Giáo án Bài 17: Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học Hóa học 10 Kết nối tri thức

Trường: …………………….

Tổ: ………………………….

Họ và tên giáo viên:

………………………………..

HOẠT ĐỘNG CỦA GV

HOẠT ĐỘNG CỦA HS

Nhiệm vụ học tập:

– GV đặt câu hỏi:

+ Trình bày những hiểu biết của em về năng lượng nhiệt?

+ Liệt kê một số nghề nghiệp liên quan đến năng lượng nhiệt.

HS nhận nhiệm vụ.

Thực hiện nhiệm vụ:

- GV gợi ý: Từ thời tiền sử con người đã biết đốt cháy củi để sưởi ấm, nấu chín thức ăn, xua đuổi thú dữ …

Ngày nay, con người đã biết sử dụng rất nhiều các phản ứng hoá học để chuyển đổi, tích trữ thành các dạng năng lượng như năng lượng nhiệt (nhiên liệu), năng lượng điện (acquy) …

– GV ghi nhận các ý kiến của HS và giới thiệu bài học.

– HS xung phong phát biểu.

Kết luận:

GV đưa ra vấn đề vào bài: Phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt đóng vai trò quan trọng giúp con người thực hiện các hoạt động sống và phục vụ cho các ngành sản xuất khác nhau. Bài học ngày hôm nay sẽ giúp các em hiểu rõ vấn đề này.

- HS lĩnh hội.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV

HOẠT ĐỘNG CỦA HS

Nhiệm vụ học tập:

– Quan sát hình ảnh GV cung cấp hoặc làm thí nghiệm cho viên C sủi vào nước, thảo luận phiếu học tập 1.

- Hình thành khái niệm phản ứng thu nhiệt, phản ứng toả nhiệt.

HS nhận nhiệm vụ.

Thực hiện nhiệm vụ 1:

– GV cho HS quan sát hình ảnh đốt cháy củi, viên C sủi tan trong cốc nước (hoặc làm thí nghiệm cho viên C sủi tan trong cốc nước)

GV yêu cầu HS thảo luận cặp đôi hoàn thiện phiếu học tập 1:

PHIẾU HỌC TẬP 1

1. Khi đốt cháy than củi, nhiệt độ không khí xung quanh đám củi cháy biến đổi như thế nào?

2. Khi cho viên sủi vào nước, sau khi viên sủi tan hết, nhiệt độ nước trong cốc biến đổi như thế nào?

3. Thế nào là phản ứng thu nhiệt? Phản ứng toả nhiệt.

- GV nhận xét, đánh giá kết quả thảo luận của học sinh và kết luận.

- HS quan sát hình ảnh hoặc thí nghiệm.

– HS thảo luận cặp đôi và hoàn thiện kết quả theo hướng dẫn của GV.

– Các cặp nộp kết quả hoạt động.

PHIẾU HỌC TẬP 1

1. Khi đốt cháy than củi, không khí xung quanh đám củi nóng lên.

2. Khi cho viên sủi vào nước, sau khi viên sủi tan hết nhiệt độ trong cốc hạ xuống.

3.

- Phản ứng toả nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.

– Đại diện nhóm trình bày kết quả, nhóm khác bổ sung.

Kết luận:

Khi các phản ứng hoá học xảy ra thường có sự trao đổi nhiệt với môi trường làm thay đổi nhiệt độ môi trường.

- Phản ứng toả nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.

Thực hiện nhiệm vụ 2: Thí nghiệm theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của phản ứng trung hoà.

Chia lớp thành các nhóm (khoảng 4 nhóm). Yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm tr82 – SGK Hoá 10 - KNTT và hoàn thành các nội dung sau:

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Lưu ý:

Dung dịch HCl và dung dịch NaOH cần pha sẵn từ trước, để nhiệt độ ổn định bằng nhau.

Sau khi rót dung dịch HCl vào cốc, chỉnh đầu nhiệt kế cách mặt dung dịch 1/3 chất lỏng trong cốc. Sau khi rót tiếp dung dịch NaOH thì không cần chỉnh lại nhiệt kế.

- GV giám sát, hỗ trợ HS và chuẩn hoá.

- Các nhóm thực hiện thí nghiệm theo SGK Hoá 10 – tr 82 và dụng cụ, hóa chất đã chuẩn bị sẵn.

- Ghi hiện tượng, giải thích, viết PTHH và kết luận vào phiếu chung của nhóm.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

1. Sau khi rót dung dịch NaOH vào cốc thì nhiệt độ trên nhiệt kế tăng dần.

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

⇒ Phản ứng tỏa nhiệt.

2. Nếu thay các dung dịch HCl và NaOH bằng các dung dịch loãng hơn thì nhiệt độ tăng chậm hơn.

- Đại diện nhóm trình bày kết quả hoạt động, các nhóm khác bổ sung.

- Các nhóm nộp kết quả hoạt động của nhóm, tự đánh giá theo bảng kiểm.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV

HOẠT ĐỘNG CỦA HS

Nhiệm vụ và thực hiện nhiệm vụ học tập:

Chia lớp thành các cặp, yêu cầu HS thảo luận các câu hỏi trong phiếu học tập 3:

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

1. Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng) là gì? Kí hiệu? Đơn vị?

2. Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định trong điều kiện nào?

3. Phương trình nhiệt hóa học cho biết thông tin gì về phản ứng hóa học?

- Thảo luận theo cặp, viết các câu trả lời lên bảng nhóm.

- Trình bày câu trả lời hoặc nhận xét, bổ sung.

- Dự kiến kết quả:

1.

- Nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng ở điều kiện áp suất không đổi được gọi là biến thiên enthalpy của phản ứng (nhiệt phản ứng).

- Kí hiệu: ∆_rH.

- Đơn vị: kJ.

2.

- Biến thiên enthalpy chuẩn là nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng được xác định 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 nhiệt độ thường chọn là 25 ^oC hay 298K.

- Kí hiệu:

3. Dấu của biến thiên enthalpy cho biết phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt.

+) ∆_rH > 0: phản ứng thu nhiệt.

+) ∆_rH < 0: phản ứng toả nhiệt.

Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng càng nhiều.

Thực hiện nhiệm vụ 2

Từ khái niệm đã thảo luận luyện tập 3 câu hỏi 2, 3, 4 SGK – Hoá 10 – KNTT tr 83 – 84.

Câu hỏi 2 trang 83 Hóa học lớp 10: Cho các phương trình nhiệt hoá học:

(1) CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

(2) C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g

(3) Fe₂O₃(s) + 2Al(s) → Al₂O₃(s) + 2Fe(s)

Trong các phản ứng trên, phản ứng nào toả nhiệt, phản ứng nào thu nhiệt?

Câu hỏi 3 trang 83 Hóa học lớp 10: Biết phản ứng đốt cháy khí carbon monoxide (CO) như sau:

CO (g) + O₂ (g) ⟶ CO₂ (g)

Ở điều kiện chuẩn, nếu đốt cháy hoàn toàn 2,479 L khí CO thì nhiệt lượng toả ra là bao nhiêu?

Câu hỏi 4 trang 84 Hóa học lớp 10: Phản ứng tôi vôi toả ra nhiệt lượng rất lớn, có thể làm sôi nước. Hãy nêu các biện pháp để đảm bảo an toàn khi thực hiện quá trình tôi vôi.

Dự kiến sản phẩm:

Câu hỏi 2 trang 83 Hóa học lớp 10:

> 0 ⇒ Phản ứng thu nhiệt.

< 0 ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt.

⇒ Phản ứng thu nhiệt: (1)

Phản ứng tỏa nhiệt: (2), (3).

Câu hỏi 3 trang 83 Hóa học lớp 10:

Phản ứng đốt cháy 1 mol hay 24,79L khí carbon monoxide (CO) tỏa ra nhiệt lượng 851,5kJ.

⇒ Nếu đốt cháy hoàn toàn 2,479 L khí CO thì nhiệt lượng toả ra là

Câu hỏi 4 trang 84 Hóa học lớp 10:

- Các biện pháp đảm bảo an toàn khi thực hiện quá trình tôi vôi:

+ Tránh xa hố đang tôi vôi.

+ Làm rào chắn, biển báo để cảnh báo những người xung quanh.

Báo cáo, thảo luận:

– GV chọn 1 trong số các cặp trình bày bài làm, các nhóm còn lại góp ý, bổ sung, chỉnh sửa, hoàn thiện kiến thức. GV chốt lại kiến thức.

– Đại diện nhóm được mời trình bày.

– Nhóm khác nhận xét.

Kết luận:

– GV phân tích làm rõ kiến thức cần đạt:

Kiến thức trọng tâm:

1. Biến thiên enthalpy

- Nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng ở điều kiện áp suất không đổi được gọi là biến thiên enthalpy của phản ứng (nhiệt phản ứng).

- Kí hiệu: ∆_rH.

- Đơn vị: kJ.

- Phương trình hoá học kèm theo trạng thái của các chất và giá trị ∆_rH được gọi là phương trình nhiệt hoá học.

2. Biến thiên enthalpy chuẩn

- Biến thiên enthalpy chuẩn là nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng được xác định 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 nhiệt độ thường chọn là 25 ^oC hay 298K.

- Kí hiệu:

3. Ý nghĩa của biến thiên enthalpy

Dấu của biến thiên enthalpy cho biết phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt.

+) ∆_rH > 0: phản ứng thu nhiệt.

+) ∆_rH < 0: phản ứng toả nhiệt.

Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng càng nhiều.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV

HOẠT ĐỘNG CỦA HS

Nhiệm vụ học tập 1

Đọc thông tin SGK trang 84 thảo luận nhóm cặp đôi để trả lời câu hỏi:

- Nhiệt tạo thành của một chất là gì? Kí hiệu? Đơn vị?

- Nhiệt tạo thành chuẩn của một chất là gì? Kí hiệu? Đơn vị?

Nhiệm vụ học tập 2

Đọc thông tin trong SGK, thảo luận theo nhóm nhỏ thực hiện phiếu học tập 4:

PHIẾU HỌC TẬP 4

1. Cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành.

2. Từ số liệu Bảng 17.1, hãy xác định biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy ethane:

C₂H₆ (g) + O₂ (g) 2CO₂ (g) + 3H₂O (l)(1)

HS nhận nhiệm vụ.

Dự kiến sản phẩm của HS

Nhiệm vụ 1:

- Nhiệt tạo thành của một chất là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền vững nhất, ở một điều kiện xác định.

Kí hiệu ∆_fH, đơn vị kJ/mol.

- Nhiệt tạo thành chuẩn là nhiệt tạo thành ở điều kiện chuẩn.

Kí hiệu: , đơn vị kJ/ mol.

Nhiệm vụ 2:

PHIẾU HỌC TẬP 04

1. Biến thiên enthalpy của phản ứng được xác định bằng hiệu số giữa tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm và tổng nhiệt tạo thành của các chất đầu.

2. Tổng nhiệt tạo thành các chất đầu là:

= (-84,7.1) + 0.= - 84,7 (kJ)

Tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm là:

= (-393,5.2) + (-285,8.3) = - 1644,4 (kJ)

⇒ Biến thiên enthalpy của phản ứng:

= - 1559,7 (kJ)

Thực hiện nhiệm vụ:

- GV giao nhiệm vụ cho HS và yêu cầu thực hiện nhiệm vụ. Hoạt động nhóm nhỏ, các nhóm nhỏ nộp bài làm và báo cáo kết quả.

– Thảo luận nhóm đôi để hoàn thành nhiệm vụ

Báo cáo, thảo luận:

– GV mời đại diện 2 nhóm lên trình bày câu hỏi/ phiếu học tập.

– GV mời nhóm khác nhận xét.

– GV nhận xét phần trình bày của nhóm.

– Đại diện nhóm trình bày.

– Nhóm khác nhận xét.

Kết luận:

– GV phân tích làm rõ kiến thức cần đạt:

1. Khái niệm nhiệt tạo thành

- Nhiệt tạo thành của một chất (∆_fH) là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền vững nhất, ở một điều kiện xác định.

Đơn vị kJ/mol.

- Nhiệt tạo thành chuẩn () là nhiệt tạo thành ở điều kiện chuẩn.

- Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở trạng thái bền vững nhất bằng 0.

2. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành

Biến thiên enthalpy của phản ứng được xác định bằng hiệu số giữa tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm và tổng nhiệt tạo thành của các chất đầu.

– GV quan sát quá trình học sinh hoạt động, kịp thời giúp đỡ nếu HS gặp khó khăn khi thực hiện nhiệm vụ phiếu học tập.

– GV đánh giá kết quả hoạt động của các nhóm.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV

HOẠT ĐỘNG CỦA HS

Nhiệm vụ học tập 1

Đọc thông tin SGK trang 85, 86 thảo luận nhóm nhỏ để trả lời câu hỏi:

- Phản ứng hoá học là gì?

- Trong phản ứng hoá học, quá trình nào cần cung cấp năng lượng, quá trình nào giải phóng năng lượng?

Nhiệm vụ học tập 2

Đọc thông tin trong SGK, thảo luận theo nhóm nhỏ thực hiện phiếu học tập 5:

PHIẾU HỌC TẬP 5

1. Cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết?

2. Từ số liệu năng lượng liên kết ở Bảng 12.2, hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy butane theo năng lượng liên kết, biết sản phẩm phản ứng đều ở thể khí.

HS nhận nhiệm vụ.

Dự kiến sản phẩm của HS

Nhiệm vụ 1:

- Phản ứng hoá học là quá trình phá vỡ các liên kết trong chất đầu và hình thành các liên kết mới để tạo thành sản phẩm.

- Sự phá vỡ liên kết cần cung cấp năng lượng, sự hình thành liên kết giải phóng năng lượng.

Nhiệm vụ 2:

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5

1. Biến thiên enthalpy của phản ứng (mà các chất đều ở thể khí), bằng hiệu số giữa tổng năng lượng liên kết của các chất đầu và tổng năng lượng liên kết của các sản phẩm (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất).

2.

Phương trình hóa học:

2C₄H₁₀ (g) + 13O₂ (g) 8CO₂ (g) + 10H₂O (g)

Hay

= 6.E_b (C – C) + 20.E_b (C – H) + 13.E_b (O = O) = 6.346 + 20.418 + 13.494 = 16 858 kJ

= 16.E_b (C = O) + 20.E_b (O – H) = 16.732 + 20.459 = 20 892 kJ

Biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy butane là:

= - 4034 kJ.

Thực hiện nhiệm vụ:

- GV giao nhiệm vụ cho HS và yêu cầu thực hiện nhiệm vụ. Hoạt động nhóm, các nhóm nộp bài làm và báo cáo kết quả.

– Thảo luận nhóm đôi để hoàn thành nhiệm vụ

Báo cáo, thảo luận:

– GV mời đại diện 2 nhóm lên trình bày câu hỏi/ phiếu học tập.

– GV mời nhóm khác nhận xét.

– GV nhận xét phần trình bày của nhóm.

– Đại diện nhóm trình bày.

– Nhóm khác nhận xét.

Kết luận:

– GV phân tích làm rõ kiến thức cần đạt:

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết

Biến thiên enthalpy của phản ứng (mà các chất đều ở thể khí), bằng hiệu số giữa tổng năng lượng liên kết của các chất đầu và tổng năng lượng liên kết của các sản phẩm (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất).

– GV quan sát quá trình học sinh hoạt động, kịp thời giúp đỡ nếu HS gặp khó khăn khi thực hiện nhiệm vụ phiếu học tập.

– GV đánh giá kết quả hoạt động của các nhóm.

Câu 1

Câu 2

Câu 3

Câu 4

Câu 5

Câu 6

Câu 7

Câu 8

Câu 9

Câu 10

A

B

C

D

A

B

C

A

D

A

1. Tìm hiểu ứng dụng của gói làm lạnh khẩn cấp (cool pack). Quá trình xảy ra là toả nhiệt hay thu nhiệt? Tìm hiểu thêm những ứng dụng khác của phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt mà em biết.

2. Lấy ví dụ trong thực tế các hiện tượng hay phản ứng kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng có vai trò quan trọng trong cuộc sống.

3. Tìm hiểu và giải thích 2 quá trình sau:

- Tại sao khi thoa cồn vào da, ta cảm thấy lạnh?

- Phản ứng phân huỷ Fe(OH)₃(s) phải cung cấp nhiệt liên tục.

Gợi ý:

1. Gói làm lạnh khẩn cấp (cool pack). Khi dùng cần bóp thật chặt, tinh thể NH₄Cl nhào trộn với nước. Gói làm lạnh sẽ lạnh nhanh, giúp giảm đau, hỗ trợ chấn thương hiệu quả.

2. Rất nhiều phản ứng kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng có vai trò quan trọng trong cuộc sống. Các quá trình oxi hoá - khử xảy ra dẫn đến sự giải phóng ánh sáng và năng lượng nhiệt. Ví dụ: các loại nhiên liệu cháy cung cấp năng lượng cho cuộc sống con người: than, củi, gas, xăng, dầu…

3.

- Do cồn có nhiệt độ bay hơi thấp, quá trình bay hơi của cồn thu nhiệt, khi bay hơi cơ thể bị tản nhiệt, làm ta cảm thấy mát ở vùng da đó.

- Phản ứng phân huỷ Fe(OH)₃:

Fe(OH)₃(s) Fe₂O₃(s) + H₂O(l)