Mục tiêu và nội dung của học phần hoá đại cương

8. Cấu trúc luận văn

2.4.2. Mục tiêu và nội dung của học phần hoá đại cương

2.4.2.1. Mục tiêu học phần Hoá đại cương

 Về kiến thức

Cung cấp cho SV các ngành nông lâm nghiệp hệ thống những kiến thức cơ bản về cấu tạo các chất hoá học, về sự tƣơng tác và cách thức vận động của chúng trong tự nhiên.

Giúp cho SV nắm đƣợc một số quy luật về sự vận động của các chất. Dự đoán khả năng, chiều hƣớng và giới hạn của các quá trình hoá học, những hiện tƣợng kèm theo cũng nhƣ các yếu tố thúc đẩy hoặc kìm hãm các quá trình đó.

SV học xong môn này phải nắm đƣợc những kiến thức cơ bản về cấu tạo các chất hoá học, về sự tƣơng tác và cách thức vận động của chúng trong tự nhiên và tiến hành thành thạo các thao tác thực hành môn HĐC.

 Về kỹ năng:

SV tiến hành thành thạo các thao tác thực hành cơ bản, các công việc trong phòng thí nghiệm, sử dụng các dụng cụ, hoá chất, ghi chép và xử lý các dữ liệu thu đƣợc khi làm TN.

50

 Về thái độ

SV có thái độ nghiêm túc khi nghiên cứu bài học về môn HĐC và nghiêm túc khi tham gia tiến hành TN.

2.4.2.1. Nội dung của học phần và phân phối thời gian hoá đại cương.

- Thời lƣợng : 2 đơn vị học trình ( 30 tiết ).

Nội dung học phần gồm : 8 môđun lớn (tƣơng ứng 8 chƣơng)

Môđun 1 - Chƣơng 1: Những khái niệm và định luật cơ bản của hóa học –1 tiết. Môđun 2 – Chƣơng 2: CTNT và HTTH các nguyên tố hóa học – 5 tiết. Môđun 3 - Chƣơng 3: Liên kết hóa học – 4 tiết.

Môđun 4 - Chƣơng 4: Nhiệt động học hoá học – 5 tiết

Môđun 5 - Chƣơng 5: Động hoá học của phản ứng hoá học – 3 tiết. Môđun 6 - Chƣơng 6: Dung dịch – 4 tiết

Môđun 7 - Chƣơng 7: Phản ứng oxi hoá khử và điện hoá – 5 tiết. Môđun 8 - Chƣơng 8: Hoá keo – 3 tiết.

Trong phạm vi luận văn nghiên cứu chúng tôi chỉ đề cập đến 3 chƣơng: Môđun 1 (chƣơng 1), môđun 2 (chƣơng 2) và môđun 3 (chƣơng 3).

51

MÔĐUN 1

NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC Mã số: HH/ND: HĐC.01

Thời gian : 1 tiết

1. Mục tiêu toàn chƣơng

1.1. Về kiến thức

Sinh viên cần nắm đựơc :

- Những khái niệm cơ bản: Nguyên tử, phân tử, nguyên tử khối, phân tử khối, khối lƣợng mol nguyên tử, khối lƣợng mol phân tử…

- Đơn vị nguyên tử: Mol…

- Một số định luật cơ bản: Định luật bảo toàn khối lƣợng, định luật đƣơng lƣợng, định luật thành phần không đổi, định luật tỷ lệ bội, định luật Avogađro, phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng, định luật Dalton.

1.2. Về kĩ năng

- Rèn luyện kỹ năng: So sánh, phân tích, tổng quát hoá… - Vận dụng lý thuyết vào giải các bài tập.

1.3. Về thái độ

- Có thái độ nghiêm túc khi tham gia quá trình học tập, nhận xét đồng thời đánh giá rút ra kết luận.

2. Nội dung tài liệu tự đọc 2.1. Tài liệu cần đọc

- Tài liệu chính:

+ Hoá học đại cƣơng – Lê Mậu Quyền - Nxb giáo dục - 2005.

+ Hoá đại cƣơng–Lâm Ngọc Thiềm, Bùi Duy Cam – Nxb ĐHQGHN

- Tài liệu tham khảo:

52

+ Đại cƣơng về các quy luật các quá trình hoá học – Lê Chí Kiên và Nguyễn Đình Bảng - Đại học tổng hợp Hà Nội – 1990.

+ Bài tập HĐC – Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải – Nxb ĐHQGHN.

2.2. Hệ thống các câu hỏi, bài tập hƣớng dẫn sinh viên tự nghiên cứu

1. Cho biết các khái niệm về nguyên tố hoá học, nguyên tử, phân tử, đơn chất, hợp chất, kí hiệu hoá học, công thức hoá học và phản ứng hoá học ?

2. Hãy phân biệt sự khác nhau giữa : - Nguyên tử và phân tử - Đơn chất và hợp chất.

- Khối lƣợng nguyên tử và khối lƣợng mol nguyên tử. - Khối lƣợng phân tử và khối lƣợng mol phân tử. 3. Phát biểu nội dung và cho ví dụ minh hoạ về các định luật sau:

- Định luật bảo toàn khối lƣợng. - Định luật thành phần không đổi. - Định luật đƣơng lƣợng.

- Định luật Avogađro.

- Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng. - Định luật Dalton.

3. Tài liệu hƣớng dẫn hoạt động trên lớp

Cụ thể các vấn đề nhƣ sau:

1. Một số khái niệm cơ bản:

Các chất hoá học trong tự nhiên rất phong phú, gồm hàng ngàn, hàng vạn các chất vô cơ, hữu cơ. Các chất này đƣợc tạo nên do sự kết hợp của hơn 90 nguyên tố bền. Mỗi nguyên tố đƣợc đặc trƣng bằng sự tồn tại của hàng triệu nguyên tử giống hệt nhau về mặt hoá học.

1.1. Nguyên tố hoá học

Là khái niệm đặc trƣng cho mỗi loại nguyên tử có điện tích hạt nhân xác định, biểu thị bằng những kí hiệu hoá học riêng.

53

1.2. Nguyên tử

Là phần tử nhỏ nhất của một nguyên tố tham gia vào thành phần phân tử các đơn chất và hợp chất.

Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của một nguyên tố hoá học không thể chia nhỏ hơn nữa về mặt hoá học.

Nguyên tử của các nguyên tố có kích thƣớc và khối lƣợng khác nhau. Nếu xem nguyên tử nhƣ hình cầu thì bán kính của nguyên tử hyđro là 0,53A0 (1 angstrom bằng 10-8

cm ), của nguyên tử iot bằng 1,33A0... Ví dụ: H, O, Na

Nguyên tử gồm 2 thành phần : Lớp vỏ ( các hạt electron ) và hạt nhân nguyên tử ( hạt proton và hạt notron).

1.3. Phân tử

Là phần tử nhỏ nhất của một chất, có khả năng tồn tại độc lập và còn mang tính chất hoá học đặc trƣng của chất đó.

Ví dụ: H2, H2O, Na

Phân tử gồm : Phân tử đa nguyên tử ( H2, O2 ...) và phân tử đơn nguyên tử ( Na, K, Ca...).

1.4. Đơn chất

Là chất mà phân tử của nó chỉ gồm các nguyên tử của một nguyên tố liên kết với nhau.

Ví dụ: lƣu huỳnh ( S ), cacbon ( C ), hidrô ( H2)…

1.5. Hợp chất

Là chất mà phân tử của nó gồm những nguyên tử của các nguyên tố khác loại liên kết với nhau.

Ví dụ: NaCl, H2O, KMnO4

1.6. Kí hiệu hoá học.

Mỗi nguyên tố đƣợc biểu diễn bằng một ký hiệu gọi là ký hiệu hoá học Ví dụ: Na, O, Ne, Ar

54

1.7. Công thức hoá học.

Mỗi chất hoá học đƣợc biểu thị bằng một công thức

- Công thức phân tử: biểu thị thành phần định tính và định lƣợng của các chất.

