SKKN NHIỆT HÓA HỌC - CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30 THÁNG 4 by Dạy Kèm Quy Nhơn Official

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC

I. Phần mở đầu:

I.1. Lý do chọn đề tài :

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

I.2. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài:

Là cơ sở hóa học vô cùng quan trọng để học sinh tiếp thu những kiến thức tiếp theo do đó quan nội dung này học sinh cần phải có kiến thức căn bản.

H Ư

Giúp học sinh hiều biết hơn về môn Hóa Học, thấy Hóa Học không phải là một môn khó như các em nghỉ.

TR ẦN

Giúp học sinh cách suy nghỉ để giải quyết các vấn đề của môn Hóa Học: dựa trên phương trình phản ứng, hiện tượng của phản ứng, các lí thuyết đề giải quyết các vấn đề gặp phải.

10 00

Trao đổi cùng với các đồng nghiệp, nhằm có thêm các hướng phát triển mới nâng cao năng lực bản thân.

I.3. Đối tượng nghiên cứu:

Thuật ngữ hóa học, hiện tượng thí nghiệm

Í-

Sách olympic 30/4 các năm từ 1996 - 2014

-L

Sách tài liệu chuyên hóa tập 1.

ÁN

Sách một số phản ứng trong hóa học vô cơ ( Nguyễn Duy Ái )

I.4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu:

ÀN

Học sinh lớp 10A1, A2, A3, A5, A6, B9 trường THPT BUÔN MA THUỘT Học sinh lớp 12A5 trường THPT BUÔN MA THUỘT

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Với 2 năm gần đây Sở GD & ĐT ĐăkLăk tạo điều kiện cho một số trường THPT không chuyên có thể tham gia kì thi Olympic 30/4 giúp cho phong trào dạy và học của Thầy Trò sôi nổi hẳn lên. Nhờ vậy, tôi có phụ trách ôn học sinh lớp 10 tham gia Olympic 30/4 lần thứ 21 năm 2015 tôi biên soạn phần NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC để giảng dạy và bổ sung, cô đọng tài liệu cho học sinh.

IỄ N

I.5. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp phân tích, tổng hợp. Phương pháp so sánh. Phương pháp kiểm tra, đánh giá.

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 II. Phần nội dung: II.1. Cơ sở lý luận: Học sinh rất lúng túng trong việc giải các bài tập ở các dạng này vì có nhiều

chổ cần suy nghĩ cẩn thận nếu không sẽ hiểu sai, đặc biệt khi ôn thi ở phần này học

sinh giải chậm , giải sai vì mắc các thuật ngữ hóa học . Vì vậy việ c cung cấp kiến

khó khăn trong xử lí các giá trị nhỏ, âm mà các em chưa được thực hành nhiều.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

việc giải các bài tập này sẽ mất nhiều thời gian , kết quả tính toán không đúng vì

H Ư

nội dung phần này đa số các em làm được bài.

Thuận lợi: Các em ham học, chịu khó về nhà đọc tài liệu. Nên khi kiểm tra

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

b. Thành công- hạn chế: Thành công: Học sinh đa phần đã làm được các bài tập theo các dạng mà giáo viên đã hướng dẫn. Các em có thái độ học tốt hơn, chú tâm và chịu khó làm bài tập về nhà và tìm thêm tài liệu dựa trên hướng dẫn của giáo viên. Hạn chế: Nếu quá tập trung vào các dạng này mà quên phần lí thuyết sẽ khiến học sinh học vẹt các dạng, không nắm rõ bản chất lí thuyết sẽ không phản ứng với các dạng bài tập với lời dẫn hơi lạ. c. Mặt mạnh- mặt yếu: Mặt mạnh: Mới mẻ với các em, tạo sự tò mò về bản chất, chứng minh nặng lực bản thân. Mặt yếu: Các phép tính toán mới, khó với các em khi mà công cụ toán học các em chưa biết. d. Các nguyên nhân, các yếu tố tác động: Năng lực học sinh về môn hóa Năng lực diễn đạt của người hướng dẫn chưa cao. e. Phân tích, đánh giá các vấn đề về thực trang mà đề tài đã đặt ra: Các năm gần đây, đặt biệt là từ năm 2014, 2015 khi được sở GD & ĐT tạo

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

II.2.Thực trạng: a. Thuận lợi- khó khăn: Khó khăn: Học sinh không hiểu , hiểu không đúng bản chất hóa học vì vậy

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

thức căn bản và hướng dẫn phương pháp giải là rất cần thiết.

điều kiện cho các trường THPT tham gia kì thi Olympic giúp cho không những các em học sinh mà chính các Thầy Cô cũng xem đây là 1 sân chơi vô cùng bổ ích nhằm giao lưu, học hỏi, trao đổi kiến thức. Nhiệt hóa học – Cân bằng hóa học là một nội dung trong cấu trúc đề thi Olympic. Cũng là nền tảng cơ sở để xây dựng các nội dung khác của bộ môn

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 hóa học do đó học sinh khi đã nắm được nội dung này các em có thể tự học, tự nghiên cứu các kiến thức tiếp theo. Trên cơ sở đó nhằm giúp các em hiểu biết hơn về nội dung này, tôi biên

soạn một phần kiến thức trọng tâm của Nhiệt hóa học – Cân bằng hóa học và

bài tập vận dụng để giúp các em thuận lợi trong việc tiếp thu bài.

IỄ N

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ÀN

ÁN

-L

Í-

II.3. Giải pháp, biện pháp: * PHẦN 1: HƢỚNG DẪN LÝ THUYẾT CƠ BẢN CHO HỌC SINH: I. Phần 1: Cung cấp lý thuyết cho học sinh về nhiệt phản ứng và cân bằng hóa học A. Một số khái niệm cơ sở của nhiệt động học I. Hệ: 1. Khái niệm: * Hệ là tập hợp các đối tượng nghiên cứu giới hạn trong một khu vực không gian xác định. * Hệ mở là hệ có thể trao đổi cả chất và năng lượng với môi trường ngoài. * Hệ kín là hệ chỉ có thể trao đổi năng lượng mà không trao đổi chất với môi trường ngoài. * Hệ cô lập là hệ không trao đổi cả chất và năng lượng với môi trường ngoài. * Hệ đồng thể là hệ mà trong đó không có sự phân chia thành các khu vực khác nhau với những tính chất khác nhau. Hệ đồng thể cấu tạo bởi một pha duy nhất. * Hệ dị thể là hệ được tạo thành bởi nhiều pha khác nhau. 2. Các đại lƣợng đặc trƣng cho tính chất của hệ: * Các đại lượng dung độ (khuếch độ) là các đại lượng phụ thuộc vào lượng chất như khối lượng, thể tích …Các đại lượng này có tính chất cộng.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

