Lí do chọn đề tàiBài tập về cân bằng hóa học là một trong các loại bài tập cơ bản nhưngkhi giải bài tập này học sinh thường hay lúng túng và thường xuyên bị nhầm lẫn.. Đối với dạng bài t
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
NÂNG CAO HIỆU QUẢ GIẢI BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC VÀ ÁP DỤNG CÂN BẰNG HÓA HỌC
TRONG ĐỜI SỐNG, TRONG SẢN XUẤT
Người thực hiện: Lê Thị Hương
SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa học
THANH HOÁ NĂM 2019
Trang 2MỤC LỤC Phần 1: .Mở đầu……… Trang 1
1.1 Lí do chọn đề tài……… 1
1.2 Mục đích nghiên cứu……… 1
1.3 Đối tượng nghiện cứu……… 1
1.4 Phương pháp nghiên cứu……… 1
Phần 2 :……… Nội dung……… 2
2.1 Cơ sở lí luận……… 2
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm………… 2
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề……… 2
2.3.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học và các dạng bài tập áp dụng 2
2.3.1.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học……….………2
2.3.1.2 Bài tập áp dụng tự luận về hằng số cân bằng …… ……… 3
2.3.1.3 Một số sai lầm học sinh thường mắc phải khi giải bài tập về hằng số cân bằng 7
2.3.2 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học và bài tập áp dụng 8
2.3.2.1 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học 8
2.3.2.2 Bài tập áp dụng về chuyển dịch cân bằng hóa học 9
2.3.2.3 Một số sai lầm học sinh thường mắc phải khi giải bài tập về sự chuyển dịch cân bằng 11
2.3.3 Vận dụng cân bằng hóa học trong đời sống, trong sản xuất ………11
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục 14
Phần 3 : Kết luận và Kiến nghị 15
3.1 Kết luận 15
3.2 Kiến nghị 15
Tài liệu tham khảo
Trang 41 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài
Bài tập về cân bằng hóa học là một trong các loại bài tập cơ bản nhưngkhi giải bài tập này học sinh thường hay lúng túng và thường xuyên bị nhầm lẫn
Đối với dạng bài tập về cân bằng hóa học thì trong sách giáo khoa cũngnhư phần lớn các sách tham khảo chỉ đề cập đến một cách sơ sài Chính vì vậyviệc giải dạng bài tập này nhanh và chính xác là một yêu cầu quan trọng Quathực tế giảng dạy ôn thi THPT Quốc gia, tôi nhận thấy nhiều em không có kĩnăng giải bài tập này nên vẫn còn rất lúng túng, thường mất nhiều thời giantrong một câu, còn trong đề thi học sinh giỏi thì học sinh cũng hay bị nhầm lẫn.Mặt khác, cân bằng hóa học có vai trò rất lớn trong đời sống cũng như trong sảnxuất hóa học Áp dụng thành thạo các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng giúp họcsinh giải thích được một số các hiện tượng trong thực tế đời sống, giúp hiệu suất
sản xuất cao hơn Vì thế tôi chọn đề tài " Nâng cao hiệu quả giải bài tập về cân
bằng hóa học và vận dụng cân bằng hóa học trong đời sống, trong sản xuất"
để làm đề tài nghiên cứu
Đây chỉ là những ý kiến chủ quan của bản thân tôi rút ra được trong quátrình giảng dạy Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của ban giám hiệu, hộiđồng khoa học nhà trường và các đồng nghiệp giúp tôi có được phương phápdạy học phần này tốt hơn
1.2 Mục đích nghiên cứu
Giáo viên nêu ra phương pháp giải bài tập về cân bằng hóa học cũng nhưhướng dẫn học sinh vận dụng các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng trong đờisống và sản xuất Giúp các em có kĩ năng giải nhanh các dạng bài tập này vànâng cao hứng thú học tập của học sinh
1.3 Đối tượng nghiên cứu
- Với đề tài sáng kiến kinh nghiệm này tôi vận dụng trong quá trình giảng dạymôn Hóa học lớp 10 của trường THPT Triệu Sơn 1
- Vận dụng vào nội dung cụ thể là phần cân bằng hóa học và một chuyên đề để
ôn đội tuyển học sinh giỏi hóa 11
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết
- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin
- Vận dụng kinh nghiệm giảng dạy học sinh để nêu ra các sai lầm của học sinhkhi giải bài tập về cân bằng hóa học và đề xuất cách khắc phục có hiệu quả
Trang 52 PHẦN NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận của đề tài
Ngày nay, khi đất nước đang đổi mới từng ngày Để đáp ứng được nhucầu xã hội thì nền giáo dục phải đào tạo những con người không chỉ có tài, cóđức mà còn là những con người năng động, nhạy bén và thích nghi với mọi hoàncảnh Muốn có được điều này giáo dục đã có nhiều sự thay đổi trong chươngtrình giáo dục nói chung và phương thức thi nói riêng
Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh trong một thờigian rất ngắn phải làm xong một câu thì học sinh cần phải nhận dạng, phân loại
và có cách giải phù hợp với mỗi bài tập Trong chương trình sách giáo khoa hóahọc 10, bài “cân bằng hóa học” là bài cuối cùng, nhiều học sinh không chú ý đếnkiến thức về phần này Mặt khác các nội dung kiến thức trước đó hầu như họcsinh chưa từng được đề cập đến các khái niệm về cân bằng hóa học, đây lànhững kiến thức hoàn toàn mới đối với học sinh lớp 10 Trong thực tế đời sống
và sản xuất, đa số các em chưa biết áp dụng những kiến thức này Giáo viên cầnphải chỉ ra được những sai lầm của học sinh khi giải bài tập để đạt được hiệuquả học tập cao đồng thời học sinh biết áp dụng vào thực tế đời sống
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
- Bài tập về cân bằng hóa học được ra thường xuyên trong đề thi học sinh giỏi
cũng như trong đề thi THPT quốc gia nhưng nhiều học sinh không có hứng thúkhi học phần này nên nắm không vững kiến thức
- Thái độ học tập thờ ơ, phương pháp học tập không tốt, nhiều em chưa tự giáchọc tập, chưa có động cơ học tập Trong giờ học thiếu sự tập trung chú ý, bài tập
về nhà không chịu làm, học trong tình trạng đối phó
- Sách giáo khoa cũng như các loại sách tham khảo viết rất sơ sài về nội dungcân bằng hóa học nên nhiều khi học sinh không nắm vững kiến thức để làm bàitập cũng như áp dụng trong đời sống và trong sản xuất
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.
2.3.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học và các dạng bài tập áp dụng
2.3.1.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học
a Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch
Phản ứng một chiều Phản ứng thuận nghịch
Trang 6- Dùng mũi tên một chiều từ trái sang
phải để biểu diễn phản ứng một chiều
- Phản ứng thuận nghịch là những phảnứng trong cùng điều kiện xảy ra theo 2 chiều trái ngược nhau
Vd:Cl2 + H2O HCl + HClO
(1) phản ứng thuận (2) phản ứng nghịch
- Dùng hai mũi tên ngược chiều nhau
để biểu diễn phản ứng thuận nghịch
b Phản ứng thu nhiệt và phản ứng tỏa nhiệt
Phản ứng thu nhiệt Phản ứng tỏa nhiệt
- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học
kèm theo sự hấp thu năng lượng dưới
dạng nhiệt:
H > 0
- Phản ứng toả nhiệt là phản ứng hóa học kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt : H < 0
+ Khi phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng thì trong hệ luôn luôn cómặt chất phản ứng và các chất sản phẩm
B A
D C K
.
.
+ [A], [B], [C], [D] là nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng
+ a, b, c, d là hệ số tỉ lượng của các chất trong phương trình phản ứng
+ Hằng số cân bằng K của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, khôngphụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng
+ Nồng độ các chất rắn được coi như bằng 1
+ Trường hợp cân bằng được thiết lập giữa các chất khí, người ta có thể thaynồng độ các chất trong biểu thức tính K bằng áp suất riêng phần của hỗn hợp.VD: C(r) + CO2 (k) 2CO (k)
(1) (2)
Trang 7K =
] [
] [
2
2
CO CO
2.3.1.2 Bài tập áp dụng tự luận về hằng số cân bằng (Dành cho ôn thi học sinh giỏi)
Câu 1 Một phản ứng thuận nghịch A(k) + B(k) C(k) + D(k) Người ta trộn bốn chất A, B, C, D, mỗi chất 1 mol vào bình kín có thể tích V không đổi Khi cân bằng được thiết lập, lượng chất C trong bình là 1,5 mol Hãy tìm giá trị k?
Câu 3 Tính nồng độ cân bằng của các chất trong phương trình:
CO(k) + H2O(k) CO2 (k) + H2 (k) Nếu lúc đầu chỉ có CO và hơi nước với nồng độ [CO] = 0,1M, [H2O] = 0,4 M, k = 1
1 , 0 (
) (
2
2
2 2
x O
H CO
H CO
k
Trang 8 [CO] =0,02M; [H2O] = 0,32M;
[CO2] =[H2] = 0,08M
Câu 4: Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N2 và H2
với nồng độ tương ứng là 0,3 M và 0,7 M Sau khi phản ứng tổng hợp NH3 đạttrạng thái cân bằng ở t0C, H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được Tìm hằng sốcân bằng KC ở t0C?
[0,2]
[0,2][0,4]
Câu 5: Tại 250C, phản ứng: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
có hằng số cân bằng K = 4 Ban đầu người ta trộn 1,0 mol C2H5OH với 0,6 mol
CH3COOH Tính số mol este thu được khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng
Câu 6: Thực hiện phản ứng este hóa ở t0C 1,0 mol ancol etylic và 1,0 mol axitaxetic thì khi hệ đạt trạng thái cân bằng hóa học có 2/3 mol este sinh ra Hãytính xem có bao nhiêu mol este ở trạng thái cân bằng khi lấy 1,0 mol ancol etylic
và 3,0 mol axit axetic thực hiện phản ứng este hóa ở t0C?
Hướng dẫn
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
BĐ 1,0 1,0 0 0 mol
[ ] 1/3 1/3 2/3 2/3 mol
Trang 92 3
2
= 4
- Ở cùng một nhiệt độ thì hằng số KC không đổi
- Theo phương trình: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
BĐ 3,0 1,0 0 0 mol
PƯ x x x x mol [ ] (3- x) (1 – x) (1 – x) (1-x) mol
Ở nhiệt độ xác định Nếu KC của (1) bằng 64 thì KC = 0,125 là của cân bằng nào trong các cân bằng trên?
HI
= 64 KC(2) =
[ ] 2 (1) 64
2 2 2
K C H
Câu 8: a Trộn 1,0 mol CH3COOH với 1,0 mol C2H5OH một thời gian thấy sinh
ra 0,667 mol este, sau đó lượng este không thay đổi nữa Tính hằng số cân bằngcủa phản ứng hóa este
b Vận dụng để tính khối lượng este sinh ra khi cho 60 gam CH3COOH tác dụngvới 184 gam C2H5OH
c Nếu cho 57 ml axit axetic tác dụng với 244 ml ancol etylic 95,5º thì khốilượng este thu được nhiều hơn hay ít hơn so với trên? Tại sao? Biết khối lượngriêng CH3COOH = 1,053 g/ml và C2H5OH = 0,79 g/ml
Trang 10Hướng dẫn
a Khi khối lượng este không thay đổi nữa là lúc đạt tới trạng thái cân bằng
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O[ ] 1 0,667 1 0,667 0,667 0,667
Hằng số cân bằng K = (0,667)2 2
(1 0,667) 4
b Số mol axit = 1; số mol ancol = 4; số mol este tạo ra = x
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O[ ] 1 x 4 x x x
Ta có K =
2
( ) (1 ) (4 )
lượng este giảm đi
2.3.1.3 Một số sai lầm học sinh thường mắc phải khi giải bài tập về hằng số cân bằng.
Sai lầm học sinh thường mắc phải Cách khắc phục
- Trong biểu thức tính hằng số cân
bằng, học sinh thường tính cả nồng độ
chất rắn
- Trong hệ cân bằng có sự tham gia của
nước thì học sinh thường bỏ qua nước
5 2 3
- Nồng độ chất rắn xem như bằng 1,chất rắn sẽ không có mặt trong biểuthức tính hằng số cân bằng
- Biểu thức đúng
Kcb = [CH[CH COOH].[CCOOC H ].[HH OH]]
5 2 3
2 5 2
Lưu ý: + Đối với các cân bằng có sự
tham gia của nước mà nước không phải
là dung môi thì KCB = Kx(tính theo sốmol các chất)
+ Đối với các cân bằng có sự tham giacủa nước mà nước là dung môi thì khitính hằng số cân bằng không có sự cómặt của nước
VD: Xét cân bằng trong dung dịch
NH3 + H2O NH4+ + OH
Trang 11Khi tính hằng số cân bằng học sinh
thường không tính đến hệ số của các
chất khi cân bằng phương trình phản
] [
] [
3
4
NH
OH NH
- Học sinh cần chú ý đến hệ số của cácchất khi cân bằng phương trình
KC(1) =
2 [ 2].
2
H I HI
2.3.2 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học và bài tập áp dụng.
2.3.2.1 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
a Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng: Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là
sự dịch chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tácđộng từ các yếu tố bên ngoài lên cân bằng
b Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch
đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng
độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác độngbên ngoài đó
- Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng hóa học, nó chỉ làm cho cânbằng được thiết lập nhanh hơn
Yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng
hóa học
Áp dụng nguyên tắc khi giải bài tập.
- Ảnh hưởng của nồng độ: 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
- Chất rắn không làm ảnh hưởng đến cânbằng của hệ
- Ta vận dụng nguyên tắc sau:
+ Khi tăng nồng độ của các chất tham gia(các chất nằm bên trái của mũi tên) hoặcgiảm nồng độ của sản phẩm(các chất nằmbên phải của mũi tên) thì cân bằng chuyểndịch theo chiều phản ứng thuận
+ Khi giảm nồng độ của các chất tham gia(các chất nằm bên trái của mũi tên) hoặctăng nồng độ của sản phẩm (các chất nằm
Trang 12bên phải của mũi tên) thì cân bằng chuyểndịch theo chiều phản ứng nghịch
- Ảnh hưởng của áp suất: 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 hoặc giảm
áp suất đó
- Khi số mol khí ở 2 vế bằng nhau hoặcphản ứng không có sự tham gia của chấtkhí thì áp suất không ảnh hưởng đến cânbằng
Ví dụ: H2(k) + I2(k) 2HI (k)
- Vận dụng nguyên tắc:
+ Khi ta tăng áp suất của hệ thì cân bằngchuyển dịch theo chiều làm giảm số molkhí của hệ
+ Khi ta giảm áp suất của hệ thì cân bằngchuyển dịch theo chiều làm tăng số mol khícủa hệ
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi
tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển
dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt
(giảm tác dụng tăng nhiệt độ) Khi
giảm nhiệt độ, cân bằng phản ứng
chuyển dịch theo chiều phản ứng
tỏa nhiệt (giảm tác dụng giảm nhiệt
2.3.2.2 Bài tập áp dụng về chuyển dịch cân bằng hóa học
Câu 1 Cho cân bằng hóa học:
2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k); phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt Phátbiểu đúng là:
A Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ
B Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi giảm nồng độ O 2
C Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi giảm áp suất hệ phản ứng
Câu 2 Cho các cân bằng sau
(I) 2HI (k) H2 (k) + I2 (k) ; (II) CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) ;
(III) FeO (r) + CO (k) Fe (r) + CO2 (k) ;
(IV) 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k)
Khi giảm áp suất của hệ, số cân bằng bị chuyển dịch theo chiều nghịch là
Hướng dẫn
Trang 13- Nhận xét: Khi giảm áp suất cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng áp suất của
hệ (tăng tổng số mol khí):
(II)CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận(IV)2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch(I) 2HI (k) H2 (k) + I2 (k) ; (III) FeO (r) + CO (k) Fe (r) + CO2 (k)(không ảnh hưởng bởi áp suất)
Câu 3 Cho cân bằng sau trong bình kín:
2NO 2 (k) N 2 O 4 (k).
(màu nâu đỏ) (không màu)
Biết khi hạ nhiệt độ của bình thì màu nâu đỏ nhạt dần Phản ứng thuận có:
A H < 0, phản ứng thu nhiệt B H > 0, phản ứng tỏa nhiệt
C H > 0, phản ứng thu nhiệt D H < 0, phản ứng tỏa nhiệt
Dãy gồm các yếu tố đều làm thay đổi cân bằng của hệ là :
A (1), (4), (5) B (1), (2), (4) C (1), (2), (3) D (2), (3), (4)
Hướng dẫn
- Nhận xét: Phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt, số mol khí ở hai về phương
trình bằng nhau Yếu tố áp suất không làm chuyển dịch cân bằng
Các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng: (1) tăng nhiệt độ; (2) thêm một lượnghơi nước; (3) thêm một lượng H2
Câu 5 Cho cân bằng 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) Khi tăng nhiệt độ thì tỉkhối của hỗn hợp khí so với H2 giảm đi Phát biểu đúng khi nói về cân bằng này:
A Phản ứng nghịch toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận khi tăngnhiệt độ
B Phản ứng thuận toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ.