Kế hoạch dạy học CD 10 môn hóa 2022 2023

KẾ HOẠCH dạy học chuyên đề lớp 10 môn hóa theo chương trình giáo dục phổ thông 2018. Đầy đủ các bước. các bước soạn theo yêu cầu công văn 5510....................................................................

Trang 1

- Giải quyết và sáng tạo: Thảo luận nhóm hoàn 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: Viết công thức Lewis, sử dụng được mô hình VSEPR để dự đoán hình học cho một số phân tử đơn giản

- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới gốc độ hóa học: hóa học giúp ta khám phá được những

bí ẩn về tự nhiên( ví dụ: phân tử nước có dạng góc, phân tử CH4 có dạng tứ diện…)

- Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: giải thích được hình học phân tử các chất xung quanh

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 toàn trong quá 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 đôi

- 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 trò của hóa học trong đời sống

IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1 Hoạt động 1 Khởi động –Kết nối ( … phút )

Trang 2

2

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

Yếu tố nào quyết định hình học phân tử các chất

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

- Sản phẩm dự kiến: HS trả lời giáo viên sẽ kết luận dựa vào công thức viết công thức Lewis và mô hình Vserp đẻ xác định hình học phân tử chất

2 Hoạt động 2 Hình thành kiến thức mới/GQVĐ/thực thi nhiệm vụ

2.1 Hoạt động: Tìm hiểu về công thức Lewis (….phút)

a) Mục tiêu:

- Viết được công thức Lewis một số phân tử

b) Nội dung hoạt động: Nhiệm vụ 2

Câu 1: Viết công thức Lewis của nguyên tử oxygen và nguyên tử magnesium

Câu 2: Viết công thức electron của phân tử methane (CH4)

Câu hỏi bổ sung: Khi dùng chlorine để khử trùng hồ bơi, chlorine sẽ phan rứng với

urea trong nước tiểu và hồ hôi người tắm, tạo hợp chất nitrogen trichloride( NCl3) gây ra nhiều tác động xấu đến sức khỏe như đỏ mắt, hen suyển, … Viết công thức của nitrogen trichloride

Câu 3: Hãy tính tổng số electron hóa trị trong phân tử BF3

Câu 4: Xác định nguyên tử trung tâm trong BF3 Lập sơ đồ khung của phân tử BF3

Câu 5: Thực hiện bước 3 cho phân tử BF3 và cho biết có cần tiếp tục bước 4?

Câu hỏi bổ sung: Viết công thức Lewwis CCl4

c) Tổ chức thực hiện:

d) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động:

Câu 1: - Công thức Lewis của nguyên tử oxygen:

- Công thức Lewis của nguyên tử magnesium:

Trang 3

3

Câu 2: Công thức electron của CH4 là:

Câu hỏi bổ sung: Công thức Lewis của NCl3

Câu 3: số electron hóa trị của BF3: 3.1 + 7.3= 24

Câu 4:

Bước 2: Vẽ khung tạo bởi các nguyên tử liên kết với nhau:

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N2 = 3.2 = 6 electron

Số electron hóa trị còn lại là N3 = N1 – N2 = 24 – 6 = 18 electron

Câu 5: Bước 3: Sử dụng 18 electron này để tạo octet cho F trước (vì F có độ âm điện cao

Câu hỏi bổ sung:

Bước 1: C có 4 electron hóa trị, Cl có 7 electron hóa trị Trong phân tử CCl4 có 1 nguyên

tử C và 4 nguyên tử Cl

⇒ Tổng số electron hóa trị của phân tử CCl4 là: 1.4 + 4.7 = 32 electron

Bước 2: Sơ đồ khung biểu diễn liên kết của phân tử CCl4

C có độ âm điện nhỏ hơn nên C là nguyên tử trung tâm

Bước 3: Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 32 – 2 × 4 = 24 electron

Hoàn thiện octet cho nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ:

Sử dụng 24 electron này để tạo octet cho Cl trước (vì Cl có độ âm điện cao hơn)

Trang 4

4

Bước 4: Nguyên tử C đã được octet Vậy công thức Lewis của CCl4 là

GV kết luận:  Các bước viết công thức Lewis

+ Bước 1: Xác định nguyên tử trung tâm Nguyên tử trung tâm nói chung là nguyên tử có

độ âm điện thấp nhất (hay nguyên tử thường có số oxi hóa cao nhất về trị tuyệt đối) + Bước 2: Viết sơ đồ các nguyên tử khác liên kết với nguyên tử trung tâm bằng liên kết đơn Các nguyên tử hydrogen và fluorine ở đầu hoặc cuối công thức Lewis

+ Bước 3: Tính tổng số electron hóa trị trong phân tử hoặc ion Nếu ion âm thì tổng số electron hóa trị cộng thêm số điện tích của ion; nếu ion dương thì tổng số electron hóa trị trừ số điện tích của ion

+ Bước 4: Lấy tổng số electron hóa trị tính được ở bước 3 trừ đi số electron tạo liên kết đơn ở bước 2 Số electron hóa trị còn lại phân bố vào các nguyên tử (ưu tiên nguyên tử

có độ âm điện lớn hơn) sao cho các nguyên tử đạt được octet

Nếu có nguyên tử chưa đạt được octet ta chuyển cặp electron chưa liên kết thành cặp electron liên kết (hình thành liên kết đôi, liên kết ba, liên kết cho – nhận) Cần lưu ý các nguyên tử chu kì 3 có thể không tuân theo quy tắc octet

+ Bước 5: Sau khi hoàn thành sự phân bố các electron, tính lại điện tích hình thức của từng nguyên tử Điều chỉnh sự phân bố các electron hóa trị sao cho điện tích hình thức giảm nhất đến mức có thể

2.2 Hoạt động: Tìm hiểu hình học một số phân tử (….phút)

a) Mục tiêu:

- Viết được công thức VSEPR để tra bảng mô tả hình học phân tử AXnEm

Câu 6: Theo công thức Lewis của nước, phân tử nước có bao nhiêu cặp electron riêng ở

nguyên tử trung tâm?

Câu 7: Xác định giá trị n, m trong công thức VSEPR của phân tử SO2 Cho biết xông thức Lewis của SO2 là

số electron tham gia liên kết

số electron chưa tham gia liên kết

Trang 5

5

d) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động

Câu 6: Công thức Lewis của H2O là

Phân tử nước có 2 cặp electron chung và 2 cặp electron riêng ở nguyên tử trung tâm (nguyên

tử O)

Câu 7: công thức VSEPR của SO2 là AX2E1, n=2, m=1

Câu 8:

- Công thức VSEPR của H2O là AX2E2

- Công thức VSEPR của NH3 AX3E1

- Công thức VSEPR của SO2 là AX2E1

GV kết luận: Mô hình VSEPR cho phép dự đoán dạng hình học của phân tử

+ Theo mô hình VSEPR phần lớn các phân tử các hợp chất của các nguyên tố nhóm A đều có dạng AXmEn, trong đó:

 A là nguyên tử của nguyên tố nhóm A, đóng vai trò nguyên tử trung tâm của phân

tử

 X là nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) liên kết với A Liên kết giữa A và X là liên kết đơn

 E là cặp electron không liên kết còn lại ở lớp electron ngoài cùng của A

 m là số liên kết đơn giữa A và X

 n là số cặp electron không liên kết ở lớp electron ngoài cùng của A

 Lưu ý: Liên kết bội (liên kết đôi và ba), liên kết cho – nhận được tính như một liên kết đơn

2.3 Hoạt động: Tìm hiểu sự lai hóa orbital nguyên tử (….phút)

a) Mục tiêu:

- Trình bày được khái niệm lai hóa AO, điều kiện để lai hóa các AO, một số dạng li hóa cơ bản

Câu 9: vì sao góc liên kết HCH trong phân tử methane không thể là 900?

Câu 10: Em có nhận xét gì về hình dạng, kích thước, năng lượng và phương hướng của

các orbital nguyên tử lai hóa?

Câu 11: Nếu tổng số các AO lai hóa là 3 sẽ tạo ra bao nhiêu AO lai hóa?

Câu 12: Nguyên tử carbon trong phân tử CO2 ở trạng thái lai hóa nào? Giải thích liên kết hóa học tạo thành trong phân tử CO2 theo thuyết lai hóa

Câu 13: Theo mô hình VSEPR, phân tử formaldehyde có dạng tam giác phẳng Xác định

trạng thái lai hóa c ủa nguyên tử trung tâm carbon Cho biết formaldehyde có công thức như hình sau:

Câu 14: Tương tự như công thức VSEPR, có thể dự đoán nhanh trạng thái lai hóa của

nguyên tử A( nguyên tố s, p) trong một phân tử bất kỳ như sau:

- Xác định số nguyên tử liên kết trực tiếp với A

- Xác định số cặp electron hóa trị riêng của A

- Nêu tổng hai giá trị 2; 3 hoặc 4 thì trạng thái lai hóa của A lần lượt là sp; sp2;sp3

Trang 6

6

Dự đoán trạng thái lai hóa của nguyên tử C, S và N trong các phân tử CO2, SO2, NH3

Câu 15: Phân tử chứa nguyên tử lai hóa sp3 có cấu trúc phẳng không? Giải thích và cho ví

dụ

Câu hỏi bổ sung: Biết nguyên tử oxygen trong phân tử H2O ở trạng thái lai hóa lai hóa

sp3 trình bay sự hình thành liên kết hóa học trong phân tử H2O

c) Tổ chức thực hiện

Câu 9: công thức VSEPR của CH4 là AX4E0: lai hóa sp3có dạng hình học tự diện đều nên góc liên kế HCH là 109,50 chứ không phải 900

Câu 10: Sự lai hóa orbital (AO) nguyên tử là sự tổ hợp các orbital của cùng một nguyên tử

để tạo thành AO có mức năng lượng bằng nhau, hình dạng và kích thước giống nhau, nhưng

định hướng khác nhau trong không gian

Câu 11: Nếu tổng số các AO lai hóa là 3 sẽ tạo ra 3 AO tham gia lai hóa

Câu 12: Công thức Lewis của CO2

Công thức VSEPR của CO2 có dạng AX2

Từ công thức Lewis của CO2 ta xác định được phân tử này có dạng đường thẳng theo mô hình VSEPR

Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s22s22p2

1 AO 2s tổ hợp với 1 AO 2p, tạo 2 AO lai hóa sp

2 AO lai hóa này xen phủ trục với 2 AO 2p chứa electron độc thân của 2 nguyên tử O tạo thành liên kết σ

Hai AO 2p không lai hóa của nguyên tử C có chứa electron độc thân xen phủ bên với 2AO 2p chứa electron độc thân còn lại của 2 nguyên tử O, tạo nên 2 liên kết π

Câu 13: Cấu hình electron của C (Z = 6) là 1s22s22p2

1 AO 2s tổ hợp với 2 AO 2p tạo 3 AO lai hóa sp2

Vậy nguyên tử C trong phân tử formaldehyde lai hóa sp2

Trang 7

7

Câu 15: Lai hóa sp3 là sự tổ hợp 1 obitan s với 3 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 4 obitan lai hóa sp3 định hướng từ tâm đến 4 đỉnh của hình tứ diệnđều, các trục đối xứng của chúng tạo với nhau một góc khoảng 109°28'

Lai hóa sp3 được gặp ở các nguyên tử O, N, C trong các phân tử H2O, NH3, CH4 và

các ankan

Ví dụ: phân tử methan CH4

Cấu hình electron của nguyên tử C ở trạng thái kích thích:

Obitan 2s lai hóa với 3 obitan 2p tạo thành 4 obitan lai hóa sp3

4 obitan lai hóa sp3 xen phủ với obitan 1s của nguyên tử Hydro tạo thành 4 liên kết sigma

chuyển thành Góc liên kết trong phân tử CH4 là 109°28'

Câu hỏi bổ sung: Cấu hình electron của O (Z = 8) là 1s22s22p4

1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp3

2 AO lai hóa sp3 chứa electron độc thân của nguyên tử O xen phủ với 2 AO s của nguyên

tử H tạo thành 2 liên kết σ

GV kết luận:

 Sự lai hoá obitan nguyên tử là sự tổ hợp “ trộn lẫn” một số obitan trong một nguyên tử để

được từng ấy obitan lai hoá giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong không gian

 Điều kiện để trạng thái lai hoá obitan của nguyên tử xảy ra và tạo được liên kết bền:

- Các obitan chỉ được lai hoá với nhau khi năng lượng của chúng xấp xỉ bằng nhau

- Mật độ electron của các obitan nguyên tử tham gia lai hoá phải đủ lớn để độ xen phủ của obitan lai hoá với obitan nguyên tử khác đủ lớn để tạo ra liên kết bền

Trang 8

8

 Các kiểu lai hóa thường gặp

 Lai hóa sp là sự tổ hợp 1AOs với 1AOp

 Lai hóa sp2 là sự tổ hợp 1AOs với 2AOp

 Lai hóa sp3 là sự tổ hợp 1AOs với 3AOp

 Lai hóa sp3d là sự tổ hợp 1AOs với 3AOp với 1AOd

 Lai hóa sp3d2 là sự tổ hợp 1AOs với 3AOp với 2AOd

 KIỂU LAI HÓA VÀ MÔ HÌNH VSEPR

AXmEn Tổng

m + n

Kiểu lai hóa Dạng hình học phân tử

Góc liên kết

X

1200, 900

Trang 9

- Cũng cố và khắc sâu kiến thức về liên kết hóa học

b) Nội dung hoạt động: Nhiệm vụ 5s

Dạng 1: Viết công thức Lewis của các hợp chất cộng hóa trị

Câu 1: Viết công thức Lewis của các phân tử NH3, CO2, ClF3

Bước 3: N (Z = 7): 1s22s22p3 số electron hóa trị bằng 5

H (Z = 1): 1s1 số electron hóa trị bằng 1

Tổng số electron hóa trị trong NH3      5 1 1 3 8

Bước 4: Tổng số electron liên kết trong sơ đồ ở bước 2 bằng 6tổng số electron chưa tham gia liên kết   8 6 2 Nhận thấy N chưa đạt octet, nên 2 electron còn lại được phân

bố vào nguyên tử N thành cặp electron chưa liên kết:

 Lưu ý: Khi viết công thức Lewis của phân tử trung hòa (NH3, CO2, ClF3,…) khi các nguyên tử đạt được octet, không cần tính lại điện tích hình thức vì điện tích hình thức của các nguyên tử đã bằng 0

Tổng số electron hóa trị trong CO2      4 1 2 6 16

Bước 4: Tổng số electron liên kết trong sơ đồ ở bước 2 bằng 4tổng số electron chưa tham gia liên kết 16 4 12  Nguyên tử O có âm điện lớn hơn, nên ưu tiên tạo octet

trước, mỗi nguyên tử O nhận thêm 6 electron 2 O ( )  12e

Trang 10

Bước 3: Cl (Z = 17): 1s22s22p63s23p5số electron hóa trị bằng 7

F (Z = 9): 1s22s22p5 số electron hóa trị bằng 7

Tổng số electron hóa trị trong ClF3      7 1 7 3 28

Bước 4: Tổng số electron liên kết trong sơ đồ ở bước 2 bằng 6tổng số electron chưa

tham gia liên kết   8 6 22 Nguyên tử F có âm điện lớn hơn, nên ưu tiên tạo octet trước, mỗi nguyên tử F nhận thêm 6 electron 3 F ( )  18e; còn lại 4 electron thì chuyển thành 2 cặp electron chưa liên kết trên nguyên tử Cl (vì Cl còn phân lớp 3d nên có thể nhận thêm electron)