10 00

TR ẦN

H Ư

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Với thực trạng nêu trên với những học sinh có kỹ năng tốt sẽ suy luận để đưa ra những cách giải hợp lý không không giải được. Từ đó ta thấy việc học sinh tự tìm hiểu các kiến thức mới và tìm ra phương pháp giải các bài tập của học sinh còn nhiều hạn chế và chưa phù hợp với mức độ của các kỳ thi. Trước tình hình đó của học sinh tôi thấy cần thiết phải hình thành cho học sinh thói quen khi gặp các vấn đề mới mà trong chương trình phổ thông còn hạn chế thì giáo viên phải là người đưa ra các tình huống nhằm thúc đấy khả năng tự học kiến thức mới và đưa ra các phương pháp phù hợp. Do đó trong quá trình giảng dạy tôi có đưa ra một phương pháp giải nhanh bài toán hóa học : Nhiệt hóa học – cân bằng hóa học. Trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi muốn đưa ra một trong những phần kiến thức và một số bài tập cơ bản phù hợp với một số kỳ thi. Nội dung được thiết lập và được sử dụng có hiệu quả, nó được hình thành phát triển và mở rộng thông qua nội dung kiến thức, sự tích lũy thành những kiến thức căn bản nhất cho học sinh trong chuyên đề.

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 * Các đại lượng cường độ là các đại lượng không phụ thuộc vào lượng chất như nhiệt độ, áp suất, khối lượng riêng… B. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng I. Khái niệm: Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học là lượng nhiệt toả ra hay hấp thụ trong phản ứng đó. II. Một vài tên gọi hiệu ứng nhiệt: 1. Nhiệt tạo thành (sinh nhiệt), nhiệt phân huỷ:  Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn Ho của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành một mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều kiện tiêu chuẩn. * Chú ý: Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn Ho của đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều kiện tiêu chuẩn bằng không.  Nhiệt phân huỷ của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân huỷ một mol chất đó thành các đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều kiện tiêu chuẩn. Như vậy, nhiệt tạo thành và nhiệt phân huỷ của cùng một chất có giá trị bằng nhau nhưng trái dấu. 2. Nhiệt cháy (thiêu nhiệt) của một chất: là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy một mol chất đó bằng O2 để tạo thành các sản phẩm ở dạng bền vững nhất ở điều kiện tiêu chuẩn. 3. Nhiệt hoà tan của một chất: là hiệu ứng nhiệt của quá trình hoà tan một mol chất đó. III. Định luật Hess “Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu của các chất phản ứng và trạng thái cuối của sản phẩm phản ứng, không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian, nghĩa là không phụ thuộc vào con đường từ trạng thái đầu tới trạng thái cuối”. IV. Phương pháp xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng 1. Phƣơng pháp thực nghiệm: Trong phòng thí nghiệm hoá học, người ta có thể xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng hoá học bằng cách dùng một dụng cụ gọi là nhiệt lượng kế. Nhiệt lượng kế được bố trí sao cho không có sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Nó gồm một thùng lớn đựng nước, trong đó nhúng ngập một bom nhiệt lượng kế, đây là nơi thực hiện phản ứng hoá học. Trong thùng còn đặt một nhiệt kế để đo sự thay đổi nhiệt độ của nước và một que khuấy để để duy trì cân bằng nhiệt trong cả hệ. Phản ứng được thực hiện trong bom nhiệt lượng kế. Nhiệt lượng giải phóng ra (phương pháp này thường dùng cho các phản ứng toả nhiệt) được nước hấp thụ và làm tăng nhiệt độ của nhiệt lượng kế từ T1 đến T2. Ta xác định được nhiệt lượng toả ra Q như sau: Q = C(T2 – T1)

(1)

(C: nhiệt dung của nhiệt lượng kế (J/K))

Từ đó, xác định được hiệu ứng nhiệt của phản ứng. 2. Phƣơng pháp xác định gián tiếp. VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 Dựa vào định luật Hess, ta có thể xác định gián tiếp hiệu ứng nhiệt của các quá trình đã cho bằng các cách sau: (1) Dựa vào chu trình nhiệt hoá học. (2) Cộng đại số các quá trình. (3) Dựa vào sinh nhiệt của các chất: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng sinh nhiệt của các chất sản phẩm trừ tổng sinh nhiệt của các chất tham gia (có nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng). (4) Dựa vào thiêu nhiệt của các chất: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng thiêu nhiệt của các chất tham gia trừ tổng thiêu nhiệt của các chất sản phẩm (có nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng). (5) Dựa vào năng lượng phân ly liên kết Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng năng lượng phân ly liên kết của tất cả các liên kết trong các chất tham gia trừ tổng năng lượng phân ly liên kết của tất cả các liên kết trong các chất sản phẩm (có nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng). B. Nguyên lý I nhiệt động học I. Nội dung Nội dung của nguyên lý I nhiệt động học là sự bảo toàn năng lượng: “Năng lượng không thể sinh ra cũng như không thể tự biến mất mà chỉ có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác”. II. Nội năng U và entanpi H * Nội năng của một hệ là tổng năng lượng tồn tại bên trong của hệ, bao gồm: năng lượng hạt nhân, năng lượng chuyển động của electron trong nguyên tử, năng lượng liên kết, năng lượng dao động của các nguyên tử, năng lượng chuyển động của phân tử … * Ta không thể xác định giá trị tuyệt đối nội năng U của hệ mà chỉ xác định được sự biến thiên nội năng khi hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Giả sử ở trạng thái đầu 1, hệ nhận một nhiệt lượng là Q, sinh ra một công là W và chuyển thành trạng thái 2 thì biến thiên nội năng của hệ là: U = Q + W (Qui ước hệ nhận nhiệt thì Q > 0 và hệ sinh công thì W < 0). * Nếu phản ứng xảy ra trong bình kín, dung tích không đổi (quá trình đẳng tích) thì W = 0, khi đó: QV = U. * Nhưng nhiều phản ứng được thực hiện ở áp suất không đổi là áp suất khí quyển (quá trình đẳng áp), khi đó: W = - P.V U = QP – P.V QP = U + P.V QP = (U2- U1) + P(V2 – V1) QP = (U2 + PV2) – (U1 + PV1) Người ta gọi (U + PV) là entanpi, ký hiệu là H. Do đó : QP = H2 – H1 = H Khi áp suất không đổi, lượng nhiệt QP đúng bằng biến thiên entanpi H. III. Quan hệ giữa QP và QV Ta có: QP = U + P.V QP = U + P.(V2 – V1) 5 VŨ ĐỨC HOÀNG THPT BUÔN MA THUỘT

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 QP = U + (n2RT – n1RT) QP = QV + nRT

(2)

(3)

ẠO

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

HT 2 = HT 1 +  C P dT

H Ư

trong đó: HT i : Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở Ti K CP: Biến thiên nhiệt dung đẳng áp của các chất trong phản ứng. Nếu nhiệt dung của các chất không phụ thuộc vào nhiệt độ thì CP = Const, khi đó:

TR ẦN

HT 2 = HT 1 + CP(T2 – T1)

(4)

Í-

10 00

C. Nguyên lý II nhiệt động học I. Khái niệm entropi * Về ý nghĩa vật lý, entropi là đại lượng đặc trưng cho mức độ hỗn độn phân tử của hệ cần xét. Mức độ hỗn độn của hệ càng cao thì entropi của hệ có giá trị càng lớn. * Đối với quá trình thay đổi trạng thái vật lý của các chất thì nhiệt độ không thay đổi và nếu áp suất cũng không thay đổi thì biến thiên entropi của quá trình là: H T

(5)

ÁN

-L

S =

 S (sp) -  S (cpu)

(6)

IỄ N

ÀN

* Đối với phản ứng hoá học, biến thiên entropi là:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

n: Độ biến thiên số mol khí * Chú ý: So với thể tích mol của chất khí, thể tích mol của chất rắn và lỏng rất nhỏ, không đáng kể. Do đó, biến thiên thể tích của chất rắn và lỏng trong các phản ứng hoá học được coi bằng không. Vì vậy, khi xét công cơ học ta chỉ chú ý đến biến thiên thể tích của các chất khí. IV. Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ. Định luật Kirchoff

* Chú ý: Entropi tiêu chuẩn của đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn không phải bằng không. II. Nội dung nguyên lý II nhiệt động học “Trong bất cứ quá trình tự diễn biến nào, tổng biến thiên entropi của hệ và môi trường xung quanh phải tăng”. III. Năng lượng tự do Gibbs * Các quá trình hoá, lý thường xảy ra trong các hệ kín, tức là có sự trao đổi nhiệt và công với môi trường xung quanh, do đó, nếu dùng biến thiên entropi để VŨ ĐỨC HOÀNG

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

(7)

Í-

-L

G = H – T.S

(8)

(9)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

 G (sp-  G (cpu)

G =

10 00

TR ẦN

H Ư

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ÁN

* Chú ý:  Người ta qui ước tại mọi nhiệt độ, Ho(H+.aq) = 0 và Go(H+.aq) = 0, nghĩa là phản ứng: 1/2H2(k) - 1e + H2O  H+(aq) có Ho = 0 và Go = 0 Từ đó xác định được Ho và Go của các ion khác trong dung dịch.  Người ta cũng thống nhất qui ước So(H+.aq) = 0 tại mọi nhiệt độ và từ đó cũng lập được bảng So cho các ion khác trong dung dịch. D. Cân bằng hoá học I. Hằng số cân bằng Xét phản ứng thuận nghịch: aA + bB cC + dD Người ta đã thiết lập được biến thiên thế đẳng nhiệt, đẳng áp của phản ứng là:

IỄ N

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Trong hệ thức này, G, H và S đều chỉ liên quan đến hệ cần xét. G gọi là biến thiên thế đẳng nhiệt, đẳng áp (thường nói gọn là biến thiên thế đẳng áp hoặc entanpi tự do hoặc năng lượng tự do Gibbs) là tiêu chuẩn để đánh giá quá trình có xảy ra hay không? Nếu G < 0 thì quá trình tự xảy ra. Nếu G = 0 thì hệ ở trạng thái cân bằng. Nếu G > 0 thì quá trình không xảy ra (nhưng quá trình ngược lại sẽ tự xảy ra) IV. Biến thiên thế đẳng áp trong các phản ứng hoá học 1. Thế đẳng áp hình thành tiêu chuẩn của một chất (Go) * Thế đẳng áp hình thành tiêu chuẩn của một chất là biến thiên thế đẳng áp của quá trình hình thành một mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều kiện tiêu chuẩn. * Chú ý: Go của các đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều kiện tiêu chuẩn bằng không. (Go các chất có trong các tài liệu tra cứu). 2. Biến thiên thế đẳng áp của phản ứng hoá học

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G = H –T.S

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 đánh giá chiều hướng của quá trình thì phức tạp vì phải quan tâm đến môi trường xung quanh. Vì vậy, người ta đã kết hợp hiệu ứng năng lượng và hiệu ứng entropi của hệ để tìm điều kiện duy nhất xác định chiều diễn biến của các quá trình tự phát. Năm 1875, nhà vật lý người Mỹ đưa ra đại lượng mới là năng lượng tự do Gibbs và được định nghĩa: G = H – TS. * Đối với quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp thì:

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 G = Go + RTln

aC .a D

a A .a B

(10)

trong đó:

(CB chỉ các cấu tử ở trạng thái cân bằng)

 a A .a B  CB

(12)

Đặt Q =

aC .a D

a A .a B

TR ẦN

(Khi không sợ nhầm lẫn thì không cần ghi ký hiệu CB ở chân) (13)

(14)

Q Ka

G = RTln

10 00

(Q được gọi là hàm hoạt độ hay thương số phản ứng) Từ (10) đến (13) suy ra:

ÀN

ÁN

-L

Í-

Do đó: * Nếu Q < Ka, phản ứng xảy ra theo chiều thuận * Nếu Q > Ka, phản ứng xảy ra theo chiều nghịch * Nếu Q = Ka, phản ứng đang ở trạng thái cân bằng II. Các biểu thức tính hằng số cân bằng 1. Hằng số cân bằng theo áp suất (Kp) Xét phản ứng thuận nghịch xảy ra trong pha khí: aA(k) + bB(k) cC(k) + dD(k)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO



H Ư



a .a Ka =  C a D b 

Kp =

PC .PD

PA .PB

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

  (11)   CB

Đối với một phản ứng nhất định, tại một nhiệt độ xác định, Go là một hằng số nên từ (11) suy ra đại lượng sau dấu ln cũng là một hằng số, đại lượng này gọi là hằng số cân bằng nhiệt động, ký hiệu là Ka.

IỄ N D

 aC c .a D d G = - RTln  a b  a A .a B

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Go: Biến thiên thế đẳng nhiệt, đẳng áp của phản ứng. ai: Hoạt độ cấu tử i. - Nếu i là chất khí thì ai = Pi / Po (Po là áp suất tiêu chuẩn và bằng 1 atm) - Nếu i là chất tan trong dung dịch thì a i = Ci / Co (Co là nồng độ tiêu chuẩn và bằng 1M) - Nếu i là dung môi hoặc chất rắn thì ai = 1. Khi phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng thì G = 0, do đó:

(15) (Pi: Giá trị áp suất riêng phần của cấu tử i ở

TTCB tính theo atm) Pi = xi.P = niRT/V 2. Hằng số cân bằng theo nồng độ mol (KC) Xét phản ứng đồng thể (xảy ra trong dung dịch hay pha khí): aA + bB cC + dD c d  C  .D  KC = Aa .Bb

(16) ([i]: Giá trị nồng độ mol của cấu tử i ở TTCB)

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 * Chú ý: Đối với phản ứng xảy ra trong pha khí thì:

x A .x B

(18) (xi =

n

cC + dD

x C .x D

)

Kx =

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

KP = Kx.(P)n

ẠO

(19) (P: Ấp suất chung của hệ)

B 10 00

F nEo 2,303.RT

F 1 = , khi đó: 0,059(2) 2,303.RT

nE o lgK = 0,059

Í-

Ở 25oC (298K) thì

 lgK =

TR ẦN

H Ư

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

KP phụ thuộc vào nhiệt độ nên từ (19) cho thấy K x không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào cả áp suất chung của hệ. Chỉ trong trường hợp n = 0, Kx = Kp, thì Kx mới không phụ thuộc vào áp suất chung của hệ. * Chú ý: Khi n = 0 thì: KP = KC = Kx 4. Hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá khử: bKh Xét bán phản ứng: aOx + ne Ta có: Go = -RTlnK = -nFEo

K = 10

o nE

/0,059

ÁN

-L

(20) Xét phản ứng oxi hoá - khử gồm hai bánophản ứng sau: aOx1 + ne bKh1 K1 = 10 nE 1 /0,059 Xm o – mE 2 /0,059 cKh2 - me dOx2 K2 = 10 Xn

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Đối với phản ứng xảy ra trong pha khí thì:

K = 10 mn(E 1

mbKh1 + ndOx2

-E 2

)/0,059

IỄ N

maOx1 + ncKh2

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

3. Đại lƣợng Kx Xét phản ứng đồng thể: aA + bB

(n = (c + d) – (a + b); R = 0,082)

(17)

U Y

KP = KC.(RT)n

III. Sự phụ thuộc hằng số cân bằng vào nhiệt độ Ta có: Go = Ho – T.So = - RTlnK 

lnK = -

H o S o + RT R

Gọi K1, K2 là hằng số cân bằng của phản ứng ở T1K và T2K Giả sử Ho và So của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ thì: VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 lnK1 = -

K2 H  1 1 = (  ) R T1 T2 K1

(21) (Công thức Van’t Hoff)

IỄ N

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

IV. Sự chuyển dịch cân bằng 1. Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng Cân bằng hoá học là một cân bằng động, được đặc trưng bởi các giá trị hoàn toàn xác định của các thông số như nhiệt độ, nồng độ, áp suất của các cấu tử trong hệ. Nếu người ta thay đổi một hoặc nhiều thông số này thì trạng thái của hệ bị thay đổi, cân bằng hoá học của hệ bị phá vỡ. Sau một thời gian, hệ sẽ chuyển đến trạng thái cân bằng mới. Hiện tượng này gọi là sự chuyển dịch cân bằng. 2. Ảnh hƣởng của sự thay đổi nồng độ các chất cC + dD Xét phản ứng đồng thể đang ở trạng thái cân bằng: aA + bB * Nếu tăng nồng độ chất phản ứng A, B hoặc giảm nồng độ chất tạo thành C, D thì Q < K nên cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận. * Nếu giảm nồng độ chất phản ứng A, B hoặc tăng nồng độ chất tạo thành C, D thì Q > K nên cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch. Kết luận: Cân bằng chuyển dich theo chiều chống lại sự thay đổi nồng độ các chất. 3. Ảnh hƣởng của sự thay đổi áp suất (nhiệt độ không thay đổi) Ở đây ta chỉ xét sự thay đổi áp suất chung của cả hệ đến sự chuyển dịch cân bằng. Ảnh hưởng của sự thay đổi áp suất riêng của từng cấu tử giống như ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ. Xét phản ứng thuận nghịch xảy ra trong pha khí: aA(k) + bB(k) cC(k) + dD(k) Ta có: Kx = Kp(P)-n (P: Áp suất chung của hệ ở trạng thái cân bằng) * n > 0: Vì KP là hằng số ở nhiệt độ xác định nên khi P tăng thì Kx giảm, suy ra cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch hay là chiều có số phân tử khí ít hơn. * n < 0: Khi P tăng thì Kx tăng, suy ra cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận hay là chiều có số phân tử khí ít hơn. Kết luận: Khi tăng áp suất của hệ ở trạng thái cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch về phía có số phân tử khí ít hơn và ngược lại. * n = 0: Khi đó, Kx = Kp, Kx không phụ thuộc vào áp suất chung của hệ ở trạng thái cân bằng nên sự thay đổi áp suất không làm chuyển dịch cân bằng. 4. Ảnh hƣởng của sự thay đổi nhiệt độ Ta có: 10 VŨ ĐỨC HOÀNG THPT BUÔN MA THUỘT

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN



H o S o + RT2 R

lnK2 = -

H o S o + RT1 R

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 o o G = H – T.So = - RTlnK 

lnK = -

H o S o + RT R

1 1 H2 + Cl2(k)   HCl(k) 2 2 + (b): HCl(k) + aq   H (aq) + Cl (aq)

10 00

H S , 2980 C = -75,13(kJ)

1 + H2 + aq   H (aq) + e 2

H So, 298 = 0

(c):

H S , 2980 C = -92,2(kJ)

(a):

Í-

Lời giải:

-L

Lấy: (a) + (b) – (c) ta được :

1 Cl2 + e + aq = Cl-(aq) H S , 2980 C = - 167,33(kJ) 2

ÀN

ÁN

Ví dụ 2: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng :  3Fe(NO3)3(aq) + NO(k) + 2H2O (l) 3Fe(NO3)2(aq) + 4HNO3(aq)  0 Diễn ra trong nước ở 25 C. Cho biết: Fe2+(aq) Fe3+(aq) NO3-(aq) NO(k) H2O(l) H S , 298 C (kJ/mol) -87,86 - 47,7 -206,57 90,25 -285,6

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

PHẦN 2: HƢỚNG DẪN HỌC SINH MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG: * Một số bài tập nhiệt hóa học: Ví dụ 1: Tính H S , 298 C cña Cl-(aq). Biết:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Ho, So thường ít phụ thuộc vào nhiệt độ nên: * Ho < 0 (Phản ứng toả nhiệt): Khi T tăng thì lnK giảm, tức là K giảm, suy ra cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, tức là chiều thu nhiệt. * Ho > 0 (Phản ứng thu nhiệt) Khi T tăng thì lnK tăng, tức là K tăng, suy ra cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, tức là chiều thu nhiệt. Kết luận: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt và ngược lại. 5. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier Một phản ứng đang ở trạng thái cân bằng khi tác động các yếu tố bên ngoài ( Nồng độ, nhiệt độ, áp suất) thì cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại các tác động đó.

IỄ N

Lời giải: Phương trình ion của phản ứng : 3+  3Fe (aq) + NO(k) + 2H2O (l) 3Fe2+(aq) + 4H+(aq) + NO3-(aq)  3+ 2+  H=3. H 0 S , 298 (Fe ,aq)+ H 0 S , 298 (NO)+2. H 0 S , 298 (H2O(l))-3. H 0 S , 298 (Fe ,aq)- H 0 S , 298 (NO3-, aq) = 3.(-47,7) + 90,25 + 2.(-285,6) + 3.87,6 + 206,57 = -153,9(kJ) VŨ ĐỨC HOÀNG

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 Ví dụ 3: Tính Ho của các phản ứng sau: 1) Fe2O3(r) + 2Al(r)   2Fe(r) + Al2O3(r) ( 1) 0 Cho biết H S , Fe O r = -822,2 kJ/mol;

H 0 S , Al2O3 r = -1676 (kJ/mol)

3 O2(k)   SO3(k) 2 Biết: (3) : S(r) + O2(k)   SO2(k) (4): 2SO2(k) + O2(k)   2SO3(k)

H 0 298 = -296,6 kJ H 0 298 = -195,96 kJ

2 3

(2)

.Q = H 0 S , Al O - H 0 S , Fe O r = -1676 + 822,2 = - 853,8(kJ) 2 3r

H

o pu ( 2 )

H

o pu ( 3)

2 3

1 H 2

o pu ( 4 )

ẠO

o H pu (1)

1 2

= -296,6 - .195,96 = -394,58 (kJ)

Lời giải:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

TR ẦN

H Ư

KL: Hai phản ứng (1) , (2) đều tỏa nhiệt mạnh. Song thực tế 2 phản ứng trên không tự xảy ra. Như vậy chỉ dựa vào H không đủ để xác định chiều hướng của một quá trình hóa học.

10 00

Ví dụ 4: Tính hiệu ứng nhiệt đẳng tích tiêu chuẩn của các phản ứng sau ở 250C a) Fe2O3(r) + 3CO(k)   2Fe(r) + 3CO2(k) H 0 298 = 28,17 (kJ) b) Cthan ch× + O2(k)   CO2 (k) H 0 298 = -393,1(kJ) c) Zn(r) + S(r)   ZnS(r) H 0 298 = -202,9(kJ)  2SO3(k) H 0 298 = -195,96 (kJ) d) 2SO2(k) + O2(k) 

-L

Í-

Lời giải: Ta có biểu thức  H =  U +  n.RT Do các phản ứng a), b), c) có  n = 0 nên  Uo =  Ho Phản ứng d):  Uo =  Ho -  n.RT = -195,96+1.8,314. 298,15. 10-3 = -193,5 (kJ)

ÁN

* Một số bài tập cân bằng hóa học: Ví dụ 1 : Cho 1 (mol) PCl5 vào bình chân không thể tích V đưa lên nhiệt độ 525 0K  PCl3(k) + Cl2(k) : PCl5(k)  (1) Được thiết lập với Kp = 1,86 và áp suất của hệ là 2 atm. a. Tính số mol mỗi chất tại cân bằng b. Cho 1 mol PCl5 và 1 mol He vào bình kín trên ở 5250K. Tính số mol mỗi chất tại cân bằng và cho nhận xét?

IỄ N

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Từ kết quả thu được và khả năng diễn biến thực tế của 2 phản ứng trên có thể rút ra kết luận gì?

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

2) S(r) +

Lời giải:

 

PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) (1) Ban đầu 1 mol 0 0 Phản ứng: x mol x mol x mol Cân bằng 1-x mol x mol x mol Vậy nhh sau phản ứng = (1-x) + x + x = 1+x (mol) 12 VŨ ĐỨC HOÀNG THPT BUÔN MA THUỘT Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4

1 x .2 1 x

x x .2 và PCl 2 = .2 1 x 1 x PPCl3 .PCl2 2x 2 Áp dụng biểu thức : Kp = . Ta có = 1,86 PPCl5 1 x2

; pPCl 3 =

x 2 0,082.525 . = 1,85. 36,44 1 x

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

bằng, thay vào Kp của hệ nữa ta có biểu thức:

TR ẦN

H Ư

Giải phương trình ta được x = 0,692 mol( t/mãn) Vậy tại cân bằng mới thì số mol của PCl5(k) ;PCl3(k) và Cl2 lần lượt là 0,308; 0,692 và 0,692 mol KL: Bài toán đúng với nguyên lý chuyển dịch cân bằng hóa học

ÀN

-L

ÁN

Lời giải: a. ban đầu Phản ứng: Cân bằng

Í-

10 00

Ví dụ 2: Có cân bằng : CO(K) + H2O(Hơi)   H2(K) + CO2(K) (1) Cho vào bình phản ứng 6 (mol) hơi H2O và 1 mol CO ở 4600C thì thấy có 95%CO đã phản ứng. a. Tính Kp của cân bằng trên ở 4600C b. Cho H của phản ứng ở nhiệt độ trên là – 41,0 (KJ/mol). Tìm nhiệt độ mà tại đó có 99% CO bị phản ứng?

Đ IỄ N

CO(K) + H2O(Hơi)  H2(K) + CO2(K) (1) 1 mol 6 mol 0 0 0,95 0,95 0,95 0,95 mol 0,05 5,05 0,95 0,95 mol

PCO 2 .PH 2 n .n = CO 2 H 2 PCO .PH 2O nCO .nH 2O

Do n =0

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y .Q

(2  x).0,082.525 . Tương tự chúng ta tính được PPCl 5 ; PPCl 3 và PCl 2 tại cân 36,44

ẠO

Phệ =

Ta có Kp =

(1  x).0,082.525 = 36,44 (lít) Phê

vậy theo câu b, nếu có thêm 1 mol He thì nhh sau = 2+x

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

nên V(bình) =

Giải phương trình ta có x = 0,694(mol) Vậy tại cân bằng số mol của PCl5(k) ;PCl3(k) và Cl2(k) lần lượt là: 0,306 ; 0,694 và 0,694 mol b, Tại cân bằng câu a ta có nhh sau = 1+ x

Ta có PPCl 5 =

Thế các giá trị vào ta có : Kp = 3,574 b. Ta có ở nhiệt độ 4600C có Kp1 = 3,574 Tương tự ở t20C ta có với 99% CO bị phản ứng thì : Kp2 = Áp dụng biểu thức (21) ta có :

0,99.0,99 = 19,56 0,01.5,01

K2 H  1 1 = (  ) R T1 T2 K1

Với K2 = 19,56 ở t20C và K1 = 3,574 ở 4600C ta có VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4

19,56  41,0 1 1 = ( . 3,574 8,134 460  273 t 2  273)

Giải phương trình ta thu được t2 = 5850C

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Lời giải: a. Giả sử số mol sau phản ứng là 1 mol. Vậy số mol của NH3, N2 H2 lần lượt là : 0,36 ; 0,48 và 0,16 mol tương ứng với x3 , x2 , x1 (mol)

TR ẦN

H Ư

0,36 2 x 23 Thay vào biểu thức Kp = = = 8,138.10-5 3 2 3 2 0,16.0,48 .300 x1 x2 .p

0,50 2 = 8,138.10-5 . 3 2 0,125.0,375 . p

10 00

Kp =

b. Theo điều kiện cân bằng khi NH3 chiếm 50% thể tích (hay số mol) hỗn hợp thì : Vậy số mol của NH3, N2 H2 lần lượt là : x3 = 0,50 ; x1 = 0,125 và x2 = 0,375 - Vì ở nhiệt độ không đổi nên Kp không đổi, thay vào biểu thức Kp ta có:

Giải phương trình ta thu được p = 680atm c. Áp dụng biểu thức tương tự như câu b ví dụ 2 ta có ngay t = 3800C

-L

Í-

* Một số bài tập trong các đề thi:

IỄ N

ÀN

ÁN

Bài tập 1:( Đề thi casio khu vực 2008): Tại 4000C, P = 10atm phản ứng:   2NH3 (k) có Kp = 1,64 104. N2(k) + 3H2(k)   Tìm % thể tích NH3 ở trạng thái cân bằng, giả thiết lúc đầu N2(k) và H2(k) có tỉ lệ số mol theo đúng hệ số của phương trình Bài tập 2:(Đề thi casio khu vực 2008): Nitrosyl clorua là một chất rất độc, khi đun nóng sẽ phân huỷ thành nitơ monoxit và clo. a) Hãy viết phương trình cho phản ứng này b) Tính Kp của phản ứng ở 298K(theo atm và theo Pa).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Ví dụ 3(Đề thi casio khu vực năm 2011-2012): Cho cân bằng : N2(k) + 3H2(k)   2NH3(k)  H = -92KJ/mol Nếu xuất phát từ hỗn hợp ban đầu là N2 và H2 theo đúng tỉ lệ mol là 1: 3 thì khi đạt đến trạng thái cân bằng ở 4500C và 300atm, NH3 chiếm 36% thể tích hỗn hợp a. Tính hằng số Kp của cân bằng trên? b. Tiến hành như trên vẫn ở nhiệt độ 4500C, cần phải tiến hành ở áp suất bao nhiêu để khi đạt cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích hỗn hợp? c. Giữ áp suất không đổi ở 300atm vậy cần phải tiến hành ở nhiệt độ bao nhiêu để khi cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích hỗn hợp?

H 0298 (kJ/mol)

Nitrosyl clorua 51,71

Nitơ monoxit 90,25

Cl2 ?

S 0298 (J/K.mol)

264

211

223

c) Tính gần đúng Kp của phản ứng ở 475K 14 VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 Bài tập 3:(Đề thi casio khu vực 2008 dự bị): Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K Phản ứng 2NH3 + 3N2O  4N2 + 3H2O

Ho298 (kJ)  1011

(2)

N2O + 3H2  N2H4 + H2O 2NH3 + 0,5O2  N2H4 + H2O

 317

S0298 (N2H4) = 240 J/K.mol ; S0298 (H2O) = 66,6 J/K.mol S0298 (N2) = 191 J/K.mol ; S0298 (O2) = 205 J/K.mol a) Tính nhiệt tạo thành Ho298 của N2H4 ; N2O và NH3.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

b) Viết phương trình của phản ứng cháy Hidrazin và tính Ho298 , Go298 và hằng số cân bằng K của phản ứng này. Bài tập 4:(Đề thi casio khu vực 2008 dự bị): Tại 250C, phản ứng:   CH3COOC2H5 + H2O có hằng số cân bằng K = 4 CH3COOH + C2H5OH   Ban đầu người ta trộn 1,0 mol C2H5OH với 0,6 mol CH3COOH. Tính số mol este thu được khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng. Bài tập 5:( Đề thi casio Thanh hóa năm 2011-2012): Thực hiện phản ứng: N2O4  2NO2 ở áp suất 1atm, với độ phân li là 11% a) Tính hằng số cân bằng Kp theo atm và pa b) Độ phân li sẽ thay đổi như thế nào khi áp suất của hệ giảm đi từ 1 atm xuống 0,8 atm. Từ đó rút ra nhận xét về sự ảnh hưởng của áp suất đến phản ứng. Bài tập 6 :(Đề thi casio tỉnh Đồng Tháp năm học 2011-2012):   2NO2(k) là 4 Ở 100 0C hằng số cân bằng của phản ứng: N2O4(k)   Tính thành phần phần trăm số mol của hỗn hợp khi áp suất chung của hệ lần lượt là 2atm và 20 atm. Từ đó hãy rút ra kết luận về ảnh hưởng của áp suất đến sự chuyển dịch cân bằng. Bài tập 7: ( Đề thi casio tỉnh Quảng Ngãi năm học 2009-2010): Xác định nhiệt hình thành của AlCl3. Biết: (1) Al2O3 (r) + 3COCl2 (k)  3CO2 (k) + 2AlCl3 (r), H1 =  232,24 kJ (2) CO (k) + Cl2 (k)  COCl2 (k) , H2 =  112,40 kJ (3) 2Al (r) + 1,5O2 (k)  Al2O3 (r), H3 =  1668,20 kJ (4) Nhiệt hình thành của CO là 110,40 kJ/mol (5) Nhiệt hình thành của CO2 là 393,13 kJ/mol Bài tập 8:( Đề thi casio khu vực 2010):: Tính nhiệt tạo thành chuẩn của phản ứng ( ở 250C): (NH2)2 CO (r) + H2O(l) CO2(k) + 2NH3(k) . Biết ở cùng điều kiện thì: CO(k) + H2O(k)  CO2(k) + H2O(k) -41,13 KJ

IỄ N

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

 286

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

+ 0,5 O2  H2O

(4)

 143

(3)

Số phản ứng (1)

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

Ơ H

IỄ N

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

1) Tính  G0 của phản ứng : H2(k) + CO2 (k) ⇋ CO (k) + H2O(k) ở 250C 2) Nếu ở 250C áp suất riêng phần của H2, CO2, H2O, Co tương ứng bằng 10; 20; 0,02 và 0,01 atm thì  G của phản ứng bằng bao nhiêu? Trong điều kiện này phản ứng xảy ra theo chiều nào? ĐS: 1)  G0 = 5,99 kcal/mol 2)  G = -2,19 kcal/mol  phản ứng xảy ra theo chiều thuận Bài tập 11:Xác định nhiệt độ tại đó áp suất phân li của NH4Cl là 1 atm biết ở 250C có các dữ kiện: NH4Cl ( r ) HCl(k) NH3 (k) 0 -315,4 -92,3 -46,2  H ht (kJ/mol) 0 -203.9 -95,3 -16,6  G ht (kJ/mol) ĐS: T = 597K Bài tập 12:Tính  S0298, H0298 và G0298 đối với phản ứng phân huỷ nhiệt CaCO3, biết: CaCO3 CaO CO2 0 -1 -1 S 298 (J.K .mol ) +92,9 +38,1 +213,7 0 -1206,9 -635,1 -393,5  H ht (kJ/mol) 0 Nhận xét về khả năng xảy ra phản ứng phân huỷ CaCO3 ở 25 C. Ở nhiệt độ nào thì phản ứng đó có thể xảy ra được? Coi  S0298, H0298 của phản ứng không thay đổi theo nhịêt độ ĐS:  S0298 = 158,9 J/K; H0298 = 178,3 kJ; G0298 = 130,9 kJ Bài tập 13:Tính  G0373 của phản ứng: CH4 + H2O (k) = CO + H2O(k) Biết nhiệt hình thành chuẩn H0ht 298 của CH4, H2O (k) và CO lần lượt bằng – 74,8; -241,8 và -110,5 kJ/mol Entropi chuẩn của CH4, H2O (k) và CO bằng 186,2; 188,7 và 197,6 J/K.mol (Trong tính toán giả thiết rằng  H0 và  S0 không phụ thuộc T) a) Từ các giá trị  G0 tìm được có thể kết luận gì về khả năng tự diễn biến của phản ứng ở 373K

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 CO(k) + Cl2(k)  COCl2(k) -112,5KJ COCl2(k) + 2NH3(k)  (NH2)2 CO (r) + 2HCl(k) -201KJ Nhiệt tạo thành HCl(k) = -92,3 KJ/mol. Nhiệt hóa hơi H2O (2980K) là 40,01KJ/mol Bài tập 9:Đối với phản ứng PCl3(k) + Cl2(k)  PCl5(k) Ở 250C có G 0 = -37,2 kJ/mol H0 = -87,9 kJ/mol S0298 của PCl3 và Cl2 tương ứng bằng 311,7 và 222 J/mol.K Tính entropi tiêu chuẩn tuyệt đối của PCl5 ĐS: S0PCl5 = 363,57 (J/mol.K) Bài tập 10:Cho Chất CO2(k) H2O(k) CO(k) 0 -93,4 -54,63 -32,78  G 298 kcal/mol

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 b) Tại nhiệt độ nào thì phản ứng đã cho tự xảy ra ? Đs:  G0 = 1,26.105 J/mol; T > 961K

NGƯỜI VIẾT: Học sinh cần nắm vững lí thuyết, các công thức tính toán. Tính toán cần chú ý đơn vị. Cẩn thận trong các trường hợp nếu không học sinh dễ tính sai.

Điểm từ 9

20% 60% 20%

III. Phần kết luận, kiến nghị

Phần trăm

10 00

III.1. Kết luận: * Nội dung:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Điểm từ 7

TR ẦN

Điểm từ 6

Số lượng

H Ư

Kết quả

ẠO

như sau:

Giáo viên biên soạn tài liệu riêng giúp học sinh có thêm tư liệu học tập, đồng

Í-

thời là giáo án giảng dạy giúp Thầy và Trò tham gia vào hoạt động dạy và học hiệu

-L

quả hơn rất nhiều.

ÁN

* Ý nghĩa:

Giải các dạng bài tập trên không những rèn kĩ năng phán đoán, phân tí ch, tổng ết đó cũng chí nh là

ÀN

hợp mà còn giúp học sinh củng cố khắc sâu kiến thức lí thuy

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

tôi làm giáo án để dạy kết quả đạt được với 5 em học sinh lớp 10 đã ôn đội tuyển

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

II.4. Kết quả thu được qua khảo nghiệm, giá trị khoa học của vấn đề nghiên cứu Năm học 2014-2015 tôi đã soạn tài liệu này và đưa cho học sinh nghiên cứu,

IỄ N

phương châm học đi đôi với hành. Luyện giải bài tập giúp các em có niền tin , hứng thú trong việc học bộ môn ,

đặc biệt với học sinh khá giỏi kĩ năng đã trở thành kĩ xảo vận dụng nhanh khi làm bài . Phân dạng bài tập và xác đị nh phương pháp giải , giáo viên đã tự bồi dưỡng cho mình kiến thức, kĩ năng chuyên môn sâu, tích lũy kinh nghiện trong giảng dạy. * Hiệu quả: VŨ ĐỨC HOÀNG

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 Với tài liệu được biên soạn công phu, phân dạng rõ ràng, các kiến thức lí thuyết trọng tâm giúp học sinh dễ nắm bắt và thực hiện tốt từng đơn vị kiến thức kĩ năng tạo được không khí học tập thoải mái, kích thích được động cơ, hứng thú học

tập của học sinh đối với môn học.

Học sinh phát huy được tính tự lực, tinh thần trách nhiệm, phát triển khả

ẠO

em điều chỉ nh.

Việc biên soạn lí thuyết cơ sở, trọng tâm, làm tài liệu giảng dạy và lấy ví dụ

thực tế để vận dụng sẽ đem lại hiệu quả cao trong giảng dạy.

TR ẦN

H Ư

III.2.Kiến nghị: * Đề xuất

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Giáo viên thấy rõ được điểm mạnh điểm yếu của từng học sị n h để giúp các

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Trong giảng dạy ta cần cho học sinh một nền tảng, hãy chỉ em từng bước một, hãy kiên nhẫn với các em, kiên nhẫn với bản thân mình, hãy cho các em biết

10 00

rằng môn hóa là một môn thực nghiệm các công thức hay phương pháp giải cũng chỉ dựa trên hiện tượng của phản ứng và bài tập chỉ nhằm khắc sâu thêm lí thuyết.

Để học sinh nắm vững kiến thức và kĩ năng đảm bảo học đi đôi với hành

việc phân dạng bài , đị nh hướng phương pháp giải là việc cần thiết đối với mọi

-L

Í-

giáo viên.

ÁN

Mỗi dạng bài tập cần chọn bài tiêu biểu để làm mẫu , hướng dẫn ngắn gọn từng bước để học sinh dễ nhớ, dễ thực hiện.

http://daykemquynhon.ucoz.com

năng lực thực tiễn.

ÀN

Mỗi dạng bài tập phải được thực hiện nhuần nhuyễn, thường xuyên luyện

IỄ N

lại để học sinh nhớ kĩ không quên.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

năng sáng tạo, rèn luyện tính bền bỉ, kiên nhẫn, kĩ năng hợp tác, năng lực đánh giá,

* Kiến nghị : Tôi không biết đề tài mình đưa ra có trùng với các đề tài khác không

Những vấn đề tôi đưa ra đã được viết đến chưa nền đề nghị Sở GD &ĐT phổ biến rộng rãi các sáng kiến kinh nghiệm đạt giải và chưa để giáo viên trong tỉ nh tham khảo và học tập. VŨ ĐỨC HOÀNG

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 Trên đây là một số ý kiến cá nhân về nội dung “ Nhiệt hóa học – Cân bằng hóa học ” có trong đề thi Olympic 30/4, HSG Tỉnh cũng như HSGQG. Do hạn chế về thời gian nên đề tài của tôi không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được

nhiều ý kiến đóng góp của đồng nghiệp để kết quả môn hóa học đạt được kết quả

BMT, ngày 17-03-2015

ẠO Đ G N H Ư TR ẦN 10 00

VŨ ĐỨC HOÀNG

IV . TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Sách tài liệu chuyên hóa 10 tập 1.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Người viết

Trường THPT Buôn Ma Thuột

-L

TPHCM.

Í-

2. Sách hóa đại cương của các trường đại học sư phạm, đại học bách khoa

ÁN

3. Sách Olympic 30/4 các năm.

4. Sách: Một số phản ứng trong hóa học vô cơ ( Tác giả: Nguyễn Duy Ái ).

IỄ N

ÀN

5. Kỷ yếu trại hè Hùng Vương năm 2010 tại Thái Nguyên.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Đánh giá của HĐTĐSKKN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

cao hơn.

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

NHIỆT HÓA HỌC – CÂN BẰNG HÓA HỌC ÔN HỌC SINH OLYMPIC 30/4 V. MỤC LỤC Tiêu đề

I.2. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

I.3. Đối tượng nghiên cứu

TP ẠO Đ

II.1. Cơ sở lý luận

c. Mặt mạnh - mặt yếu

N H Ư TR ẦN

b. Thành công - hạn chế

II.2.Thực trạng a. Thuận lợi - khó khăn

10 00

e. Phân tích, đánh giá các vấn đề về thực trang mà đề

ÁN

-L

Í-

II.4. Kết quả thu được qua khảo nghiệm, giá trị khoa học của vấn đề nghiên cứu III. Phần kết luận, kiến nghị

2 2 2

2 2

17 17

III.1. Kết luận

III.2.Kiến nghị IV . TÀI LIỆU THAM KHẢO

V. MỤC LỤC

TO ÀN

II.3. Giải pháp, biện pháp

d. Các nguyên nhân, các yếu tố tác động

IỄ N

1 Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

I.5. Phương pháp nghiên cứu II. Phần nội dung

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y 1

I.4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu

tài đã đặt ra

I.1. Lý do chọn đề tài

I. Phần mở đầu

Trang

VŨ ĐỨC HOÀNG Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THPT BUÔN MA THUỘT

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial