Xây dựng hệ thống bài tập chương “cân bằng hóa học” và “cơ sở của động hóa học (KLTN k41)

- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC VŨ THỊ THU TRANG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” VÀ “CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC”, HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học vơ Hà Nội, 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC VŨ THỊ THU TRANG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” VÀ “CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC”, HỌC PHẦN HĨA HỌC ĐẠI CƯƠNG KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vơ Người hướng dẫn khoa học: ThS NGUYỄN THỊ THU LAN Hà Nội, 2019 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Thị Thu Lan người trực tiếp hướng dẫn, ln tận tình giúp đỡ góp ý để em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn q thầy, Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, thầy cô tổ Vơ - Đại cương, tận tình giúp đỡ em suốt thời gian học tập trường Mặc dù có nhiều cố gắng, với kiến thức kinh nghiệm thực tế thân cịn hạn chế Do vậy, khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý q báu thầy, giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 05 năm 2019 Sinh viên Vũ Thị Thu Trang DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BT: Bài tập BTHH: Bài tập hóa học GV: Giảng viên PƯ: Phản ứng SV: Sinh viên TH: Trường hợp TNKQ: Trắc nghiệm khách quan TNTL: Trắc nghiệm tự luận MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .2 Khách thể đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu .2 Giả thuyết nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu .3 Đóng góp đề tài: Cấu trúc khóa luận NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .4 1.1 Khái niệm tập hóa học .4 1.2 Vai trị tập hóa học 1.2.1 Làm cho sinh viên hiểu sâu khắc sâu kiến thức học 1.2.2 Cung cấp thêm kiến thức mở rộng hiểu biết mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức sinh viên .5 1.2.3 Hệ thống hóa kiến thức học 1.2.4 Thường xuyên rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo hóa học 1.2.5 Phát triển kĩ năng: So sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái qt hóa,… 1.2.6 Giáo dục tư tưởng đạo đức .6 1.2.7 Giáo dục kĩ tổng hợp 1.3 Phân loại tập hóa học .6 1.3.1 Phân loại dựa vào nội dung tập 1.3.2 Dựa vào nội dung toán học tập 1.3.3 Phân loại dựa vào hoạt động SV giải tập 1.3.4 Dựa vào khối lượng kiến thức, mức độ đơn giản hay phức tạp tập 1.3.5 Dựa vào cách thức tiến hành kiểm tra 1.3.6 Dựa vào mục đích sử dụng 1.3.7 Dựa vào mức độ nhận thức tư .7 1.4 Vận dụng kiến thức để giải tập hóa học 1.5 Xu hướng phát triển tập hóa học .8 1.6 Cơ sở phân loại tập hóa học vào mức độ nhận thức tư .8 1.7 Các dạng tập hóa học chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” Hóa học đại cương 10 1.7.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm cân hóa học .10 1.7.2 Dạng 2: Bài tập cân hóa học Hằng số cân .11 1.7.3 Dạng 3: Bài tập yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học Ngun lí Le Chatelier 11 1.7.4 Dạng 1: Bài tập số khái niệm sở động hóa học 12 1.7.5 Dạng 2: Bài tập yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 13 1.7.6 Dạng 3: Bài tập phương trình động học loại phản ứng .13 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” VÀ “CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC” BẬC ĐẠI HỌC 14 A CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” 14 2.