Skkn một số dạng bài tập phần cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi ở bậc trung học phổ thông

  • Số trang: 24 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 10 |
  • Lượt tải: 0
nguyen-thanhbinh

Đã đăng 8358 tài liệu

Mô tả:

Ch¬ng II HÖ thèng c¸c c©u hái vµ bµi tËp phÇn “c¬ së lý thuyÕt c¸c ph¶n øng hãa häc” ë bËc trung häc phæ th«ng II.1. HÖ thèng c¸c c©u hái vµ bµi tËp phÇn “c¬ së lý thuyÕt c¸c ph¶n øng hãa häc” trong tµi liÖu gi¸o khoa chuyªn Ho¸ häc II.1.1. Ch¬ng IV: Lý thuyÕt vÒ ph¶n øng hãa häc a. Néi dung c¬ b¶n * VÒ mÆt kiÕn thøc: Gióp häc sinh n¾m ®îc c¸c kiÕn thøc: - §Þnh nghÜa hiÖu øng nhiÖt cña mét ph¶n øng. - §Þnh nghÜa: N¨ng lîng liªn kÕt E, nhiÖt t¹o thµnh H cña hîp chÊt, nhiÖt ph©n huû (H’ = - H), nhiÖt hoµ tan chÊt … - Néi dung vµ hÖ qu¶ cña ®Þnh luËt Hes (Hess). - Nguyªn lý I, II cña nhiÖt ®éng häc; n¨ng lîng tù do Gip. - Tèc ®é ph¶n øng hãa häc (®Þnh nghÜa, c¸c yÕu tè ¶nh hëng tíi tèc ®é ph¶n øng). §Þnh luËt Gunbe – vag¬ (®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng trong ®éng hãa häc). - Kh¸i niÖm vÒ n¨ng lîng ho¹t ho¸, quy t¾c Van h«p. - Kh¸i niÖm ph¶n øng thuËn nghÞch – bÊt thuËn nghÞch, tr¹ng th¸i c©n b»ng, h»ng sè c©n b»ng. §Þnh luËt t¸c dông khèi lîng (®èi víi ph¶n øng thuËn nghÞch). - C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn c©n b»ng hãa häc, nguyªn lý L¬ Sat¬liª vÒ chuyÓn dÞch c©n b»ng. * VÒ mÆt kü n¨ng: Gióp häc sinh cã ®îc c¸c kü n¨ng sau: - C¸ch x¸c ®Þnh nhiÖt ph¶n øng hãa häc. + Dùa vµo n¨ng lîng liªn kÕt. + Dùa vµo nhiÖt h×nh thµnh (nhiÖt sinh, sinh nhiÖt) cña hîp chÊt. + Dùa vµo ®Þnh luËt Hes (cã 2 ph¬ng ph¸p lµ chu tr×nh vµ tæ hîp c¸c ph¬ng tr×nh nhiÖt hãa häc). - VËn dông 2 nguyªn lý cña nhiÖt ®éng häc. + TÝnh biÕn thiªn entanpi H, biÕn thiªn entropi S, biÕn thiªn n¨ng lîng tù do Gip G víi ph¶n øng hãa häc. Chó ý: Trong thùc tÕ dïng H0, S0, G0: Ph¶n øng x¶y ra ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn: øng víi t0 = 250C hay 298K, p = 1atm. (Cßn tr¹ng th¸i chuÈn cña chÊt hay ®iÒu kiÖn chuÈn: khi p = 1atm, tr¹ng th¸i bÒn nhÊt cña chÊt ë ®iÒu kiÖn ®ã). + Tõ G0 kÕt luËn vÒ kh¶ n¨ng tù diÔn biÕn cña ph¶n øng. + Tõ n¨ng lîng tù do tÝnh h»ng sè c©n b»ng vµ ngîc l¹i, cña ph¶n øng xÐt ë ®iÒu kiÖn chuÈn. G0 = - RTlnK (1) hoÆc G0 = - 2,303.RTlgK - ViÕt ®îc ph¬ng tr×nh ®éng häc cña ph¶n øng hãa häc (néi dung cña ®Þnh luËt Gunbe – Vag¬) chó ý ®Õn ®¬n vÞ tèc ®é ph¶n øng. - VËn dông quy t¾c Van H«p xÐt xem tèc ®é ph¶n øng t¨ng hay gi¶m ë 2 nhiÖt ®é T1, T2.  T  T  / 10 (2) vT vT .kT 2 2 1 1 kT (: gama): hÖ sè nhiÖt ®é cña tèc ®é ph¶n øng. vT , vT : Tèc ®é ph¶n øng ë nhiÖt ®é T1, T2. 1 2 1 - TÝnh HSCB víi ph¶n øng hãa häc x¶y ra ë ®iÒu kiÖn cô thÓ: * Kc, Kp, Kx aA + bB + … cC + dung dÞch + … + Trong pha láng: Kc (HSCB theo nång ®é). + Trong pha khÝ: Kp (gÇn ®óng ta dïng ¸p suÊt riªng phÇn pi). + Trong pha khÝ: Kx (HSCB theo ph©n sè mol). * BiÓu thøc tæng qu¸t vµ liªn hÖ gi÷a c¸c HSCB. Kc   C  c . D d  A a . B  b Kx  [ ]: Nång ®é c©n b»ng cña chÊt ®ang xÐt. PCc .PDd PAa .PBb Pi: ¸p suÊt riªng phÇn. xCc .xDd x Aa .xBb xi  Kp  (5) ni = n Kp = Kc .(RT)n Kp = Kx .Pn Sè mol chÊt i Tæng sè mol cña hÖ P: ¸p suÊt chung cña ph¶n øng ®ang xÐt ë thêi ®iÓm c©n b»ng hãa häc thiÕt lËp. n = (c + d) – (a + b) + C©n b»ng hãa häc bao gåm c¶ chÊt r¾n: dïng Kp, Kc. b. C©u hái vµ bµi tËp Trong khu«n khæ cho phÐp cña ®Ò tµi, díi ®©y chóng t«i chØ ph©n tÝch c¸c vÝ dô ®iÓn h×nh. VÝ dô 1: *§Ò bµi :TÝnh H cña ph¶n øng sau: CH4(k) + 4Cl2(k)  CCl4(k) + 4HCl(k) BiÕt c¸c gi¸ trÞ n¨ng lîng liªn kÕt: C – Cl H – Cl C–H Cl – Cl 326,30 430,9 414,2 242,6 kJ * Môc ®Ých cña ®Ò:Yªu cÇu häc sinh dùa vµo n¨ng lîng liªn kÕt ®Ó x¸c ®Þnh H ph¶n øng. * Híng dÉn gi¶i: Ta cã: H = 4EC – H + 4ECl – Cl – (4EC – Cl + 4EH – Cl) = - 401,6 kJ VÝ dô 2: * Häc sinh cÇn dùa vµo ®Þnh luËt Hes víi ph¬ng ph¸p tæ hîp c¸c ph¬ng tr×nh nhiÖt hãa häc ®Ó x¸c ®Þnh nhiÖt ph¶n øng. VÝ dô 3: [40, tr 198, 200, 202] * §Ò bµi yªu cÇu vËn