Bài 36. Tốc độ phản ứng hoá học tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh...
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
KHOA HÓA - SINH - KTNN
LỚP ĐHSHÓA 13 L2 MÔN HỌC PPDH HÓA HỌC 2
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CHƯƠNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC
(HÓA HỌC 10)
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Phạm Văn Hai
Trang 2NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CHƯƠNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC
(HÓA HỌC 10)
I Mục tiêu của chương
II Nội dung kiến thức trong chương
III Những điểm cần lưu ý trong giảng dạy
các nội dung quan trọng.
Trang 3I MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG
1 Về kiến thức: Biết được:
- Khái niệm về tốc độ phản ứng hóa học.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: nồng độ,
áp suất, nhiệt độ, diện tích tiếp xúc, chất xúc tác.
- Phản ứng một chiều, thuận nghịch.
- Khái niệm cân bằng hóa học.
- Định nghĩa sự chuyển dịch cân bằng hóa học.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học.
- Nội dung nguyên lí Lơ Sa- tơ- li-ê
- Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong kĩ thuật và đời sống.
Trang 4I MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG
2 Về kĩ năng: HS có kĩ năng
- Vận dụng các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
và cân bằng hóa học để điều khiển phản ứng hóa học.
- Sử dụng biểu thức hằng số cân bằng để tính nồng độ các chất và ngược lại.
- Dự đoán được chiều chuyển dịch cân bằng hoá học trong những điều kiện cụ thể.
- Rèn luyện kĩ năng tiến hành thì nghiệm, quan sát,
mô tả và giải thích hiện tượng thí nghiệm hóa học.
- Phát triển năng lực phân tích và khái quát hóa vấn đề trên cơ sở tư duy logic.
Trang 53 Về tư tưởng - Thái độ:
- Có ý thức vận dụng kiến thức trong chương để lí giải những biện pháp, qui trình kĩ thuật trong sản xuất và hiện tượng thực tiễn trong đời sống.
- Có lòng tin vào khoa học và con người có khả năng điều khiển các quá trình hóa học.
- Tích cực, chủ động.
- Cẩn thận khi tiếp xúc với hóa chất.
I MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG
Trang 6II Nội dung kiến thức trong chương
Nội dung kiến thức trong chương bao gồm 3 vấn đề lớn, đó là:
-Tốc độ phản ứng hóa học Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
-Cân bằng hóa học Hằng số cân bằng hóa học Sự chuyển dịch cân bằng và các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
-Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bẳng hóa học trong sản xuất hóa học.
Trang 7Các nội dung trên được cấu trúc thành các bài học (Chương trình chuẩn):
Bài 36: Tốc độ phản ứng hóa học.
Tư liệu: Chất xúc tác men (enzim).
Bài 37: Bài thực hành số 6 Tốc độ phản ứng hóa
học.
Bài 38: Cân bằng hóa học.
Tư liệu: Một số phương pháp sản xuất hiđro trong
công nghiệp.
Bài đọc thêm: Hằng số cân bằng.
Bài 39: Luyện tập: Tốc độ phản ứng và cân bằng
hóa học.
II Nội dung kiến thức trong chương
Trang 8Các nội dung trên được cấu trúc thành các bài học (Chương trình nâng cao):
Bài 49: Tốc độ phản ứng hóa học.
Tư liệu: Con bọ cánh cứng Brachinus tự vệ như thế nào?
Bài 50: Cân bằng hóa học.
Tư liệu: Cuộc sống ở độ cao và quá trình sản sinh ra hemoglobin.
Bài 51: Luyện tập: Tốc độ phản ứng và cân bằng
Trang 91 Tốc độ phản ứng hóa học
III Những điểm cần lưu ý trong giảng
dạy các nội dung quan trọng
2 Cân bằng hóa học
3 Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học
Trang 101 Tốc độ phản ứng hóa học
Trang 13Tốc độ phản ứng thường được xác định bằng độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thới gian.
Lưu ý: -Nồng độ thường được tính bằng mol/l
-Đơn vị thời gian: giây (s), phút (ph), giờ (h)
-Tốc độ phản ứng được xác định bằng thực nghiệm
Quy ước: Biến thiên nồng độ ΔC
ΔC = nồng độ sau - nồng độ trước
Với chất phản ứng ΔC < 0 (nồng độ chất PƯ giảm dần) Với chất sản phẩm ΔC > 0 (nồng độ chất SP tăng dần)
Trang 15Tốc độ phản ứng trung bình:
Trang 16Tốc độ phản ứng trung bình:
Ví dụ:
Hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hóa học của một phản ứng thường khác nhau, do đó để quy tốc độ phản ứng về cùng một giá trị, trong công
thức tính tốc độ phản ứng cần chia thêm cho hệ số
tỉ lượng của các chất.
Trang 18xem TN
xem TN
xem TN
xem TN xem TN
Trang 19Bài tập áp dụng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Câu 1: Bột nhôm tác dụng với dung dịch HCl
nhanh hay chậm hơn dây nhôm? Vì sao?
=> Bột nhôm phản ứng với dung dịch HCl nhanh
hơn dây nhôm Nguyên nhân: diện tích bề mặt bột nhôm lớn hơn dây nhôm.
Câu 2: Yếu tố không ảnh hưởng đến tốc độ phản
ứng hóa học là:
A Nhiệt độ B Nồng độ chất phản ứng
C Chất xúc tác D Nồng độ chất sản phẩm
Trang 20Bài tập áp dụng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Câu 3: Cho phản ứng:
Zn(r) + 2HCl(dd) → ZnCl2 (dd) + H2(k) Nếu tăng nồng độ dung dịch HCl thì số lần va chạm giữa các chất phản ứng sẽ:
A Giảm, tốc độ phản ứng tạo ra sản phẩm tăng
B Giảm, tốc độ phản ứng tạo ra sản phẩm giảm
C Tăng, tốc độ phản ứng tạo ra sản phẩm tăng
D Tăng, tốc độ phản ứng tạo ra sản phẩm giảm
Trang 21Bài tập áp dụng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Câu 4: Khi cho axit clohiđric tác dụng với kali
pemanganat (rắn) để điều chế clo, khí clo sẽ thoát
ra nhanh hơn khi:
A Dùng axit clohiđric đặc và đun nhẹ hỗn hợp
B Dùng axit clohiđric đặc và làm lạnh hỗn hợp
C Dùng axit clohiđric loãng và đun nhẹ hỗn hợp
D Dùng axit clohiđric loãng và đun nhẹ hỗn hợp
Trang 22Câu 5: Hãy cho biết người ta sử dụng yếu tố nào
trong số các yếu tố sau để tăng tốc độ phản ứng trong trường hợp rắc men vào tinh bột đã được nấu chín (cơm, ngô, khoai, sắn) để ủ rượu?
A Nhiệt độ B Xúc tác
C Nồng độ D Áp suất
Bài tập áp dụng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Trang 23Bài tập áp dụng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Câu 6: Khi đốt cháy etilen ngọn lửa có nhiệt độ cao
nhất khi etilen:
A Cháy trong không khí
B Cháy trong khí oxi nguyên chất
C Cháy trong hỗn hợp khí oxi và nitơ
D Cháy trong hỗn hợp khí oxi và cacbon
Trang 24Ví dụ1 : Fe + 2HCl → FeCl2 +
H2↑
Trong cùng điều kiện H2 không phản ứng với FeCl2
Ví dụ 2 : Đun nóng tinh thể KClO3 có
mặt chất xúc tác MnO2KClO 2
3 tMnOo, → 2KCl + 3O2
2
KClO3 phân hủy tạo KCl và O2, cũng trong điều kiện đó KCl không phản
ứng được với O2 tạo KClO3
Phiếu học tập số 1 : Viết phản
ứng của Fe với dung dịch HCl,
nhiệt phân KClO3 Khí hidro có
phản ứng được với dung dịch
FeCl2 hay không ? Khí oxi có phản
ứng được với KCl hay không ?
2 Cân bằng hĩa học
2.1 Phản ứng một chiều:
Phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều từ trái sang phải gọi là phản ứng một chiều, dùng
mũi tên chỉ chiều phản ứng
Trang 25Lúc ban đầu: qui ước là lúc t = 0
+ A mới gặp B => nồng độ ban đầu [A]o, [B]o là lớn nhất
Trang 27Tất nhiên đến một thời điểm t nào đó thì vận tốc phản ứng thuận phải bằng vận tốc phản ứng nghịch; và lúc đó chính
là lúc phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng hóa học.
