b) Nội dung hoạt động: Nhiệm vụ 3
Câu 3: Dựa vào phương trình Arrhenius, tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào khi tăng
nhiệt độ của phản ứng?
Câu 4: Từ Ví dụ 2, tốc độ phản ứng phân hủy N2O5 thay đổi như thế nào khi giảm nhiệt
độ về 250 C? Nhận xét ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng.
Câu hỏi bổ sung: Một phản ứng có năng lượng hoạt hóa là 24 kJ/mol, so sánh tốc độ phản
ứng ở 2 nhiệt độ là 270 C và 1270C.
c) Tổ chức thực hiện
- GV giao nhiệm vụ cho các nhóm, theo dõi, hướng dẫn, kiểm tra, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện nhiệm vụ thông qua sản phẩm học tập.
d) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Câu 3: Dựa vào phương trình Arrhenius, tốc độ phản ứng tại thời điểm T1 là:
k1 =Ae –Ea/RT1(1)
Tốc độ phản ứng tại thời điểm T2 là: k2 =Ae –Ea/RT2 (2)
Chia hai vế phương trình (2) cho (1), thu được: K2/k1=Ae(T2-T1)Ea/R.T2.T1
Khi tăng nhiệt độ tức là T2 > T1
⇒ k2 / k1 > 1 ⇒ Tốc độ phản ứng tăng.
Câu 4: Dựa vào phương trình Arrhenius ta có:
29 ⇔lnk2/k1=103,5.1038,314×(145+273−125+273) ⇔lnk2/k1=103,5.1038,314×(145+273−125+273) ⇔ k2/k1=0,0723 hay k1/k2=13,84.
Vậy, khi giảm nhiêt độ về 25oC thì tốc độ phản ứng giảm 13,84 lần.
Câu hỏi bổ sung:
Dựa vào phương trình Arrhenius, tốc độ phản ứng tại thời điểm T1 là: k1 =Ae –Ea/RT1(1)
Tốc độ phản ứng tại thời điểm T2 là: k2 =Ae –Ea/RT2 (2)
Chia hai vế phương trình (2) cho (1), thu được: k2/k1=Ae(T2-T1)Ea/R.T2.T1
Lnk2/k1=(Ea/ R)×(1/ T1−1/ T2)
Thay số vào ta được: lnk2/k1=24.1038,314×(127+273−1127+273) ⇔ k2/k1= 11,08
Vậy khi tăng nhiệt độ từ 27oC lên 127oC thì tốc độ phản ứng tăng 11,08 lần.
GV kết luận: Phương trình Arrhenius Ea RT
k A e / . (*)
Trong đó:
k là hằng số tốc độ.
A thừa số tần số, là hằng số đối với phản ứng đã chọn.
R là hằng số khí lý tưởng, 1 1
R8 314 J K, mol .
Ea là năng lượng hoạt hóa của phản ứng, Ea là hàng rào năng lượng mà phản ứng phải vượt qua để tạo ra sản phẩm, 1
J mol . T là nhiệt độ K (T273 t C (0 )). Cơng thức (*) có thể ghi lại: Ea
k A
RT
ln ln .
2.3. Hoạt động: Tìm hiểu về vai trị của chất xúc tác(….phút)
a) Mục tiêu:
- Trình bày được vai trị của chất xúc tác làm thay đổi năng lượng hoạt hóa ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
b) Nội dung hoạt động: Nhiệm vụ 4
Câu 5: Nhận xét ảnh hưởng của enzyme đối với năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
Câu hỏi bổ sung 1: Trong cơng nghiệp hóa chất, người ta sử dụng chất xúc tác để tăng tốc
độ của phản ứng, như phản ứng tổng hợp SO3 từ SO2 và O2 dùng xúc tác V2O5. Hãy kể tên một số xúc tác cho các phản ứng mà em biết.
Câu hỏi bổ sung 2: Tại sao muốn cá, thịt mau mềm, người ta thường chế biến kèm với
những lát dứa (thơm) hoặc thêm một ít nước ép của dứa?
c) Tổ chức thực hiện
- GV giao nhiệm vụ cho các nhóm, theo dõi, hướng dẫn, kiểm tra, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện nhiệm vụ thông qua sản phẩm học tập.
d) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Câu 5: Enzyme là chất xúc tác sinh học, có vai trị làm tăng tốc độ phản ứng. Mà theo phương trình Arrhenius, tốc độ phản ứng tăng thì năng lượng hoạt hóa của phản ứng giảm. Vậy enzyme có vai trị làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
30
+ H2 phản ứng vơ cùng chậm với O2 ở nhiệt độ phịng, nhưng khi thổi khí H2 qua lưới kim loại platinum (Pt) trong khơng khí, H2 có thể bốc cháy. Trong trường hợp này, Pt đóng vai trị làm chất xúc tác cho phản ứng:
2H2 + O2 → 2H2O ( xúc tác Pt)
+ Trong các nhà máy sản xuất phân đạm người ta thường dùng sắt làm chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng giữa nitrogen (N2) và hydrogen (H2)
N2 + 3H2 2NH3( xt Fe, 400-5000C)
+ Hỗn hợp bột aluminium và iodine ở nhiệt độ thường khơng có phản ứng xảy ra, nhưng khi cho thêm một ít nước làm xúc tác, phản ứng xảy ra mãnh liệt, tạo hợp chất aluminium iodine. 2Al + 3I2 2AlI3 (xúc tác H2O)
Câu hỏi bổ sung 2: Trong dứa có một loại enzyme tên là enzyme bromelain, enzyme này
có tác dụng phân giải protein thành các chuỗi peptit ngắn hơn. Thịt được cấu tạo chủ yếu bởi protein, khi hầm chung với dứa, enzyme này trong dứa sẽ phân giải protein trong thịt, giúp nhanh mềm và dễ tiêu hóa, hấp thu hơn.
GV kết luận: Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng còn lại sau khi phản
ứng kết thúc. Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng dẫn đến tốc độ phản ứng tăng. Khi khơng có mặt chất xúc tác: Ea k A RT ln ln (1) Khi có mặt chất xúc tác: Ea k A RT ln ln (2) Lấy (2) – (1): k Ea Ea k RT ln . 3. Hoạt động: Luyện tập (….phút) a) Mục tiêu:
- Cũng cố và khắc sâu kiến thức về năng lượng hoạt hóa.
b) Nội dung hoạt động: Nhiệm vụ 5
Câu 1: Cho giản đồ năng lượng của các phản ứng:
a) Hãy biểu diễn năng lượng hoạt hóa trên giản đồ năng lượng của phản ứng trong từng trường hợp.
b) Giản đồ năng lượng nào biểu diễn ảnh hưởng của xúc tác đến năng lượng hoạt hóa của phản ứng?
31
Câu 2: Cho hằng số tốc độ của một phản ứng là 11M-1.s-1 tại nhiệt độ 345 K và hằng số thực nghiệm Arrhenius là 20 M-1.s-1 . Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng trên.
Câu 3: Tìm hằng số tốc độ phản ứng k ở 273 K của phản ứng phân hủy
N2O5(g) → N2O4(g) + O2(g)
Biết rằng ở 300K, năng lượng hoạt hóa là 111 kJ/mol và hằng số tốc độ phản ứng là 10-10s-1.
Câu 4: Phản ứng tổng hợp SO3 trong dây chuyền sản xuất sulfuric acid:
2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)
Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào khi tăng nhiệt độ từ 350oC lên 450oC. Biết năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 314 kJ/mol.
c) Tổ chức thực hiện
- GV giao nhiệm vụ cho các nhóm, theo dõi, hướng dẫn, kiểm tra, đánh giá q trình và kết quả thực hiện nhiệm vụ thơng qua sản phẩm học tập.
d) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Câu 1:
a) Trong giản đồ (c) Ea’ là năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi khơng có xúc tác. Ea là năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi có xúc tác.
b) Giản đồ (c) biểu diễn ảnh hưởng của xúc tác đến năng lượng hoạt hóa của phản ứng. Đường màu xanh là năng lượng hoạt hóa khi khơng có xúc tác.
Đường màu đỏ là năng lượng hoạt hóa khi có xúc tác.
Câu 2: Áp dụng phương trình Arrhenius:
k =Ae –Ea/RT
⇔ 11=20.e-Ea/(8,314.345)
⇒ Ea = 1715 kJ/mol
Câu 3: Áp dụng phương trình Arrhenius viết lại cho hai nhiệt độ
T1 = 300K; T2 = 273K ứng với hai hằng số tốc độ k1 = 10-10s-1; k2 = ? Lnk2/k1 =(Ea/R)×(1/T1−1/T2)
⇔lnk2/10-10 =111.1038,314×(1300−1273)
⇔ k2 = 1,23.10-12s-1
Vậy hằng số tốc độ phản ứng ở 273 K của phản ứng phân hủy là k2 = 1,23.10-12 s-1
Câu 4: Áp dụng phương trình Arrhenius theo nhiệt độ:
Lnk2/k1 =(Ea/R)×(1/T1−1/T2)
Thay số vào ta được:lnk2/k1=314.1038,314×(1350+273−1450+273) ⇔ k2/k1 = 4380,03
32
Trường: THPT Nguyễn Việt Hồng Họ và tên giáo viên:Trần Văn Vũ Tổ: Hóa Học Tổ: Hóa Học
KẾ HOẠCH BÀI DẠY
ENTROPY VÀ BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG GIBBS LỚP: 10 LỚP: 10
(Thời gian: 3 tiết /135 Phút) I. MỤC TIÊU I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức:
- Nêu được khái niệm Entropy(S).
- Nêu được ý nghĩa của dấu và trị số của biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng dể dự đốn hoạch giải thích chiều hướng của một phản ứng hóa học.
- Tính được ∆rGT0 theo công thức từ bảng các giá trị cho trước
2. Về năng lực:
* Năng lực chung:
- Tự chủ và tự học: chủ động, tích cực tìm hiểu về entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbis.
- Giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn đạt về entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbis. Hoạt động nhóm hiệu quả theo yêu cầu cần đạt, mỗi thành viên trong nhóm điều đảm bảo cùng tham gia đầy đủ các hoạt động.
- Giải quyết và sáng tạo: Thảo luận nhóm hồn thành nhiệm vụ và đưa ra các hướng giải quyết vấn đề sáng tạo và khoa học.
* Năng lực hóa học:
- Nhận thức hóa học: Nêu được khái niệm Entropy(S). Nêu được ý nghĩa của dấu và trị số của biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng dể dự đốn hoạch giải thích chiều hướng của một phản ứng hóa học.
- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới gốc độ hóa học: quan sát hiện tượng tự nhiên có liên quan đến entropy và dự đốn hoạch giải thích chiều hướng của một phản ứng hóa học. - Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Tính được ∆rGT0 theo công thức từ bảng các giá trị cho trước.
3. Về phẩm chất:
- Tham gia tích cực hoạt động nhóm phù hợp với khả năng của bản thân. - Cẩn thận, trung thực và thực hiện an tồn trong q trình làm thực hành. - Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập hóa học.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT DẠY HỌC
- Dạy học theo nhóm, theo cặp đơi. - Kỹ thuật sơ đồ tư duy, trò chơi học tập.
- Dạy học và nêu giải quyết vấn đề thông qua các câu hỏi trong SGK.
III.THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
- Video, hình ảnh giới thiệu về đối tượng nghiên cứu của hóa học. - Sơ đồ tư duy về phương pháp học tập và nghiên cứu hóa học. - Sách giáo khoa, video vai trị của hóa học trong đời sống
33
1. Hoạt động 1. Khởi động –Kết nối ( …. phút )
a/ Mục tiêu: Huy động kiến thức đã học của HS, tạo nhu cầu tiếp tục tìm hiểu kiến
thức mới.
b/ Nội dung hoạt động: Nhiệm Vụ 1
Nếu một lọ nước hoa được mở, chúng ta sẽ ngửi được mùi thơm từ xa, do các phân tử của thành phần nước hoa khuếch tán vào khơng khí, đó là q trình tự xảy ra. Ngược lại, để thu hồi các phân tử nước hoa đó vào trong lọ như trạng thái ban đầu thì khơng thể thực hiện được. Đó là q trình khơng tự xảy ra. Các phản ứng hóa học cũng tương tự như vậy, có phản ứng tự xảy ra và có phản ứng khơng tự xảy ra. Các q trình trong tự nhiên có xu hướng xảy ra theo chiều tăng độ mất trật tự (hỗn loạn) của các tiểu phân trong hệ, người ta gọi đó là q trình tăng entropy. Entropy là gì? Entropy ảnh hưởng như thế nào đến chiều hướng diễn biến của phản ứng hóa học?
c) Tổ chức thực hiện
- GV giao nhiệm vụ cho các nhóm, theo dõi, hướng dẫn, kiểm tra, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện nhiệm vụ thông qua sản phẩm học tập.
d) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Entropy là đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của một hệ ở một trạng thái và điều kiệu xác định. Entropy càng lớn hệ càng mất trật tự.
ΔrG0T = ΔrH0T - T.ΔrS0T
ΔrG0T< 0: phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T.
ΔrG0T > 0: phản ứng không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T.
ΔrG0T = 0: phản ứng đạt trạng thái cân bằng (phản ứng đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau với tốc độ như nhau).
2. Hoạt động 2. Hình thành kiến thức mới/GQVĐ/thực thi nhiệm vụ 2.1. Hoạt động: Tìm hiểu về Entropy (….phút) 2.1. Hoạt động: Tìm hiểu về Entropy (….phút)
a) Mục tiêu: