, Kp giảm → cân chuyển dịch theo chiều nghịch Chiều nghịch chiều phát nhiệt → Chiều thuận chiều thu nhiệt CÂU 16 Sunfurylđiclorua SO2Cl2 hoá chất phổ biến phản ứng Clo hoá Tại 3500C atm, phản ứng thuận nghịch :SO2Cl2(k) ⇌ SO2 (k) + Cl2 (k) (1) Kp = 50 a Tính % theo thể tích SO2Cl2 (khí) lại (1) đạt đến trạng thái cân điều kiện cho b Ban đầu dùng 150 mol SO2Cl2 Tính số mol Cl2(k) thu (1) đạt đến trạng thái cân (Các khí coi lí tưởng ) Hướng dẫn giải: a) Gọi số mol SO2Cl2 ban đầu 1, độ phân li α , ta có: SO2Cl2 (k) ⇌ SO2 (k) + Cl2 (k) (1) Ban đầu Phân li Cân 0 α (1 − α) α α Vì khí khí lí tưởng nên pi=P.xi ; mà xi=ni/∑ nj ;nCl2 = α ; nSO2Cl2 = (1 − α) ;còn ∑ nj = + α Kp = P ∝2 1− ∝ ∝= Kp = P + Kp 50 + 50 ∝= 0,9806 Số mol SO2Cl2 (1 − α) ≈ 0,0194 (mol) Do SO2Cl2 lại chiếm: 0,0194:1,9804 ≈ 0,98% Đây % theo số mol, % theo thể tích Vậy (1) đạt tới cân SO2Cl2 lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích hệ (Hoặc SO2Cl2 (k) ⇌ SO2 (k) + Cl2 (k) Kp = 50 atm P thời điểm CB, Pbđầu p2 = 50 → p + 100p − 100 = 84 − 2p (1) - (p + p) p p pSO2Cl2 = - × 0,9902 = 0,0196 (atm) pSO2Cl2 = P xSO2Cl2 => xSO2Cl2 = 0,0196 : = 0,0098 hay 0,98%(x SO2Cl2 phần mol SO2Cl2) % theo số mol % theo thể tích Vậy (1) đạt tới cân SO 2Cl2 lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích hệ.) c) Ban đầu dùng 150 mol (khí), tính số mol Cl2(khí) thu (1) đạt tới cân bằng: Theo (1) ta có: nSO2 = nCl2 = nSO2Cl2 × 98,06 = 150 × 0,9806=>nCl2 = 147,09 mol CÂU 17 Cho phản ứng: CH4(k)⇌ C(r)+2H2 (k); ∆H = +74,9kJ Ở 5000C số cân phản ứng Kp=0,41 a Tính Kp 8500C (Giả thiết ∆H không đổi khoảng nhiệt độ trên) b Trong bình chân không dung tích 50 lít giữ 8500C, người ta cho vào mol CH4 Xác định độ phân ly α CH4 áp suất hỗn hợp khí thời điểm cân (Giả thiết khí lý tưởng) Hướng dẫn giải: a ln K P ( T2 ) ∆H  1   −  => ln KP(1123K)/ 0,41= 74900/8,314.(1/773-1/1123)=> = K P ( T1 ) R  T1 T2  KP (1123K) = 15,5 ; b CH4(k)⇌ C(r)+2H2 (k) KP (1123K) = 15,5 α 2α 1-α α n tổng = 1+α KP (1123K) = 15,5= PH22/PCH4 = 4α2/(1-α2).Phệ ; Phệ= nhệRT/V=(1+α)0,082.1123/50 α= 0,74 áp suất toàn phần Phệ=3,2 atm CÂU 18 Cho cân bằng: CH4(k)+H2O(k)⇌CO(k)+3H2 (k) (1).Tại 1100K, số cân Kp cân 357 Ban đầu người ta lấy CH4 H2O theo tỷ lệ 85 mol : Tại thời điểm cân bằng, người ta thu hỗn hợp có tỷ khối so với H2 20/3 Xác định áp suất riêng phần khí thời điểm cân áp suất toàn phần hệ Hướng dẫn giải: H2O ⇌ CH4 (k) + Ban đầu n0 4n0 Phản ứng x x Cân n0 – x 4n0 – x M n2 = Ta có : M n2 = CO(k) + 3H2 (k) mol x 3x x 3x 20 40 x2= 3 16( n − x ) + 18(4n − x) + 28 x + x 5n + x => x = 0,8n0 Pco= x.PT/5n0+2x = 0,8.PT/6,6; PH2= 3x.PT/5n0+2x = 2,4.PT/6,6; PCH4= (n0x).PT/5n0+2x = 0,2.PT/6,6; PH2O= 3,2n0.PT/5n0+2x = 3,2.PT/6,6; Kp=357= Pco PH23/PCH4.PH2O => PT=30atm Pco=40/11 ; PH2=120/11; PCH4=10/11; PH2O=160/11 CÂU 19 Tại 1000K, cân sau: C(r) + H2O (k) ⇌ CO(k) + H2 (k) (1) Kp = 4,1 a) Tính độ chuyển hoá (α) ban đầu người ta cho vào bình phản ứng dung tích 10,0 lít hỗn hợp gồm 24 gam C 54 gam H 2O Nhiệt độ bình phản ứng 1000K b) Nếu tăng thể tích bình lên 100,0 lít giữ nhiệt độ 1000K Xác định số mol khí bình sau phản ứng áp suất hỗn hợp khí bình sau phản ứng Các khí coi lý tưởng Hướng dẫn giải: a) Ta có PH0 O ( k ) = n 0,082 1000 RT = = 24,6 (atm) V 10 C(r) + H2O (k) ⇌ CO(k) + H2 (k) 86 Kp = 4,1 Ban đầu 24,6 Cân 24,6 – x Ta có : KP = PCO PH PH 2O x x x2 = 4,1 => x2 + 4,1x - 100,86 = => x = 8,2 24,6 − x = (atm) x 8,2 Độ chuyển hoá α = P = 24,6 = 0,333 H O b) Tăng thể tích bình lên 100,0 lít : PH 2O + PCO + PH = n n 0,82 1000 = 0,82 nn 100 C(r) + H2O (k) ⇌ CO(k) + H2 (k) Ban đầu 3mol Cân 3–x => PT PH 2O = = x 0,82 (3 + nn2 = − x + x = + x x x) => PCO = PH = x PT = 0,82 x ; + x − x PT = 0,82 (3 − x) + x => KP = PCO PH PH 2O = (0,82) x = 4,1 0,82 (3 − x) x2 = 15 - 5x  x2 + 5x - 15 = => x = 2,11 (mol) > => Khi tăng lên 100 lít, cân bị phá vỡ => Số mol khí bình : nCO = nH = 2mol ; PT = nH 2O = 1mol 0,82.1000 = 4,1 (atm) 1000 CÂU 20 Ở 8200C số cân phản ứng phân huỷ:CaCO3(r)⇌CaO(r)+ CO2(k) Kp = 0,2 Trong bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít 8200C , ta đưa 0,1 mol CaCO3 vào a Tính thành phần số mol chất trạng thái cân b Giả sử tăng dần thể tích V (vẫn 8200C) Vẽ đồ thị biểu diễn biến thiên áp suất P số mol CaO theo thể tích V 87 Trong bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít 8200C ta đưa 0,1 mol CaO vào.Sau bơm khí CO2, vẽ đồ thị biểu diễ biến thiên áp suất P p(atm) theo số mol CO2 đưa vào 0,2 Hướng dẫn giải: Ta có cân bằng: 22,4 CaCO3(r) ⇌ CaO(r) + CO2 (k) V(lit) 44,8 với Kp = 0,2 0,1 0,1 – n n n a Nếu CaCO3 chưa bị phân huỷ hoàn toàn ( n < 0,1) => PCO = Kp = 0, (atm); p(atm) 0,2 n= PV 0, 2.22, = = 0, 05(mol) RT 0, 082.1093 0,05 0,15 n Vậy số mol chất trạng thái cân bằng: CaCO3 : 0,05(mol); CaO : 0,05 (mol); CO2 : 0,05 (mol) b Khi CaCO3 phân huỷ hoàn toàn số mol CO2 = 0,1 (mol) Thay vào phương trình trạng thái=>V = 44,8 (l) tiếp tục tăng V áp suất lại giảm số mol khí không đổi=> mối liên hệ: p = 8,96 ; đồ thị: V Khi cho CO2 vào ta có phương trình: CaO(r)+CO2(k)→CaCO3 (r) (1) số mol CO2 < 0,05 mol tức p < 0,2 (atm) (1) không xảy Khi p = 0,2 (atm) bắt đầu xảy phản ứng, p = const số mol CaO phản ứng hết, p = 0,2(atm) => số mol CO2 = 0,15 (mol) sau p tăng theo số mol CO2 theo phương trình:p = 4(n – 1).Ta có đồ thị 88 IV Hiệu sáng kiến đem lại "KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI." góp phần nâng cao hiệu dạy học, kích thích hứng thú học tập phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo cho học sinh Học sinh nắm kiến thức, hiểu nhớ lâu Đồng thời rèn luyện cho em học sinh phương pháp học, đọc sách hiệu quả, giúp bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh chuyên Đối với thân tích lũy thêm nhiều kiến thức môn chuyên, kinh nghiệm giảng dạy, việc soạn giáo án điện tử đạt kết cụ thể định Bên cạnh đó, chuyên đề tạo điều kiện cho em học sinh chuyên Hóa rèn luyện để có phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học từ khơi dậy cho học sinh lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có người, kết học tập từ nhân lên gấp bội, giúp em nỗ lực tạo chuyển biến từ học tập thụ động sang tự học chủ động, tạo điều kiện phát triển tự 89 học chuyên đề với giúp đỡ, hướng dẫn định hướng kiến thức giáo viên Thông qua việc soạn xếp nội dung kiến thức cho phù hợp với học sinh, việc viết sáng kiến kinh nghiệm buộc giáo viên phải tham khảo tổng hợp kiến thức từ nhiều tài liệu tham khảo, qua giáo viên nâng lên trình độ mới, đúc rút vốn hiểu biết kinh nghiệm thân Tài liệu môi trường tri thức giao tiếp thầy trò tạo nên mối quan hệ hợp tác đường chiếm lĩnh nội dung học tập V Kiến nghị đề xuất KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI với mục đích nâng cao hiệu giảng tiếp thu kiến thức dạy học, xin đề xuất số ý kiến sau: Đối với giáo viên: Phải liên tục cập nhật bổ sung kiến thức, tự tìm tòi, nghiên cứu, đổi phương pháp, đặc biệt cần tích cực giao lưu học hỏi đồng nghiệp thông qua mạng Internet qua trình độ giáo viên bộc lộ phát huy tiềm sáng tạo Đối với tổ môn nhà trường: - Tổ chức nhiều buổi hội nghị, hội thảo đổi phương pháp dạy học để giáo viên học tập từ đồng nghiệp thường xuyên cập nhật phương pháp dạy học tiên tiến - Mở diễn đàn giao lưu cho giáo viên để trao đổi thông tin, tài liệu, kinh nghiệm việc sử dụng phần mềm dạy học từ giáo viên tự nâng cao, bồi dưỡng phương pháp dạy học cho thân 90 Trên sáng kiến kinh nghiệm thân đúc kết trình áp dụng chuyên đề cân hóa học để bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên Hóa trung học phổ thông Đây chia sẻ nhỏ tránh khỏi hạn chế, sai sót Vì vậy, mong nhận ý kiến đóng góp bổ sung từ thầy cô giáo đồng nghiệp Đánh giá, xếp loại quan Tác giả sáng kiến Nguyễn Thị Thái TÀI LIỆU THAM KHẢO HOÀNG NHÂM, Hóa học vô cơ, tập , Lý thuyết đại cương Hóa học, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2010 TRẦN VĂN NHÂN, NGUYỄN THẠC SỬU, NGUYỄN VĂN TUẾ, Hóa lí, tập 1, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2010 NGUYỄN ĐÌNH HUỀ, Giáo trình hóa lí, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2006 VŨ ĐĂNG ĐỘ, Cơ sở lí thuyết trình hóa học, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2009 ANDRÉ DURUPTHY, ANDRÉ CASALOT, ALAIN JAUBERT, TỪ NGỌC ÁNH (dịch), Hóa học (Năm thứ hai MP-MP*-PSI-PSI*-PT-PT*), Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2009 LÊ MẬU QUYỀN, Cơ sở lí thuyết hóa học, phần tập, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 91 Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Trần Hiệp Hải, Những nguyên lí hóa học, phần tập, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2000 Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Trần Hiệp Hải, Nguyễn Thị Thu, Bài tập Hóa lí sở, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 LÊ MẬU QUYỀN, Bài tập hóa học đại cương, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, 2008 10 Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Bùi Duy Cam, Hóa học đại cương, , Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội 11 Nguyễn Văn Duệ, Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thu, Bài tập Hóa lí, *), Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2009 12 RENÉ DIDIER, Bài tập Hóa học đại cương tập 1, người dịch Vũ Đăng Độ, Nguyễn Văn Minh, Hà Nội, 1996 CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN (Xác nhận, đánh giá, xếp loại) SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO (Xác nhận, đánh giá, xếp loại) 92 93 [...]... Hằng số cân bằng: 3) Hằng số cân bằng a) Hằng số cân bằng KP Giả thiết rằng các khí trong hệ đều là các khí lý tưởng và tuân theo phương trình trạng thái: Trong đó: PA, PB, PC, PD,… là áp suất riêng phần chất khí A, B, C, D,… lúc cân bằng KP là hằng số cân bằng tính từ áp suất riêng Những số mũ a, b, c, d,… là những hệ số của các chất trong phương trình phản ứng b) Hằng số cân bằng Kc (hằng số cân bằng. .. là hằng số cân bằng vì nó phụ thuộc cả vào nhiệt độ và áp suất 13 BÀI TẬP ÁP DỤNG CHƯƠNG I Bài 1: Xét phản ứng ở pha khí: N 2 O4( k ) ƒ 2 NO2( k ) Khi phản ứng đạt tới cân bằng hóa học, áp suất chung của hệ là P, α là độ điện li của N2O4 Hãy thiết lập: a) Biểu thức tính Kp b) Biểu thức liên hệ (Kc, Kp), (Kx, Kp), Kx có phải là hằng số cân bằng không? Nhận xét: Học sinh cần nắm vững về biểu thức tính... ứng đạt đến trạng thái cân bằng: ΔG = 0 → → Khi T = hằng số → (1.1) → Trường hợp cân bằng được thiết lập giữa các chất khí, có thể thay hoạt độ các chất trong biểu thức tính hằng số cân bằng K bằng áp suất riêng phần các chất đó trong hỗn hợp Chú ý: Hoạt độ chất rắn hoặc chất lỏng nguyên chất bằng 1 Đối với những hệ phản ứng dị thể, người ta chứng minh được rằng hằng số cân bằng chỉ phụ thuộc vào pha... đạt tới trạng thái cân bằng ở áp suất chung là 1 atm (Mh là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khi ở trạng thái cân bằng) Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên 17 Nhận xét: Bài cho M h của các chất như vậy có mối liên hệ để tính Kc, mà đề bài hỏi tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng ở mỗi nhiệt độ trên Như vậy sau khi tính Kc, ta dung biểu thức liên hệ Kc, Kp để tính Kp Giải: Gọi... dư để thực hiện phản ứng ở T=700K và có chất xúc tác ở áp suất thường 16 Khi cân bằng ở áp suất 1 atm và 700K thu được hỗn hợp khí gồm 0,21 mol SO2 ; 5,37 mol O2; 10,30 mol SO3 và 84,12 mol N2 Tính hằng số cân bằng Kp Nhận xét: Kp được tính bằng tích áp suất riêng phần của các chất sản phẩm chia cho tích áp suất riêng phần của các chất tham gia tại thời điểm cân bằng với số mũ của nó Giải: Tại cân bằng, ... 28 Chỉ số cân bằng chỉ áp suất riêng phần của các chất ở lúc cân bằng Vì đối với một chất, µ0i (T) chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ nên đối với một phản ứng đã cho, ∆G0 = const ở mỗi nhiệt độ xác định Từ đó suy ra biểu thức hằng số cân bằng ở T = const: So sánh (2) và (3) ta được biểu thức liên hệ giữa thế đảng áp và hệ số cân bằng: Thay biểu thức này vào (1) ta được phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff: Phương... 2) Công thức Van’t Hoff: Từ công thức cơ bản của nhiệt động lực học : ∆G°=∆H ° - T∆S° = -RTlnK Rút ra : lnK = Giả sử nhiệt độ T1 hằng số cân bằng của phản ứng là K1, còn nhiệt độ T2 hằng số cân bằng của phản ứng là K2 Cũng giả thiết rằng trong khoảng từ T1 đến T’2 ∆H và ∆S° thay đổi không đáng kể, ta có: lnK1= (1) ; lnK2= (2) Lấy (2)trừ đi (1), ta có: ln K2-lnK1 = – → ln(K2/K1) = ( - ) Biểu thức này... phản ứng hoá học PC/ V PD/ V PA/ V PB/ V C Nếu kí hiệu: A được viết gọn lại là: D = K P/ B / ∆G = RT (ln K P − ln KP) Nếu kí hiệu áp suất riêng phần của các chất ở trạng thái cân bằng là P i thì PCV PDV PAV PBV C điều kiện cân bằng của phản ứng sẽ là: K / P = KP hay A D B = KP KP được gọi là hằng số cân bằng của phản ứng, biểu thị qua áp suất riêng phần Có thể xác định KP của phản ứng bằng thực nghiệm... Hằng số cân bằng Kc (hằng số cân bằng nồng độ) Với các chất khí lý tưởng Pi = CiRT với Ci là nồng độ chất i Tại trạng thái cân bằng nồng độ chất i bằng [i] Với: Δn = ( c + d + …) – ( a + b +…) → c) Hằng số cân bằng theo số mol Kn Ta có 12 Trong đó: n là tổng số mol các khí tại cân bằng P là áp suất toàn phần của hệ Với: Δn = ( c + d + …) – ( a + b +…) Ta có : PV = nRT → Do đó ta có: d) Đại lượng Kx Ta... ban đầu cần tính ra số mol của các chất tại thời điểm cân bằng, rồi thay vào biểu thức tính Kp Nắm chắc mối liên hệ (Kc, Kp), (Kx, Kp) Chú ý Kx không phải hằng số cân bằng vì nó phụ thuộc vào cả nhiệt độ và áp suất Giải: N 2 O4( k ) ƒ 2 NO2( k ) Ban đầu 1 [] 1−a 2α Tổng số mol hỗn hợp sau phản ứng ∑n = 1+α (mol) 14 a) PN2O4 = PNO2 = Kp = Tại cân bằng: 1−α Phệ 1+α 2α Phệ 1+α 2 PNO 2 PN 2O4 = 4α 2 4α ...Nam Định, tháng năm 2015 Phần thứ THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC... Hóa và giáo viên dạy môn Hóa học Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ tháng năm 2014 đến tháng năm 2015 Tác giả: Họ tên : Nguyễn Thị Thái Năm sinh : 26 - 05 - 1980 Nơi thường trú : Số nhà 19/88 đường... qua số biến đổi thu được: ∆H° =R.T1.T2.ln(K2/K1) : (T2-T1) = 8,314.731.764.2,303log(45,9/49,8):(7 64-7 31) = - 112968 J/mol Bài Đối với phản ứng: KClO3 (r) → KCl (r) + O2 (k) Với : Chất H (kJ/mol)