Ví dụ: H2O, NaCl, KMnO4

- Công thức cấu tạo: biểu diễn thứ tự kết hợp của các nguyên tử trong phân tử.

1.8. Phản ứng hoá học.

- Là quá trình biến đổi chất này thành chất khác.

- Trong phản ứng hoá học chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi làm cho phân tử này biến đổi thành phân tử khác.

2. Phân biệt sự khác nhau 2.1 Nguyên tử và phân tử

Nguyên tử Phân tử

Định nghĩa Nguyên tử là hạt vô cùng nhỏ và trung hoà về điện.

Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dƣơng và lớp vỏ mang điện tích âm.

Phân tử là hạt đại diện cho chất, gồm một số nguyên tử liên kết với nhau và thể hiện đầy đủ tính chất hoá học của chất.

Cấu tạo - Hạt nhân nguyên tử tạo bởi proton (p) và nơtron (n). - Trong mỗi nguyên tử: Số p = số e

- Phân tử đa nguyên tử: Gồm một số nguyên tử liên kết với nhau. - Phân tử đơn nguyên tử: Gồm một nguyên tử

55 trong phản

ứng hoá học

nguyên tử đƣợc bảo toàn, không bị chia nhỏ

liên kết giữa các nguyên tử thay đổi làm cho phân tử này biến đổi thành phân tử khác.

2.2. Đơn chất và hợp chất:

Đơn chất Hợp chất

- Phân tử do 1 nguyên tố hoá học cấu tạo lên.

- Có 2 loại:

+ Phân tử chỉ có 1 nguyên tử: Kim loại ( K, Cu...) và một số phi kim ( C, S...). + Phân tử gồm 2 nguyên tử cùng loại trở lên: Phần lớn phi kim ( N2, O2...)

- Phân tử đƣợc tạo thành từ hai nguyên tố hoá học trở lên.

- Phân tử gồm từ hai nguyên tử khác loại trở lên. ( H2O, HCl...)

2.3. Khối lượng nguyên tử với khối lượng mol nguyên tử.

Khối lƣợng nguyên tử Khối lƣợng mol nguyên tử

- Là khối lƣợng của nguyên tử tính ra đơn vị là u ( unit ) bằng 1

12 khối lƣợng của nguyên tử 126C ( gọi là đơn vị cácbon – đvC ) 24 24 27 12 1 19,9260.10 1 1,6605.10 1,6605.10 12 C 12,0000 g u m g Kg        Ví dụ:

Nguyên tử khối của Hydrô = 1 đơn vị C Nguyên tử khối của Oxi = 8 đơn vị C

- Là khối lƣợng của một mol nguyên tử nguyên tố đó.

Số trị của khối lƣợng mol nguyên tử đồng nhất với nguyên tử khối của nguyên tố tƣơng ứng.

Ví dụ : Nguyên tử khối của H bằng 1,0079 thì khối lƣợng mol nguyên tử H là 1,0079g/mol.

2.4 Khối lượng phân tử với khối lượng mol phân tử.\

Khối lƣợng phân tử Khối lƣợng mol phân tử

- Khối lƣợng phân tử bằng tổng khối lƣợng nguyên tử của các nguyên tử

- Khối lƣợng mol phân tử của một chất là khối lƣợng của một mol phân

56 tạo thành phân tử.

- Đơn vị : Đơn vị cacbon ( đvc ) Ví dụ:

Phân tử khối của H2 = 2,0153 đơn vị C

tử chất đó.

- Số trị của khối lƣợng mol phân tử đồng nhất với phân tử khối của chất đó.

Ví dụ : Khối lƣợng mol phân tử H2 là 2,0153g/mol.

3. Các định luật cơ bản của hoá học

3.1. Định luật bảo toàn khối lượng (Lomonossov 1748)

- Nội dung : „„Trong một phản ứng hoá học tổng khối lƣợng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lƣợng của các chất tạo thành sau phản ứng‟‟.