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm cân hóa học 14 2.1.1 Bài tập mức độ nhận biết .14 2.1.2 Bài tập mức độ thông hiểu 15 2.1.3 Bài tập mức độ vận dụng .17 2.2 Dạng 2: Bài tập cân hóa học Hằng số cân 17 2.2.1 Bài tập mức độ nhận biết .17 2.2.2 Bài tập mức độ thông hiểu 18 2.2.3 Bài tập mức độ vận dụng .19 2.2.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 23 2.3 Dạng 3: Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học Nguyên lí Le Chatelier 26 2.3.1 Bài tập mức độ nhận biết .26 2.3.2 Bài tập mức độ thông hiểu 27 2.3.3 Bài tập mức độ vận dụng .31 2.3.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 35 B CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC” 40 2.4 Dạng 1: Bài tập số khái niệm động hóa học 40 2.4.1 Bài tập mức độ nhận biết .40 2.4.2 Bài tập mức độ thông hiểu 41 2.4.3 Bài tập mức độ vận dụng .43 2.4.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 44 2.5 Dạng 2: Bài tập yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng .46 2.5.1 Bài tập mức độ nhận biết .46 2.5.2 Bài tập mức độ thông hiểu 47 2.5.3 Bài tập mức độ vận dụng .48 2.5.4 Bài tập mức vận dụng cao: 52 2.6 Dạng 3: Bài tập phương trình động học loại phản ứng 54 2.6.1 Bài tập mức độ nhận biết .54 2.6.2 Bài tập mức độ thông hiểu 55 2.6.3 Bài tập mức độ vận dụng .57 2.6.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 60 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nước ta ngày đổi phát triển Vì vậy, giáo dục đào tạo nước nhà đóng vai trị quan trọng việc “nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Chăm lo giáo dục nước nhà vấn đề quan tâm trọng Ngành giáo dục phải đổi toàn diện phương pháp dạy học Một định hướng công đổi phương pháp dạy học chuyển đổi từ cách dạy “Thầy truyền thụ, trò tiếp thu” sang việc thầy tổ chức hoạt động dạy học, trò dành lấy kiến thức, tự xây dựng kiến thức cho mình, bồi dưỡng lực tự học, tích cực, sáng tạo học tập, đời sống hàng ngày… Bộ mơn Hóa học môn khoa học vừa lý thuyết, vừa thực nghiệm, có nhiều khả việc phát triển lực nhận thức cho sinh viên Đặc biệt, cung cấp tri thức khoa học chất, biến đổi chất, mối liên hệ qua lại cơng nghệ hóa học, mơi trường người Việc vận dụng kiến thức lý thuyết vào sống, việc giải tập có nội dung gắn với thực tiễn làm phát triển sinh viên tính tích cực, tự lập, óc sáng kiến say mê học tập Chương trình dạy học theo định hướng phát triển lực xây dựng sở chuẩn lực mơn học Trong đó, lực chủ yếu hình thành qua hoạt động học người học Hệ thống tập xây dựng theo định hướng phát triển lực công cụ để người học luyện tập, hình thành lực cơng cụ để giáo viên kiểm tra, đánh giá lực người học Để việc dạy học đạt kết tốt, người thầy với tư cách người hướng dẫn, tổ chức, đạo trình dạy học phải sử dụng nhiều phương pháp khác để giúp sinh viên chiếm lĩnh tri thức Sử dụng tập hóa học phương pháp dạy học quan trọng, có tác