Phân loại các dạng bài tập tính toán cơ bản có liên quan đến giá trị Enthaply

Trong quá trình nghiên cứu tài liệu và giảng dạy, tôi nhận thấy các bài toán có liên quan đến giá trị Enthalpy mới được đưa vào trong chương trình Hóa học phổ thông 2018 (lớp 10) nên cũng có ít tài liệu tham khảo cho học sinh và giáo viên. Với những lý do trên, tôi đã nghiên cứu, tham khảo tư liệu và áp dụng đề tài về kinh nghiệm dạy học: “Phân loại các dạng bài tập tính toán cơ bản có liên quan đến giá trị Enthaply” nhằm giúp cho các em khắc phục những khó khăn, biết giải các bài tập loại này một cách tự tin và hiệu quả. Đề tài nhằm mục đích làm rõ và phân loại một số dạng bài toán cơ bản có liên quan đến giá trị Enthaply, qua đó giúp học sinh hình thành kỹ năng giải các bài toán có liên quan đến giá trị này. Đề tài còn nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo trong giải toán hóa học của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng học tập. Đề tài này nghiên cứu về giá trị Enthaply và các phương pháp giải bài toán hóa học có liên quan trong chủ đề Năng lượng Hóa học.

I PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Tính cấp thiết của đề tài 1

II PHẦN NỘI DUNG 2

II.1 Thực trạng 2

II.2 Mô tả và phân tích giải pháp 2

1 Cơ sở lý luận 2

2 Quá trình triển khai và thực hiện giải pháp (Phân dạng bài tập tính toán cơ bản có liên quan đến giá trị Enthaply) 3

3 Kết quả đạt được 9

4 Bài học kinh nghiệm trong quá trình triển khai đề tài 10

III KẾT LUẬN 10

IV TƯ LIỆU THAM KHẢO 12

PHỤ LỤC 13

I PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Mục tiêu chính của đổi mới phương pháp dạy học là nhằm góp phần thực hiện mục tiêu đổi mới nền giáo dục nước nhà Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác chủ động sáng tạo của học sinh phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, từng môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh

Ngày nay, việc đổi mới trong các bài giảng lý thuyết đã được áp dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả Tuy nhiên, đổi mới trong phương pháp bồi dưỡng kỹ năng giải bài tập cho học sinh vẫn còn một số hạn chế; giáo viên vẫn chưa phát huy hết tiềm lực về tư duy, tính sáng tạo và trí thông minh của học sinh

Mà như ta đã biết, kỹ năng làm bài chính là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới tiến độ làm bài và chất lượng bài thi của thí sinh, ảnh hưởng đến việc đổi mới kiểm tra, đánh giá Nắm được kỹ năng này, cộng với nền tảng kiến thức tốt, thí sinh hoàn toàn có thể hoàn thành bài thi trắc nghiệm một cách chính xác nhất trong đúng thời gian quy định

2 Tính cấp thiết của đề tài

Trong quá trình nghiên cứu tài liệu và giảng dạy, tôi nhận thấy các bài toán có liên quan đến giá trị Enthalpy mới được đưa vào trong chương trình Hóa học phổ thông 2018 (lớp 10) nên cũng có ít tài liệu tham khảo cho học sinh và giáo viên

Với những lý do trên, tôi đã nghiên cứu, tham khảo tư liệu và áp dụng đề tài về

kinh nghiệm dạy học: “Phân loại các dạng bài tập tính toán cơ bản có liên quan đến giá trị Enthaply” nhằm giúp cho các em khắc phục những khó khăn, biết giải

các bài tập loại này một cách tự tin và hiệu quả

Đề tài nhằm mục đích làm rõ và phân loại một số dạng bài toán cơ bản có liên quan đến giá trị Enthaply, qua đó giúp học sinh hình thành kỹ năng giải các bài toán

có liên quan đến giá trị này

Đề tài còn nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo trong giải toán hóa học của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng học tập

Đề tài này nghiên cứu về giá trị Enthaply và các phương pháp giải bài toán hóa học có liên quan trong chủ đề Năng lượng Hóa học

II PHẦN NỘI DUNG

II.1 Thực trạng

a Thuận lợi

Giáo viên đã được đào tạo chính quy, có nhiều năm kinh nghiệm, được giảng dạy đúng chuyên môn của mình, được bồi dưỡng chuyên môn thường xuyên

Nhà trường luôn tạo điều kiện mọi mặt cho các giáo viên trau dồi kiến thức, học hỏi phương pháp nhằm nâng cao tay nghề (như thảo luận theo nhóm, dự giờ thăm lớp, tổ chức các đợt thao giảng, dự giờ các chuyên đề Hóa Học …)

Giáo viên tích cực tự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu để củng cố và lấy tư liệu giảng dạy, truyền đạt cho học sinh

Đa số học sinh nhận thức được môn hóa học rất quan trọng và có tính thực tế cao, nhiều em có biểu hiện hứng thú học tập bộ môn, chuẩn bị bài không những rất tốt mà còn rất sôi nổi trong tiết học, một số học sinh còn tỏ ra yêu thích môn học hơn

b Khó khăn:

Đầu vào về trình độ học sinh của trường tương đối thấp Học sinh vùng nông thôn còn nhiều khó khăn, vì vậy điều kiện học tập của các em còn rất hạn chế Nhiều học sinh không có sách tham khảo, một số em có sách tham khảo thì lại chưa biết cách học tập với sách

Kiến thức về Enthaply được chuyển từ đại học xuống, đã lâu, giáo viên không

sử dụng nên cũng có phần gây khó khăn cho giáo viên trong việc nhớ lại kiến thức, tìm hiểu tài liệu nâng cao, mở rộng,…

II.2 Mô tả và phân tích giải pháp

1 Cơ sở lý luận

* Enthaply tạo thành chuẩn của một chất (f H2980 ) là nhiệt lượng kèm theo của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn

- Enthaply tạo thành chuẩn của cacs đơn chất bền nhất đều bằng 0

* Biến thiên enthaply chuẩn của một phản ứng hóa học (r H2980 ) chính là nhiệt kèm theo phản ứng đó ở điều kiện chuẩn

- Ý nghĩa:

+ r H2980  0: phản ứng tỏa nhiệt, giá trị r H2980 càng âm thì phản ứng càng tỏa ra nhiều nhiệt

+ r H2980  0: phản ứng thu nhiệt, giá trị r H2980 càng dương thì phản ứng càng thu vào nhiều nhiệt

- Sơ đồ so sánh năng lượng của hệ trước và sau của phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt:

- Cách tính biến thiên Enthaply phản ứng:

+ Dựa theo enthaply chuẩn tọa thành:

298 298 ( ) 298 ( ) 298 ( ) 298 ( )

        

+ Dựa theo năng lượng liên kết:

0

298 ( ) ( ) ( ) ( )

    

Với E( )A ,E( )B ,E(M) ,E( )N lần lượt là tổng năng lượng liên kết của tất cả các liên kết trong

A, B, M và N

2 Quá trình triển khai và thực hiện giải pháp (Phân dạng bài tập tính toán cơ bản có liên quan đến giá trị Enthaply)

Trong quá trình nghiên cứu tài liệu, và triển khai giảng dạy đối với học sinh, tôi đã tự đúc rút kinh nghiệm để phân loại một số dạng bài tập tính toán cơ bản liên quan đến Enthaply nhằm giúp học sinh thuận lợi hơn trong việc vận dụng kiến thức

về Enthaply

2.1 Dạng 1: Tính biến thiên enthaply phản ứng dựa vào enthaply tạo thành chuẩn của các chất và ngược lại.

* Giả sử có phản ứng: aA bB  mM nN

Ta có: r H2980  m f H298(0 M)  n f H298( )0 N  af H298( )0 A  bf H298( )0 B

- Lưu ý: Enthaply tạo thành chuẩn của đơn chất bằng 0.

Biết 2 3  

0

f H 298Al O s  1667,82



kJ/mol; 2 3  

0

f H 298Fe O s  819, 28



kJ/mol

298 298( ) 298( ) 1667,82 819, 28 848,54

      

Ví dụ 2: Cho phản ứng:

1

110,53 2

Biến thiên enthlpy tạo thành chuẩn của khí CO có giá trị là

Ta có: r H2980 f H298(0 CO)  110,53

lượng nhiệt kèm theo phản ứng đốt cháy 1 mol chất thành các sản phẩm bền ở điều kiện chuẩn Nhiệt đốt cháy chuẩn của benzene lỏng ở 250C, 1bar là - 3268 kJ/mol Xác định nhiệt hình thành của benzene lỏng ở điều kiện đã cho về nhiệt độ và áp suất, biết rằng nhiệt hình thành chuẩn ở 250C của CO2(g), H2O(l) lần lượt bằng 393,5 và -285,8 kJ/mol

Phương trình phản ứng: 6 6( ) 2( ) 2( ) 2 ( )

15

2

C H  O  CO  H O

Ta có:

      

             

Tính 6 12 6

0

298 (C H O )

f H

Biết:  r H0298  2805kJ; 2  

0

f H 298CO k  393,5



kJ/mol; 2  

0

f H 298H O l  285,8



kJ/mol

A -1270,8 kJ/mol B 1270,8 kJ/mol C -1720,8 kJ/mol D 1072,8 kJ/mol

* HD: Vận dụng công thức tính  cách tính đại lượng Enthaply tạo thành chuẩn của

các chất trong phản ứng

Ta có:

2 2

    

            

Biết

Lượng nhiệt giải phóng khi chuyển 56 gam khí CO thành khí CO2 là

cho  Tính được giá trị Enthaply theo yêu cầu của đề

298 2 298( ) 2 298( ) 2( 393,5 110,53) 565,94

        

(Theo phản ứng trên thì tính theo 2mol CO tạo thành 2mol CO2)

Mà

56

2 28

CO

n   mol

Dó đó, lượng nhiệt giải phóng khi chuyển 2mol khí CO thành khí CO2 là 565,94kJ.

CO2(g) cần cung cấp 179,2 kJ Tính  r H0298 của phản ứng nhiệt phân 1 kg CaCO3

cho  Tính được giá trị Enthaply theo yêu cầu của đề

Ta có:

0

298

1000 179, 2

1972 100

2.2 Dạng 2: Tính biến thiên enthaply phản ứng dựa vào năng lượng liên kết và ngược lại.

* Giả sử có phản ứng: aA bB  mM nN

Ta có: r H2980  a E( )A  b E( )B  m E (M)  n E ( )N

- Lưu ý: Cần phải xác định rõ CTCT của từng chất trong phản ứng để biết được cụ

thể có bao nhiêu liên kết và liên kết gì giữa các nguyên tử với nhau.

Biết EH-H = 436 kJ.mol-1, EO=O = 498 kJ.mol-1, EO-H = 464 kJ.mol-1 Cho biết phản ứng thu (hay tỏa) lượng nhiệt bao nhiêu?

A Tỏa nhiệt 486 kJ B Thu nhiệt 486 kJ.

Ta có: r H2980  2.E(H H ) E(O O )  2.2.E(O H )  2.436 498 2.2.464    486kJ

N2(g) + O2(g) → 2NO(g)

Cho biết năng lượng liên kết trong các phân tử O2, N2 và NO lần lượt là 494 kJ/mol;

945 kJ/mol và 607 kJ/mol

0

298 ( ) ( ) 2 ( ) 494 945 2.607 225

       

Ví dụ 9: Cho phản ứng: 2H2(g) + O2(g)  2H2O(g);  r H0298  483,68kJ

Xác định năng lượng trung bình của các liên kết O – H trong phân tử nước Biết rằng năng lượng liên kết H–H và O=O tương ứng bằng 435,9 kJ/mol và 498,7 kJ/mol

Ta có:

0

0

( )

463,545 /

O H

  

 



   

   

Biết năng lượng liên kết (kJ/mol) của NN và H–H lần lượt là 946 và 436 Năng lượng liên kết của N–H trong ammonia là

Ta có:

0

0

( )

391 /

N H

 



   

   

2.3 Dạng 3: Tính biến thiên enthaply phản ứng dựa vào biến thiên enthaply của các phản ứng khác

* Đối với dạng bài toán này thì cách tính biến thiên Enthaply phản ứng:

+ Nếu chỉ 1 phản ứng thì cách tính dựa vào tỉ lệ hệ số cân bằng và biến thiên enthaply của phản ứng cho trước  Từ đó, suy ra giá trị enthaply cần tính

+ Nếu có nhiều phản ứng thì có thể sử dụng thêm cách biến đổi (cộng, trừ, nhân 2 vế) các phản ứng cho trước để biến đổi đến phản ứng cần tính enthaply phản ứng

Ví dụ 11: Dựa vào phương trình nhiệt hóa học của phản ứng sau:

1

2 H2(g) +

1

2I2 (s) → HI(g)  r H0298= 26,5kJ (1)

Hãy tính giá trị  r H0298của phản ứng H2(g) + I2 (s) → 2HI(g) (2)

(1) nên  r H0298 (2)   2 r H0298 (1)  2.26,5 53kJ 

Ví dụ 12: Dựa vào phương trình nhiệt hoá học của phản ứng sau:

3Fe(s) + 4H2O(l)  Fe3O4 (s) + 4H2(g)  r Ho298  26,32 kJ

Giá trị  r Ho298 của phản ứng: Fe3O4(s) + 4H2(g)  3Fe(s) + 4H2O(l) là

ứng đề đã cho (1) nên  r H0298 (2)   r H0298 (1)  26,32kJ

Ví dụ 13: Cho các dữ kiện dưới đây:

C H  H C H  ;  H  136,951 kJ / mol

7

2

C graphite  O g CO g ;   H  393,514 kJ / mol

1

2

     

Hãy xác định biến thiên enthlpy hình thành của ethylene C2H4

* HD:

Cách 1:

- Lấy phản ứng (a) + (b) vế theo vế, khử những chất giống nhau, ta được:

0

7

C H H  O  CO  H O  H

với r H298 (5)0 H a H b

- Áp dụng công thức tính biến thiên enthaply:

2 2

0

298 ( )

0

298 ( )

 

 

2 4

0

298( )

2.393,514 3.285,838 136,951 1559,837 52, 246 /

kJ mol

               

         

    

Cách 2:

- Tính giá trị enthaply tạo thành chuẩn của các chất ở từng phản ứng (b), (c), (d), rồi thay vào phản ứng (a)

- Ta có:

2 2

0

298 ( )

0

298 ( )

298 ( ) 298 ( ) 298 ( )

298 ( ) 298 ( ) 298 ( )

298 ( ) 298 ( )

0

298 ( ) 298 ( )

 

 

      

             

   

   0  H a   2 H c  3. H d  H b H a

Ví dụ 14: Cho các phản ứng sau

(1) C(s) + CO2 (g)  2CO(g)  r Ho500  173,6 kJ

(2) C(s) + H2O(g)  CO(g) + H2 (g)  r Ho500  133,8 kJ

(3) CO(g) + H2O(g)  CO2 (g) + H2(g)

Ở 500 K, 1 atm, biến thiên enthalpy của phản ứng (3) có giá trị là

theo vế và chuyển vế đổi dấu đối với những chất có dấu “-“

Do đó: r H(3) r H(2)  r H(1)  133,8 173,6   39,8kJ

- 12 gam Ca cháy tỏa ra 45,57 kcal

- 6,2 gam P cháy tỏa ra 37,00 kcal

- 168,0 gam CaO tác dụng với 142,0 gam P2O5 tỏa ra 160,50 kcal

Hiệu ứng nhiệt đo trong điều kiện đẳng áp

* HD:

1

(1)

2

Ca O  CaO 

với (1)

45,57.40

151,9

  

5

(2) 2

2

P O  P O 

với (2)

37.31.2

370

  

(3) 3CaO P O  Ca PO( )  với 2 5

(3)

168 3 56 160,5

142 1 142

CaO

P O

n

n



 



  

  



Cách 1:

- Thực hiện cộng vế theo vế và khử các chất giống nhau của 3 phản ứng trên theo biểu thức:

3 (1) (2) (3)     3Ca 2P 4O  Ca PO( ) 

- Khi đó, ta sẽ có:

3 4 2

0

(4) f H298 (Ca PO( ) ) 3 (1) (2) (3) 3.151,9 370 160,5 986, 2kcal

           

Cách 2:

- Tính giá trị enthaply tạo thành chuẩn của các chất ở từng phản ứng (b), (c), (d), rồi thay vào phản ứng (a)

- Ta có:

298 ( )

0

(1) f H CaO 151,9kcal

  

2 5

0

(2) f H298 (P O) 370kcal

  

3

             

3 Kết quả đạt được

- Đề tài này đã góp phần nâng cao rất đáng kể sự hứng thú của học sinh trong việc tham gia các hoạt động học, rèn luyện nhiều kỹ năng; tăng hiệu quả của việc kiểm tra, nhận xét, đánh giá chất lượng của dạy và học phần Năng lượng hóa học của môn Hóa lớp 10 tại trường THCS và THPT Tân Lâm

- Kết hợp với nhiều hình thức tổ chức các hoạt động và giao bài tập rèn luyện phong phú, việc đánh giá, nhận xét và kiểm tra được kết hợp linh hoạt giữa nhiều cách khác nhau nên kích thích, tạo hứng thú cho học sinh tham gia

- Từ đó, nâng cao hơn hiệu quả của chất lượng dạy học của bộ môn

* Cụ thể:

+ Kết quả chất lượng trong bài kết thúc học phần Năng lượng hóa học, có liên quan chủ yếu đến phần Enthaply

10T

+ Kết quả chất lượng trong bài kiểm tra giữa kỳ II, có liên quan đến phần Enthaply

10T

4 Bài học kinh nghiệm trong quá trình triển khai đề tài

Trong quá trình vận dụng đề tài, tôi rút ra một số kinh nghiệm như sau:

- Cần tùy theo điều kiện của nhà trường, của học sinh để tổ chức hoạt động dạy và học, rèn luyện kỹ năng giải bài tập, hình thức kiếm tra, đánh giá cho phù hợp

- Do số lượng học sinh ít nên trong quá trình giảng dạy, giáo viên có thể phân tích kỹ, tìm hiểu sự tiếp thu của từng học sinh Nên chất lượng tiếp thu của học sinh tốt, thể hiện qua kết quả của các phần kiểm tra và qua quá trình giáo viên nhận xét, đánh giá tại lớp

III KẾT LUẬN

Qua quá trình triển khai vào thực tiễn của lớp học, tôi nhận thấy biện pháp tiến hành hoàn toàn có tính khả thi, có thể áp dụng cho nhiều trường khác nhau trên địa bàn và có thể phát triển thêm về số lượng câu hỏi, chia nhỏ dạng bài tập,…

Trong khi viết đề tài này, chắc chắn tôi chưa thấy hết được những ưu điểm và tồn tại trong tiến trình áp dụng, tôi rất mong muốn nhận được sự góp ý của các đồng nghiệp để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Đánh giá của Hội đồng khoa học Nhà trường: ………

………

………

………

………

………

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép của người khác

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN

IV TƯ LIỆU THAM KHẢO

1 Sách giáo khoa, sách bài tập môn Hóa lớp 10 (Bộ sách Cánh Diều)

2 Chuẩn kiến thức, kỹ năng môn Hóa học lớp 10

3 Sưu tầm các tài liệu trên Internet

Cụ thể:

https://loga.vn/tai-lieu/skkn-nhiet-dong-hoa-hoc-46901

https://123docz.net/document/11439324-bai-tap-chuong-v-nang-luong-hoa-hoc.htm

https://tailieumoi.vn/bai-viet/10438/giai-sgk-hoa-hoc-10-bai-17-ket-noi-tri-thuc-bien-thien-enthalpy-trong-cac-phan-ung-hoa-hoc

https://vietjack.me/kiem-tra-thi-thu/bai-tap-enthalpy-tao-thanh-va-bien-thien-enthalpy-cua-phan-ung-hoa-hoc-co-dap-an/17802