Giáo án Bài 14: Tính biến thiên của enthalpy của phản ứng hóa học Hóa học 10 Chân trời sáng tạo

I. MỤC TIÊU

1. Năng lực chung

– Giao tiếp và hợp tác: Hoạt động nhóm theo đúng yêu cầu của GV, đảm bảo các thành viên trong nhóm đều được tham gia hoạt động hiệu quả.

– Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thảo luận với các thành viên trong nhóm, vận dụng năng lực tính toán để tính các giá trị enthalpy của phản ứng.

2. Năng lực hoá học

Nhận thức hoá học:

– Tính được của một phản ứng dựa vào bảng số liệu năng lượng liên kết, nhiệt tạo thành cho sẵn.

– Vận dụng công thức:

Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học:

– Tìm hiểu và giải thích một số kiến thức liên quan đến enthalpy của phản ứng.

3. Phẩm chất

– Có trách nhiệm tham gia tích cực hoạt động nhóm và cặp đôi phù hợp với khả năng của bản thân;

– Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập.

II. ĐỒ DÙNG DẠY HỌC

- Hình ảnh trong SGK về sự cháy của methane, video liên quan đến bài học.

- Các phiếu học tập.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a) Mục tiêu:

- Tạo hứng thú và kích thích sự tò mò của học sinh vào chủ đề học tập. Học sinh tiếp nhận kiến thức chủ động, tích cực, hiệu quả.

b) Nội dung:

- GV sử dụng câu hỏi mở đầu - SGK Hoá học 10 để đặt vấn đề.

c) Sản phẩm: Các câu trả lời của HS, câu trả lời có thể đúng hoặc sai.

d) Tổ chức thực hiện:

- GV đặt vấn đề: Methane cháy tỏa nhiệt lớn nên được dùng làm nhiên liệu. Khi trộn methane và oxygen với tỉ lệ thích hợp thì sẽ tạo ra hỗn hợp nổ. Biến thiên enthalpy của phản ứng này được tính toán dựa trên các giá trị nào?

- HS trả lời, câu trả lời của HS có thể đúng hoặc sai, GV không nhận xét tính đúng, sai mà sử dụng nó để dẫn dắt vào bài mới: “Tiết học hôm nay cô sẽ cùng các em tìm hiểu các cách tính biến thiên enthalpy của một phản ứng hoá học”.

B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI

Hoạt động 1: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết

a) Mục tiêu:

– Vận dụng được công thức tính biến thiên anthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết.

b) Nội dung:

HS hoạt động theo nhóm, hoàn thành phiếu học tập và rút ra được cách tính enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

1. Nêu cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết? Phạm vi áp dụng của cách tính này.

2. Để tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết phải viết được công thức cấu tạo của tất cả các chất trong phản ứng để xác định số lượng và loại liên kết. Xác định số lượng mỗi loại liên kết trong các phân tử sau: CH₄, CH₃Cl, NH₃, CO₂.

3. Xác định ∆ _r của phản ứng sau dựa vào giá trị E_b ở Bảng 14.1:

CH₄(g) + Cl₂(g) CH₃Cl(g) + HCl(g)

Hãy cho biết phản ứng trên tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

c) Sản phẩm:

– Bài trình bày kết quả thực hiện trong phiếu học tập và ghi vào vở.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

1.

- Cho phản ứng tổng quát ở điều kiện chuẩn:

aA (g) + bB (g) → mM (g) + nN (g)

Tính của phản ứng khi biết các giá trị năng lượng liên kết (E_b) theo công thức:

Hay tổng quát:

Với ∑E_b (cđ); ∑E_b (sp): tổng năng lượng liên kết trong phân tử chất đầu và sản phẩm của phản ứng.

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết được áp dụng cho phản ứng trong đó các chất đều có liên kết cộng hóa trị ở thể khí khi biết giá trị năng lượng liên kết của tất cả các chất trong phản ứng.

2.

3.

∆ _r = E_b(CH₄) + E_b(Cl₂) – E_b(CH₃Cl) – E_b(HCl)

∆ _r = 4.E_b(C-H) + E_b(Cl-Cl) – 3E_b(C-H) – E_b(C-Cl) – E_b(H-Cl)

∆ _r = 4.413 + 243 – 3.413 – 339 – 427

∆ _r = -110 kJ < 0

⇒ Phản ứng tỏa nhiệt.

d) Tổ chức thực hiện:

Tiết 2

Hoạt động 2: Tính biến thiên anthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành

a) Mục tiêu:

– Vận dụng được công thức tính biến thiên anthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành.

b) Nội dung:

HS hoạt động theo nhóm, hoàn thành phiếu học tập và rút ra được cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

1. Trình bày cách xác định biến thiên anthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành.

2. Giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng có liên quan tới hệ số các chất trong phương trình nhiệt hóa học không? Giá trị enthalpy tạo thành thường được đo ở điều kiện nào?

3. Dựa vào giá trị enthalpy tạo thành ở Bảng 13.1, hãy tính giá trị ∆ _r của các phản ứng sau:

CS₂(l) + 3O₂(g) CO₂(g) + 2SO₂(g) (1)

4NH₃(g) + 3O₂(g) 2N₂(g) + 6H₂O(g) (2)

c) Sản phẩm:

– Bài trình bày kết quả thực hiện trong phiếu học tập và ghi vào vở.

TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

1. - Cho phương trình hóa học tổng quát:

aA + bB → mM + nN

Có thể tính được biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học () khi biết các giá trị của tất cả các chất đầu và sản phẩm theo công thức sau:

- Tổng quát:

Với : tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn tương ứng của sản phẩm và chất đầu của phản ứng.

2. - Giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng có liên quan tới hệ số các chất trong phương trình nhiệt hóa học.

- Giá trị enthalpy tạo thành thường được đo ở điều kiện chuẩn: Áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch) và thường chọn nhiệt độ 25^oC (hay 298K).

3.

CS₂(l) + 3O₂(g) CO₂(g) + 2SO₂(g) (1)

∆ _r(1) = 1.∆ _f(CO₂) + 2.∆ _f(SO₂) - 1.∆ _f(CS₂) – 3.∆ _f(O₂)

∆ _r(1) = -393,50 + 2.(-296,80) – 1.87,90 – 3.0 = -1075 kJ

4NH₃(g) + 3O₂(g) 2N₂(g) + 6H₂O(g) (2)

∆ _r(2) = 2.∆ _f(N₂) + 6.∆ _f(H₂O) - 4.∆ _f(NH₃) – 3.∆ _f(O₂)

∆ _r(2) = 2.0 + 6.(-241,82) – 4.(-45,9) – 3.0 = -1267,32 kJ

d) Tổ chức thực hiện:

TIẾT 3

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a) Mục tiêu: Tái hiện và vận dụng những kiến thức đã học trong bài về tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết.

b) Nội dung: GV thực hiện chia cặp HS thảo luận, hoàn thiện các bài tập 1, 2, 3, 4 SGK Hoá học 10.

c) Sản phẩm: Câu trả lời của HS và trình bày lên bảng.

d) Tổ chức thực hiện:

- Các cặp HS hoạt động thảo luận và trao đổi với nhau. Trình bày câu trả lời câu hỏi ra giấy sau đó lên trình bày lại lên bảng.

- GV nhận xét và có thể tổng kết điểm.

Đáp án:

Bài 1:

a) N₂H₄(g) → N₂(g) + 2H₂(g)

∆ _r = E_b(N₂H₄) – E_b(N₂) – 2.E_b(H₂)

∆ _r = E_b(N-N) + 4.E_b(N-H) – E_b(N≡N) – 2.E_b(H-H)

∆ _r = 163 + 4.391 – 945 – 2.432 = -82 kJ

b) 4HCl(g) + O₂(g) 2Cl₂(g) + 2H₂O(g)

∆ _r = 4.E_b(HCl) + E_b(O₂) – 2E_b(Cl₂) – 2E_b(H₂O)

∆ _r = 4.E_b(H-Cl) + E_b(O=O) – 2.E_b(Cl-Cl) – 2.2.E_b(O-H)

∆ _r = 4.427 + 498 -2.243 – 2.2.467 = -148 kJ

Bài 2:

C₆H₆(l) + O₂(g) 6CO₂(g) + 3H₂O(l)

∆ _r = 6.∆ _f(CO₂) + 3. ∆ _f(H₂O) - ∆ _f(C₆H₆) - ∆ _f(O₂)

∆ _r = 6.(-393,50) + 3.(-285,84) – (+49,00) - .0

∆ _r = -3267,52 kJ

1,0 gam C₆H₆(l) ứng với mol C₆H₆(l)

Đốt cháy 1 mol C₆H₆(l) tỏa ra 3267,52 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy mol C₆H₆(l) tỏa ra là .3267,52 = 41,89 kJ nhiệt lượng

C₃H₈(g) + 5O₂(g) 3CO₂(g) + 4H₂O(l)

∆ _r = 3.∆ _f(CO₂) + 4. ∆ _f(H₂O) - ∆ _f(C₃H₈) – 5.∆ _f(O₂)

∆ _r = 3.(-393,50) + 4.(-285,84) – (-105,00) - 5.0

∆ _r = -2218,86 kJ

1,0 gam C₃H₈(g) ứng với mol C₃H₈(g)

Đốt cháy 1 mol C₃H₈(g) tỏa ra 2218,86 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy mol C₃H₈(g) tỏa ra là .2218,86 = 50,43 kJ nhiệt lượng

Lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 g propane C₃H₈(g) nhiều hơn khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 g benzenne C₆H₆(l).

Bài 3:

2Al(s) + Fe₂O₃(s) 2Fe(s) + Al₂O₃(s)

∆ _r = 2.∆ _f(Fe) + ∆ _f(Al₂O₃) – 2. ∆ _f(Al) - ∆ _f(Fe₂O₃)

∆ _r = 2.0 + (-1676,00) – 2.0 – (-825,5)

∆ _r = -850,5 kJ < 0

⇒ Phản ứng nhiệt nhôm sinh ra một lượng nhiệt rất lớn.

Bài 4:

a) 74,6 g SO₂ tương ứng với mol SO₂

Đốt cháy hoàn toàn 1 mol SO₂(g) sinh ra 98,5 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy hoàn toàn mol SO₂(g) sinh ra 98,5. = 114,81 kJ nhiệt lượng

b) Lượng nhiệt giải phóng ra khi chuyển 1 mol SO₂ thành 1 mol SO₃ là 98,5 kJ

⇒ Lượng nhiệt cần cung cấp để phân hủy 1 mol SO₃ là 98,5 kJ

⇒ Giá trị ∆ _r của phản ứng: SO₃(g) → SO₂(g) + O₂(g) là +98,5 kJ.

D. VẬN DỤNG

a) Mục tiêu: Vận dụng được kiến thức đã học về tính biến thiên enthalpy của phản ứng.

b) Nội dung: HS hoạt động cá nhân, ở nhà, hoàn thành bài tập sau:

Dựa vào số liệu về năng lượng liên kết ở bảng 14.1, hãy tính biến thiên enthalpy của 2 phản ứng sau:

So sánh kết quả thu được, từ đó cho biết H₂ hay C₇H₁₆ là nhiên liệu hiệu quả hơn cho tên lửa (biết trong C₇H₁₆ có 6 liên kết C-C và 16 liên kết C-H).

c) Sản phẩm: Bài trình bày của HS được ghi vào vở.

d) Tổ chức thực hiện

- GV giao nhiệm vụ cho HS như mục Nội dung và yêu cầu thực hiện nhiệm vụ. HS nộp bài làm vào buổi học tiếp theo.

- GV chấm bài, nhận xét và có thể cho điểm.