Trang 28* Định nghĩa : Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng
thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng
nghịch vt = vn
Cân bằng hóa học là một cân
bằng động
Ví dụ : Cho 0,500 mol/lít H2 vào
0,500 mol/lít I2 vào bình phản
ứng
Khi phản ứng cân bằng có
0,786 mol/lít HI
H2 (k) + I2 (k) 2HI (k)
Vậy : Hỗn hợp phản ứng lúc
cân bằng có mặt cả chất phản
ứng và sản phẩm
Phiếu học tập số 2 : Khi cho
0,500 mol/lít H2 vào 0,500 mol/lít I2vào bình phản ứng Phản ứng cân bằng có 0,786 mol/lít HI Tính nồng độ của các chất trong
hỗn hợp phản ứng lúc cân bằng
Trang 292.3 Hằng số cân bằng:
Cân bằng trong hệ đồng
thể :
Xét hệ cân bằng sau:
N2O4 (k) 2NO2 (k) ở
250C
* Hệ đồng thể là gì?
=> Là hệ không có bề mặt phân chia trong hệ
Vd: Hệ gồm các chất khí; hệ gồm các chất tan trong dung dịch
Ví dụ: H2 (k) + I2 (k)
2HI (k)
Trang 30Nồng độ ban
đầu mol/l
Nồng độ ở trạng thái cân bằng, mol/l
Tỉ số nồng độ lúc cân bằng
[N2O4]0 [NO2]0 [N2O4] [NO2] [NO2]2
[N2O4] 0,6700 0,0000 0,6430 0,0547 4,65.10 -3
Trang 31Cân bằng trong hệ đồng
thể :[NO2]
2
[N2O4]
≈ 4,63.10-3 ở 250C
Tỉ số nồng độ lúc cân bằng được gọi là hằng số cân bằng ở 250C.Hằng số cân bằng ký hiệu bằng chữ
K
N2O4 (k) 2NO2 (k)
K c=[NO2]2
[N2O4] = 4,63.10-3 ở 250C
[NO2], [N2O4]: nồng độ ở trạng thái
cân bằng (mol/l)
Số mũ ứng đúng với hệ số tỉ
lượng của chúng trong pt hóa học
của pứ Kc chỉ phụ thuộc vào nhiệt
Trang 32Cân bằng trong hệ đồng
[A], [B], [C], [D] là nồng độ mol/l
của các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c d là hệ số
tỉ lượng các chất trong phương trình hóa học của phản ứng Nồng độ các sản phẩm (ở vế phải pt hóa học) được đặt ở tử số, còn nồng độ các chất phản ứng (ở vế
trái pt hóa học) được đặt ở mẫu số
Trang 33Cân bằng trong hệ dị thể :
* Hệ dị thể là gì?
Là hệ có bề mặt phân chia trong hệ, qua bề mặt này có sự thay đổi đột ngột tính chất
Vd: Hệ gồm chất rắn và chất khí; hệ gồm chất rắn và chất tan trong dung dịch.VD1 : C (r) + CO2 (k) 2CO
=>
Trang 34* Ý nghĩa của gía trị hằng số cân bằng:
CaCOVD2 3(r) CaO(r) + CO2(k)
:
Kc=[CO2]
Cho biết lượng các chất phản ứng còn lại và lượng các sản phẩm
được tạo thành => Biết được hiệu suất của phản ứng
Trang 352.4 Sự chuyển dịch cân bằng
(Xem TN)
Phiếu học tập số 3 : Nhận xét
hiện tượng thí nghiệm Nồng độ
NO2 ở 2 ống có gì thay đổi ?
Sau một thời gian, so sánh
màu thấy :
Hiện tượng đó được gọi là sự
chuyển dịch cân bằng
ống nghiệm ngâm vào chậu
nước đá màu nhạt hơn chứng tỏ nồng độ khí NO2 giảm
Trang 36Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di chuyển từ trạng
thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác
động của các yếu tố bên ngoài lên cân bằng
Các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng là nồng độ, áp
suất, nhiệt độ Chúng được gọi là các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học
2.4 Sự chuyển dịch cân bằng
Định nghĩa :
Trang 372.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học : 2.5.1 Ảnh hưởng của
nồng độ :
Xét một hệ cân bằng sau trong
một bình kín ở nhiệt độ cao và
không đổi :
C(r) + CO2 (k) 2CO (k) (1)
Phiếu học tập số 4 : So sánh vt và vnkhi phản ứng ở trạng thái cân bằng C(r) + CO2 (k) 2CO(k)
Khi thêm CO2 vào thì hệ cân bằng sẽ biến đổi như thế nào ?
Bớt CO hệ cân bằng biến đổi như
Ở 8000C, Kc = 9,2.10-2
Trang 38+ Thêm CO2 vào hỗn hợp phản ứng, nồng độ CO2 tăng, Kc <
9,2.10-2 Để Kc không đổi, CO2
phải pứ thêm với C tạo ra CO
cho tới khi Kc = 9,2.10-2 Vậy, khi thêm CO2 vào hệ cân bằng,
cần bằng sẽ chuyển dịch từ
trái sang phải (theo chiều
thuận) Hiện tượng này xảy ra tương tự khi ta lấy bớt khí CO ra khỏi hệ cân bằng
+ Khi ở trạng thái cân bằng : vT
= vN, nồng độ của các chất
không đổi
+ Ngược lại, nếu ta cho thêm 1 lượng khí CO vào hệ cân bằng hoặc lấy bớt khí CO2 ra, thì cân bằng sẽ chuyển dịch từ phải sang trái (theo chiều nghịch)
Trang 39→ Kết luận : Khi tăng hoặc
giảm nồng độ của một chất
trong cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của việc
tăng hoặc giảm nồng độ của
chất đó.
+ Chú ý : Khi thêm hoặc
bớt lượng chất rắn không
ảnh hưởng đến cân bằng
(cân bằng không chuyển dịch)
Trang 402.5.2 Ảnh hưởng của áp
suất : Thí nghiệm : Xét hệ cân bằng
trong xi lanh kín có pít tông ở
nhiệt độ thường không đổi
N2O4(k) 2NO2(k)
(Không màu) (Màu
nâu đỏ)
+ Đẩy pít tông vào làm tăng
áp suất của hệ, màu của hỗn hợp khí nhạt hơn.
Phiếu học tập số 5 : Khi đẩy pít
tông vào thì áp suất của hệ thay đổi như thế nào ? Nhận xét về
màu của hỗn hợp khí → số mol khí nào tăng ? Cân bằng chuyển dịch theo chiều nào ?
Câu hỏi tương tự khi kéo pít tông
ra
K c=[NO2]2
[N2O4]
Trang 41+ Thí nghiệm chứng tỏ : khi hệ đang
ở trạng thái cân bằng, nếu ta tăng áp suất chung của hệ cân bằng
chuyển dịch theo chiều nghịch
+ Nhận xét : Phản ứng nghịch
từ 2 mol NO2 tạo 1 mol N2O4 → số mol
khí giảm Vậy khi tăng áp suất chung của → áp suất giảm
hệ cân bằng chuyển dịch theo
chiều nghịch làm giảm áp suất
chung của hệ.
+ Khi giảm áp suất chung của hệ
bằng cách kéo pít tông ra cho thể
tích của hệ tăng, số mol NO2 tăng, số mol N2O4 giảm bớt → cân bằng
chuyển dịch theo chiều thuận → làm tăng áp suất
Trang 42→ Kết luận : Khi tăng hoặc
giảm áp suất chung của hệ cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo
chiều làm giảm tác dụng
của việc tăng hay giảm áp suất đó.
+ Chú ý : Nếu phản ứng có
số mol khí ở hai vế bằng nhau
hoặc phản ứng không có chất khí thì áp suất không ảnh
hưởng đến cân bằng
VD: H2(k) + I2(k) 2HI(k)
CaO(r) + SiO2 (r)
CaSiO3
Trang 432.5.3 Ảnh hưởng của
nhiệt độ :
* Nhiệt phản ứng :
+ Cho vôi sống vào nước, nước
sôi → phản ứng tỏa nhiệt
+ Nung đá vôi thành vôi sống
phải cung cấp nhiệt → phản ứng
thu nhiệt
→ Để chỉ lượng nhiệt kèm theo mỗi
phản ứng hóa học người ta dùng
đại lượng nhiệt phản ứng (+ Phản ứng tỏa nhiệt : các chất ∆H)
phản ứng mất bớt năng lượng ∆H <
0, năng lượng tỏa vào môi trường
làm nhiệt độ tăng
+ Phản ứng thu nhiệt : các chất phản ứng phải lấy thêm năng lượng để
tạo thành sản phẩm ∆H > 0
Trang 44* Ảnh hưởng của
Xét cân bằng trong bình kín :
N2O4 (k) 2NO2 (k) ∆H =
58 kJ
(Không màu) (màu nâu đỏ)Phản ứng thuận ∆H = +58 kJ > 0
phản ứng thu nhiệt
Trang 45Nước
+ Hỗn hợp ở trạng thái cân bằng, ngâm bình đựng hỗn hợp vào nước sôi, màu nâu đỏ của hỗn hợp
đậm lên → cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận → chiều của phản ứng thu nhiệt
+ Ngâm bình vào nước đá, màu
của hỗn hợp khí nhạt đi → cân
bằng chuyển dời theo chiều
nghịch → chiều của phản ứng tỏa nhiệt
Phiếu học tập số 6 : Sau khi xem
mô phỏng thí nghiệm, nhận xét màu của hỗn hợp khí → xác
định chiều chuyển dịch của
cân bằng → kết luận về ảnh
hưởng của nhiệt độ đến cân
bằng hóa học
N2O4 (k) 2NO2 (k) ∆H = + 58 kJ
Trang 46→ Kết luận : Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo
chiều phản ứng thu nhiệt nghĩa là làm giảm tác dụng của
việc tăng nhiệt độ và khi
giảm nhiệt độ, cân bằng
chuyển dịch theo chiều phản
ứng tỏa nhiệt chiều làm giảm tác dụng của việc giảm nhiệt
độ.
Ba yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là nồng độ, áp suất, nhiệt độ được tổng kết thành nguyên lí
chuyển dịch cân bằng :
Phiếu học tập số 7 : Nêu điểm
giống nhau của chiều chuyển dịch
cân bằng khi chịu tác động của
nồng độ, áp suất, nhiệt độ Từ
đó phát biểu nguyên lí chuyển
dịch cân bằng
Trang 47* Nguyên lý chuyển dịch cân bằng : (nguyên lý Lơ Satơlie) le
Chatelier
Một phản ứng thuận nghịch
đang ở trạng thái cân bằng
khi chịu một tác động bên
ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, thì cân
bằng sẽ chuyển dịch theo
chiều làm giảm tác động
bên ngoài đó
2.5.4 Vai trò của
chất xúc tác :Chất xúc tác làm tăng tốc độ
phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau nên không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
Chất xúc tác làm cho phản
ứng nhanh đạt đến trạng thái
cân bằng
Trang 48III Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học
trong sản xuất hóa học :
Ví dụ1 : Trong quá trình sản xuất axit
sunfuric có phản ứng :
2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) ∆H = -198 kJ
Phản ứng này dùng oxi không khí,
ở nhiệt độ thường, phản ứng xảy
ra rất chậm Để tăng tốc độ phản ứng phải dùng chất xúc tác và
thực hiện phản ứng ở nhiệt độ
khá cao
Nhưng đây là phản ứng tỏa nhiệt,
tăng nhiệt độ làm cân bằng
chuyển dịch theo chiều nghịch làm
giảm hiệu suất của phản ứng, để hạn chế tác dụng này người ta
dùng một lượng dư không khí (tăng
nồng độ oxi) làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận
Phiếu học tập số 8 : Xét phản
ứng :
2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) ∆H < 0
Ở nhiệt độ thường phản ứng
xảy ra rất chậm, làm thế nào
để cân bằng phản ứng chuyển
dịch theo chiều thuận thu được
nhiều SO3 ?
- Nêu đặc điểm của phản ứng
- Dự kiến các cách làm cân
bằng phản ứng chuyển dịch theo
chiều thuận