SKKN 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

Áp dụng thành thạo các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng giúp họcsinh giải thích được một số các hiện tượng trong thực tế đời sống, giúp hiệu suất sản xuất cao hơn.. Mục đích nghiên cứu Gi

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

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 nhưngkhi 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 cũngnhư phần lớn các sách tham khảo chỉ đề cập đến một cách sơ sài Chính vì vậyviệc giải dạng bài tập này nhanh và chính xác là một yêu cầu quan trọng Quathực tế giảng dạy ôn thi THPT Quốc gia, tôi nhận thấy nhiều em không có kĩnăng giải bài tập này nên vẫn còn rất lúng túng, thường mất nhiều thời giantrong 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 sảnxuất hóa học Áp dụng thành thạo các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng giúp họcsinh 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 quátrình giảng dạy Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của ban giám hiệu, hộiđồng khoa học nhà trường và các đồng nghiệp giúp tôi có được phương phápdạy 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 nhưhướng dẫn học sinh vận dụng các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng trong đờisống và sản xuất Giúp các em có kĩ năng giải nhanh các dạng bài tập này vànâng 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 nhucầu xã hội thì nền giáo dục phải đào tạo những con người không chỉ có tài, cóđức mà còn là những con người năng động, nhạy bén và thích nghi với mọi hoàncảnh Muốn có được điều này giáo dục đã có nhiều sự thay đổi trong chươngtrình giáo dục nói chung và phương thức thi nói riêng

Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh trong một thờigian 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 hóahọc 10, bài “cân bằng hóa học” là bài cuối cùng, nhiều học sinh không chú ý đếnkiến thức về phần này Mặt khác các nội dung kiến thức trước đó hầu như họcsinh chưa từng được đề cập đến các khái niệm về cân bằng hóa học, đây lànhững 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 cầnphải chỉ ra được những sai lầm của học sinh khi giải bài tập để đạt được hiệuquả 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 giỏicũng như trong đề thi THPT quốc gia nhưng nhiều học sinh không có hứng thúkhi 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 giáchọc 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 dungcân bằng hóa học nên nhiều khi học sinh không nắm vững kiến thức để làm bàitập 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

2

- Dùng mũi tên một chiều từ trái sang

phải để biểu diễn phản ứng một chiều

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

(1)

Vd:Cl2 + H2O HCl + HClO

(2)

(1) phản ứng thuận(2) phản ứng nghịch

- Dùng hai mũi tên ngược chiều nhau

để biểu diễn phản ứng thuận nghịch

b Phản ứng thu nhiệt và phản ứng tỏa nhiệt

- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học - Phản ứng toả nhiệt là phản ứngkèm theo sự hấp thu năng lượng dưới hóa học kèm theo sự giải phóng

+ 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

+ [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, khôngphụ 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)

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

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

→ k CO2H 2 (x)2 1x 0,08

4

[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 đạttrạng thái cân bằng ở t0C, H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được Tìm hằng sốcân bằng KC ở t0C?

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 molCH3COOH Tính số mol este thu được khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng.

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

- Theo phương trình: CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O

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 bằngcủa phản ứng hóa este

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

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

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

CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O

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 - Nồng độ chất rắn xem như bằng 1,bằng, học sinh thường tính cả nồng độ chất rắn sẽ không có mặt trong biểu

- Trong hệ cân bằng có sự tham gia của - Biểu thức đúng

nước thì học sinh thường bỏ qua nước Kcb = [CH 3 COOC 2 H 5 ].[H 2O]

Lưu ý: + Đối với các cân bằng có sự

CH3COOC2H5 + H2O tham gia của nước mà nước không phải

Đa số học sinh tính là dung môi thì KCB = Kx(tính theo số

VD: Xét cân bằng trong dung dịch

7

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 tácđộng 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 độngbên 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 Áp dụng nguyên tắc khi giải bài tập.

hóa học

- Ảnh hưởng của nồng độ: khi tăng - Chất rắn không làm ảnh hưởng đến cân hoặc giảm nồng độ của một chất bằng của hệ.

trong cân bằng thì cân bằng bao - Ta vận dụng nguyên tắc sau:

giờ cũng chuyển dịch theo chiều + Khi tăng nồng độ của các chất tham gialàm giảm tác dụng của việc tăng

hoặc giảm nồng độ của chất đó. (các chất nằm bên trái của mũi tên) hoặc

giảm nồng độ của sản phẩm(các chất nằmbên phải của mũi tên) thì cân bằng chuyểndịch theo chiều phản ứng thuận

+ Khi giảm nồng độ của các chất tham gia(các chất nằm bên trái của mũi tên) hoặctăng 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 - Khi số mol khí ở 2 vế bằng nhau hoặc hoặc giảm áp suất chung của hệ phản ứng không có sự tham gia của chất

cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng khí thì áp suất không ảnh hưởng đến cânchuyển dịch theo chiều làm giảm bằng

tác dụng của việc tăng hoặc giảm Ví dụ: H2(k) + I2(k) 2HI (k)

+ Khi ta tăng áp suất của hệ thì cân bằngchuyển dịch theo chiều làm giảm số molkhí của hệ

+ Khi ta giảm áp suất của hệ thì cân bằngchuyển dịch theo chiều làm tăng số molkhí của hệ

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi - Vận dụng nguyên tắc:

tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển + Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt theo chiều phản ứng có H > 0

(giảm tác dụng tăng nhiệt độ) Khi + Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch giảm nhiệt độ, cân bằng phản ứng

chuyển dịch theo chiều phản ứng theo chiều phản ứng có H < 0

tỏa nhiệt (giảm tác dụng giảm nhiệt

độ)

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

Câu 1 Cho cân bằng hóa học:

2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k); phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt Phátbiểu đúng là:

A Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ

B Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi giảm nồng độ O 2

C Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi giảm áp suất hệ phản ứng

Câu 2 Cho cac cân băng sau

(I) 2HI (k) H2 (k) + I2 (k) ; (II) CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) ; (III) FeO (r)

+ CO (k) Fe (r) + CO2 (k) ; (IV) 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k)

Khi giam ap suât cua hê, sô cân băng bi chuyên dich theo chiêu nghich la

Hướng dẫn

9

- Nhận xét: Khi giảm áp suất cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng áp suất của

hệ (tăng tổng số mol khí):

(II)CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

(IV)2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch

(I) 2HI (k) H2 (k) + I2 (k) ; (III) FeO (r) + CO (k) Fe (r) + CO2 (k) (không ảnh hưởng bởi áp suất)

Câu 3 Cho cân bằng sau trong bình kín:

(màu nâu đỏ) (không màu)

Biết khi hạ nhiệt độ của bình thì màu nâu đỏ nhạt dần Phản ứng thuận có:

A H < 0, phản ứng thu nhiệt B H > 0, phản ứng tỏa nhiệt

C H > 0, phản ứng thu nhiệt D H < 0, phản ứng tỏa nhiệt

Dãy gồm các yếu tố đều làm thay đổi cân bằng của hệ là :

A (1), (4), (5) B (1), (2), (4) C (1), (2), (3) D (2), (3), (4)

Hướng dẫn

- Nhận xét: Phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt, số mol khí ở hai về phương

trình bằng nhau Yếu tố áp suất không làm chuyển dịch cân bằng

Các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng: (1) tăng nhiệt độ; (2) thêm một lượng hơi nước; (3) thêm một lượng H2

Câu 5 Cho cân băng 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) Khi tăng nhiêt đô thi ti khôi

cua hôn hơp khi so vơi H2 giam đi Phat biêu đung khi noi vê cân băng nay:

A Phan ưng nghich toa nhiêt, cân băng dich chuyên theo chiêu thuân khi tăng nhiêt đô

B Phan ưng thuân toa nhiêt, cân băng dich chuyên theo chiêu nghich khi tăng nhiêt đô.

C Phan ưng nghich thu nhiêt, cân băng dich chuyên theo chiêu thuân khi tăng nhiêt đô

D Phan ưng thuân thu nhiêt, cân băng dich chuyên theo chiêu nghich khi tăng nhiêt đô

Hướng dẫn:

Mcủa hỗn hợp khí SO2, O2, SO3 phụ thuộc vào tỉ lệ số mol của chúng

(M(O2) = 32< M < M(SO3) = 64) → Khi tăng nhiệt độ tỉ khối của hỗn hợp so với

H2 giảm, tức là M giảm→ Cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng số

mol, chiều của phản ứng nghịch

→Vậy khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch là chiều phảnứng thu nhiệt → chiều thuận là chiều toả nhiệt

Câu 6 Xét cân bằng: N2O4 (k) 2NO2 (k) ở 250C Khi chuyển dịch sang một

trạng thái cân bằng mới nếu nồng độ của N2O4 tăng lên 9 lần thì nồng độ của

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

bằng nhau thì thay đổi áp suất của hệcũng không làm chuyển dịch cân bằng

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

11

- Vận dụng các yếu tố về cân bằng hóa học để giải thích một số hiện tượng trongđời sống.

- Dựa vào những yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học để chọn lọc nâng cao hiệu suất trong sản xuất hóa học

Câu hỏi 1: Hãy giải thích tại sao cư dân sống lâu ở vùng cao có mức

hemoglobin trong máu cao, đôi khi cao hơn 50% so với những người sống ởngang mực nước biển

Giải thích

Khi càng ở trên cao thì nồng độ oxi càng thấp (ở độ cao 3km, áp suấtriêng phần của oxi vào khoảng 0,14 atm so với 0,2 atm ở ngang mực nước biển)

Sự kết hợp giữa hemoglobin(Hb) trong máu được biểu diễn một cách đơn giản

HbO2 đưa oxi đến các mô Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng, nồng độoxi giảm sẽ làm cho cân bằng trên chuyển dịch sang trái gây bệnh thiếu oxitrong các mô Hiện tượng này buộc cơ thể người phải sinh ra nhiều phân tửhemoglobin hơn và cân bằng sẽ chuyển dịch từ trái sang phải, việc này xảy ra từ

từ làm cho các cư dân sống ở vùng cao có mức hemoglobin trong máu cao, đôikhi cao hơn 50% so với những người sống ở ngang mực nước biển

Câu hỏi 2: Giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong hang động?

Giải thích

Sự tạo thành các hang động thạch nhũ xảy ra do diễn ra hai quá trình:

+ Sự phá hủy đá vôi do nước có hòa tan CO2

+ Sự phân hủy Ca(HCO3)2 do nhiệt độ

Nồng độ Ca trong máu giảm Phụ nữ mang thai và người cao tuổi thường hay mắc bệnh loãng xương

Câu hỏi 4: Giải thích tại sao không nên bón phân đạm amoni cho đất chua?

Giải thích

Đất chua có pH < 7, đất chua gây ra nhiều bất lợi cho việc giữ gìn và cungcấp thức ăn cho cây đồng thời làm cho đất ngày càng suy kiệt về cả lý tính, hóatính và sinh học Khi bón phân đạm có chứa ion NH :