CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC HểA HỌC BẰNG
2.4. Quy trình thiết kế kế hoạch dạy học theo định hướng tích hợp nội
2.5.3. Kế hoạch dạy học “Mở đầu về biến thiên Enthalpy”
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 loãng 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) + ẵ 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 quá trình hòa 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 = 3.75ì10-3 mol The temperature change: 21.60C – 180C = 3.60C
Hence, we get the heat absorbed by water equal to:
100.45 g ì 3.60C ì 4.2 J.g-1 .0C-1 =
1, 518.80 J
Consequently, the enthalpy changes of process is:
1,518.80J : (3.75ì10-3 mol) ≈ 405 kJmol-1