Lựa chọn và xây dựng hệ thống lí thuyết và bài tập trắc nghiệm sử dụng định luật hess và chu trình born haber để giải ở bậc đại học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC  TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HĨA HỌC VƠ CƠ ĐỀ TÀI: LỰA CHỌN VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG LÍ THUYẾT VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT HESS VÀ CHU TRÌNH BORN- HABER ĐỂ GIẢI Ở BẬC ĐẠI HỌC Giáo viên hướng dẫn: Th.S Đinh Quý Hương Lớp: Hóa 2B Khóa: 2016-2020 HUẾ,THÁNG 12/2017 GVHD: ThS Đinh Quý Hương LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo Th.S Đinh Quý Hương, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình hồn thiện tiểu luận Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, cô khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm giảng dạy em, cho em nhiều kiến thức tư liệu hay toàn thể anh chị em, bạn bè có gợi ý, kinh nghiệm q báu giúp đỡ em trình học tập tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tiểu luận Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình ln ủng hộ động viên em trình học tập, nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn ! Trang GVHD: ThS Đinh Quý Hương MỤC LỤC A PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Hóa học mơn khoa học thực nghiệm, hóa học vơ ngành hóa học nghiên cứu thuộc tính, cấu trúc, thành phần, ứng dụng nguyên tố hợp chất vô phản ứng hóa học chúng Nội dung kiến thức hóa vơ rộng bao gồm nhiều mặt, nhiều lĩnh vực cần khai thác nghiên cứu nhiệt động hóa học phát triển đạt nhiều ứng dụng quan trọng nhiều lĩnh vực kĩ thuật Nhiệt động hóa học phần quan trọng lý thuyết q trình hóa học, nghiên cứu tượng nhiệt, xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng hóa học dùng đến đại lượng vật lý entropi, entanpi, nhiệt dung,… để từ hình thành nên quy luật chung trình biến đổi hóa học Lý thuyết phản ứng hóa học nội dung thường gặp kì thi, đặc biệt kì thi Olympic, kì thi học sinh giỏi giải thích nhiều tượng hóa học Chính việc sử dụng Định luật Hess hệ định luật có ứng dụng lớn Hóa học giúp giải nhiều vấn đề mà tập hiệu ứng nhiệt yêu cầu cho phép tính hiệu ứng nhiệt nhiều phản ứng mà thực tế đo Hiện nay, hệ thống tập hố vơ vơ đa dạng phong phú chủ yếu tập mang tính chất lý thuyết đa số tập tự luận chưa phù hợp với việc đổi hình thức kiểm tra, đánh giá sử dụng câu hỏi trắc nghiệm khách quan Do việc xây dựng hệ thống tập trắc nghiệm hóa vơ hiệu ứng nhiệt nhằm mong muốn bổ sung làm phong phú thêm cho hệ thống tập trắc nghiệm khách quan Hóa học Hơn Trang GVHD: ThS Đinh Quý Hương việc biên soạn nội dung tập phản ứng hóa học có sử dụng định luật Hess hệ góp phần thúc đẩy học sinh phát triển tư duy, nâng cao hứng thú học tập môn Hóa học Chính mà em chọn đề tài: “ Lựa chọn xây dựng hệ thống lí thuyết tập trắc nghiệm sử dụng định luật Hess chu trình Born-Haber để giải bậc đại học ” Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 2.1 Đối tượng nghiên cứu: - Hệ thống lí thuyết tập hiệu ứng nhiệt sử dụng định luật Hess chu trình Born - Haber để giải 2.2 Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu hệ thống lí thuyết tập trắc nghiệm hóa vơ bậc đại học Mục đích nghiên cứu: - Hệ thống hoá kiến thức lý thuyết liên quan đến Định luật Hess Chu trình Born-Haber làm sở để lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan tương ứng - Lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan liên quan đến tập hóa vơ bậc đại học sử dụng Định luật Hess Chu trình Born-Haber để giải nhanh hiệu Phương pháp nghiên cứu: Căn vào điều kiện lực thân, việc nghiên cứu chủ yếu sử dụng phương pháp nghiên cứu lí luận như: - Nghiên cứu giáo trình, tài liệu lý thuyết tập mơn Hố Vơ cơ, đặc biệt vấn đề lý thuyết tập phạm vi đề tài - Nghiên cứu phương pháp xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan, đặc biệt kĩ thuật xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn - Phương pháp phân tích, tổng hợp, phân loại hệ thống hóa Nhiệm vụ nghiên cứu: - Tuyển chọn xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan hệ đại học mơn hố vơ bậc đại học sử dụng Định luật Hess Chu trình Born-Haber để giải nhanh hiệu Trang GVHD: ThS Đinh Quý Hương - Phát huy khả tự học, tìm tòi, sáng tạo thân, từ xây dựng tập hay phục vụ cho học sinh, sinh viên có nhu cầu tìm hiểu sâu vào tập hóa học - Tổng hợp lý thuyết, nắm rõ tính chất ứng dụng quan trọng, đưa tập nâng cao, nhằm nâng cao kiến thức kỹ giải tập cho sinh viên bậc đại học B TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I Định luật Hess Germain Henri Hess(1802-1850) nhà hóa học Nga, giáo sư Viện Hàn lâm Khoa học St Petersburg, ơng có nhiều đóng góp cho khoa học nói chung hóa học nói riêng Ông thường quan tâm đến việc khám phá phân tích chất Tuy nhiên, ơng phát triển quan tâm mạnh mẽ cho nghiên cứu học thuyết Đặc biệt, ông tự hỏi mối liên quan hóa học với nhiệt phản ứng hóa học Cho đến năm 1840, Germain Henri Hess đưa định luật mang tên ông (Định luật Hess) : " Nếu có nhiều cách để chuyển chất ban đầu thành chất sản phẩm cuối khơng phụ thuộc vào cách chuyển đó, nghĩa loại phản ứng trung gian, nhiệt tổng cộng tất q trình nhau" Định luật ông thiết lập vào năm 1936 dựa sơ thực nghiệm Đây định luật nhiệt hóa học Nhiệt hóa học nghiên cứu hiệu ứng nhiệt trình phản ứng hóa học, q trình hòa tan, sonvat hóa, hidrat hóa, hấp thụ,…Cơ sở lí thuyết nhiệt hóa học vận dụng ngun lí I nhiệt động học vào hóa học thể qua định luật Hess Hiệu ứng nhiệt khái niệm nhiệt hóa học Dựa vào nhiệt phản ứng ta xác định lượng liên kết hóa học chất phản ứng, số cân hiệu suất phản ứng Về mặt định nghĩa khơng đầy đủ nói hiệu ứng nhiệt lượng nhiệt thoát hay thu vào phản ứng hóa học, lượng nhiệt không cố định mà phụ thuộc Trang GVHD: ThS Đinh Quý Hương vào đường trình Để cho hiệu ứng nhiệt có giá trị xác định người ta phải quy định điều kiện tiến hành phản ứng Những điều kiện thường chọn là: - Thể tích áp suất khơng đổi - Hệ khơng thực cơng khác ngồi cơng giãn nở đẳng áp - Nhiệt độ chất đầu sản phẩm Khi thỏa mãn điều kiện trên, hiệu ứng nhiệt có giá trị hồn toàn xác định trở thành đặc trưng phản ứng hóa học Việc xác định trực tiếp hiệu ứng nhiệt phản ứng thực số trường hợp, phản ứng xảy nhanh, phản ứng hồn tồn khơng đòi hỏi điều kiện thí nghiệm phức tạp Trong phần lớn trường hợp việc xác định gặp nhiều khó khăn Chẳng hạn, xác định trực tiếp hiệu ứng nhiệt phản ứng: 2C(r) + O2(k) → 2CO(k) phản ứng C O2 kèm theo tạo thành CO2 Trong trường hợp việc xác định hiệu ứng nhiệt thực phương pháp gián tiếp Việc xác định gián tiếp hiệu ứng nhiệt phản ứng dựa định luật Hess: "Hiệu ứng nhiệt đẳng áp - đẳng nhiệt đẳng tích - đẳng nhiệt phụ thuộc vào chất trạng thái chất phản ứng sản phẩm phản ứng không phụ thuộc vào cách tiến triển trình, nghĩa khơng phụ thuộc vào đặc trưng giai đoạn trung gian" Điều có nghĩa trình phản ứng cho, từ chất phản ứng (trạng thái đầu) đến sản phẩm (trạng thái cuối) theo đường khác Nhưng dù theo đường hiệu ứng nhiệt một: Chất phản ứng Sản phẩm Trạng thái đầu Trạng thái cuối H1 = H2 = Theo quan điểm nhiệt động học định luật Hess hệ tất yếu nguyên lí I Vì entanpi hàm trạng thái, biến thiên entanpi H, tức hiệu ứng Trang GVHD: ThS Đinh Quý Hương nhiệt phản ứng, phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối hệ phản ứng Theo tinh thần định luật Hess trường hợp riêng nguyên lí chung, nguyên lí trạng thái đầu trạng thái cuối: Biến thiên hàm trạng thái (nội U, entanpi H, entropi S, đẳng áp - đẳng nhiệt G, ) hệ phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối hệ Hệ quả: 1.Nếu phản ứng thuận có hiệu ứng nhiệt H phản ứng nghịch có hiệu ứng nhiệt -H Hiệu ứng nhiệt q trình vòng (chu trình) không II Ứng dụng định luật Hess Như dựa vào định luật Hess người ta xác định H q trình cho hai cách sau: Xác định H q trình khác có trạng thái đầu trạng thái cuối Quá trình thứ hai thường q trình nhiều giai đoạn, H giai đoạn biết Thiết lập q trình vòng gồm nhiều giai đoạn giai đoạn trình xét H tất giai đoạn lại biết - Nếu phản ứng tổng đại số số phản ứng thành phần khác H tổng đại số tương ứng Hcủa phản ứng thành phần *Lưu ý: Chất có giá trị H âm (