- Ứng dụng:

+ Dùng để cân bằng các phƣơng trình phản ứng

+ Tính khối lƣợng các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng.

Bài tập : Hỏi ngƣời ta có thể điều chế đƣợc bao nhiêu kg axit sunfuric

nguyên chất nếu lƣợng pirit nguyên chất ban đầu là 500g. Giải :

4FeS2 + 15º2 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O22SO3 x 4 SO3 + H2O H2SO4 x 8

4FeS2 + 15O2 + 8H2O  2Fe2O3 + 8H2SO4 ( *)

Theo phƣơng trình ( *) ta thấy cứ 1 phân tử FeS2 ta thu đƣợc 2 phân tử H2SO4 . Do đó cách tính sẽ là : FeS2  H2SO4 120g 2 x 98g 500g x g 500 2 98 815 120 x x x  g hay 0,815 kg

57

- Nội dung : „„Một hợp chất dù đƣợc điều chế bằng cách nào đi nữa bao giờ cũng có thành phần xác định và không đổi‟‟.

- Ví dụ: H2O dù điều chế bằng cách nào khi phân tích thành phần đều cho tỷ lệ 11,1% : 88,9% hay 1g : 8g.

- NaCl: có 39,34% Na và 60,66% Cl

- Trừ trƣờng hợp các khuyết tật trong mạng tinh thể

3.3.Định luật tỷ lệ bội:

- Nội dung: „„Nếu hai nguyên tố kết hợp với nhau cho một số hợp chất thì ứng với cùng một khối lƣợng nguyên tố này, các khối lƣợng nguyên tố kia tỷ lệ với nhau nhƣ những số nguyên đơn giản‟‟.

- Ví dụ: Nitơ kết hợp với oxi tạo thành năm oxit có công thức phân tử lần lƣợt là: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5, nếu ứng với một đơn vị khối lƣợng nitơ thì khối lƣợng của oxy trong các oxit đó lần lƣợt là: 0,57 : 1,14 : 1,71 : 2,28 : 2,85 hay 1 : 2 : 3 : 4 : 5

3.4. Định luật đương lượng

♦ Khái niệm đƣơng lƣợng:

- “Đƣơng lƣợng của một nguyên tố ( hay của hợp chất) là số phần khối

lƣợng của nguyên tố đó ( hợp chất đó) kết hợp (thay thế) vừa đủ với 1,008 phần khối lƣợng của hyđro hoặc 8 phần khối lƣợng của oxy‟‟.

- Ví dụ đƣơng lƣợng của hyđro là ĐH =1,008, ĐO =8

♦ Nội dung: „„Trong các phản ứng hoá học các nguyên tố kết hợp với nhau hoặc thay thế nhau theo các khối lƣợng tỷ lệ với đƣơng lƣợng của chúng”.

♦ Biểu thức của định luật đƣơng lƣợng

- Khối lƣợng chất A là mA gam phản ứng hết với mB gam chất B. Nếu gọi đƣơng lƣợng chất A và chất B lần lƣợc ĐA và ĐB thì theo định luật đƣơng lƣợng ta có:

♦ Mối quan hệ đƣơng lƣợng:

A B Đ Đ A B m m 

58

- Đƣơng lƣợng của nguyên tố A (hoặc hợp chất A) có liên hệ đơn giản sau: - Trong phản ứng trung hòa: nếu n = số nguyên tử H (OH) của 1 phân tử axit (bazơ) thực tế tham gia phản ứng

- Muối: n = tổng điện tích dƣơng phần kim loại

- Phản ứng oxi hóa n = số e mà 1 phân tử chất khử cho và ngƣợc lại Khi đó ta có công thức tổng quát sau: ĐA = MA / n

♦ Ví dụ: Hãy tính đƣơng lƣợng của chất gạch dƣới đây. H2SO4 + NaOH  NaHSO4 + H2O (1)

2 4 98 /1 98

H SO

D  

Fe2(SO4)3 + 6NaOH  2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 DFe2(SO4 3) 400 / 666, 66 2FeCl3 + SnCl2  FeCl2 + SnCl4 3 2 162,5 1 FeCl FeCl M D   tƣơng tự 2 2 94,85 2 SnCl SnCl M D   ♦ Đƣơng lƣợng gam:

- Đƣơng lƣợng gam: của một đơn chất hay hợp chất là lƣợng chất đó đƣợc tính bằng gam có trị số bằng đƣơng lƣợng của nó.

- Mối liên hệ giữa số gam (m) và số đƣơng lƣợng gam (n‟) của một chất có đƣơng lƣợng Đ theo biểu thức sau:

Số gam (m) Số đƣơng lƣợng gam ( n‟) =

Đƣơng lƣợng ( Đ)

3.5. Định luật Avôgadrô

♦ Nội dung : „„ Ở cùng một điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất, những thể tích bằng nhau của các chất khí đều chứa cùng một số phân tử‟‟.

Từ đó ta có "Ở điều kiện chuẩn (O0C, 1 atm), một mol của bất kỳ một chất khí nào cũng đều chiếm một thể tích bằng nhau và bằng 22,4lít".

B A B B A A B A B A n n Ñ m Ñ m hay m m Ñ Ñ ' '    

59

♦ Ứng dụng: Từ công thức: m = V.D

Nếu D là khối lƣợng riêng của chất khí ở điều kiện chuẩn ta có: M = 22,4.D

Từ đó ta có thể xác định phân tử gam của chất khí khi biết D của chất chất đó ở điều kiện chuẩn.

3.6. Phương trình trạng thái khí lý tưởng ( Claperon – Mendelyev)

Những nghiên cứu về tính chất của các chất khí cho thấy rằng ở nhiệt độ không quá thấp và áp suất không quá cao (so với nhiệt độ và áp suất thƣởng), phần lớn các khí đều tuân theo một hệ thức gọi là phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng. m PV RT nRT M   Trong đó: P: Áp suất chất khí T: 0K (T = t0 + 273) V: thể tích chất khí R: hằng số khí N: số mol khí

(Khi P tính bằng atm, V tính bằng lít thì R = 0,082lít atm/mol độ)

(Khi P tính bằng mmHg, V tính bằng ml thì R = 62400ml mmHg/mol độ) Ứng dụng : Xác định phân tử gam của các chất khí bằng thực nghiệm

3.7. Định luật Dalton :

- Nội dung : “Áp suất chung của hỗn hợp các chất khí lý tƣởng bằng tổng áp suất riêng phần của các khí tạo nên hỗn hợp đó‟‟.

Pchung = PA + PB + PC... ( V, T – const )

Ví dụ: Khi trộn 3 l khí CO2 ( 960mmHg ) với 4l khí O2 (1080 mmHg) và 6 l khí N2 (906 mmHg) ta đƣợc 10l hỗn hợp khí mới. Hỏi áp suất của hỗn hợp khí thu đƣợc.

60 2 2 2 3 960 288 10 4 1080 432 10 6 906 544 10 CO O N P x mmHg P x mmHg P x mmHg      

Vậy áp suất chung của hỗn hợp khí là: P = 288 + 432 + 544 = 1264 mmHg

4. Câu hỏi tự kiểm tra đánh giá.

Đề gồm 10 câu – Thời gian: 15 phút

Câu 1: Nguyên tố hoá học là :

A. Nguyên tử cùng loại.

B. Phần tử cơ bản tạo lên chất.

C. Yếu tố cơ bản cấu tạo nên nguyên tử. D. Phần tử chính cấu tạo nên nguyên tử.

Câu 2: Phản ứng hoá học có những biểu hiện nào trong những biểu hiện sau:

1. Biến đổi trạng thái tập hợp của một chất riêng lẻ. 4. Biến đổi dạng của chất rắn.

2. Giải phóng khí. 5. Biến đổi màu.

3. Tạo thành kết tủa. 6. Phát hiện hay thu nhiệt A. 2,3,4,6 B. 1,2,3,4 C. 1,2,3,6 D. 2,3,5,6