Nâng cao hiệu quả giải bài tập về cân bằng hóa học và áp dụng cân bằng hóa học trong đời sống, trong...

Nâng cao hiệu quả giải bài tập về cân bằng hóa học và áp dụng cân bằng hóa học trong đời sống, trong sản xuất SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NÂNG CAO HIỆU QUẢ GIẢI BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC VÀ ÁP DỤNG CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG ĐỜI SỐNG, TRONG SẢN XUẤT Người thực hiện Lê Thị Hương Chức vụ Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn) Hóa học THANH HOÁ NĂM 2019 SangKienKinhNghiem net MỤC LỤC Phần 1 Mở đầu Trang 1 1 1 Lí do chọn đề tài 1 1 2 Mục đích nghiên cứu[.]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TR ƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

NÂNG CAO HIỆU QUẢ GIẢI BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC VÀ ÁP DỤNG CÂN BẰNG HÓA HỌC

Người thực hiện: Lê Thị Hương Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa học

THANH HOÁ NĂM 2019

MỤC LỤC Phần 1: .Mở đầu……… Trang 1

1.1 Lí do chọn đề tài……… 1

1.2 Mục đích nghiên cứu……… 1

1.3 Đối tượng nghiện cứu……… 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu……… 1

Phần 2 :……… Nội dung……… 2

2.1 Cơ sở lí luận……… 2

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm………… 2

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề……… 2

2.3.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học và các dạng bài tập áp dụng 2

2.3.1.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học……….………2

2.3.1.2 Bài tập áp dụng tự luận về hằng số cân bằng …… ……… 3

2.3.1.3 Một số sai lầm học sinh thường mắc phải khi giải bài tập về hằng số cân bằng 7

2.3.2 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học và bài tập áp dụng 8

2.3.2.1 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học 8

2.3.2.2 Bài tập áp dụng về chuyển dịch cân bằng hóa học 9

2.3.2.3 Một số sai lầm học sinh thường mắc phải khi giải bài tập về sự chuyển dịch cân bằng 11

2.3.3 Vận dụng cân bằng hóa học trong đời sống, trong sản xuất ………11

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục 14

Phần 3 : Kết luận và Kiến nghị 15

3.1 Kết luận 15

3.2 Kiến nghị 15

Tài liệu tham khảo

1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài

Bài tập về cân bằng hóa học là một trong các loại bài tập cơ bản nhưng khi giải bài tập này học sinh thường hay lúng túng và thường xuyên bị nhầm lẫn

Đối với dạng bài tập về cân bằng hóa học thì trong sách giáo khoa cũng như phần lớn các sách tham khảo chỉ đề cập đến một cách sơ sài Chính vì vậy việc giải dạng bài tập này nhanh và chính xác là một yêu cầu quan trọng Qua thực tế giảng dạy ôn thi THPT Quốc gia, tôi nhận thấy nhiều em không có kĩ năng giải bài tập này nên vẫn còn rất lúng túng, thường mất nhiều thời gian trong một câu, còn trong đề thi học sinh giỏi thì học sinh cũng hay bị nhầm lẫn Mặt khác, cân bằng hóa học có vai trò rất lớn trong đời sống cũng như trong sản xuất hóa học Áp dụng thành thạo các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng giúp học sinh giải thích được một số các hiện tượng trong thực tế đời sống, giúp hiệu suất

sản xuất cao hơn Vì thế tôi chọn đề tài " Nâng cao hiệu quả giải bài tập về cân

bằng hóa học và vận dụng cân bằng hóa học trong đời sống, trong sản xuất"

để làm đề tài nghiên cứu

Đây chỉ là những ý kiến chủ quan của bản thân tôi rút ra được trong quá trình giảng dạy Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của ban giám hiệu, hội đồng khoa học nhà trường và các đồng nghiệp giúp tôi có được phương pháp dạy học phần này tốt hơn

1.2 Mục đích nghiên cứu

Giáo viên nêu ra phương pháp giải bài tập về cân bằng hóa học cũng như hướng dẫn học sinh vận dụng các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng trong đời sống và sản xuất Giúp các em có kĩ năng giải nhanh các dạng bài tập này và nâng cao hứng thú học tập của học sinh

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Với đề tài sáng kiến kinh nghiệm này tôi vận dụng trong quá trình giảng dạy môn Hóa học lớp 10 của trường THPT Triệu Sơn 1

- Vận dụng vào nội dung cụ thể là phần cân bằng hóa học và một chuyên đề để

ôn đội tuyển học sinh giỏi hóa 11

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết

- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin

- Vận dụng kinh nghiệm giảng dạy học sinh để nêu ra các sai lầm của học sinh khi giải bài tập về cân bằng hóa học và đề xuất cách khắc phục có hiệu quả

2 PHẦN NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận của đề tài

Ngày nay, khi đất nước đang đổi mới từng ngày Để đáp ứng được nhu cầu xã hội thì nền giáo dục phải đào tạo những con người không chỉ có tài, có đức mà còn là những con người năng động, nhạy bén và thích nghi với mọi hoàn cảnh Muốn có được điều này giáo dục đã có nhiều sự thay đổi trong chương trình giáo dục nói chung và phương thức thi nói riêng

Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh trong một thời gian rất ngắn phải làm xong một câu thì học sinh cần phải nhận dạng, phân loại

và có cách giải phù hợp với mỗi bài tập Trong chương trình sách giáo khoa hóa học 10, bài “cân bằng hóa học” là bài cuối cùng, nhiều học sinh không chú ý đến kiến thức về phần này Mặt khác các nội dung kiến thức trước đó hầu như học sinh chưa từng được đề cập đến các khái niệm về cân bằng hóa học, đây là

những kiến thức hoàn toàn mới đối với học sinh lớp 10 Trong thực tế đời sống

và sản xuất, đa số các em chưa biết áp dụng những kiến thức này Giáo viên cần phải chỉ ra được những sai lầm của học sinh khi giải bài tập để đạt được hiệu quả học tập cao đồng thời học sinh biết áp dụng vào thực tế đời sống

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

- Bài tập về cân bằng hóa học được ra thường xuyên trong đề thi học sinh giỏi cũng như trong đề thi THPT quốc gia nhưng nhiều học sinh không có hứng thú khi học phần này nên nắm không vững kiến thức

- Thái độ học tập thờ ơ, phương pháp học tập không tốt, nhiều em chưa tự giác học tập, chưa có động cơ học tập Trong giờ học thiếu sự tập trung chú ý, bài tập

về nhà không chịu làm, học trong tình trạng đối phó

- Sách giáo khoa cũng như các loại sách tham khảo viết rất sơ sài về nội dung cân bằng hóa học nên nhiều khi học sinh không nắm vững kiến thức để làm bài tập cũng như áp dụng trong đời sống và trong sản xuất

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.

2.3.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học và các dạng bài tập áp dụng

2.3.1.1 Lý thuyết về cân bằng hóa học

a Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch

Phản ứng một chiều Phản ứng thuận nghịch

- Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ

xảy ra theo 1 chiều tử trái sang phải

Vd :2KClO3 22KCl + 3O2

0

MnO t



- Phản ứng thuận nghịch là những phản ứng trong cùng điều kiện xảy ra theo 2 chiều trái ngược nhau

Vd:Cl2 + H2O HCl + HClO

(1) phản ứng thuận (2) phản ứng nghịch

(1) (2)

b Phản ứng thu nhiệt và phản ứng tỏa nhiệt

c Cân bằng hóa học

- Định nghĩa: Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc

độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch

+ CBHH là một cân bằng động vì ở trạng thái cân bằng thì phản ứng không dừng lại mà phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, nhưng với tốc độ bằng nhau

+ Khi phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng thì trong hệ luôn luôn có mặt chất phản ứng và các chất sản phẩm

- Hằng số cân bằng

+ Giả sử có một phản ứng thuận nghịch sau: aA + bB  cC + dD

    

   a b

d c C

B A

D C K

.

.



+ [A], [B], [C], [D] là nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng

+ a, b, c, d là hệ số tỉ lượng của các chất trong phương trình phản ứng

+ Hằng số cân bằng K của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng

+ Nồng độ các chất rắn được coi như bằng 1

+ Trường hợp cân bằng được thiết lập giữa các chất khí, người ta có thể thay nồng độ các chất trong biểu thức tính K bằng áp suất riêng phần của hỗn hợp VD: C(r) + CO2 (k)  2CO (k)

K =

] [

] [

2

2

CO CO

2.3.1.2 Bài tập áp dụng tự luận về hằng số cân bằng (Dành cho ôn thi học sinh giỏi)

Câu 1 Một phản ứng thuận nghịch A(k) + B(k)  C(k) + D(k) Người ta trộn bốn chất A, B, C, D, mỗi chất 1 mol vào bình kín có thể tích V không đổi Khi

- Dùng mũi tên một chiều từ trái sang

phải để biểu diễn phản ứng một chiều - Dùng hai để biểu diễn phản ứng thuận nghịch.mũi tên ngược chiều nhau

Phản ứng thu nhiệt Phản ứng tỏa nhiệt

- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học

kèm theo sự hấp thu năng lượng dưới

dạng nhiệt:

H > 0

- Phản ứng toả nhiệt là phản ứng hóa học kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt : H < 0

cân bằng được thiết lập, lượng chất C trong bình là 1,5 mol Hãy tìm giá trị k?

Hướng dẫn

A(k) + B(k)  C(k) + D(k)

BĐ 1 1 1 1

Pư 0,5 0,5 0,5 0,5

Sau pư 0,5 0,5 1,5 1,5

→    

    9

5 , 0

) 5 , 1 (

2







B

A

D

C

k

Câu 2: Tính pH của dung dịch NH3 0,01M Biết Kb = 10-4,76

Hướng dẫn

- Do C NH K b   76 6 , K W Bỏ qua sự điện li của nước

10

3

NH3 + H2O  NH4+ + OH- Kb = 10-4,76

BĐ 0,01

[ ] 0,01 – x x x

 Kb = 10-4,76  x = 4,08 10-4  pOH = 3,39

 ) 01

,

0

(

2

x x

 pH = 14 –3,39 = 10,61

Câu 3 Tính nồng độ cân bằng của các chất trong phương trình:

CO(k) + H2O(k)  CO2(k) + H2(k) Nếu lúc đầu chỉ có CO và hơi nước với nồng độ [CO] = 0,1M, [H2O] = 0,4 M, k = 1

Hướng dẫn

CO(k) + H2O(k)  CO2 (k) + H2 (k)

BĐ 0,1 0,4

Pư x x x x

[ ] (0,1 – x) (0,4 – x) x x

→    

) 4 , 0 ).(

1 , 0 (

) (

2

2

2







x x

x O

H CO

H CO

k

 [CO] =0,02M; [H2O] = 0,32M;

[CO2] =[H2] = 0,08M

Câu 4: Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N2 và H2

với nồng độ tương ứng là 0,3 M và 0,7 M Sau khi phản ứng tổng hợp NH3 đạt trạng thái cân bằng ở t0C, H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được Tìm hằng số cân bằng KCở t0C?

Hướng dẫn

Gọi lượng N2phản ứng là x

N2 + 3H2 2NH3

Bđ 0,3 0,7 0

Pư x 3x 2x

Cb (0,3 – x) (0,7 – 3x) 2x

→ 0,7 – 3x = 0,5 (0,7 – 3x + 0,3 – x + 2x) → x = 0,1

= 3,125

2

3

3

2 2

[NH ]

[N ][H ]

C

[0,2][0,4]



Câu 5: Tại 250C, phản ứng: CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O

có hằng số cân bằng K = 4 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

Hướng dẫn

CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O

Phản ứng x x

[ ] 1 – x 0,6 – x x x

C H OH CH COOH

2

x (1 x)(0,6   x)

→ 3x2  6,4x + 2,4 = 0 → x1 = 0,4855; x2 = 1,64 > 1

Câu 6: Thực hiện phản ứng este hóa ở t0C 1,0 mol ancol etylic và 1,0 mol axit axetic thì khi hệ đạt trạng thái cân bằng hóa học có 2/3 mol este sinh ra Hãy tính xem có bao nhiêu mol este ở trạng thái cân bằng khi lấy 1,0 mol ancol etylic

và 3,0 mol axit axetic thực hiện phản ứng este hóa ở t0C?

Hướng dẫn

CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O

BĐ 1,0 1,0 0 0 mol

[ ] 1/3 1/3 2/3 2/3 mol

C H OH CH COOH

3 1 3 1 3 2 3 2

- Ở cùng một nhiệt độ thì hằng số KC không đổi

- Theo phương trình: CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O

BĐ 3,0 1,0 0 0 mol

PƯ x x x x mol [ ] (3- x) (1 – x) (1 – x) (1-x) mol

.

x x

x x





- Dó x < 1 → x = n(este) = 0,90283 mol

Câu 7: Cho các cân bằng

(1) H2(k) + I2(k) 2HI(k) (2) H2(k) + I2(k) HI(k)

2

1

2 1

(3) HI(k) H2(k) + I2(k) (4) 2HI(k) H2(k) + I2(k)

2

1

2 1

(5) H2(k) + I2(r) 2HI(k)

Ở nhiệt độ xác định Nếu KCcủa (1) bằng 64 thì KC = 0,125 là của cân bằng nào trong các cân bằng trên?

Hướng dẫn

- Ta có: KC(1) =   = 64 KC(2) = = 8

 2 [ 2].

2

H I

  [ ] 2 (1) 64

2 2 2



 K C H

I HI

- Nhận xét: 0,125 = = = KC(3)

8

1

) 2 (

1

C

K

Câu 8: a Trộn 1,0 mol CH3COOH với 1,0 mol C2H5OH một thời gian thấy sinh

ra 0,667 mol este, sau đó lượng este không thay đổi nữa Tính hằng số cân bằng của phản ứng hóa este

b Vận dụng để tính khối lượng este sinh ra khi cho 60 gam CH3COOH tác dụng với 184 gam C2H5OH

c Nếu cho 57 ml axit axetic tác dụng với 244 ml ancol etylic 95,5º thì khối lượng este thu được nhiều hơn hay ít hơn so với trên? Tại sao? Biết khối lượng riêng CH3COOH = 1,053 g/ml và C2H5OH = 0,79 g/ml

Hướng dẫn

a Khi khối lượng este không thay đổi nữa là lúc đạt tới trạng thái cân bằng

CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O [ ] 1  0,667 1  0,667 0,667 0,667

 Hằng số cân bằng K = (0, 667)2 2  4

(1 0, 667) 

b Số mol axit = 1; số mol ancol = 4; số mol este tạo ra = x

CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O [ ] 1  x 4  x x x

Ta có K = ( )2 = 4  3x2  20x + 16 = 0

x

  

 x1 = 5,737 (loại); x2 = 0,927 (nhận)  m(este) = 0,92788 = 81,8 (gam)

c n CH3COOH = 57 1, 053= 1; nC2H5OH = = 4

60

46

Số mol axit và ancol giống như trường hợp (b) nhưng có thêm nước có sẵn trong ancol 95,5o nên làm cân bằng dịch chuyển theo chiều từ phải qua trái

 lượng este giảm đi

2.3.1.3 Một số sai lầm học sinh thường mắc phải khi giải bài tập về hằng số cân bằng.

Sai lầm học sinh thường mắc phải Cách khắc phục

- Trong biểu thức tính hằng số cân

bằng, học sinh thường tính cả nồng độ

chất rắn

- Trong hệ cân bằng có sự tham gia của

nước thì học sinh thường bỏ qua nước

khi tính hằng số cân bằng

VD: CH3COOH + C2H5OH 

CH3COOC2H5 + H2O

Đa số học sinh tính

Kcb =

OH]

H COOH].[C

[CH

] H COOC CH

[

5 2 3

5 2 3

- Khi tính hằng số cân bằng học sinh

thường không tính đến hệ số của các

chất khi cân bằng phương trình phản

ứng

VD: H2(k) + I2(k)  2HI(k)

- Nồng độ chất rắn xem như bằng 1, chất rắn sẽ không có mặt trong biểu thức tính hằng số cân bằng

- Biểu thức đúng

Kcb =

OH]

H COOH].[C [CH

] ].[H H COOC CH

[

5 2 3

2 5 2

Lưu ý: + Đối với các cân bằng có sự

tham gia của nước mà nước không phải là dung môi thì KCB = Kx(tính theo số mol các chất)

+ Đối với các cân bằng có sự tham gia của nước mà nước là dung môi thì khi tính hằng số cân bằng không có sự có mặt của nước

VD: Xét cân bằng trong dung dịch

NH3 + H2O  NH4+ + OH

-→ Kb =

] [

] [

] [

3

4

NH

OH

- Học sinh cần chú ý đến hệ số của các chất khi cân bằng phương trình

KC(1) =  

 2 [ 2].

2

H I HI

KC(1) =  

 I2 [H2].

HI

2.3.2 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học và bài tập áp dụng.

2.3.2.1 Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.

a Khái niệm về sự chuyển dịch cân bằng: Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là

sự dịch chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động từ các yếu tố bên ngoài lên cân bằng

b Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.

- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch

đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng

độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó

- Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng hóa học, nó chỉ làm cho cân bằng được thiết lập nhanh hơn

Yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng

hóa học Áp dụng nguyên tắc khi giải bài tập.

- Ảnh hưởng của nồng độ: khi tăng

hoặc giảm nồng độ của một chất

trong cân bằng thì cân bằng bao

giờ cũng chuyển dịch theo chiều

làm giảm tác dụng của việc tăng

hoặc giảm nồng độ của chất đó

- Chất rắn không làm ảnh hưởng đến cân bằng của hệ

- Ta vận dụng nguyên tắc sau:

+ Khi tăng nồng độ của các chất tham gia (các chất nằm bên trái của mũi tên) hoặc giảm nồng độ của sản phẩm(các chất nằm bên phải của mũi tên) thì cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thuận

+ Khi giảm nồng độ của các chất tham gia (các chất nằm bên trái của mũi tên) hoặc tăng nồng độ của sản phẩm (các chất nằm bên phải của mũi tên) thì cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng nghịch

- Ảnh hưởng của áp suất: Khi tăng

hoặc giảm áp suất chung của hệ

cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng

chuyển dịch theo chiều làm giảm

tác dụng của việc tăng hoặc giảm

áp suất đó

- Khi số mol khí ở 2 vế bằng nhau hoặc phản ứng không có sự tham gia của chất khí thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng

Ví dụ: H2(k) + I2(k) 2HI (k)

- Vận dụng nguyên tắc:

+ Khi ta tăng áp suất của hệ thì cân bằng