dụng to lớn việc giáo dục, rèn luyện phát triển lực học tập cho sinh viên, giúp sinh viên củng cố, hệ thống hóa kiến thức học, vận dụng kiến thức để giải đáp vấn đề liên quan đến đời sống Để đạt mục tiêu giáo dục, việc lựa chọn loại hình kiểm tra - đánh giá phù hợp khâu quan trọng khơng thể thiếu q trình dạy học Trước đây, loại trắc nghiệm tự luận (TNTL) sử dụng phổ biến quen thuộc trình đổi giáo dục, đưa trắc nghiệm khách quan (TNKQ) vào trình dạy học Mỗi loại TNTL hay TNKQ có ưu, nhược điểm riêng Tuy vậy, với mơn học có mức độ tư cao khả vận dụng kiến thức tổng hợp việc chuẩn bị dạng câu hỏi TNKQ dường chưa đầy đủ, chưa có sáng tạo, nhạy bén phát triển tư khoa học cao Do vậy, trường hợp cần trì phát triển hệ thống câu hỏi tập tự luận để xử lý thông tin lĩnh hội kiến thức mơn học Trên quan điểm với mong muốn xây dựng hệ thống BTHH có chất lượng tốt, góp phần nâng cao chất lượng dạy học bậc Đại học, phù hợp với việc đổi phương pháp dạy học, em mạnh dạn chọn đề tài: Xây dựng hệ thống tập chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học”, học phần Hóa học đại cương 2, vận dụng theo hướng dạy học tích cực nhằm phát triển lực nhận thức tư duy, độc lập, sáng tạo cho sinh viên Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống BT chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” Hóa học đại cương bậc đại học theo định hướng phát triển lực Khách thể đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Q trình dạy học Hóa học đại cương bậc đại học - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống tập chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” Hóa học đại cương theo định hướng phát triển lực Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn BTHH - Tuyển chọn xây dựng hệ thống BTHH chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” Hóa học đại cương 2, bậc đại học theo định hướng phát triển lực Phạm vi nghiên cứu Nội dung kiến thức chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” học phần Hóa học đại cương 2, khung chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Giả thuyết nghiên cứu Nếu xây dựng hệ thống BTHH chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” học phần Hóa học đại cương 2, khung chương trình Câu 25 Biến đổi phương trình (3) = (2) - (1) → ΔGºT, = ΔGºT,2 - ΔGºT,1 Áp dụng CT: ΔGºpư = ΔHºpư - T ΔSºpư → Nhận xét giá trị ΔHºpư → phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt? + Khi tăng nhiệt độ → cân chuyển dịch theo chiều giảm nhiệt độ nghĩa theo chiều phản ứng thu nhiệt → chiều? + Tính Δn hệ: tăng áp suất → cân chuyển dịch chiều làm giảm số phân tử khí → chiều? Câu 26 a Tính ΔH o o pƣ, ΔS pư → ΔG o pư = ΔH o pư - T.ΔS o pư; K 298K = b Do ΔH ΔS phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ ΔG o 698K, pư = ΔH o pư - T ΔS o → K 698K = pư ⁄ Câu 27 Phản ứng liên tục tiếp diễn theo chiều thuận tạo sản phẩm este CH3COOC2H5 Câu 32 a Ta có α = 0,8 → = 0,1 mol 2NO2 (k) N2O4 (k) Ban đầu: 0,125 (mol) ⁄ Cân bằng: 0,025 0,2 Phần mol: → Kx = Mà Kp,303K = 0,124 → P = →V= b Có Kp = = = ( = const ) Nếu tăng nhiệt độ, cân chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ hay theo chiều phản ứng thu nhiệt → chiều? → màu sắc bình → áp suất bình? Câu 33 -1 Kp,50 = 179 atm > Kp,25 phù hợp với nguyên lí Le Chatelier phản ứng thu nhiệt tăng nhiệt độ Câu 34 a CO(k) + 2H2 Ban đầu Cuối phản ứng 1-x Hiệu suất đạt 70% → x = 0,7 (k) 2 - 2x CH3OH(k) nT = x nT = -2x PCH3 OH KP = 2,5.10-3 =  H2 PCO.P 0,4375 0,1875.(0,375) PT2 → PT = ? (atm) b lnKP(T) = 10.825 - 24,88 T c T = 633K Câu 35 o a H p = -79,98 (kJ); So = -150 (J/mol.K); Go = -1534,4 (J/mol) < ƣ → Tại điều kiện chuẩn phản ứng tự diễn theo chiều thuận b T < 79980 = 447K 178,8 Câu 36 a H o b G o p ƣ = 110,95(kJ) pƣ (813 K) -1 = 115,9 (J.mol ); G o p ƣ o c T = 813,85( K) d Số mol MgCO3 phân hủy = 0,335 (mol) e PCO = 1atm => n CO = 1(mol) => V = 813,85 = 66,78(lit) 2 -1 (843 K) = - 3974 (J.mol ) Câu 37 Ta có: CH4 + 1- y CO y-x H2 O CO 4-y-x y-x H2 O CO2 4-y-x x + Theo đề bài: x = 0,50 mol + 3H2 3y + x + H2 3y + x n T = n CH + n H (x) (3y + x) Ta có: K = 2,2 O + n CO +n CO2 + n H = + 2y 0,5 (3y + 0,5) = 2,2  (y - x) (4 - y - x) = (y - 0,5) (3,5 - y) → y1 = 2,68 > (loại) y2 = 0,69 → y = 0,69 3 K = = P(1) P COP H PCH4 PH2 O  y - x   3y + x      n T  n T  P  - y   - y - x T     n T   n T  → PT = ? (atm) o Câu 38 H = 17227,2 J hay -17,2 kJ -1 -1 Câu 39 H = -740 kJ mol ; G = -738.7 kJ mol Câu 40 N2O4(k) 2NO2 (k) [ ] 0,2 - x 2x PV Tổng số mol lúc cân = 0,2 + x = RT → x? (PNO ) 1 = = → = → Kp = PN O nN O PN O 4 PNO n NO Giả sử áp suất giảm đến 0,5 tỉ số P NO = 0,767 > PN O 2 (y < 1) Vậy giảm áp suất cân chuyển dịch theo chiều tạo NO2 (làm tăng số mol khí → làm tăng áp suất) 2.4 Dạng 1: Bài tập số khái niệm sở động hóa học Câu A Câu Xét phản ứng: aA + bB +… → cC + dD +… * Biểu thức định luật tác dụng khối lượng: v = k.C A αβ C (phương trình động học) B - Số mũ α,β, số nguyên hay nửa nguyên (phân số), gọi bậc riêng phần chất A, B, phản ứng xét - Tổng bậc riêng phần n = α + β +… bậc toàn phần phản ứng Câu 12 C = n → C Cl , CCH V Áp dụng công thức: v = k CCl C C Câu 13 v= →v=? H =- ;v= =- Câu 17 A Câu 18 C -4 -2 Câu 19 2,92.10 ; 3,51.10 mmHg.s -1 Câu 22 -3 -4 nHCl = nOH- dư = CM.V = 0,05.12,84.10 = 6,42.10 mol -4 -3 → COH- dư = n/V = 6,42.10 /(10.10 ) = 0,0642M Áp dụng: v=t =b ΔC OH- - (0.0642-0.07) Δt Δt Với t = 30 phút = 1800s → vtb? 2.5 Dạng 2: Bài tập yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Câu k = A.e-E RT a (1) * PT (1) viết dạng logarit sau: lnk = - -E a + lnA RT (2) Hay lgk = - Ea + lgA 2,303RT * Lấy đạo hàm vế (2) theo T ta được: E dlnk = a2 dT RT (3) * Lấy tích phân (3) giới hạn từ T1 đến T2 ta được: k T2 Ea  1  ln (5) =  -  (4) k T1 R  T1 T2  hay lg k T2 k T1 =  1   -  2,303R  T1 T2  E a Câu Chất xúc tác không bị thay đổi phương diện hóa học lượng chúng, số trường hợp chất xúc tác thay đổi tính chất vật lý Ví dụ: 2KCl MnO 2KCl+3O O t o Câu 10 Áp dụng công thức: k40 = k15.(3,5) 2,5 = 4,6 giây -4 k15+25 = γ 25/10 = (3,5)2,5 k15 -1 -1 -1 Câu 11 k = 5,87.10 mol s -3 Câu 15 133kJ; 7,9.10 Câu 16 a v = k a a a → v1 = k.0,17 ; v2 = k.0,34 ; v3 = k.0,68 Lấy tỉ lệ v2/v1 v3/v1 →a=1 a → Phản ứng bậc Hằng số tốc độ k = v1/ 0,17 = 8,18.10 b Ea = 24,74 kcal/mol Ở nhiệt độ T1 = T, k1 tính -3 -1 Ở T = 298K, k2 = 2,03.10 s -3 Áp dụng PT Arrenius: lg K2 = Ea  1  → T?  2,303R T  K1 T2  Câu 17 Tương tự Câu 16 Câu 18 a Phương trình động học phản ứng: v = k.[H2].[NO] Bậc phản ứng bậc -2 -1 b k1 = k2 = k3 = 0,38 mol l s n Câu 21 Quy tắc Van - Hoff: k t + n.10 = γ kt o Ở 200 C: o Ở 80 C: =γ → = → t200? = → t80? =γ → Câu 22 a v = k.CA.CB 2 + CA‟ = 1/2CA; CB‟ = 2CB; → v1 = k.( CA).(2CB) → lấy tỉ lệ + giảm thể tích bình xuống lần → CA‟ = 2CA; CB‟ = 2CB; → v2 = k.( CA).(2CB) → lấy tỉ lệ b Nồng độ A B giảm nửa → CA‟ = ½CA; CB‟ =1/2CB n Sử dụng quy tắc Van - Hoff: k t + n.10 = γ kt o Khi nhiệt độ tăng thêm 30 C γ = n c Khi k t + n.10 = γ kt → k t +30 = kt → k t + 30 = 8.kt → v = (8k).(1/2CA).(1/2CB) 2.6 Dạng 3: Bài tập phương trình động học loại phản ứng Câu Bậc Bậc Bậc q kt = 2,303lg A o  [A] o 1 kt = kt = ([A]1q-1[A- ] o q-1 ) q-1 [A] [A ] t 1/2 = t1/2 = t1/2 = o k.[A ] q-1 -1 k.(q - 1)[A]q-1 Câu Với phản ứng nhiều giai đoạn giai đoạn chậm định tốc độ phản ứng Theo chế ta có, tốc độ phản ứng định giai đoạn (b): ‟ v = k [N2O2].[H2] (1) [N2O2 Theo (a): K = ] c (2)  [N O ] = K [NO] 2 [NO] c Thay (2) vào (1) ta được: ‟ ‟ v = k Kc [NO] [H2] với k Kc = k = const v = k [NO] [H2] Câu 11 Ea = 103kJ/mol; t1/2 = 1,94.10 s; γ = 3,71 Câu 12 Thay tương ứng cặp vào PT Arrenius: = ( - ) T1, T2 → Ea, 12 T2, T3 → Ea, 23 T3,T4 → Ea, 34 → Ea, tb? Áp dụng PT Arrenius cho: k1 = 1,72; T1 = 298K ‟ k =? ‟ ; T = 303K → k = ? thời gian nửa phản ứng t1/2 = Câu 13 (CH3)2O(k) t=0 tcb → CH4(k) + CO(k) + H2(k) P0 Po - x x x x → P (hệ) = Po+ 2x -3 + Sau 10s: t = 10s, Phệ = 0,405 → 0,405 = 0,395 + 2x → x = 5.10 Vì phản ứng bậc → ln = kt → ln = k.10 → k = 1,74.10 + Áp suất hệ 0,8atm → 0,8 = 0,395+ 2x → x = 0,2025 -3 Mà: ln = kt (với k tính bên trên) → t = 413s Câu 17 Giả sử phản ứng khảo sát bậc Ta có: ln = kt CH3COCH3(k) → CH2 = CH2(k) + H2(k) + CO(k) t=0 Po tcb Po - x x x x Phệ = Po+ 2x → x = ln = kt → k = (1) ln Thay Phệ thời gian phản ứng vào (1) được: t(phút) 6,5 13 19,9 P(atm) 408 488 562 K k1 k2 k3 → Nhận xét giá trị k1, k2, k3 xấp xỉ kết luận phản ứng cho phản ứng bậc → ktb = -1 Câu 18 Bậc một; k = 0,05 ph Câu 24 a bậc 2; phân tử số 2; v = k [Axit] [Rượu] b k = k1/k2 = 2[Este] = [Nước] = 0,59 [Axit] = [Rượu] = 0,41 c t = 1/6 ngày = -3 -1 -1 Câu 25 Phản ứng bậc 2; k = 2,13.10 mol l.s -2 -1 -1 Câu 26 Bậc 2; k = 1,11.10 mol l.s ... HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” VÀ “CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC” BẬC ĐẠI HỌC 14 A CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” 14 2.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm cân hóa học 14 2.1.1 Bài tập mức... BÀI TẬP CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” VÀ “CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC” BẬC ĐẠI HỌC A CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” 2.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm cân hóa học 2.1.1 Bài tập mức độ nhận biết 2.1.1.1 Bài tập có...TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC VŨ THỊ THU TRANG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” VÀ “CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC”, HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun