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 KHỐ LUẬN TƠT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vô 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 TƠT 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 quý 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 cồn hạn chế Do vậy, khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý quý báu thầy, cô 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 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 môn Hóa học mơn khoa học vừa lý thuyết, vừa thực nghiệm, có nhiều khả việc phát triển lực nhận thức cho sinh viên Đặc biệt, cịn 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 môn 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 công cụ để giáo viên kiểm tra, đánh giá lực người học Đe 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 Đe đạt mục tiêu giáo dục, việc lựa chọn loại hình kiểm tra - đánh giá phù hợp khâu quan trọng thiếu 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 uu, nhuợc điểm riêng Tuy vậy, với mơn học có mức độ tu cao khả vận dụng kiến thức tổng hợp việc chuẩn bị dạng câu hỏi TNKQ dường nhu chua đầy đủ, chua có sụ sáng tạo, nhạy bén sụ phát triển tu khoa học cao Do vậy, trường hợp cần trì phát triển hệ thống câu hỏi tập tụ luận để xử lý thông tin lĩnh hội kiến thức mơn học Trên quan điểm với sụ mong muốn xây dụng đuợc hệ thống BTHH có chất luợng tốt, góp phần nâng cao chất luợng dạy học bậc Đại học, phù hợp với việc đổi phuơng 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 huớng dạy học tích cục nhằm phát triển lục nhận thức tu duy, độc lập, sáng tạo cho sinh viên Mục đích nghiền cứu Xây dụng hệ thống BT chuơng “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” Hóa học đại cuơng bậc đại học theo định huớng phát triển lục Khách thể đối tượng nghiền cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học Hóa học đại cương bậc đại học - Đổi 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 nghiền 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 Neu xây dựng hệ thống BTHH chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” học phần Hóa học đại cương 2, khung chương trìnhđào tạo cử nhân Sư phạm Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội theo định hướng phát triển lực có chất lượng tốt hỗ trợ đánh giá lực sv, giúp sv ôn tập, củng cố, hệ thống hóa kiến thức tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo Phương pháp nghiền cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phương pháp thu thập tài liệu, thu thập thông tin; Phân tích lý thuyết; Tổng hợp tài liệu lý luận liên quan đến đề tài - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phương pháp quan sát điều tra Đóng góp đề tài: - Tổng quan cách hệ thống sở lí luận có liên quan đến BTHH - Xây dựng hệ thống BT chương “Cân hóa học” “Cơ sở động hóa học” xếp theo bốn mức độ nhận thức tư - Các câu hỏi BT cung cấp cho sv kiến thức, giúp sv làm quen với việc tự lực tìm tồi mở rộng tri thức Cấu trúc khóa luận Ngồi phần mở đầu, kết luận khuyến nghị, tài liệu tham khảo khóa luận gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương “Cơ sở Xâyhọc”, dựnghọc hệ thống tập “Cân động2:hóa phần Hóa họcchương đại cương hóa học” NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm tập hóa học Trong q trình học tập thuật ngữ “bài tập”, “bài tâp hóa học” khơng xa lạ sv ngành Sư phạm Hóa học nói riêng “Bài tập ” định nghĩa cho học sinh làm để tập vận dụng điều học, cịn “bàỉ tập hóa học ” hiểu liên quan đến kiến thức môn cụ thể, lĩnh vực riêng biệt mơn Hóa Học [10] BTHH dạng làm bao gồm toán hay câu hỏi hay đồng thời toán câu hỏi thuộc hóa học mà hồn thành sv nắm tri thức hay kĩ định Để trả lời câu hỏi sv phải tiến hành môt hoạt động tái thông qua hoạt động sv cần nhớ lại nội dung định luật, quy tắc, khái niệm, Cồn toán làm mà hoàn thành chúng sv phải tiến hành hoạt động sáng tạo gồm nhiều thao tác nhiều bước Khi hồn thành BTHH, sv khơng vận dụng kiến thức cũ giải tình mà cồn tìm kiếm thêm kiến thức hay vận dụng kiến thức cũ tình Lý luận dạy học coi BTHH phương pháp dạy học cụ thể, sử dụng khâu trình dạy học: Nghiên cứu tài liệu mới, củng cố, vận dụng, khái quát hóa - hệ thống hóa kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo sv BTHH biện pháp quan trọng nâng cao chất lượng dạy - học, góp phần thực mục tiêu đào tạo Nó cung cấp cho sv kiến thức, đường giành lấy kiến thức niềm vui sướng chiếm lĩnh kiến thức [9] 1.2 Vai trị tập hóa học [8] BTHH giúp sv củng cố, hoàn thiện hệ thống kiến thức giúp cho giảng viên (GV) đánh giá khả nhận thức sv mức độ có biện pháp điều chỉnh lượng kiến thức, phương pháp dạy học cho phù hợp Dưới số vai trò BTHH sau: 1.2.1 Làm cho sinh viên hiểu sâu khắc sâu kiến thức học - - Áp dụng: Kc - -=50 c.d (tương tự Câu 15) - - - - - —> X K = ? —> p„fc. _=? A , A*-x • A chung • ( M ) - Câu 19 - - Pco = 0,92 atm; PCO2 = 0,08 atm Câu 20 a Kc = 5,79.10'2 b K’P = l,6.10’4 - Câu 21 Kc = 4.10'4 - Câu 22 a Kc = K p= 0,722 b [H2] = [CO2] = 0,106M - - [H2O] = [CO] = 0,094M Câu 26 a 2HgO(r) SHgợi) + 02(k) - Ban đầu a (mol) 0 - Cân a - 2x 2x X K p = PHg2 Po2= ^.p3 = ? b AG°773 = -RT InKp - AG°pư = -2AG° (HgO) ->AG° (HgO) = 7227,9 J c Số mol HgO nhỏ a = 2x - PV Từ công thức n=—— = 3x —> X = 0, 0105 —> tìm a, m? - RT - Câu 27 - CaCO3 (r) CaO (r) + co2 (k) - Cân bằng: - - 1-a C(r) + co2(k) 2CO(k) Cân bằng: - b a - b 2b aa - b - Ta có: K1 = PC02= 0,2 - - - pcn2 nC02= 0,05 moi „ K2 = = —> pco = 0, 63 —> nco = 0,16 mol —> a; b = ?(mol) Pco2 - -» nCaCO3; ncaoỉ nc = ?(mol) * Khi CaCO3 phân hủy hồn tồn a = 1, áp suất riêng phần khí khơng thay đổi - -> pco.v = 2b.RT -> 0,63V = 2b.RT - Mặt khác: PCO2 V = (1 - b).RT -> 0.20V = (1 - b).RT - Giải hệ phương trình —> V = ?(lít) 2.3 Dạng 3: Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học Nguyên lí Le Chatelier - Câu Nội dung nguyên lí Le Chatelier: - Nếu hệ trạng thái cân mà ta thay đổi yếu tố cân cân hệ chuyển dịch theo chiều có tác dụng chống lại thay đổi - Ví dụ: Xét phản ứng: C(r) + co2(k) 2CO(k) - Khi tăng áp suất —> cân chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất hệ (chiều làm giảm số mol khí) —> chuyển dịch theo chiều nghịch - Câu c - Câu 13 B - Câu 14 D - Câu 15 a phải sang trái - b trái sang phải c Khi 02 bị hấp thụ, Qc > Kc^> cân chuyển dịch phía trái Câu 16 a Phản ứng: NOQS) + Br2(k) 2NOBr(k) b Tương tự Câu 11; Câu 12 - Câu 17 a Tăng d Tăng b Giảm e Không đồi c Không đổi f Tăng - Câu 25 - Biến đổi phương trình (3) = (2) - (1) —> AG°TJ = AG°TJ2 - AG°TJI - Áp dụng CT: AG°pư= AH°pư - T AS°pư - —> Nhận xét giá trị AH°pư —> 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 An hệ: tăng áp suất —> cân chuyển dịch chiều làm giảm số phân tử khí —> chiều? - Câu 26 a Tính AH°pư, AS° pư -> AG° pư = AH° pư - T.AS° pư; K298K = e“ÚGP"O/RT b Do AH AS phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ AG°698K,pư = AH°pư - T AS°pư - K 698K = e-*GP"O/RT - Câu 27 Phản ứng liên tục tiếp diễn theo chiều thuận tạo sản phẩm este CH3COOC2H5 - Câu 32 a Ta có a = 0,8 —> nN n _ = 0,1 mol ’ 4pư ’ n Ư - - Ban đầu: Cân bằng: Phầ n mol: - - - N2Ơ4 (k) 0,125 (mol) - 2NO 2ỢS) - 0,025 0,025 0,025 2 04 - 0,2 ,2 0,025 Mà KPJ303K = 0,124 - p = -V= - 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 KP,50= 179 atm'1 > Kp 25 phù hợp với nguyên lí Le Chatelier phản ứng thu nhiệt tăng nhiệt độ - Câu 34 - a CO( - Ban đầu k) + - ứng Cuối phản - 1-x -> X - Hiệu suất - _ = 0,7 - TZ _ rCH3OH p - - - " Pr,,.Pư - CO-XH2 X 2H2 (k) - - 2 - 2x 0,4 375 > - 0,1875 2,5.103 (0,375)2 - CH3OH(k) - nT = -2x X nT =3 - p2 r T —» PT = ? b InKp(T) = 10ệ25 - 24,88 c T = 633K - Câu 35 a AH°pư = -79,98 (kj); AS° = -150 (J/mol.K); AG° = -1534,4 (J/mol) < —> Tại điều kiện chuẩn phản ứng tụ diễn theo chiều thuận b T < - = 447K 178,8 Câu 36 a AH°pư= 110,95(kJ) b AG°pư(813°K) = 115,9 (LmoT1); AG°pư (843°K) = - 3974 (LmoT1) c T = 813,85(°K) d Số mol MgCO3 phân hủy = 0,335 (mol) - PCŨ2 = latm => nCŨ2 = l(mol) => V = 813,85 = 66,78(lit) C â uTa + H2O - C3 có: - H4 - 1- 4-y-X y - C + H2O O - y- 4-y-X X - Theo đề bài: X = 0,50 mol - - 3H2 y- X + X co2 H2 X +X + 3y + 3y nT = nCjj4 + nHO + nco +nCo2 + nH2 — + 2y Ta có: = (x)(3y + x) (y - x) (4 - y - x) 0,5 (3y + 0,5) (y - 0,5)(3,5 - y) - - - CO —> yi = 2,68 > (loại) - y2 = - ->0,y =6 0,69 p PT3T Kp(i) - - r COrH2 - r CH4 ,17 H2O - - Câu 38 AH° = -17227,2 J hay -17,2 kj - Câu 39 AH = -740 kj moi’1; AG = -738.7 kj moi’1 - —> PT = P n (P ) _ PV 2NO - , NO2Ọ(k) ? (atm) - ,Câu 40.NOỌ NO ọ Giả sử đến 0,5 tỉ số -^-=0,767 - - Tông sô áp mol lúc cân băng = 0,2 + *X = —— - suất _ giảm ^-p X? —> — - PN,OPN42°4 - [ ] 0,2 - X- 2x PN2O4 nN2°4 - (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 Cữ Cữ sở động hóa học - Câu A - Câu 7, - Xét phản ứng: aA + bB+ —> cC + dD+ - * Biểu thức định luật tác dụng khối luợng: - V = k.CA“.CBp (phuơng trình động học) - Số mũ a,p, số nguyên hay nửa nguyên (phân số), đuợc gọi bậc riêng phần chất A, B, phản ứng xét - Tổng bậc riêng phần n = a + p+ bậc toàn phần phản ứng - Câu 12 c = 7— —> Ccl,, CcH Áp dụng công thức: V = k Cd^.Ccn* —> V = ? - Câu 13 ld d[ỡ2] [ỉV2Os] vtb? 2.5 Dạng 2: Bài tập yếu tố ảnh hưởng đến tấc độ phản ứng - Câu E /RT k = A.e’ - (1) - * PT (1) viết dạng logarit sau: - = -^+lnA -E lnk RT - E HayIgk = -+ Ig A 2,303RT * Lấy đạo hàm vế (2) theo T ta được: - dlnk_ Ea dT RT2 - , kT E„ k ■l y (4 i B f ±.±' kT (5) lg^= 2,303R^T1 T2> kTi * Lấy tích phân (3) giới hạn từ Tj đến T2 ta được: - Câu - Chất xúc tác khơng bị thay đổi phương diện hóa học lượng chúng, số trường hợp chất xúc tác thay đổi tính chất vật lý - Ví dụ: 2KC1O3 y >2KC1+3O2 - Ị lc _ „ Câu 10 Áp dụng công thức: 15+25 = y25/10= (3,5)2’5 15 k - k40= k15.(3,5)2’5 = 4,6 giây-1 - Câu 11 k = 5,87.10-4 mol^.s’1 - Câu 15 133kJ; 7,9.10-3 - Câu 16 a V = k.CN2osa —> V1 = k.0,17a; v2 = k.0,34a; v3 = k.0,68a Lấy tỉ lệ V2/V1 V3/V1 - —> a = - Phản ứng bậc Hằng số tốc độ k = V1/ 0,17a = 8,18.10-3 b Ea= 24,74 kcal/mol - Ở nhiệt độ Tj = T, kj tính - Ở T = 298K, k2= 2,03.10’3 s’1 (2 T? , ,-K, E - Kj 2,303R T2 J - Câu 17 Tương tự Câu 16 - Câu 18 a Phương trình động học phản ứng: V = k.[H2].[NO]2 Bậc phản ứng bậc b ki = k2 = k3 = 0,38 mor2.l2.s_1 Câu 21 Quy tắc Van - Hoff: k t + n.10 = y n.kt - - ^200 5_^200 200 C: - y —»- 7^7 —> t200? - kiso rf + giảm thể tích bình xuống lần —> CA’ = 2CA; CB’ = 2CB; —> v2 = k.( 2CA).(2CB)2 —> v2 lây tỉ lệ — a Nồng độ A B giảm nửa -^CA'=V2CÀ, CB’=1/2CB Sử dụng quy tắc Van - Hoff: k t + n.10 = yn.kf Khi nhiệt độ tăng thêm 30°C y = b Khi k t + n.10 = yn.kt^ kt+30 = 23,kt—> kt + 30 = 8.kt—> V = (8k).(l/2CA).(l/2CB)2 2.6 Dạng 3: Bài tập phương trình động học loại phản ứng - Câu - Bậc A1 kt = 2,3031g k— [A] - Bậc - —1 -kt = — [AJ [AJ - Bậc q - 1z1 kt= —— q (—3-i~—r) q-1 [A] [Aor‘ PL 92 - 0,693 11/2 - - k k.[Ao] tl/2- 2ql-l tl/2k.(q-l)[A]t'-1 - - Câu - Với phản ứng nhiều giai đoạn giai đoạn chậm định tốc độ phản ứng Theo chế ta có, tốc độ phản ứng đuợc định giai đoạn (b): - V = k’.[N2O2].[H2] - Theo (a): Kc = [N2O2] = KC.[NO] - (1) -> (2) Thay (2) vào (1) ta đuợc: V = k’.Kc [NO]2.[H2] với k’.Kc = k = const V = k [NO]2.[H2] Câu 11 Ea = 103kJ/mol; t1/2 = l,94.104 s; y = 3,71 - Câu 12 vào PT Arrenius: Ig ặ- = Thay tuơng ứng cặp - -ệ- ) - - T1, T2 —> Ea 12 - T2, T3 —> Ea23 - T3,T4 —» Ea j34 —> Eatb? - Áp dụng PT Arrenius cho: - k1= 1,72; T1= 298K - 1X1 Z,oUorx 11 Ỉ2 k’=?; T = 303K - —> k = ? thời gian nửa phản ứng t1/2 = - K - Câu 13 (CH3)2O(k) —> CH4(k) + CƠQi) + H2(k) - t=0 Po - tcb - - X XX p (hệ) = po+ 2x = 5.10’ po - X + Sau lOs: t = lOs, phệ= 0,405 0,405 = 0,395 + 2x X Vì phản ứng bậc —> In p° = kt —> In = k 10 —> k = l,74.10’3 PL 93 - + Áp suất hệ 0,8atm 0,8 = 0,395+ 2x —> X = 0,2025 PL 94 ...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 TƠT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun... học chương ? ?Cân hóa học? ?? ? ?Cơ sở động hóa học? ?? Hóa học đại cương *Chương ? ?Cân hóa học? ?? 1.7.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm cân hóa học 1.7.1.1 Bài tập mức độ nhận biết - Nêu khái niệm cân hóa học? ... CHƯƠNG “CÂN BẰNG HÓA HỌC” VÀ ? ?Cơ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC” BẬC ĐẠI HỌC A CHƯƠNG “CẦN BẰNG HÓA HỌC” 2.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm Cữ cân hóa học 2.1.1 Bài tập mức độ nhận biết 2.1.1.1 Bài tập có lời