Vậy công thức Lewis của ClF3:

F Cl F F

 Lưu ý: Cl là nguyên tố thuộc chu kì 3 nên có thể không tuân theo quy tắc octet

Câu 2: Viết công thức Lewis của các ion NH 4

,

2 3

CO  Hướng dẫn giải

H

Bước 3: Tổng số electron hóa trị trong NH 4     5 1 1 4 - 1 8

Bước 4: Tổng số electron liên kết trong sơ đồ ở bước 2 bằng 8tổng số electron chưa tham gia liên kết   8 8 0 Nguyên tử N đạt octet

Vậy công thức Lewis của NH 4

Vì nguyên tử N có 3 electron độc thân nên ghép đôi được với 3 nguyên tử H, khi đó N còn

1 cặp electron chưa liên kết sẽ cho một nguyên tử H (có orbital trống) tạo liên kết cho nhận

O C O

Trang 11

Bước 3: Tổng số electron hóa trị trong

2 3

CO      4 1 6 3 + 2 24 Bước 4: Tổng số electron liên kết trong sơ đồ ở bước 2 bằng 6tổng số electron chưa tham gia liên kết 24 6 18  Nguyên tử O có âm điện lớn hơn, nên ưu tiên tạo octet

trước, mỗi nguyên tử O nhận thêm 6 electron 3 O ( )  18e

CO 

:

CO

CO          ( 1) ( 1) 0 0 2 phù hợp với điện tích của ion

Nhưng thực nghiệm chứng minh rằng độ dài 3 liên kết C – O đều bằng nhau (129 pm) Nên ion

- So sánh góc liên kết giữa các phân tử

+ Cặp electron tham gia liên kết bị giữ giữa hạt nhân của 2 nguyên tử, nên chiếm vùng không gian nhỏ Cặp electron không liên kết chỉ chịu lực hút của hạt nhân nguyên tử trung tâm, nên chiếm vùng không gian lớn hơn

Trang 12

12

+ Lực đẩy giữa cặp electron không liên kết – cặp electron không liên kết (EKLK-KLK) lớn hớn cặp electron không liên kết – cặp electron liên kết (EKLK-LK) lớn hơn cặp

electron liên kết – cặp electron liên kết (ELK-LK)

Theo mô hình VSEPR khi các phân tử có cùng giá trị (m + n), thì phân tử có cặp

electron không liên kết sẽ có góc liên kết nhỏ hơn phân tử không có cặp electron không liên kết

Câu 1: Cho các phân tử sau: CH4, NH3, H2O

a) Dựa vào mô hình VSEPR cho biết dạng hình học phân tử của các phân tử trên

b) So sánh góc liên kết  HXHgiữa các phân tử trên

Số cặp electron

LK

Số cặp electron chưa LK

Dạng AXmEn

Dạng hình học phân tử

H

N

H H

b) Nhận thấy phân tử CH4 không có cặp electron không liên kết, dạng hình học phân tử là

tứ diện đều, các góc  HCH  109 5 , 0 Phân tử NH3 có một cặp electron không liên kết trên nguyên tử N, lực đẩy EKLK-LK > ELK-LK, dẫn đến HNH HCH Tương tự, trong phân tử H2O có hai cặp electron không liên kết, lực đẩy EKLK-KLK > EKLK-LK > ELK-

Trang 13

AX3E0 Tam giác đều

Phân tử CO2 và SO3 có dạng hình học phân tử đối xứng, độ dài các liên kết trong phân tử bằng nhau, dẫn đến độ lớn các vectơ momen lưỡng cực bằng nhau nhưng ngược chiều nhau, nên các vectơ momen lưỡng cực triệt tiêu nhau; do đó phân tử CO2 và SO3 không phân cực Đối với phân tử SO2, trên nguyên tử S còn một cặp electron chưa tham gia liên kết, tạo lực đẩy các cặp electron tham gia liên kết dẫn đến dạng hình học phân tử của SO2 bất đối xứng (dạng góc), nên các vectơ momen lưỡng cực không triệt tiêu nhau; do đó phân tử SO2 phân cực

Câu 3: Dựa vào mô hình VSEPR, cho biết dạng hình học phân tử của PCl5 và SF6

Khi viết công thức Lewis cho hai phân tử PCl5 và SF6 thì nguyên tử P và S đều nằm ở chu

kì 3, do đó ở lớp electron thứ 3 còn phân lớp 3d, nên số electron xung quanh nguyên tử P

và S có thể không tuân theo quy tắc octet

Dạng 2: Giải thích sự hình thành liên kết trong phân tử bằng thuyết lai hóa

Câu 1: Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử BeH2, BF3 và NH3 theo thuyết lai hóa

Cho biết dạng hình học phân tử của các phân tử đó

Hướng dẫn giải

Phân tử BeH2: Be (Z = 4) 1s22s2

- Một orbital 2s và một orbital 2p của nguyên tử Be tổ hợp với nhau tạo nên hai orbital lai hóa sp Hai orbital lai hóa sp giống hết nhau, cùng nằm trên một đường thẳng nhưng

ngược chiều nhau Trên mỗi orbital lai hóa đều chứa electron độc thân

- Hai orbital lai hóa sp xen phủ trục với hai orbital 1s của hai nguyên tử H, hình thành hai liên kết xích ma (Be – H)

- Phân tử BeH2 có dạng đường thẳng

1 AO2s + 1

AO2p

2 AO lai hóa sp H Be

H

Trang 14

14

Phân tử BF3: B (Z = 5) 1s22s22p1

- Một orbital 2s và hai orbital 2p của nguyên tử B tổ hợp với nhau tạo nên ba orbital lai hóa sp2 Ba orbital lai hóa sp2 giống hết nhau, cùng nằm trong một mặt phẳng, định hướng

từ tâm đến đỉnh của tam giác đều Trên mỗi orbital lai hóa đều chứa electron độc thân

- Ba orbital lai hóa sp2 xen phủ trục với ba orbital 2p của ba nguyên tử F, hình thành ba liên kết xích ma (B – F)

- Phân tử BF3 có dạng tam giác đều

Phân tử NH3: B (Z = 7) 1s22s22p3

- Một orbital 2s và ba orbital 2p của nguyên tử N tổ hợp với nhau tạo nên bốn orbital lai hóa sp3 Bốn orbital lai hóa sp3 giống hết nhau, cùng hướng về 4 đỉnh của hình tứ diện đều Trong đó có ba orbital lai hóa chứa electron độc thân và một orbital lai hóa chứa cặp electron ghép đôi

- Ba orbital lai hóa sp3 chứa electron độc thân xen phủ trục với ba orbital 1s của ba nguyên

tử H, hình thành ba liên kết xích ma (N – H)

- Vì còn một cặp electron chưa tham gia liên kết, nên theo mô hình VSEPR phân tử NH3

có dạng hình tháp tam giác

Câu 2: Trình bày câu trả lời cho các ý sau:

a) Giải thích sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử CH4

b) Trong quá trình hình thành liên kết, liên kết được tạo bởi sự xen phủ của hai AOs có độ dài ngắn hơn liên kết được tạo bởi sự xen phủ của AOs với AOp Theo thuyết hóa trị trong phân tử CH4 có 1 liên kết được hình thành bởi sự xen phủ hai AOs và 3 liên kết được hình thành do sự xen phủ của AOs với AOp; nhưng bằng thực nghiệm người ta đã xác định được độ dài của 4 liên kết C – H trong phân tử CH4 đều bằng 109 pm và các góc liên kết đều bằng 109,50 Giải thích vấn đề trên

Trang 15

b) Trong phân tử CH4, nguyên tử C ở trạng thái cơ bản có cấu hình electron 1s22s22p2, ở trạng thái kích thích 1 electron ở phân lớp 2s chuyển lên orbital trống trong phân 2p Khi

đó 1 orbital 2s tổ hợp với 3 orbital 2p tạo thành 4 orbital lai hóa sp3 có năng lượng và hình dạng giống nhau; 4 orbital lai hóa sp3 hướng về 4 đỉnh của một tứ diện đều, do đó các góc liên kết trong phân tử CH4 đều bằng 109,50 Vì 4 orbital lai hóa là như nhau nên khi xen phủ với 4 orbital 1s của 4 nguyên tử H thì độ dài của các liên kết đều bằng nhau

Dựa theo câu trả lời của học sinh, gv sẽ bổ sung và gợi ý, chỉnh sửa và kết luận

1 AO2s + 3 AO2p

4 AO lai hóa sp3

4 AO lai hóa sp3 Phân tử CH4

Trang 16

I MỤC TIÊU

1 Về kiến thức:

- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ tự nhiên; lấy ví dụ về sự phóng xạ tự nhiên

-Vận dụng được các định luật bảo toàn số khối và điện tích cho phản ứng hạt nhân

- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân

-Nêu được ứng dụng của phản ứng hạt nhân phục vụ nghiên cứu khoa học, đời sống và sản xuất

- Nêu được các ứng dụng điển hình của phản ứng hạt nhân: xác định niên đại cổ vật, các ứng dụng trong lĩnh vực y tế, năng lượng…

2 Về năng lực:

* Năng lực chung:

- Tự chủ và tự học: chủ động, tích cực tìm hiểu về phóng xạ tự nhiên, phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân và tìm hiểu ứng dụng của phản ứng hạt nhân

- Giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn đạt về phóng xạ tự

nhiên, phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân và tìm hiểu ứng dụng của phản ứng hạt nhân 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

- Nhận thức hóa học: Nêu được sơ lược về sự phóng xạ tự nhiên; lấy ví dụ về sự phóng

xạ tự nhiên, phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân

- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới gốc độ hóa học: quan sát hiện tượng tự nhiên có liên quan đến phản ứng hạt nhân, như mặt trời, các ngôi sao, một số loại dược phẩm phóng xạ, hay nhìn thấy những vật có ghi niên đại hàng trăm, hàng nghìn năm…

- Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Vận dụng được các định luật bảo toàn số khối và điện tích cho phản ứng hạt nhân Vận dụng kiến thức về phóng xạ và hạt nhân để biết ứng dụng vào nghiên cứu khoa học đời sống và sản xuất, xác định niên đại cổ vật, các ứng dụng trong lĩnh vực y tế, năng lượng…

Trang 17

17

thức mới

Phản ứng hạt nhân là một quá trình vật lý, trong đấy xảy ra tương tác mạnh của hạt nhân

do tương tác với một hạt nhân khác hoặc với một nucleon, photon khi hạt nhân bay vào vùng tương tác của hạt nhân kia với năng lượng đủ lớn sẽ làm phân bố lại động lượng, moment động lượng, spin, chẵn lẻ Nếu năng lượng không đủ lớn sẽ chỉ làm lệch hướng của hai hạt nhân, quá trình đó gọi là tán xạ hạt nhân Chính nhờ các phản ứng hạt nhân

mà con người ngày càng hiểu biết sâu sắc hơn về cấu trúc vi mô của thế giới vật chất Phản ứng hạt nhân được ứng dụng trong sản xuất điện năng (các nhà máy điện nguyên tử), trong y học (chụp X-Quang) hay trong hóa học (tạo ra các nguyên tố nhân tạo),

2.1 Hoạt động: Tìm hiểu về phóng xạ tự nhiên (….phút)

Trang 18

Câu hỏi bổ sung: Xét hai quá trình sau:

(1) Đốt cháy than củi sẽ phát ra nhiệt lượng có thể nấu chính thực phẩm;

(2) Đồng vị 14C phân hủy theo phản ứng sau:

14 6C  14 7N + β

Quá trình nào là phóng xạ tự nhiên? Giải thích?

Câu 3: Tia phóng xạ có những loại nào? Cho biết đặc điểm của từng loại

Câu 4: Đặc điểm của hạt nhân nguyên tử xảy ra phóng xạ β và β+ khác nhau như thế nào?

So sánh khối lượng và điện tích của hạt β và β+

Câu 5: Trong 3 loại phóng xạ: α, β, γ, loại phóng xạ nào khác biệt cơ bản với hai loại còn

lại? Nêu sự khác biệt đó

Câu hỏi bổ sung: khi chiếu chùm tia (α, β, γ) đi vào giữa hai bản điện cực, hướng đi của

các tia phóng xạ thay đổi như thế nào?

Câu 6: Quan sát nhận xét số khối, điện tích của các thành phần trước và sau phóng xạ hạt

Câu 1: Trong tự nhiên có nhiều đồng vị không bền như 3H, 14C, …chúng bị biến đổi thành

hạt nhân nguyên tử khác, hiện tượng này gọi là phóng xạ tự nhiên

Câu 2:Uranium được tìm thấy trong tự nhiên gồm hai đồng vị phổ biến là 235U(0,711%)

Hạt anpha: Hạt anpha là các hạt nhân nguyên tử heli (tạo thành từ 2 proton và 2 neutron)

được phát ra bởi một số hạt nhân phóng xạ có số nguyên tử cao như uranium, plutonium, radium

Tia anpha: Tia anpha là dòng các hạt nhân He chuyển động với tốc độ khoảng 20000km/s

Chúng có thể đi được trong không khí một khoảng chừng vài cm đến vài µm trong vật rắn

- Phóng xạ beta

Hạt beta: Hạt beta là các electron có năng lượng được phát ra từ hạt nhân của các nguyên

tử không ổn định như iodine-131, cesium-137 Những hạt này có thể xâm nhập vào da sâu

Trang 19

19

ở độ sâu từ 1 đến 2 cm, gây nên những tổn thương cho lớp biểu bì và lớp dưới biểu bì Muốn ngăn chặn hạt này cần một tấm nhôm nhỏ

Tia beta: Tia phóng xạ beta trừ là dòng các hạt electron và nó bị lệch về phía bản dương

trong điện trường và từ trường Sau khi phóng xạ thu được, hạt nhân con sẽ tiến 1 ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn hóa học

- Phóng xạ gamma: Tia gamma là các photon do hạt nhân phát ra Thông thường thì một

nguyên tử ở trạng thái kích thích sẽ khử kích thích bằng cách phát ra tia gamma Tia này cũng giống như sóng ánh sáng và tia X nhưng chúng thường có tần số cao hơn nhiều nên có nhiều năng lượng hơn

Câu 4: Phóng xạ β là tên gọi thay cho phóng xạ β-, do phóng xạ β- phổ biến hơn β+

Phóng xạ β (0

-1e) Phóng xạ β + (0+1e)

Đặc điểm Xảy ra trong các hạt nhân có nhiều

neutron, khi neutron chuyển thành proton và electron có năng lượng cao, bị đẩy ra khỏi hạt nhân dưới dạng hạt β: 1 n→ 1 p + 0

-1e

Xảy ra khi proton chuyển thành neutron và positron có năng lượng cao: 1 p→ 1 n + 0

Câu 5:Trong 3 loại phóng xạ, phóng xạ γ khác biệt cơ bản với hai loại còn lại

Phóng xạ γ không mang điện tích, có năng lượng cao hơn hẳn, có khả năng đâm xuyên tốt nhất

Câu hỏi bổ sung: Khi chiếu chùm tia phóng xạ (α, β, γ) đi vào giữa hai bản điện cực:

- Chùm tia α bị lệch ít và lệch về phía cực âm trong trường điện

- Chùm tia β bị lệch nhiều và lệch về phía cực dương trong trường điện

- Chùm tia γ không bị lệch trong trường điện

Câu 6: Trong quá trình phóng xạ, số khối và điện tích được bảo toàn

Đối với phản ứng hạt nhân: 238

92U → A

ZTh+ 4 He

Áp dụng định luật bảo toàn số khối: 238 = A + 4 ⇒ A = 234

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 92 = Z + 2 ⇒ Z = 90

Trang 20

Áp dụng định luật bảo toàn số khối: 239 = A + 0 ⇒ A = 239

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 93 = Z + (-1) ⇒ Z = 94

- Trình bày khái niệm về phản ứng hạt nhân, phóng xạ tự nhiên, định luật bảo toàn

số khối và bảo toàn điện tích, phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch

Câu 7: Phản ứng hạt nhân trong thí nghiệm của Rutherford và Chadwick có khác biệt cơ bản nào với sự phóng xạ tự nhiên?

Câu 8: Nếu sự khác nhau cơ bản của phản ứng hạt nhân với phản ứng hóa học

Câu 9: Quan sát Hình 2.4 và Ví dụ 1, hãy so sánh số khối của các mảnh phân hạch với số khối của hạt nhân ban đầu

Câu 10: Phản ứng nhiệt hạch được xem là phản ứng ngược lại với phản ứng phân hạch Giải thích

Câu 11: Đồng vị phóng xạ hạt nhân được tạo ra như thế nào?

Câu 12: Trong Ví dụ 2, đồng vị nào là đồng vị phóng xạ nhân tạo?

Câu hỏi bổ sung: So sánh điểm giống và khác nhau của phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo

Câu 7: Phản ứng hạt nhân trong thí nghiệm của Rutherford và Chadwick có khác biệt cơ bản với sự phóng xạ tự nhiên là: Phóng xạ tự nhiên là các nguyên tố tự phát ra tia phóng

xạ mà không do tác động từ bên ngoài còn phản ứng hạt nhân là sử dụng tia phóng xạ để biến đổi hạt nhân nguyên tử

Câu 8:

Phản ứng hóa học Phản ứng hạt nhân

Chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi

làm cho phân tử này biến đổi thành phân tử

khác Các nguyên tử nguyên tố không thay

đổi

Có sự biến đổi hạt nhân nguyên tử làm cho nguyên tử nguyên tố này biến đổi thành nguyên tử nguyên tố khác

Trang 21

21

Câu 9: Số khối của các mảnh phân hạch nhỏ hơn số khối của hạt nhân ban đầu

Câu 10: Phản ứng nhiệt hạch được xem là phản ứng ngược lại với phản ứng phân hạch vì phản ứng nhiệt hạch tạo các hạt nhân có số khối lớn hơn (nặng hơn) so với số khối của hạt nhân ban đầu còn phản ứng phân hạch tạo thành các hạt nhân có số khối nhỏ hơn (nhẹ hơn) so với số khối của hạt nhân ban đầu

Câu 11: Đồng vị phóng xạ hạt nhân được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân

Trong nhiều phản ứng hạt nhân, có thể tạo ra các đồng vị không bền gọi là đồng vị phóng

xạ nhân tạo (đồng vị phóng xạ hạt nhân) Các đồng vị này bị phân rã tạo thành đồng vị bền hơn và phát bức xạ

Câu 12: Trong Ví dụ 2, đồng vị 30

15P là đồng vị phóng xạ nhân tạo

Phóng xạ tự nhiên Phóng xạ nhân tạo Giống nhau - Đều là sự biến đổi hạt nhân nguyên tử nguyên tố này thành hạt

nhân nguyên tử nguyên tố khác

- Đều phát ra tia phóng xạ

Khác nhau Các nguyên tố tự phát ra tia phóng

xạ, không do tác động từ bên ngoài

Gây ra bởi tác động bên ngoài lên hạt nhân

Câu 13: Tìm hiểu những thông tin về ứng dụng đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân,

nhận xét vai trò của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân trong các lĩnh vực y học, công nghiệp, khoa học,…

Câu 14: Phương pháp dùng đồng vị 14C để xác định tuổi của cổ vật, các mẫu hóa thạch có niên đại khoảng 75000 năm, nhưng không dùng để xác định niên đại của các mẫu đá trong lớp địa chất Trái Đất, mà sử dụng đồng vị 238U

Câu hỏi bổ sung: Hãy nêu một số vận dụng khác khi ứng dụng các đồng vị phóng xạ vào

Trang 22

22

Câu 13: Trong lĩnh vực y học

- Ứng dụng kĩ thuật y học hạt nhân trong chuẩn đoán và điều trị bệnh: Kĩ thuật chụp hình phát hiện ung thư bằng máy SPECT (Single Emission Computed Tomography – Kĩ thuật chụp cắt lớp đơn photon), PET (Positron Emisssion Tomography - Kĩ thuật chụp cắt lớp phát xạ positron) kết hợp với CT như SPECT/CT, PET/CT, giúp chuẩn đoán ung thư, kiểm tra và đánh giá mức độ hiệu quả của các phương pháp điều trị

- Sử dụng dược chất phóng xạ vào cơ thể người bệnh: Dùng đồng vị 131I dưới dạng sodium iodide trong điều trị bệnh nhân ung thư tuyến giáp, 131I sẽ truy tìm và lưu lại ở những nơi còn tế bào ung thư hoặc các tổ chức di căn, phát ra bức xạ β tiêu diệt tế bào ung thư tuyến giáp: 131

53I→131

54Xe + β

- Xạ trị: ứng dụng điều trị ung thư Sử dụng các hạt và sóng có năng lượng cao như: tia X, tia gamma, chùm tia điện tử, proton, để tiêu diệt hoặc phá hủy tế bào ung thư

Trong công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học

- Đồng vị phóng xạ được dùng trong chụp X-quang công nghiệp, tìm kiếm các khuyết tật

trong vật liệu, đo mực chất lỏng trong bồn chứa, đo độ dày của các vật liệu, kiểm tra tính toàn vẹn của mối hàn hay cấu trúc turbine của máy bay phản lực,…

- Sử dụng đồng vị phóng xạ trong theo dõi quá trình hấp thụ các nguyên tố trong phân bón hoặc làm thay đổi cấu trúc gên để tạo giống mới, năng suất và kinh tế hơn

- Sử dụng đồng vị phóng xạ tron lĩnh vực xử lí nước thải, thăm dò vật chất ô nhiễm từ dược phẩm phóng xạ

Ví dụ:

+ Đồng vị tritium để đánh dấu, nghiên cứu nước thải và chất thải lỏng

+ Đồng vị 54Mn để đánh giá kim loại nặng trong nước thải,…

Trong việc xác định niên đại cổ vật

14C là đồng vị phóng xạ được dùng trong xác định niên đại cổ vật Đồng vị 14CC14 được hình thành trong tự nhiên theo phản ứng sau: 1 n+14

7N→14

6C+1 p Đồng vị 14C trong tự nhiên phát phóng xạ β tạo ra 14N

14

6C→14

7N+0

-1e Sau thời gian dài, quá trình tạo thành và phân rã 14C cân bằng nhau, tỉ lệ 14C trong tự nhiên

là xác định 14C có mặt khắp nơi trong môi trường, chủ yếu ở dạng 14CO2, thực vật quang hợp, hấp thụ CO2, chuyển hóa thành chất hữu cơ, làm thức ăn cho động vật, nên trong cơ thể động, thực vật luôn có đồng vị 14C Khi sinh vật chết, chúng ngừng hấp thụ 14C và bắt đầu quá trình phân rã phóng xạ 14C Các nhà khoa học đã tính toán được khoảng thời gian

để một nửa lượng 14C bị phân hủy, gọi là chu kì bán hủy Chu kì bán hủy của 14C là 5730 năm Bằng cách đo tỉ lệ 14C với tổng lượng carbon trong mẫu, so sánh với chu kì bán hủy 14C để xác định niên đại cổ vật

Sử dụng năng lượng của phản ứng hạt nhân

Năng lượng hạt nhân chủ yếu được sử dụng từ phản ứng phân hạch 235U, năng lượng điện

sử dụng trên thế giới từ phản ứng hạt nhân chiếm từ 10% - 15% Ưu điểm lớn nhất của nguồn năng lượng này là không tạo ra khí thải nhà kính Bên cạnh đó, cũng gây ra những hiểm họa về rò rỉ phóng xạ, tai nạn cháy nổ, một số quốc gia sử dụng trong mục đích chiến tranh,…

Trong tương lai gần, con người có thể tạo ra và sử dụng nguồn năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch

Câu 14: Cổ vật và các mẫu hóa thạch là xác của động, thực vật (sinh vật) Mà trong cơ thể sinh vật mới có đồng vị 14C

Trang 23

23

Các mẫu đá trong lớp địa chất không có đồng vị 14C nên ta sử dụng đồng vị 238U

Câu hỏi bổ sung: Ứng dụng nghiên cứu bản chất của vật chất:

Các máy gia tốc làm tăng năng lượng (động năng) dòng hạt proton, electron, … lên rất cao Dòng hạt này khi va chạm và hạt nhân (thậm chí với các hạt tạo nên hạt nhân) nào đó sẽ phá

vỡ chúng thành nhiều hạt nhỏ hơn, giúp các nhà khoa học có thêm thông tin về thành phần

Hạt nhân con lùi 1 ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn

+ Phóng xạ : Sóng điện từ có bước sóng ngắn Không có biến đổi hạt nhân

b) Một số công thức căn bản trong định luật phóng xạ

Theo số hạt Theo khối lượng Độ phóng xạ (H)

Trong quá trình phân rã,

số hạt nhân phóng xạ

giảm theo thời gian

Trong quá trình phân rã,

khối lượng chất phóng

xạ giảm theo thời gian

Đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của chất phóng xạ

t

m : khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t

0

H : độ phóng xạ ban đầu

t

H : độ phóng xạ còn lại sau thời gian t

Trang 24

24

- Cũng cố và khắc sâu kiến thức về phản ứng hạt nhân

Câu 1: Cho 2 phản ứng hạt nhân:

Câu 2: Viết các phương trình phản ứng hạt nhân có quá trình:

a) Phát xạ 1 hạt β+ của 11

6C b) Phóng xạ 1 hạt β của 99Mo(đồng vị molybdenum-99)

c) 1 n + 235 92U+ → 95 42Mo+ 139 57La+ 2X + 7 0 -1e

Câu 4: 238U sau một loạt biến đổi phóng xạ α và β, tạo thành đồng vị 206Pb Phương trình phản ứng hạt nhân xảy: 238

92U→206

82Pb+x4 He+y0

-1e (x, y là số lần phóng xạ α, β) Xác định số lần phóng xạ α và β của 238U trong phản ứng trên

Phản ứng (1) hạt nhân tự phát ra tia phóng xạ nên là phóng xạ tự nhiên

Phản ứng (2) hạt nhân phát ra tia phóng xạ nhờ tác động của neutron nên là phóng xạ nhân tạo

99

42Mo→99

43Tc+ 0

-1e c) Phóng xạ 1 hạt α kèm theo γ từ 18574WW74185

Áp dụng định luật bảo toàn số khối: 10 + A = 8 + 4 ⇒ A = 2

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 5 + Z = 4 + 2 ⇒ Z = 1

Vật X là hạt 21HH12

b) 19 9F + 1 p → 16 8O+ X

Áp dụng định luật bảo toàn số khối: 19 + 1 = 16 + 4 ⇒ A = 4

Trang 25

25

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 9 + 1 = 8 + Z ⇒ Z = 2

Vật X là hạt 42HeH24e

c) 1 n + 23592U+ → 95 42Mo+ 13957La+ 2X + 70-1e

Áp dụng định luật bảo toàn số khối: 1 + 235 = 95 + 139 + 2.A + 7.0 ⇒ A = 1

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 0 + 92 = 42 + 57 + 2.Z + 7.(-1) ⇒ Z = 0

Vậy X là hạt 1 n

Câu 4: Áp dụng định luật bảo toàn số khối: 238 = 206 + 4x + 0y ⇒ x = 8

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 92 = 82 + 2x – y thay x = 8 ⇒ y = 6

Vậy số lần phóng xạ α là 8, số lần phóng xạ β là 6

Trang 26

I MỤC TIÊU

- Trình bày được khái niệm năng lượng hoạt hóa

- Nêu được ảnh hưởng của năng lượng hoạt hóa và nhiệt độ tới tốc độ phản ứng thông qua phương trình Arrhenius k= A.e(-Ea/RT)

- Giải thích được vai trò của chất xúc tác

độ tới tốc độ phản ứng trong đời sống xung quanh

- Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Giải thích được vai trò của chất xúc tác

Trang 27

27

thức mới

Trong ruột non của hầu hết chúng ta đều có enzyme lactase, có tác dụng chuyển hóa

lactose (còn gọi là đường sữa, C12H22O11) có trong thành phần của sữa và các sản phẩm từ sữa thành đường glucose (C6H12O6) và galactose (C6H12O6) giúp cơ thể dễ dàng hấp thu; quá trình này đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển và tăng cường miễn dịch của trẻ nhỏ Khi cơ thể thiếu hụt loại enzyme này, lactose không được tiêu hóa sẽ bị vi khuẩn lên men, sinh ra khí và gây đau bụng Enzyme lactase đóng vai trò xúc tác trong quá trình chuyển hóa lactose Xúc tác ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ chuyển hóa giữa các chất?

Chất xúc tác có vai trò làm giảm năng lượng hoạt hóa để tăng tốc độ phản ứng

2.1 Hoạt động: Tìm hiểu về năng lượng hoạt hóa (….phút)

a) Mục tiêu:

- Trình bày khái niệm phóng năng lượng hoạt hóa

Câu 1: Quan sát Hình 3.1, cho biết số va chạm hiệu quả và khả năng xảy ra phản ứng của

chất tham gia thay đổi như thế nào khi giá trị của năng lượng hoạt hóa càng giảm?

Trang 28

28

Câu 2: Từ thông tin trong phần Khởi động, khi có chất xúc tác, năng lượng hoạt hóa của

phản ứng chuyển hóa lactose tăng hay giảm? Giải thích

Câu hỏi bổ sung: Khả năng xảy ra của một phản ứng hóa học như thế nào khi năng lượng

hoạt hóa của phản ứng rất lớn? Giải thích

Câu 1: Năng lượng hoạt hóa càng giảm thì số va chạm hiệu quả càng giảm và khả năng xảy

ra phản ứng của chất tham gia càng giảm Khi năng lượng hoạt hóa giảm đến dưới mức năng lượng tối thiểu thì các chất tham gia phản ứng không tạo ra được các va chạm hiệu quả dẫn đến không hình thành được sản phẩm

Câu 2: Từ thông tin trong phần Khởi động, khi có chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng tức là sẽ có nhiều hơn số phân tử chất phản ứng va chạm hiệu quả với nhau dẫn đến năng lượng hoạt hóa giảm

Câu hỏi bổ sung: Khi năng lượng hoạt hóa của phản ứng rất lớn chứng tỏ các phân tử chất phản ứng va chạm hiệu quả với nhau khó khăn dẫn đến khả năng xảy ra của phản ứng hóa học đó là khó khăn

GV kết luận: Năng lượng hoạt hóa của chất là năng lượng tối thiểu cần cung cấp cho các

tiểu phân để chúng trở thành hoạt động (có khả năng phản ứng)

2.2 Hoạt động: Tìm hiểu về ảnh hưởng của năng lượng hoạt hóa và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng (….phút)

a) Mục tiêu:

- Trình bày được ảnh hưởng của năng lượng hoạt hóa và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

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

Câu 3: Dựa vào phương trình Arrhenius, tốc độ phản ứng tại thời điểm T1 là:

Trang 29

29

⇔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

Dựa vào phương trình Arrhenius, tốc độ phản ứng tại thời điểm T1 là:

Vậy khi tăng nhiệt độ từ 27oC lên 127oC thì tốc độ phản ứng tăng 11,08 lần

GV kết luận: Phương trình Arrhenius E a RT

Câu 5: Nhận xét ảnh hưởng của enzyme đối với năng lượng hoạt hóa của phản ứng.

Câu hỏi bổ sung 1: Trong công 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?

Câu 5: Enzyme là chất xúc tác sinh học, có vai trò 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 trò làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng

Câu hỏi bổ sung 1:

Trang 30

30

+ H2 phản ứng vô cùng chậm với O2 ở nhiệt độ phòng, nhưng khi thổi khí H2 qua lưới kim loại platinum (Pt) trong không khí, H2 có thể bốc cháy Trong trường hợp này, Pt đóng vai trò làm chất xúc tác cho phản ứng:

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

- Cũng cố và khắc sâu kiến thức về năng lượng hoạt hóa

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?

Trang 31

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

Đường màu đỏ là năng lượng hoạt hóa khi có xúc tác

Câu 2: Áp dụng phương trình Arrhenius:

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:

Trang 32

I MỤC TIÊU

- 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 đoán hoạch giải thích chiều hướng của một phản ứng hóa học

- Tính được ∆rGT0 theo công thức từ bảng các giá trị cho trước

- 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 đoán 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 đoán 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

Trang 33

33

thức mới

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 không khí, đó là quá trình tự xảy ra Ngược lại, để thu hồi các phân tử nước hoa đó vào trong lọ như trạng thái ban đầu thì không thể thực hiện được Đó là quá trình không tự xảy ra Các phản ứng hóa học cũng tương tự như vậy,

có phản ứng tự xảy ra và có phản ứng không tự xảy ra Các quá 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 quá trình tăng entropy Entropy là gì? Entropy ảnh hưởng như thế nào đến chiều hướng diễn biến của phản ứng hóa học?

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

2.1 Hoạt động: Tìm hiểu về Entropy (….phút)

a) Mục tiêu:

- Trình bày khái niệm entropy

Câu 1: Tại sao khi tăng nhiệt độ lại làm tăng entropy của hệ?

Câu 2: Khi chuyển thể của chất từ trạng thái rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng

hay giảm? Giải thích

Trang 34

34

Câu hỏi bổ sung 1: Quan sát bình đựng Br2(l) đang bay hơi (a) và bình đựng I2(s) đang thăng hoa (b) trong hình bên và cho biết các quá trình trên làm tăng hay giảm entropy? Giải thích

Câu 1: Khi tăng nhiệt độ, độ mất trật tự (hỗn loạn) của các tiểu phân trong hệ tăng

⇒ Entropy của hệ tăng

Câu 2: Các phân tử chất ở trạng thái rắn, lỏng, khí có độ mất trật tự (hỗn loạn) tăng theo chiều:

Rắn < lỏng < khí

Vì vậy chuyển thể của chất từ trạng thái rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng

Câu hỏi bổ sung 1: Quá trình (a) bromine chuyển từ thể lỏng sang thể hơi ⇒ Độ hỗn loạn

của các phân tử chất tăng ⇒ Entropy tăng

Quá trình (b) iodine chuyên từthể rắn sang thể hơi ⇒ Độ hỗn loạn của các phân tử chất tăng ⇒ Entropy tăng

GV kết luận:

+ Entropy là đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của hệ

+ Khi khảo sát về biến thiên entropi, thì vật chất luôn có khuynh hướng đi từ trạng thái trật

tự sang trạng thái hỗn loạn Như vậy khi ΔS > 0 thì phản ứng tự phát (hay tự diễn biến)

+ Một số tính chất của entropy:

 S (chất rắn) < S (chất lỏng) < S (chất khí)

 Phân tử càng phức tạp thì entropy càng lớn

 Khi nhiệt độ tăng thì entropy tăng

 Khi áp suất tăng thì entropy giảm

+ Dự đoán dấu củaS cho một phản ứng hóa học

 Khi chất ở trạng thái rắn hay lỏng thì entropy nhỏ còn ở trạng thái khí thì entropy lớn, nên khi xét một phản ứng mà sau phản ứng đó tổng số mol khí sản phẩm nhiều hơn tổng

số mol khí của chất phản ứng thì S > 0 và ngược lại

2.2 Hoạt động: Tìm hiểu về biến thiên Entropy trong phản ứng hóa học (….phút)

a) Mục tiêu:

- Tính được giá trị ΔrS0298 theo công thức

Trang 35

35

Câu hỏi bổ sung 2 :

Dựa vào số liệu Bảng 4.1, hãy tính biến thiên entropy chuẩn của các phản ứng sau:

Câu hỏi bổ sung 2:

Trang 36

Câu 2: Hòa tan vôi sống (CaO) vào nước là phản ứng tỏa nhiệt

∆H của phản ứng mang dấu âm hay ∆H < 0

GV kết luận: Biến thiên năng lượng tự do Gibbs

+ rG được gọi là biến thiên năng lượng tự do Gibbs rG < 0 phản ứng tự xảy ra; rG >

0 phản ứng không tự xảy ra Như vậyrGlà tiêu chuẩn để dự đoán một phản ứng tự xảy

ra hay không tự xảy ra hay đạt trạng thái cân bằng (rG0)

+ Biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn trong phản ứng hóa học

- Cũng cố và khắc sâu kiến thức về Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs

Câu 1: Quan sát hình dưới: Khi trộn nước và propanol (bên trái) thu được dung dịch (bên phải) Hãy cho biết quá trình đó sẽ làm tăng hay giảm entropy

Câu 2: Em hãy dự đoán trong các phản ứng sau, phản ứng nào có ∆S > 0, ∆S < 0 và ∆S ≈ 0 Giải thích

Trang 37

37

a) Ở điều kiện chuẩn và 250C phản ứng trên có tự xảy ra được không?

b) Nếu coi ΔrH0 và ΔrS0 không phụ thuộc vào nhiệt độ, hãy cho biết ở nhiệt độ nào phản ứng trên có thể tự xảy ra ở điều kiện chuẩn?

Câu 1: Quá trình này làm tăng độ mất trật tự của hệ ⇒ Làm tăng entropy

Câu 2: Lưu ý:

- Các phản ứng hóa học làm tăng số mol khí thường có biến thiên entropy dương (∆S > 0)

- Các phản ứng hóa học làm giảm số mol khí thường có biến thiên entropy âm (∆S < 0)

- Các phản ứng hóa học không làm thay đổi số mol khí hoặc phản ứng không có chất khí sẽ

có biến thiên entropy nhỏ (∆S ≈ 0)

a) Phản ứng làm tăng số mol khí ⇒ ∆S > 0

b) Phản ứng làm giảm số mol khí ⇒ ∆S < 0

c) Phản ứng có số mol khí trước và sau phản ứng bằng nhau ⇒ ∆S ≈ 0

d) Phản ứng có số mol khí trước và sau phản ứng bằng nhau ⇒ ∆S ≈ 0

⇒ Phản ứng trên không tự xảy ra

b) Để phản ứng trên tự xảy ra, cần có:

ΔrG0 T= ΔrH0 T - T ΔrH0 T < 0

⇔ 283,46.103 – T (-308,675) < 0

⇔ T > 918 K hay T > 645 oC

Trang 38

38

Trường: THPT Nguyễn Việt Hồng Họ và tên giáo viên:Trần Văn Vũ Tổ: Hóa Học

KẾ HOẠCH BÀI DẠY

SƠ LƯỢC VỀ PHẢN ỨNG CHÁY VÀ NỔ

LỚP: 10 (Thời gian: 2 tiết / 90 Phút)

I MỤC TIÊU

- Nêu được khái niệm, đặc điểm của phản ứng cháy

- Nêu một số ví dụ về sự cháy các chất vô cơ và hữu cơ

- Nêu được khái niệm cần và đủ để phản ứng cháy xảy ra

- Nêu được khái niệm và đặc điểm của phản ứng nổ

- Nêu được khái niệm pahnr ứng nổ vật lí và nổ hóa học

- Trình bày được khái niệm về “ nổ bụi”

- Trình bày được những sản phẩm độc hại thường sinh ra trong các phản ứng cháy và tác haijc ủa chứng với con người

2 Về năng lực:

* Năng lực chung:

- Tự chủ và tự học: chủ động, tích cực tìm hiểu về phản ứng cháy nổ, một số cách phòng chống cháy nổ

- Giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn đạt về phản ứng cháy và

nổ, đặc điểm của phản ứng nổ 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

- Nhận thức hóa học: Nêu được khái niệm, đặc điểm của phản ứng cháy, một số ví dụ về

sự cháy các chất vô cơ và hữu cơ, khái niệm cần và đủ để phản ứng cháy xảy ra, khái niệm và đặc điểm của phản ứng nổ, khái niệm pahnr ứng nổ vật lí và nổ hóa học, khái niệm về “ nổ bụi”

- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới gốc độ hóa học: quan sát các phản ứng cháy nổ xảy ra trong các clip trên internet để rút ra kết luận điều kiện xảy ra cháy nổ và phương pháp phòng tránh

- Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: sản phẩm độc hại thường sinh ra trong các phản ứng cháy và tác hại của chứng với con người và môi trường, gây thiệt hại về tài sản và nguy hiểm về tính mạng con người

Trang 39

39

- Sách giáo khoa, video phản ứng cháy nổ

thức mới

Phản ứng cháy, nổ xảy ra phổ biến trong tự nhiên, đời sống và sản xuất Dựa vào các tính của vật liệu, con người có thể điều khiển quá trình cháy, nổ xảy ra đúng mục đích, an toàn Ngược lại, một vụ cháy, nổ bất ngờ, ngoài tầm kiểm soát có thể gây thiệt hại lớn về người

và tài sản Vậy, phản ứng cháy, nổ là gì? Chúng xảy ra khi hội tụ đủ các yếu tố nào?

Phản ứng cháy là phản ứng oxi hóa – khử có tỏa nhiệt và phát sáng

- Phản ứng nổ là phản ứng xảy ra với tốc độ rất nhanh, mạnh, tỏa nhiều nhiệt và ánh sáng, gây ra sự tăng thể tích đột ngột, tạo ra tiếng nổ mạnh

- Để phản ứng cháy xảy ra cần có đủ ba yếu tố: Chất cháy, chất oxi hóa và nguồn nhiệt Nếu thiếu một trong các yếu tố này thì phản ứng cháy sẽ không xảy ra

Phản ứng nổ xảy ra khi và chỉ khi:

+ Nổ lý học: là nổ do áp suất trong một thể tích tăng lên quá cao thể tích đó không chịu được áp lực lớn nên bị nổ (như nổ xăm lốp xe khi bị bơm quá căng, nổ nồi hơi các thiết bị

áp lực khác…)

+ Nổ hóa học: là hiện tượng cháy xảy ra với tốc độ nhanh làm hỗn hợp khí xung quanh giãn nở đột biến sinh công gây nổ

+ Nổ hạt nhân: là vụ nổ gây bởi phản ứng nhiệt hạch hoặc phản ứng phân hạch

Trang 40

40

2.1 Hoạt động: Tìm hiểu về phản ứng cháy (….phút)

a) Mục tiêu:

- Trình bày được khái niệm và điều kiện về phản ứng cháy

Câu 1: Quan sát hình 5.1 nêu hiện tượng và viết phương trình phản ứng? cho biết đây là

loại phản ứng nào?

Câu 2: Các phản ứng cháy nêu trên có đặc điểm gì?

Câu hỏi bổ sung: Nêu một số ví dụ về phản ứng cháy

Câu 3: Dựa vào hình 5.2 nêu tên chất cháy, chất oxy hóa và nguồn nhiệt ở hình 5.1

Câu 4: Dựa vào hình 5.3 hãy cho biết trường hợp nào dễ bắt cháy hơn Phản ứng xảy ra phụ

thuộc vào yếu tố nào?

Câu hỏi bổ sung: Con người thở ra CO2 không có khả năng gây cháy, nhưng vì sao khi ta thỏi vào bếp than hồng, lại có thể làm than hồng bùn cháy?

- - Hình 5.1 c Các hidrocarbon no cháy trong không khí

CnH2n+2 +( 3n+1)/ 2 O2 nCO2 + (n+1)H2O

Câu 2: tất cả phản ứng với oxy và đều là pahnr ứng oxy hóa khử

Câu hỏi bổ sung: Đốt cháy cồn trong oxy không khí, ngọn nến sáp thắp sáng, cháy rừng,

đốt củi…

Câu 3:

Chất cháy: Mg, C, Hidrocarbon no

Chất oxy hóa: oxy trong không khí

Nguồn nhiệt: do lửa làm chất cháy bốc cháy phát sáng, tỏa nhiệt

Câu 4: trường hợp hình 5.3 b dễ bắt cháy hơn hình 5.3 a

- Điều kiện cần và đủ để phản ứng cháy xảy ra:

+ Điều kiện cần: Chất cháy, chất oxi hóa và nguồn nhiệt

+ Điều kiện đủ: Nồng độ oxygen đủ lớn; nguồn nhiệt phải đạt tới giới hạn bắt cháy của chất

cháy; thời gian tiếp xúc của 3 điều kiện cần đủ lâu để xuất hiện sự cháy

Tiêu đề	Kế Hoạch Dạy Học CD 10 Môn Hóa 2022 2023
Tác giả	Trần Văn Vũ
Trường học	THPT Nguyễn Việt Hồng
Chuyên ngành	Hóa Học
Thể loại	Kế Hoạch Bài Dạy
Năm xuất bản	2022-2023

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	2,56 MB

Kế hoạch dạy học CD 10 môn hóa 2022 2023

97Sắp xếp các dụng cụ như sau: