Hình 2.5. Slide các nguồn năng lượng
Hình 2.7. Slide khái niệm năng lượng Hóa học
Hình 2.9. Slide ứng dụng của phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt trong đời sống
Hình 2.11. Slide mối liên hệ giữa biến thiên enthalpy và hệ số trong phương trình phản ứng
Hình 2.13. Slide nguyên lý của phương pháp Calorimetry
2.5.3.5. Tiến trình dạy học
Hoạt động Activities
Hoạt động #1: Mở đầu về năng lượng Hóa học (10 phút)
Activity #1: Introduction to chemical energy (10 min)
Yêu cầu HS liệt kê các dạng năng lượng và nguồn năng lượng trong cuộc sống hằng ngày.
Ask students list different forms and sources of energy in daily life
Forms of energy: Heat, light, sound, electricity…
Sources of energy: Sun, wind, water, chemical reactions…
Đưa ra định nghĩa về năng lượng.
Present the definition of energy
Energy is the ability to do work
Giới thiệu về năng lượng Hóa học với ví dụ, sau đó để HS suy nghĩ và đưa thêm ví dụ.
Introduce chemical energy with examples, then let the students brain-storm and give more examples Examples of chemical energy: combustion of ancohol, combustion of petroleum, explosion of fireworks, combustion of carbohydrate in food, … Hoạt động #2: Mở đầu về biến thiên enthalpy (15 phút)
Activity #2: Introduction to enthalpy changes (15 min)
Gợi nhắc HS về định luật bảo toàn năng
Remind students about the law of conservation
Law of conservation of energy: Energy can
lượng và hướng dẫn HS tập trung vào sự trao đổi năng lượng hóa học.
of energy and lead them to focus on the chemical energy exchange.
neither be created or destroyed, rather, it can only be transformed or transferred from one form to another.
• Whenever a chemical reaction takes place, there is an energy exchange between itself and its surroundings.
• The most
common and
recognizable form of chemical energy exchange is heat.
Yêu cầu HS quan sát hai thí nghiệm: Pha lỗng dung dịch axit sunfuric đặc và hòa tan tinh thể amoni nitrat vào hai cốc nước. Yêu cầu HS chạm vào cốc nước trước và sau khi hòa tan, nêu lên những gì cảm thấy.
Let students observe 2 experiments: Dilute concentrated sulfuric acid and dissolve ammonium chloride into 2 cups of distilled water. Ask students touch the cups before and after dissociation and tell the class what they feel.
The cup that we dilute concentrated sulfuric acid becomes hotter, whilst, the cup that we dissolve ammonium nitrate gets colder.
Giới thiệu các thuật ngữ: exothermic or endothermic reaction, release or adsorb energy, increase or decrease in temperature.
Introduce the terms: exothermic or endothermic reaction, release or adsorb energy, increase or decrease in temperature. If a chemical process releases energy to its surroundings, then it is exothermic. In this case, the temperature of the surroundings increases. If a chemical process absorbs energy from its surroundings, then it is endothermic. During the process, the temperature of the surroundings decreases.
Yêu cầu HS đưa ra các ví dụ về quá trình/phản ứng tỏa nhiệt, thu nhiệt trong cuộc sống.
Ask students give examples of exothermic and endothermic process in life.
Examples of exothermic and endothermic processes in life: Cold pack and heat pad that help reduce pain.
Giới thiệu các khái niệm cơ bản về enthalpy và biến thiên enthalpy.
Introduce the basic concept of enthalpy and enthalpy changes.
Enthalpy (H) is defined as the total energy associated with the materials that react. It’s unable to measure
enthalpy by
experiments.
Enthalpy change (ΔH) is the energy exchange
between a chemical reaction án its surroundings at constant pressure. ΔH = Hproducts – Hreactants Unit: kJmol-1 Giới thiệu giản đồ
enthalpy giúp mô tả biến thiên enthalpy của các quá trình. Để HS dự đoán giản đồ nào tương ứng với phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt. Hỗ trợ HS giải thích lựa chọn bằng cách sử dụng cấu trúc câu so sánh, chỉ ra những lỗi sai thường gặp của HS khi sử dụng ngôn ngữ học thuật.
Introduce the enthalpy profile diagram (or so- called reaction pathway) that helps illustrate the enthalpy changes of chemical processes. Let students guess which enthalpy profile diagram corresponds to exothermic or endothermic reaction. Help them to explain the reason for their choice by using comparison sentence structures and also indicate the common error in academic English.
In the first diagram, the energy level of reactants is higher than that of products, hence the chemical reaction is exothermic. In this case, the enthalpy change has negative value.
The second diagram shows that reactants are at lower energy than products, therefore, the chemical reaction is endothermic.
Correspondingly, the value of enthalpy change is positive.
Lưu ý HS về mối liên hệ giữa biến thiên Enthalpy và hệ số của các chất trong phương trình phản ứng.
Note the students about the relationship between the enthalpy change and the coefficients of reaction equation. 2H2(g) + O2(g) 2H2O (l) ΔH0 = -286 kJmol-1 H2(g) + ½ O2(g) H2O (l) ΔH0 = -572 kJmol-1 4H2(g) + 2O2(g) 4H2O (l) ΔH0 = -1144 kJmol-1 Đưa ra điều kiện tiêu
chuẩn của biến thiên enthalpy. Nhấn mạnh rằng khi tra cứu thông tin về biến thiên enthalpy tiêu chuẩn, cần để ý đến trạng thái cơ bản của các chất.
Present the standard conditions of enthalpy changes. Emphasize the normal states of substances when searching reference data. Standard conditions: A pressure of 105 Pa A temperature of 298K Each substance is in its normal physical state.
Hoạt động 3: Kĩ thuật Calorimetry (15 phút)
Activity #3: Calorimetry technique (15 min)
Giải thích nguyên lý của kĩ thuật calorimetry trên cơ sở định luật bảo toàn năng lượng.
Explain the principle of calorimetry technique based on the law of conservation of energy.
By the conservation of law, we have: Qwater = - Qreaction
We also have:
Qwater = mwater.Cwater.ΔT mwater: The mass of water, in gram
Cwater: The specific heat capacity of water, 4.2 J.g-1.0C-1 ΔT: The temperature change, in 0C Finally, ΔH=Qreaction/moles Yêu cầu HS đọc quy
trình đo biến thiên enthalpy và tính biến thiên enthalpy của q trình hịa tan natri hidroxit khan vào nước theo số liệu cho sẵn. Hỗ trợ HS trong việc viết lời giải một cách logic, sử dụng cấu trúc câu và liên từ phù hợp. Lưu ý HS khi viết phép tính thì cần bao gồm luôn cả đơn vị của các đại lượng.
Let the students read the measurement procedure of enthalpy changes and calculate the enthalpy change of dissociation of anhydrous sodium hydroxide into water by given data. Assist them in writing solution logically by using simple sentence structure and suitable conjunctions. Note students about writing calculations including units. Procedure: Weigh an empty polystyrene cup. Pour 100 cm3 of water into the cup and weigh the cup and water. Record the steady temperature of the water with a thermometer reading to at least the nearest 0.20C.
Add a few pellets of sodium hydroxide (corrosive) which have been stored under dry conditions
Keep the mixture stirred continuously with a thermometer and record the temperature at fixed
intervals, e.g. every 20 seconds
Keep recording the temperature for 5 minutes after the maximum temperature has been reached
Results:
Mass of polystyrene cup: 23.00 g
Mass of polystyrene cup and water: 123.45 g Mass of cup and water and sodium hydroxide: 124.95g Initial temperature of water: 180C Final temperature of water: 21.60C Solution
The mass of water is: 123.45g – 23.00g = 100.45 g
The mass of anhydrous sodium hydroxide is: 124.95g – 123.45g = 1.50 g
Therefore, the moles of anhydrous sodium hydroxide is: 1.50g : 40 g/mol = 3.75×10-3 mol The temperature change: 21.60C – 180C = 3.60C
Hence, we get the heat absorbed by water equal to: 100.45 g × 3.60C × 4.2 J.g-1 .0C-1 = 1, 518.80 J Consequently, the enthalpy changes of process is: 1,518.80J : (3.75×10-3 mol) ≈ 405 kJmol-1
2.5.3.6. Kế hoạch kiểm tra đánh giá tiếp cận SAT II Chemistry
Hiệu quả dạy học sẽ được đánh giá bằng phương pháp quan sát xuyên suốt tiết học và kiểm tra viết sau khi kết thúc tiết học.
Mục tiêu quan sát là đánh giá hiệu quả dạy học về mặt tiếng Anh học thuật, trong đó GV phát hiện, thu thập và giúp HS sửa chữa lỗi sai trong cách sử dụng từ vựng và cấu trúc câu trong môi trường học thuật để trả lời các câu hỏi. Để thuận lợi cho việc quan sát đánh giá, GV phải chuẩn bị bộ công cụ quan
sát mà phổ biến nhất là bảng theo dõi (checklist), trong đó xác định trước các đặc điểm cần quan sát, mô tả về từng mức độ đánh giá và các chú thích cụ thể.
Mục tiêu kiểm tra viết để đánh giá hiệu quả dạy học về mặt từ vựng chuyên ngành và kiến thức Hóa học. Bài kiểm tra có thời lượng 20ph và gồm 4 bài: một bài yêu cầu viết nghĩa tiếng Việt của các từ tiếng Anh chuyên ngành, ba bài tập về biến thiên enthalpy theo hình thức câu hỏi SAT II Chemistry.
Bảng 2.3 liệt kê các đặc điểm GV cần quan sát nhằm đánh giá hiệu quả dạy học trong quá trình dạy học.
Bảng 2.3. Bảng theo dõi
Đặc điểm Mơ tả Chú thích
Mức độ tham gia trả lời câu hỏi của HS
Không tham gia Ít tham gia Tích cực tham gia Rất tích cực tham gia Mức độ thành thạo trong việc sử dụng các dạng của từ của HS Kém Trung bình Khá tốt Thành thạo Mức độ thành thạo trong việc sử dụng từ/cụm từ đồng nghĩa của HS Kém Trung bình Khá tốt Thành thạo Mức độ thành thạo
trong việc sử dụng đa dạng cấu trúc câu của HS Kém Trung bình Khá tốt Thành thạo Kém
Mức độ thành thạo trong việc sử dụng ngữ pháp của HS Trung bình Khá tốt Thành thạo Ý thức tiếp thu của HS
khi được chỉ lỗi
Kém
Trung bình Tốt
- Mức độ tham gia trả lời câu hỏi của HS được đánh giá dựa trên tỉ lệ số HS chủ động tham gia trả lời câu hỏi với số HS cả lớp. Tỉ lệ này dưới 50% nghĩa là HS ít tham gia. Tỉ lệ này nằm trong khoảng 50-80% nghĩa là HS tích cực tham gia. Trên 80%, HS rất tích cực tham gia.
- Mức độ thành thạo trong việc sử dụng các dạng của từ (danh từ, động từ, tính từ, trạng từ …) được đánh giá dựa vào số lần HS mắc lỗi sai trong việc sử dụng các dạng của từ trong buổi học. Nếu các HS không mắc lỗi sai nào, HS đang ở mức độ sử dụng thành thạo. Nếu HS mắc phải số lỗi sai ít hơn 5, HS đang ở mức độ khá tốt. Nếu số lỗi sai nằm trong khoảng 5-10, HS đang ở mức trung bình. Trên 10 lần sử dụng sai dạng của từ nghĩa là HS kém trong việc lựa chọn dạng từ phù hợp.
- Mức độ thành thạo trong việc sử dụng từ/cụm từ đồng nghĩa được đánh giá dựa vào số lần HS lựa chọn từ/cụm từ chưa phù hợp văn cảnh trong buổi học. Nếu các HS không lựa chọn sai lần nào, HS đang ở mức độ sử dụng thành thạo. Nếu HS mắc phải số lỗi sai ít hơn 5, HS đang ở mức độ khá tốt. Nếu số lỗi sai nằm trong khoảng 5-10, HS đang ở mức trung bình. Trên 10 lần sử dụng sai dạng của từ nghĩa là HS kém trong việc lựa chọn dạng từ phù hợp.
- Mức độ thành thạo trong việc sử dụng đa dạng cấu trúc câu của HS được đánh giá dựa trên số lượng cấu trúc câu (câu đơn, câu ghép, câu phức, câu so sánh, câu đảo ngữ …) HS đã sử dụng trong buổi học. Nếu HS sử dụng từ 5 dạng câu
sử dụng cấu trúc câu khá tốt. Nếu HS chỉ sử dụng được một dạng câu (dạng câu đơn), HS đang ở mức độ trung bình. HS sẽ bị đánh giá mức độ kém nếu chỉ trả lời câu hỏi bằng từ hoặc cụm từ mà khơng dùng câu hồn chỉnh.
- Mức độ thành thạo trong việc sử dụng ngữ pháp của HS được đánh giá đánh giá dựa vào số lần HS mắc lỗi sai về ngữ pháp trong buổi học. Nếu các HS không mắc lỗi sai nào, HS đang ở mức độ sử dụng thành thạo. Nếu HS mắc phải số kiểu lỗi sai ít hơn 5, HS đang ở mức độ khá tốt. Nếu số kiểu lỗi sai nằm trong khoảng 5-10, HS đang ở mức trung bình. Trên 10 lần sử dụng sai ngữ pháp nghĩa là HS đang kém phần này.
- Ý thức tiếp thu của HS khi được sửa lỗi được đánh giá dựa trên hoạt động, thái độ của HS sau khi nghe GV chỉ ra lỗi sai và hướng dẫn cách sửa. Nếu HS không lắng nghe và lặp lại lỗi sai tương tự sau đó, ý thức được đánh giá là kém. Nếu HS lắng nghe và không lặp lại lỗi sai tương tự nữa, ý thức được đánh giá là trung bình. Nếu HS nhắc lại câu đúng hồn chỉnh ngay sau khi được sửa sai, ý thức được đánh giá là tốt.
Nội dung bài kiểm tra viết của HS như sau.
ENTHALPY CHANGES MINI-TEST
Part 1
Give the Vietnamese meanings of the following terms: 1. Exothermic: 2. Endothermic: 3. Release: 4. Absorb: 5. Increase: 6. Decrease: 7. Conservation of energy: 8. Energy exchange:
Part 2
Q1. Given 2Na(s) + Cl2 (g) 2NaCl (s) ΔH = 822kJ
How much heat is released if 0.5 mol of sodium reacts completely with chlorine? 1. 205.5 kJ 2. 411 kJ 3. 822 kJ 4. 1644 kJ 5. 3288 kJ
Q2. Given the reactions:
A- CH4 (g) + 2O2 CO2 (g) + 2H2O (l) ΔH0 = -890.3 kJmol-1 B- C (graphite) + 2S (s) CS2 (l) ΔH0 = +98.7 kJmol-1 C- HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l) ΔH0 = -57.1 kJmol-1 D- Na2S2O3 (s) + 5H2O (l) Na2S2O3.5H2O (s) ΔH0 = -55.0 kJmol-1 E- CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) ΔH0 = +572 kJmol-1 Choose the appropriate reactions to complete the following statements.
1. The exothermic reactions are: 2. The endothermic reactions are:
3. The standard enthalpy changes of hydration sodium thiosulfate (Na2S2O3) is approximately equal to that of:
Q3. Each question below consists of 2 statements, I in the left hand column and II in the right hand column. For each question, determine whether statement I is true or false and whether statement II is true or false. Circle the symbol CE if the statement II is a correct explanation of the true statement I.
I II
1. Whenever a reaction takes place, there is an energy exchange
Because The total energy of the reactants is different from that of their products
2. ΔH = - mwater.Cwater.ΔT Because The heat released by the reaction is equal to the heat absorbed by its surroundings CE 3. Calorimetry is one of methods used to measure enthalpy changes indirectly
Because Calorimetry method is based on the conservation of energy
CE
Đáp án bài kiếm tra viết như sau.
ENTHALPY CHANGES MINI-TEST
Part 1
Give the Vietnamese meanings of the following terms: 1. Exothermic: tỏa nhiệt
2. Endothermic: thu nhiệt 3. Release: giải phóng 4. Absorb: hấp thụ 5. Increase: tăng 6. Decrease: giảm
7. Conservation of energy: Bảo toàn năng lượng 8. Energy exchange: Năng lượng trao đổi
Part 2
Q1. Given 2Na(s) + Cl2 (g) 2NaCl (s) ΔH = 822kJ
How much heat is released if 0.5 mol of sodium reacts completely with chlorine?
1. 205.5 kJ Correct answer 2. 411 kJ
3. 822 kJ 4. 1644 kJ
5. 3288 kJ
Q2. Given the reactions:
A- CH4 (g) + 2O2 CO2 (g) + 2H2O (l) ΔH0 = -890.3 kJmol-1 B- C (graphite) + 2S (s) CS2 (l) ΔH0 = +98.7 kJmol-1 C- HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l) ΔH0 = -57.1 kJmol-1 D- Na2S2O3 (s) + 5H2O (l) Na2S2O3.5H2O (s) ΔH0 = -55.0 kJmol-1 E- CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) ΔH0 = +572 kJmol-1 Choose the appropriate reactions to complete the following statements.
1. The exothermic reactions are A, C, D 2. The endothermic reactions are B, E
3. The standard enthalpy changes of hydration sodium thiosulfate (Na2S2O3) is approximately equal to that of C
Q3. Each question below consists of 2 statements, I in the left hand column and II in the right hand column. For each question, determine whether statement I is true or false and whether statement II is true or false. Circle the symbol CE if the statement II is a correct explanation of the true statement I.
I II
1. Whenever a reaction takes place, there is an energy exchange
Because The total energy of the reactants is different from that of their products
CE
T T CE
2. ΔH = - mwater.Cwater.ΔT Because The heat released by the reaction is equal to the heat absorbed by its surroundings
CE
F T Not
3. Calorimetry is one of methods used to measure enthalpy changes indirectly
Because Calorimetry method is based on the conservation of energy
CE
T T Not
CE Cách chấm điểm bài kiểm tra viết theo hướng dẫn sau.
Bảng 2.4. Thang điểm bài kiểm tra viết phần 1
Question Score (points) Note
Q 1-6 1 1 point for each correct answer