dông kiÕn thøc, kü n¨ng tÝnh H0, S0, G0 cña ph¶n øng, kÕt luËn vÒ kh¶ n¨ng tù diÔn biÕn cña ph¶n øng. VÝ dô 4: * §Ò bµi: Tèc ®é cña ph¶n øng t¹o thµnh SO 3 tõ SO2 vµ O2 thay ®æi nh thÕ nµo (t¨ng hay gi¶m bao nhiªu lÇn) khi gi¶m thÓ tÝch hçn hîp xuèng 3 lÇn? *Môc ®Ých cña ®Ò:Yªu cÇu häc sinh vËn dông kiÕn thøc vÒ tèc ®é ph¶n øng; kü n¨ng viÕt ph¬ng tr×nh ®éng häc cña ph¶n øng; thÓ tÝch hay nång ®é ¶nh hëng ®Õn tèc ®é ph¶n øng. * Híng dÉn gi¶i: 0 t , p, xt 2 Ta cã: 2SO2+ O2 2SO3 2 + Tr¹ng th¸i 1: v1= k. C SO .CO k  SO2  12 . O2  1 (a) + Tr¹ng th¸i 2: Khi gi¶m thÓ tÝch hçn hîp xuèng 3 lÇn nghÜa lµ nång ®é chÊt t¨ng 3 lÇn 2 2 (b) v2 k  SO2 .3 2 . O2 .3 2 k  SO2  1 . O2  1 .27 2 + Tõ (a) vµ (b)  2 v2 27 lÇn v1 + KÕt luËn: Tèc ®é cña ph¶n øng t¹o SO3 t¨ng 27 lÇn. VÝ dô 5: * §Ò bµi: NÕu ë 1500C, mét ph¶n øng nµo ®ã kÕt thóc sau 16 phót, th× ë 1200C vµ 2000C ph¶n øng ®ã kÕt thóc sau bao nhiªu phót? Gi¶ sö hÖ sè nhiÖt ®é cña ph¶n øng trong kho¶ng nhiÖt ®é ®ã lµ 2,0. * Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh vËn dông quy t¾c Van H«p, tÝnh thêi gian sau tõng nhiÖt ®é cho tríc. * Híng dÉn gi¶i: + ë 1200C: Ta cã: v150 = 120.2(150 – 120)/10 = v120.23 Ph¶n øng kÕt thóc sau thêi gian t1 = 16.23 = 128 phót + ë 2000C: Ta cã: v200 = v150.25 Ph¶n øng kÕt thóc sau thêi gian t2 = 165 0,5 phót 2 *VËy nhiÖt ®é t¨ng th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng nhanh cßn thêi gian kÕt thóc cµng gi¶m. VÝ dô 6: VÝ dô 7: *§Ò bµi: Cho ph¶n øng thuËn nghÞch A+B C+D (*) Khi cho 1 mol A t¸c dông víi 1 mol B th× hiÖu suÊt cùc ®¹i cña ph¶n øng lµ 66,67%. a) TÝnh HSCB cña ph¶n øng (*). b) NÕu lîng A gÊp 3 lÇn lîng B th× hiÖu suÊt cùc ®¹i ph¶n øng b»ng bao nhiªu? c) C©n b»ng bÞ dÞch chuyÓn nh thÕ nµo khi t¨ng nhiÖt ®é, biÕt nhiÖt ph¶n øng H = 0? * Môc ®Ých cña ®Ò: Yªu cÇu häc sinh tÝnh lîng chÊt sau ph¶n øng, tÝnh h»ng sè c©n b»ng, vËn dông nguyªn lý L¬ Sat¬liª. * Híng dÉn gi¶i: a) Lóc c©n b»ng: sè mol cña A, B lµ: 0,3333 mol C, D lµ: 0,6667 mol Tæng sè mol chÊt: 2 mol + ë ®©y n = 0  Kc = Kp = Kx = 4 b) Gäi x: lîng chÊt cùc ®¹i ph¶n øng (A) + Lóc c©n b»ng: sè mol cña A lµ (3 – x) B lµ (1 – x) C, D lµ x + T×m ra x dùa vµo Kc = 4 x = 0,90 hay 90%. 3 c) Do H = 0. VËy khi t¨ng nhiÖt ®é c©n b»ng thùc tÕ kh«ng bÞ dÞch chuyÓn, nhng tèc ®é ph¶n øng nhanh h¬n, nghÜa lµ ph¶n øng ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng nhanh h¬n. VÝ dô 26: * §Ò bµi: Trong c«ng nghÖ ho¸ dÇu, c¸c ankan ®îc lo¹i hi®ro ®Ó chuyÓn thµnh hi®rocacbon kh«ng no cã nhiÒu øng dông h¬n. H·y tÝnh nhiÖt cña mçi ph¶n øng sau ®©y: C4H10  C4H6 + H2 H10 (1) CH4  C6H6 + H2 H20 (2) BiÕt n¨ng lîng liªn kÕt E theo kJ. mol-1 cña c¸c liªn kÕt nh sau: E 435,9 416,3 409,1 587,3 Liªn kÕt H–H C–H C–C C = C (víi c¸c liªn kÕt C – H, C – C, c¸c trÞ sè ë trªn lµ trung b×nh trong c¸c hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c nhau). * Môc ®Ých cña ®Ò: Gióp häc sinh vËn dông kü n¨ng tÝnh nhiÖt ph¶n øng dùa theo n¨ng lîng liªn kÕt, chó ý c©n b»ng ph¬ng tr×nh ph¶n øng. * Híng dÉn gi¶i: víi C4H10  C4H6 + 2H2 (1) tÝnh ®îc H10 = 437,6 kJ 6CH4  C6H6 + 9H2 (2) tÝnh ®îc H20 = 581,1 kJ VÝ dô 27: * D¹ng ®Ò gióp häc sinh n¾m v÷ng lý thuyÕt vÒ nguyªn lý chuyÓn dÞch c©n b»ng - c¸c yÕu tè ¶nh hëng, kü n¨ng tÝnh HSCB vµ lîng chÊt trong hÖ (c©n b»ng). * Híng dÉn gi¶i: 1. VÝ dô ph¶n øng este ho¸: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O + §Ó ph¶n øng nhanh ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng cÇn: Dïng xóc t¸c lµ axit (HCl, H2SO4) T¨ng nhiÖt ®é võa ph¶i + BiÖn ph¸p chuyÓn dÞch c©n b»ng vÒ phÝa t¹o thµnh este: T¨ng nång ®é cña axit hoÆc rîu Gi¶m lîng chÊt sau ph¶n øng (lÊy bít s¶n phÈm ra) 2.TÝnh HSCB: + K C2 3,6  a  c . b  c  + Lîng este t¨ng lªn lµ  1,44 lÇn. * D¹ng ®Ò thi víi môc ®Ých lµ : gióp häc sinh n¾m v÷ng lý thuyÕt vÒ h»ng sè c©n b»ng, sù chuyÓn dÞch c©n b»ng khi c¸c yÕu tè thay ®æi. MÆt kh¸c, tæng hîp c¸c kü n¨ng: tÝnh h»ng sè c©n b»ng theo ®é ®iÖn li , ¸p suÊt P vµ ngîc l¹i ; tÝnh n¨ng lîng tù do G0 theo H0, S0 ; ¸p dông quan hÖ Kp vµ Kc ®Ó tÝnh lîng chÊt… VÝ dô 28 : * §Ò bµi : Sunfuryl®iclorua SO2Cl2 lµ ho¸ chÊt phæ biÕn trong ph¶n øng clo ho¸. T¹i 3500C, 2 atm ph¶n øng: SO2Cl2(k) SO2(k) + Cl2(k) (1) cã Kp = 50 4 1. H·y cho biÕt ®¬n vÞ cña trÞ sè ®ã vµ gi¶i thÝch HSCB K p nµy ph¶i cã ®¬n vÞ nh vËy. 2. TÝnh % theo thÓ tÝch SO2Cl2(k) cßn l¹i khi (1) ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng ë ®iÒu kiÖn ®· cho. 3. Ban ®Çu dïng 150 mol SO2Cl2(k), tÝnh sè mol Cl2(k) thu ®îc khi (1) ®¹t tíi c©n b»ng. C¸c khÝ ®îc coi lµ khÝ lÝ tëng (k: khÝ) *Môc ®Ých cña ®Ò:Yªu cÇu häc sinh vËn dông kü n¨ng tÝnh HSCB cña ph¶n øng tõ ®ã tÝnh sè mol,% theo thÓ tÝch cña chÊt. * Híng dÉn gi¶i: 1. KP  PSO2 .PCl2 PSO2Cl2 50 atm 2. C¸ch 1:+ Gäi sè mol SO2Cl2(k) ban ®Çu lµ 1 mol cã ®é ph©n li lµ  2 + Dùa vµo biÓu thøc K P  P. 2 50 tÝnh ®îc  = 0,9806 1  + Sè mol SO2Cl2(k) cßn l¹i lµ 1 -  = 0,0194 mol. Do vËy % theo thÓ tÝch SO2Cl2(k) cßn l¹i lµ 0,98%. C¸ch 2: SO2Cl2(k) SO2(k) + Cl2(k) (1) Kp = 50 atm + Dùa vµo biÓu thøc tÝnh P2 50 2  2P PSO2Cl2 ( k ) 0,0196 KP  tÝnh ®îc P = 0,9902 atm + ¸p suÊt lóc c©n b»ng: atm Do vËy, sè mol SO2Cl2(k) = 0,0098 hay 0,98%. (trong cïng nhiÖt ®é, ¸p suÊt: % theo sè mol còng nh % theo thÓ tÝch) 3. Ban ®Çu dïng 150 mol SO2Cl2(k), sè mol Cl2(k) lóc c©n b»ng nCl nSO nSO Cl  150 0,9806 147,09 mol. VÝ dô 29: [12, ®Ò 2002 – 2003] * §Ò bµi: Khi nung nãng ®Õn nhiÖt ®é cao PCl5 bÞ ph©n li theo ph¬ng tr×nh: PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) 1. Cho m gam PCl5 vµo mét b×nh dung tÝch V, ®un nãng b×nh ®Õn nhiÖt ®é T (K) ®Ó x¶y ra ph¶n øng ph©n li PCl 5. Sau khi ®¹t tíi c©n b»ng ¸p suÊt khÝ trong b×nh b»ng P. a) H·y thiÕt lËp biÓu thøc cña KP theo ®é ph©n li  vµ ¸p suÊt P. b) ThiÕt lËp biÓu thøc cña KC theo , m, V. 2. Trong thÝ nghiÖm 1 thùc hiÖn ë nhiÖt ®é T1 ngêi ta cho 83,300 gam PCl5 vµo b×nh dung tÝch V1. Sau khi ®¹t tíi c©n b»ng ®o ®îc P1 = 2,700 atm. Hçn hîp khÝ trong b×nh cã tØ khèi so víi H2 b»ng 68,862. TÝnh  vµ Kp. 3. Trong thÝ nghiÖm 2 gi÷ nguyªn lîng PCl5 vµ nhiÖt ®é nh ë thÝ nghiÖm 1 nh2 2 2 2 ng thay dung tÝch lµ V2 th× ®o ®îc ¸p suÊt c©n b»ng lµ 0,500 atm. TÝnh tØ sè V2 . V1 4. Trong thÝ nghiÖm 3 gi÷ nguyªn lîng PCl5 vµ dung tÝch b×nh V1 nh thÝ nghiÖm 1 nhng h¹ nhiÖt ®é cña b×nh ®Õn T3 = 0,9T1 th× ®o ®îc ¸p suÊt c©n b»ng lµ 1,944 atm. TÝnh Kp vµ . Tõ ®ã cho biÕt ph¶n øng ph©n li PCl 5 thu nhiÖt hay ph¸t nhiÖt. 5 Cho: Cl = 35,453; P = 30,974; H = 1,008. c¸c khÝ ®Òu lµ khÝ lý tëng. *Môc ®Ých cña ®Ò:Yªu cÇu häc sinh thiÕt lËp biÓu thøc liªn hÖ h»ng sè c©n b»ng theo ®é ph©n li, ¸p suÊt, thÓ tÝch, khèi lîng.Tõ ®ã tÝnh c¸c ®¹i lîng liªn quan. * Híng dÉn gi¶i: 1. ThiÕt lËp biÓu thøc cña KP, KC: Ph¬ng tr×nh: PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) Ban ®Çu: a C©n b»ng: a–x x x mol + Tæng sè mol khÝ lóc c©n b»ng: n = a + x m x Trong ®ã: a  208,239 ;  a * TÝnh KP + ¸p suÊt riªng phÇn lóc c©n b»ng cña mçi khÝ PPCl5  + HSCB a x .P; ax KP = PPCl3 PCl2  PPCl3 .PCl2 PPCl5 x .P ax 2  .P 1  2 * TÝnh KC (cã 2 c¸ch) C¸ch 1: + TÝnh nång ®é c©n b»ng cña mçi khÝ  PCl5   a1    ; V + HSCB V  PCl3  Cl2   a  m 2  PCl5  V 1    208,239V 1    2 KC  KP = KC .(RT) C¸ch 2: + Ta biÕt: +  PCl3   Cl2   a. 2 KC   khÝ = 1 2 KP a m   RT V 1    208,239V 1    ë ®ã PV = nRT = (a + x)RT = a (1+ )RT hay RT = 2. ThÝ nghiÖm 1: * TÝnh 1 PV a 1    83,30 + Sè mol PCl5 ban ®Çu: a = 208,239 0,400 mol + Khèi lîng trung b×nh M cña hçn hîp lóc c©n b»ng 62,826 x 2,016 = 138,753 g/mol + Tæng sè mol khÝ lóc c©n b»ng 83,30 tÝnh ®îc 1= 0,500. n1 a1   1  0,600mol  M * T×m KP t¹i nhiÖt ®é T1 2  0,5 .2,70 0,900 K PT1  1 2 .P1  2 1  1 1   0,5 2 3. ThÝ nghiÖm 2 : - gi÷ nguyªn nhiÖt ®é : KP kh«ng ®æi 6 - Gi÷ nguyªn sè mol PCl5 a = 0,400 mol - ¸p suÊt c©n b»ng P2 = 0,500 atm 2 2 K PT2  2 2 .P2  2 2 0,50 0,900 1 2 1 2 * Ta cã: tÝnh ®îc 2 = 0,802 + Tæng sè mol lóc c©n b»ng n2 = a (1 + 2) = 0,4 (1 + 0,802) = 0,721 mol * T×m quan hÖ gi÷a V1, V2, P1, P2, n1, n2 + ThÓ tÝch b×nh trong thÝ nghiÖm 2 n RT n2 RT2 so víi V1  1 P2 P1 V n P  2  2  1 6,489 lÇn V1 n1 P2 V2  4. ThÝ nghiÖm 3: - Thay ®æi nhiÖt ®é: KP thay ®æi (T3 = 0,9T1) - Gi÷ nguyªn sè mol PCl5 a = 0,400 vµ V1 - ¸p suÊt c©n b»ng P3 = 1,944 atm (do nhiÖt ®é gi¶m, tæng sè mol khÝ n 3 thay ®æi, n3  n1) * T×m 3 + n3 = a (1 + 3) = 0,4 (1 + 3) + Ta cã: P1V1 = nRT1 P3.V1 = n3.RT3 = n3.R.0,9T1  P3 n3 1,944 0,41   3 .0,9  .0,9   P1 n1 2,7 0,6 TÝnh ®îc * TÝnh   3 0,2   n3 0,48mol K PT3 3 K PT  3 2 .P3 0,081 3 1  3 * NhËn xÐt: Khi h¹ nhiÖt ®é, KP gi¶m lµm c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu nghÞch – lµ chiÒu ph¸t nhiÖt. ChiÒu thuËn lµ chiÒu thu nhiÖt. VÝ dô 30: [12, ®Ò 2001 – 2002] * §Ò bµi: T¹i 250C ph¶n øng: 2N2O5(k)  4NO2(k) + O2(k) cã h»ng sè tèc ®é k = 1,8.10-5.s-1; biÓu thøc tÝnh tèc ®é ph¶n øng v = k. C N O . Ph¶n øng trªn x¶y ra trong b×nh kÝn thÓ tÝch 20,0 lÝt kh«ng ®æi. Ban ®Çu lîng N2O5 cho võa ®Çy b×nh. ë thêi ®iÓm kh¶o s¸t, ¸p suÊt riªng phÇn N2O5 lµ 0,070 atm. C¸c khÝ ®Òu lµ lÝ tëng. 1. TÝnh tèc ®é: a) Tiªu thô N2O5. b) H×nh thµnh NO2, O2. 2. TÝnh sè ph©n tö N2O5 ®· bÞ ph©n tÝch sau 30 s. 2 7 5 3. NÕu ph¶n øng trªn cã ph¬ng tr×nh 2N2O5(k)  2NO2(k) + 1/2 O2(k) th× trÞ sè tèc ®é ph¶n øng, h»ng sè tèc ®é ph¶n øng cã thay ®æi kh«ng? Gi¶i thÝch? * Môc ®Ých cña ®Ò: Gióp häc sinh cñng cè kiÕn thøc vÒ tèc ®é ph¶n øng; kü n¨ng: viÕt ph¬ng tr×nh ®éng häc cña ph¶n øng, biÓu thÞ vµ tÝnh tèc ®é h×nh thµnh, tèc ®é tiªu thô, tÝnh sè ph©n tö bÞ ph©n tÝch, mÆt kh¸c t¹i nhiÖt ®é T x¸c ®Þnh: tèc ®é ph¶n øng vp vµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng k ®Òu kh«ng ®æi. * Híng dÉn gi¶i: 1.a) - TÝnh tèc ®é cña ph¶n øng theo biÓu thøc + vp = k. C N O (1) 2 trong ®ã: C N O  2 nN 2 O5  V 5 PN 2 O5 RT 5  0,070 2,8646.10 3 mol.l-1 0,082.298 (2) + vp = 2,8646.10-3 x 1,8.10-5 = 5,16.10-8 mol.l-1.s-1 - TÝnh tèc ®é tiªu thô N2O5: vttN O + 2N2O5(k)  4NO2(k) + O2(k) 2 + vttN O  2 dC N 2O5 dt 5 5  2. vp = - 2.5,16.10-8 = -1,032.10-7 mol.l-1.s-1 (3) - TÝnh tèc ®é h×nh thµnh NO2, O2: vhtNO , vhtO 2 + vhtNO2  + vhtO2  dC NO2 dt dCO2 dt 2 4 .vp = 2,046.10-7 mol.l-1.s-1 vp = 5,16.10-8 mol.l-1.s-1 2. TÝnh sè ph©n tö N2O5 bÞ ph©n tÝch sau thêi gian t: N N O N N O  N  vttN O Vb×nh x t x N0 = 1,032.10-7 x 20 x 30 x 6,023.1023 = 3,729.1019 ph©n tö 3. Ph¬ng tr×nh N2O5(k)  2NO2(k) + 1/2O2(k) T¹i nhiÖt ®é T x¸c ®Þnh, tèc ®é ph¶n øng vp vµ k ®Òu kh«ng ®æi v× : + k chØ phô thuéc vµo nhiÖt ®é + Theo (1), khi k = const, C N O = const th× v = const PC – P0 (Torr) 0 13,5 47,8 85,2 122,7 2PC – P0 (Torr) 632 605 536,4 461,6 386,6 -1 -1 k (mol .l.phót ) 0,811 0,864 0,888 0,882 2 2 5 2 5 5 2 5 157,4 317,2 0,861 * NhËn xÐt: C¸c gi¸ trÞ k xÊp xØ nhau nªn ph¶n øng (1) thuéc bËc 2. b) H»ng sè tèc ®é ph¶n øng k . 5  ki k  i 1 n 0,8612 mol-1.l.phót-1 Bµi 8: 1. Ph¶n øng tù oxi ho¸ - khö trong m«i trêng kiÒm: 3BrO-  BrO3- + 2Br(1) x¶y ra theo quy luËt ®éng häc bËc 2. Nång ®é ban ®Çu cña BrO - lµ 0,1 kmol.m-3; h»ng sè tèc ®é k = 9,3.10-4 m3 (kmol.s)-1 a) Sau bao l©u th× 30%, 99% BrO- bÞ chuyÓn ho¸? 8 b) TÝnh chu kú b¸n huû t1/2 cña ph¶n øng (1). 2. Chøng minh r»ng ®èi víi ph¶n øng mét chiÒu bËc 2 1 2A  s¶n phÈm cã t1/2 = k.a Trong ®ã: a lµ nång ®é ban ®Çu cña A (ë t = 0). Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh viÕt ®îc ph¬ng tr×nh ®éng häc cña ph¶n øng, tÝnh nång ®é vµ thêi gian cña chÊt bÞ chuyÓn ho¸, tÝnh thêi gian nöa ph¶n øng; chøng minh biÓu thøc tÝnh t1/2 cña ph¶n øng. Híng dÉn gi¶i: 1. a) Gäi thêi gian ®Ó 30% BrO- bÞ chuyÓn ho¸ lµ t1. 99% BrO- bÞ chuyÓn ho¸ lµ t2.   1 d BrO  k BrO  3 dt + BiÓu thøc tèc ®é ph¶n øng : v  .   2 . Nång ®é ban ®Çu a = 0,1 ; lîng chuyÓn ho¸ x1 = 0,03 x2 = 0,099. + Lîng cßn l¹i: a – x1 = 0,07 a – x2 = 0,001 + Theo quy luËt ®éng häc bËc 2 ta cã biÓu thøc: 1 1 1 t    k a x a Thay c¸c gi¸ trÞ a, a – x, k t×m ®îc: t1 = 4608,3 s (76,8 phót) t2 = 106,45.104 s (1,77.104 phót) 1 b) Chu kú b¸n huû : t1/2 = k.a + TÝnh ®îc t1/2 = 10753 s (179,2 phót) 2. Chøng minh : + Gäi x lµ lîng A ph¶n øng. 2A  s¶n phÈm. t=0 a 0 t= a–x x + BiÓu thøc tèc ®é ph¶n øng : v =  v= d CA dt k .C A2 d  a  x 2  k . a  x  dt hay dx k  a  x  2 (*) Ph¬ng tr×nh tèc ®é d¹ng vi ph©n. dt + LÊy tÝch ph©n cña (*): dx  a  x   2 k .dt 1 kt  C a x 1 a 1 1  kt   a x a Khi t = 0  x = 0  C = 9 1 1 1 k    (**) Ph¬ngtr×nh tèc ®é d¹ng tÝch ph©n. ta x a 1 a + Khi x = th× k = t .a hay t1/2 = 1 (§iÒu ph¶i chøng minh) k.a 1 2 2 hay Bµi 9: Cho ph¶n øng “khÝ níc” CO2 + H2 CO + H2O  G a) TÝnh cña ph¶n øng ë 1000 K, biÕt H vµ S ë 1000 K lÇn lît -1 lµ: 35040 J.mol ; 32,11 J. mol-1.K-1. b) TÝnh HSCB KC, KP cña ph¶n øng ë 1000K. c) Mét hçn hîp khÝ chøa 35% thÓ tÝch H2, 45% thÓ tÝch CO vµ 20% thÓ tÝch h¬i níc ®îc nung nãng tíi 1000 K. X¸c ®Þnh thµnh phÇn hçn hîp (theo % thÓ tÝch) ë tr¹ng th¸i c©n b»ng. Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh tÝnh G , HSCB KC, KP cña ph¶n øng ë 1000 K tõ ®ã x¸c ®Þnh thµnh phÇn hçn hîp theo % thÓ tÝch cña chÊt trong hçn hîp. Híng dÉn gi¶i: a) ¸p dông biÓu thøc: G H  TS 0 Thay gi¸ trÞ S , H , T tÝnh ®îc G1000 2930 J b) HSCB: KP = KC = 0,703. c) Thµnh phÇn hçn hîp (theo % thÓ tÝch) cña: CO: 34,6%; CO2: 10,4%; H2O: 9,6%; H2: 45,4% Bµi 10: Cho biÕt ph¶n øng: 0 CH4(k) C(gr) + 2H2(k); G298 74,85kJ 0 -1 -1 vµ S 298 (J.K .mol ) cña CH4(k) lµ 186,19; cña C(gr) lµ 5,69; cña H2(k) lµ 130,59. a) TÝnh G cña ph¶n øng ë nhiÖt ®é 298 K. b) Ph¶n øng cã lnKp = - 15,17 – 7905,73 T-1 + 3,68 lnT. TÝnh Kp cña ph¶n øng, so s¸nh c¸c gi¸ trÞ Kp ë 500K vµ 1000K. KÕt qu¶ ®ã cã phï hîp víi nguyªn lý L¬ Sat¬liª kh«ng? Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh tÝnh G cña ph¶n øng, tÝnh KP ë 2 nhiÖt ®é bÊt kú, vËn dông nguyªn lý L¬ Sat¬liª ®Ó gi¶i thÝch kÕt qu¶. Híng dÉn gi¶i: 0 0 0 a) TÝnh: = 50807 J (T = 298 K). G298 H 298  TS 298 b) ë 500 K, tÝnh KP  3.10-4 ë 1000 K, tÝnh KP  10,43. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 K P500 K  K P1000 K Ph¶n øng thu nhiÖt, khi nhiÖt ®é t¨ng th× K P t¨ng. VËy kÕt qu¶ trªn phï hîp víi nguyªn lý L¬ Sat¬liª. Bµi 11: C©n b»ng: N2O4(k) 2NO2(k) nhËn ®îc xuÊt ph¸t tõ a mol N2O4 tinh khiÕt. a) Gäi  lµ ®é ph©n li cña N2O4:  = Sè mol N2O4 bÞ ph©n li Sè mol N2O4 ban ®Çu TÝnh sè mol NO2, N2O4 vµ tæng sè mol cña hÖ khi c©n b»ng theo a vµ . b) TÝnh ¸p suÊt riªng phÇn cña NO 2, N2O4 theo  vµ ¸p suÊt tæng céng P cña hÖ khi c©n b»ng. 10 c) ThiÕt lËp biÓu thøc sù phô thuéc cña HSCB Kp vµo P vµ . d) NÕu ban ®Çu cã 1,588 g N2O4 trong b×nh dung tÝch 0,5 lÝt, ë 25 0C vµ ¸p suÊt P lóc c©n b»ng lµ 760 mmHg th× , KP, ¸p suÊt riªng phÇn cña NO2, N2O4 lµ bao nhiªu? Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh thiÕt lËp vµ tÝnh sè mol, ¸p suÊt riªng phÇn cña chÊt, tÝnh HSCB KP ë ®iÒu kiÖn cô thÓ. Híng dÉn gi¶i: a) XÐt c©n b»ng: N2O4(k) 2NO2(k) Ban ®Çu: a C©n b»ng: a (1 - ) 2a + Sè mol NO2: 2a N2O4: a (1 - ) Tæng sè mol cña hÖ: a (1 + ) b) ¸p suÊt riªng phÇn cña N2O4, NO2: 1  PN 2O4  .P 1 2 PNO2  .P 1 c) Ta biÕt: KP  2 PNO 2 PN 2O4 Thay c¸c biÓu thøc PN O , PNO råi biÕn ®æi ta ®îc: 2 4 2 2 4 KP  .P 1  2 d) + §· biÕt: a = 0,01726 mol; V = 0,5 lÝt; P = 1 atm. TÝnh sè mol cña hÖ lóc c©n b»ng: n  PV 0,02046 R.T + Ta cã: a (1 + ) = n hay  = 0,1854 + TÝnh KP = 0,1424 + PN O 0,687 atm ; PNO 0,313 atm 2 4 2 Bµi 12 : ë nhiÖt ®é T, ¸p suÊt 1 atm cã c©n b»ng sau : N2O4(k) 2NO2(k) (1) Gi¶ thiÕt c¸c khÝ ®Òu lµ khÝ lÝ tëng. a) ThiÕt lËp biÓu thøc HSCB KP lµ d¹ng mét hµm cña ®é ph©n li  vµ ¸p suÊt chung P. b) X¸c ®Þnh KP, KC, G cña ph¶n øng (1) ë 333 K,  = 0,525. c) X¸c ®Þnh H, S cña ph¶n øng (1) ë 333 K. Cho biÕt ë 373 K cã KP = 14,97. d) TÝnh KP cña ph¶n øng (1) khi  = 11%. §é ph©n li  thay ®æi nh thÕ nµo khi P tõ 1 atm gi¶m cßn 0,8 atm ? e) §Ó  ®¹t tíi 8% th× ph¶i nÐn hçn hîp khÝ tíi ¸p suÊt nµo ? NhËn xÐt vÒ chiÒu cña ph¶n øng (1). 0 11 Môc ®Ých cña bµi : Yªu cÇu häc sinh thiÕt lËp biÓu thøc tÝnh K P theo , P ; x¸c ®Þnh KP, KC, G , H, S cña ph¶n øng ë ®iÒu kiÖn cô thÓ, ¸p dông nguyªn lÝ L¬ Sat¬liª ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu ph¶n øng. Híng dÉn gi¶i: 0 a) 4 2 KP  .P 1  2 b) KP = 1,52 ; KC = 0,0557 mol.l-1 ; G 0 = - 1,16 kJ.mol-1 c) H = 59,103 kJ.mol-1 ; S = 181 J.mol-1.K-1 d) Thay  = 0,11 vµo tÝnh ®îc KP = 0,049. Khi P tõ 1 atm gi¶m cßn 0,8 atm, ®é ph©n li  t¨ng c©n b»ng (1) chuyÓn dÞch theo chiÒu tõ tr¸i sang ph¶i. e)  = 0,08 ; KP = 0,049 ta tÝnh ®îc P = 1,9 atm. VËy khi  gi¶m c©n b»ng (1) chuyÓn dÞch theo chiÒu tõ ph¶i sang tr¸i. Bµi 13: 1. Thùc hiÖn tæng hîp NH3 theo ph¶n øng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (1) a) Chøng minh r»ng ë nhiÖt ®é, ¸p suÊt x¸c ®Þnh, hiÖu suÊt ph¶n øng sÏ cùc ®¹i nÕu thµnh phÇn mol cña hçn hîp c¸c chÊt t¸c dông lÊy ®óng theo hÖ sè tû lîng cña chóng. b) ë 723 K ph¶n øng (1) cã K P 2.10  4 ë 850 K ph¶n øng (1) cã K P 0,2.10 4 T×m nhiÖt ®é cña sù chuyÓn ho¸ (ë kho¶ng nhiÖt ®é) trªn. 2. Ph¶n øng (1) cã H 0  92,5kJ . Khi ph¶n øng ®¹t c©n b»ng thu ®îc 36% NH3 díi ¸p suÊt 300 atm, 4500C. a) TÝnh HSCB KP. b) ë 4500C ph¶i dïng ¸p suÊt bao nhiªu ®Ó ®¹t 50% NH3. c) Díi ¸p suÊt 300 atm th× ë nhiÖt ®é nµo ®Ó ®¹t 50% NH 3. Cho biÕt chiÒu cña c©n b»ng (1). Môc ®Ých cña bµi: Gióp cho häc sinh cã kÜ n¨ng tæng hîp: chøng minh gi¶ thiÕt lµ ®óng, tÝnh HSCB KP, tÝnh sè mol, nhiÖt ®é (¸p dông biÓu thøc cña ®Þnh luËt KiecHoff), t×m ¸p suÊt, vµ xÐt chiÒu ph¶n øng. Híng dÉn gi¶i: 1.a) Ph¶n øng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (1) + Gi¶ thiÕt: PN  PH  PNH P 1atm 1 2 2 KP  2 2 NH 3 P 3 H2 PN 2 .P  3 2 2 NH 3 3 4 N2 H2 x .P (2) K x P  2 x . x .P + LÊy Nªpe 2 vÕ cña (2): ln Kx = ln KP + 2ln P  ln K x 2 ln x NH 3  ln x N 2 3 ln x H 2 2. dx NH 3 x NH 3  dx N 2 x N2  3dx H 2 xH 2 + HiÖu suÊt ph¶n øng sÏ cùc ®¹i khi ln Kx = 0 12 (3)  x NH3  x N2  xH 2 1   dx NH3  dx N2  dx H 2 0   P 1atm Ta cã:  dxNH3 0 Khi x 1  (a) NH3   dxN2  dxH2 0  dxN2  dxH2 + Thay (a) vµo (3) ®îc: x H 3x N Do vËy tØ lÖ phÇn mol cña N2 : H2 lµ 1 : 3 b) + Ta cã: 2 2 H 0 S 0 A ln K P1    B RT1 R T1 H 0 S 0 A ln K P2    B RT2 R T2 (BiÕn ®æi tõ biÓu thøc: G0 = H0 - TS0 = -RT ln KP) K P2  1 1  A   (b) K P1  T2 T1  Thay c¸c gi¸ trÞ K P1 , K P2 , T1 , T2 vµo (b) tÝnh ®îc:  ln A = 11144,162; B = - 18,721 + MÆt kh¸c: G = - RT lnK Trong ®ã: ln K  A 11144,162 B   18,721 T T Khi ph¶n øng ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng: G = 0  lnK = 0 hay T = 595,3 K VËy nhiÖt ®é cña sù chuyÓn ho¸ trªn lµ 595,3 K. 2. a) HSCB KP: + Ph¶n øng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (1); H0 = - 92,5 kJ Ban ®Çu: 1 3 0 C©n b»ng: 1 -  3(1 - ) 2 Tæng sè mol hÖ lóc c©n b»ng: 4 - 2 HiÖu suÊt ph¶n øng ®¹t 36% NH3 nghÜa lµ + Ta cã: 13 2 0,36 4  2 hay  = 0,529. K P1  2 x NH 3 x N 2 .x 3 H2 (2) .P  2 Trong ®ã: x NH 0,36 ; x N 0,16 ; Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (2) ta tÝnh ®îc: b) ë 4500C, K P 0,813.10  4 . 3 x H 2 0,48 ; 2 P = 300 atm. K P1 0,813.10  4 1 + HiÖu suÊt ph¶n øng ®¹t 50% NH3 nghÜa lµ: 2 0,5 4  2 hay  = 0,667 + Trong ®ã: x NH 0,5 ; x N 0,125 ; x H 0,375 . Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (2) ta tÝnh ®îc: P = 683 atm c) Díi P = 300 atm, 4500C tÝnh ®îc K P 0,813.10  4 VËy P = 300 atm, ( t 20 ) T2 = ? , K P ? + TÝnh xem ë P = 300 atm, K P ? Theo b) ë 4500C: x NH 0,5 ; x N 0,125 ; x H 0,375 ; P = 300 atm;  = 0,667. Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (2) tÝnh ®îc K P 4,21.10  4 + T×m nhiÖt ®é ( t 20 ) T2. ¸p dông biÓu thøc cña ®Þnh luËt KiecHoff: 3 2 2 1 2 2 3 2 2 2 K P2 H 0  1 1     ln  Ta cã: (c) K P1 R  T1 T2  Thay c¸c gi¸ trÞ: K P1 , K P2 , T1 vµo (c) tÝnh ®îc T2 = 653,1K hay 380,10C * NhËn xÐt: T¹i T1 = 723K cã K P 0,813.10  4 T2 = 653,1K cã K P 4,21.10  4 1 2 Ph¶n øng (1) lµ to¶ nhiÖt H0 < 0), KP tØ lÖ nghÞch víi T. Khi nhiÖt ®é gi¶m, KP t¨ng. VËy c©n b»ng (1) chuyÓn dÞch theo chiÒu tõ tr¸i sang ph¶i (t¹o NH3). Bµi 14: Amoniac (NH3) ®îc tæng hîp theo ph¶n øng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (1) 1. Chøng minh r»ng ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt nhÊt ®Þnh nång ®é cña NH3 lµ lín nhÊt nÕu xuÊt ph¸t tõ hçn hîp cã tØ lÖ N2 : H2 lµ 1 : 3 theo sè mol. 2. a) Dïng sè liÖu nhiÖt ®éng díi ®©y: N2 H2 NH3 0 1 0 0 - 46,19 H 298  k .J .mol  : 0 1 1 191,49 130,59 192,51 S 298  J .K .mol  : TÝnh G0 cña ph¶n øng ë 250C 0 0 b) NÕu coi H 298 vµ S 298 cña ph¶n øng lµ kh«ng ®æi theo nhiÖt ®é th× ë nhiÖt ®é nµo ph¶n øng ®æi chiÒu ? 14 3. §Ó cã hiÖu suÊt NH3 cao, cÇn tiÕn hµnh ph¶n øng ë ¸p suÊt nh thÕ nµo ? V× sao ? 4. TÝnh xem cÇn ph¶i tiÕn hµnh ph¶n øng ë ¸p suÊt lµ bao nhiªu ®Ó hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ hçn hîp ban ®Çu (N2 + 3H2) lµ 90%, nÕu ph¶n øng ®îc thùc hiÖn ë 4500C vµ tØ lÖ mol cña N2 : H2 lµ 1 : 3 ? Môc ®Ých cña bµi : Yªu cÇu häc sinh chøng minh gi¶ thiÕt, tÝnh G0 cña ph¶n øng, t×m nhiÖt ®é ph¶n øng ®æi chiÒu, tÝnh ¸p suÊt ë ®iÒu kiÖn bÊt kú. Híng dÉn gi¶i: 1. Tõ tØ lÖ N2 : H2 lµ 1 : 3 theo sè mol hay x H 3 x N PN  PH  PNH P 1atm + Ta gi¶ thiÕt : -2 Mµ KP = Kx.P hay Kx = KP.P2 (2) LÊy Nªpe 2 vÕ cña (2), biÕn ®æi ta cã : 2 2 ln K x 2. dx NH 3 x NH 3  2 dx N 2 xN2 2 3  3dx H 2 (3) xH 2 + Khi ln Kx = 0, hiÖu suÊt ph¶n øng sÏ cùc ®¹i. ta cã :  x NH3  x N2  xH 2 1   dx NH3  dx N2  dxH 2 0   T , P const  dxNH3 0 + Gi¶ sö x 1  NH3   dxN2  dxH2 0  dxN2  dxH2 (4) Thay (4) vµo (3) ®îc : x H 3x N (hîp lý) VËy xuÊt ph¸t tõ hçn hîp cã tØ lÖ N2 : H2 lµ 1 : 3 theo sè mol ( x H 3 x N ) ë T, P nhÊt ®Þnh nång ®é NH3 lµ lín nhÊt ( x NH 1 ). 0 0 0 2.a) TÝnh G298 H 298  TS 298  33304,48 J b) Ph¶n øng ®æi chiÒu ë nhiÖt ®é T > 466 K. 3. Dùa theo nguyªn lÝ L¬ Sat¬liª, cÇn tiÕn hµnh ph¶n øng ë ¸p suÊt cao. 4. + LËp biÓu thøc liªn hÖ KP theo Kx vµ P KP = Kx. P-2 + TÝnh : Kx, KP thay vµo biÓu thøc t×m ®îc P = 5284 atm. Bµi 15 : Photphopentaclorua ph©n huû theo ph¬ng tr×nh : PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) (1) Trong b×nh ph¶n øng, ban ®Çu cã chøa 0,3 mol PCl 5 díi ¸p suÊt 1 atm. Khi c©n b»ng thiÕt lËp cã ¸p suÊt lµ 1,25 atm ë thÓ tÝch, nhiÖt ®é kh«ng ®æi. a) TÝnh ®é ph©n li , HSCB KP vµ ¸p suÊt riªng phÇn cña tõng cÊu tö trong hÖ. 2 2 2 3 15 2 b) LËp biÓu thøc liªn hÖ gi÷a ®é ph©n li  vµ ¸p suÊt chung cña hÖ lóc c©n b»ng PCB. Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh tÝnh ®îc c¸c ®¹i lîng: ®é ph©n li , HSCB KP, sè mol, ¸p suÊt riªng phÇn cña tõng cÊu tö; thiÕt lËp biÓu thøc liªn hÖ gi÷a , vµ KCB. Híng dÉn gi¶i: a) TÝnh , KP, PPCl , PPCl , PCl : * XÐt ph¬ng tr×nh: PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k) (1) Ban ®Çu: 0,3 C©n b»ng: 0,3 – x x x Sè mol khÝ tríc c©n b»ng: nt = 0,3 øng víi Pt. Sè mol sau c©n b»ng: nS = 0,3 + x øng víi Ps. 5 3 + V× V, T kh«ng ®æi nªn: 2 nt P  t ns Ps 0,3 1   x 0,075 0,3  x 1,25 x kh¸c   0,3 0,25(25%)  MÆt  PCl3 Cl2 0,075mol + Sè mol khÝ lóc c©n b»ng :   PCl5 0,225mol ¸p suÊt riªng phÇn : PPCl3 PCl2 + HSCB KP  0,225 0,75atm 0,3  0,075 0,075 1,25. 0,25atm 0,375 PPCl5 1,25. PPCl3 .PCl2 PPCl5 0,0833atm (cã thÓ tÝnh Kp theo Kx) b) BiÓu thøc liªn hÖ gi÷a  vµ PCB: + Gäi ¸p suÊt ban ®Çu lµ Pt øng víi sè mol nt. ¸p suÊt lóc c©n b»ng lµ PCB víi sè mol nCB. + Ta cã tØ lÖ: Pt n n .P  t  PCB  CB t PCB nCB nt + Thay (2)  nCB 0,31    vµo (2) ta cã:   nt 0,3 PCB = Pt (1 + ) = 1 +  (Pt = 1 atm) Bµi 16 : ë nhiÖt ®é x¸c ®Þnh vµ díi ¸p suÊt 1 atm, ®é ph©n li cña N 2O4 thµnh NO2 lµ 11%. 16 atm. a) TÝnh HSCB KP cña ph¶n øng. b) §é ph©n li sÏ thay ®æi nh thÕ nµo khi ¸p suÊt gi¶m tõ 1 atm xuèng 0,8 c) §Ó cho ®é ph©n li gi¶m xuèng cßn 8% th× ph¶i nÐn hçn hîp khÝ tíi ¸p suÊt nµo? KÕt qu¶ nhËn ®îc cã phï hîp víi nguyªn lý L¬ Sat¬liª kh«ng? V× sao? Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh tÝnh ®îc HSCB KP cña ph¶n øng, ¸p suÊt nguyªn lý L¬ Sat¬liª xÐt c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn c©n b»ng ph¶n øng. Híng dÉn gi¶i: a) T = const,  = 0,11, gi¶ sö ban ®Çu cã 1 mol N2O4. Ph¶n øng N2O4(k) 2NO2(k) (1) 2 KP = 4 2 .P HSCB: (*) 1  Thay c¸c gi¸ trÞ , P vµo biÓu thøc (*) tÝnh ®îc KP = 0,049. b) ¸p suÊt gi¶m tõ 1 atm xuèng 0,8 atm, ®é ph©n li  t¨ng do: KP = 0,049, P = 0,8 atm tÝnh ®îc  = 0,123 hoÆc : Khi ¸p suÊt gi¶m c©n b»ng (1) chuyÓn dÞch theo chiÒu thuËn hay chiÒu t¨ng sè ph©n tö khÝ. c) §é ph©n li  = 0,08, KP = 0,049. Thay , KP vµo biÓu thøc (*) tÝnh ®îc P = 1,9 atm. Nh vËy, khi ¸p suÊt t¨ng tõ 1 atm lªn 1,9 atm c©n b»ng (1) chuyÓn dÞch theo chiÒu nghÞch. KÕt qu¶ nhËn ®îc phï hîp víi nguyªn lý L¬ Sat¬liª. Bµi 17: Cho c¸c ph¶n øng: C(gr) + 1 O2(k)  CO(k) (1) G10  110500  89T J 2 G20  393500  3T J C(gr) + O2(k)  CO2(k) (2) T: NhiÖt ®é (K) bÊt kú; (gr: graphit). a) TÝnh G vµ KP cña ph¶n øng sau ®©y ë 1000K. 2CO(k)  C(gr) + CO2(k) (a) b) TÝnh ¸p suÊt riªng phÇn CO, CO2 cña ph¶n øng (a) khi c©n b»ng t¹i 1000K, ¸p suÊt lµ 1 atm. c) Ph¶n øng (a) lµ to¶ nhiÖt hay thu nhiÖt. C©n b»ng chuyÓn dÞch nh thÕ nµo khi t¨ng nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cña ph¶n øng (a). d) TÝnh KP cña c¸c ph¶n øng sau ë 1000K: 0 CO(k)  1 2 C (gr) + 1 2 CO2(k) (b) C(gr) + CO2(k)  2CO (k) (c) Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh tæ hîp ph¶n øng tÝnh c¸c ®¹i lîng: G0 vµ KP cña ph¶n øng, tÝnh ¸p suÊt riªng phÇn cña chÊt ë 1000 K; vËn dông nguyªn lý L¬ Sat¬liª xÐt chiÒu ph¶n øng. Híng dÉn gi¶i: a) + Tæ hîp ph¶n øng (1) vµ (2) ®îc ph¶n øng (a). Ta cã: Ga0 G20  2G10 hay: Ga0  172500  175T ë 1000K: Ga0 2500 J + ¸p dông biÓu thøc: G  RT . ln K 0 17 TÝnh ®îc: KP = 0,7403 atm-1. b) T = 1000K, p = 1atm PCO 0,331atm ; PCO = 0,669 atm. c) Do H0 < 0, S0 < 0: Ph¶n øng (a) lµ ph¶n øng to¶ nhiÖt. + Khi t¨ng nhiÖt ®é, c©n b»ng (a) chuyÓn dÞch theo chiÒu thu nhiÖt hay chiÒu nghÞch. + Khi t¨ng ¸p suÊt, c©n b»ng (a) chuyÓn dÞch theo chiÒu lµm gi¶m sè ph©n tö khÝ hay chiÒu thuËn. d) Víi ph¶n øng (b): T = 1000K 2  Gb0 Ga0 / 2 1250J   K P 0,86(atm)  1/ 2  GC0  Ga0  2500 J Víi ph¶n øng (c)   K P 1,35atm Bµi 18: Trén CO víi h¬i H2O t¹i 1000K theo tØ lÖ mol 1 : 1. TÝnh thµnh phÇn cña hçn hîp ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng. lg K P  20,113 BiÕt r»ng: 2H2O(h) 2H2(k) + O2(k) lg K P  20,4 2CO2(k) 2CO(k) + O2(k) Môc ®Ých cña bµi: Yªu cÇu häc sinh x¸c ®Þnh ph¶n øng x¶y ra, tõ ®ã tÝnh thµnh phÇn hçn hîp ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng. Híng dÉn gi¶i: + Ph¶n øng x¶y ra: CO(k) + H2O(h) CO2(k) + H2(k) cã lg K P  1 lg K P  lg K P  0,1435 2 hay KP = 1,392. Do  v = 0 nªn KP = KC = Kx = 1,392 + Ph¶n øng: CO(k) + H2O(h) CO2(k) + H2(k) Ban ®Çu: 1 1 C©n b»ng: 1 – x 1 – x x x Tæng sè mol lóc c©n b»ng: 2 mol + ¸p dông biÓu thøc tÝnh Kx ta cã: 1 2 1 K x 1,392  + VËy sè mol: HoÆc % sè mol: 2 x2 1  x  2 t×m ®îc x = 0,54 mol. CO2 = H2 = 0,54 mol CO = H2O = 0,46 mol CO2 = H2 = 27% CO = H2O = 23% 18 Thùc nghiÖm s ph¹m IV.1. Môc ®Ých, ph¬ng ph¸p vµ tæ chøc thùc nghiÖm s ph¹m IV.1.1. Môc ®Ých thùc nghiÖm Trªn c¬ së nh÷ng néi dung ®· ®Ò xuÊt ë ch¬ng II vµ ch¬ng III, chóng t«i ®· tiÕn hµnh thùc nghiÖm s ph¹m nh»m môc ®Ých sau: - Nghiªn cøu hiÖu qu¶ cña viÖc gi¶ng d¹y theo néi dung luËn v¨n nh»m ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng n¾m v÷ng lý thuyÕt c¬ b¶n vµ kh¶ n¨ng vËn dông lý thuyÕt vµo viÖc gi¶i bµi tËp. - Sö dông hÖ thèng c¸c c©u hái vµ bµi tËp trªn vµo viÖc kh¾c s©u kiÕn thøc träng t©m, rÌn luyÖn kü n¨ng c¬ b¶n cña tõng ch¬ng nh»m n©ng cao chÊt lîng gi¶ng d¹y; thóc ®Èy qu¸ tr×nh häc tËp, t×m tßi s¸ng t¹o cña häc sinh. - So s¸nh kÕt cña cña líp thùc nghiÖm víi kÕt qu¶ cña líp ®èi chøng. Tõ ®ã xö lý, ph©n tÝch kÕt qu¶ ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ¸p dông hÖ thèng c¸c c©u hái vµ bµi tËp trªn do chóng t«i ®Ò xuÊt còng nh c¸ch sö dông nã trong viÖc gi¶ng d¹y ë c¸c líp chuyªn Ho¸ vµ båi dìng häc sinh chuÈn bÞ dù thi häc sinh giái Ho¸ ë c¸c cÊp hiÖn nay. IV.1.2. Ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm a. Chän ®èi tîng vµ ®Þa bµn thùc nghiÖm §Ó tiÕn hµnh thùc nghiÖm tèt nh÷ng néi dung ®· ®îc biªn so¹n ë ch¬ng II, III; chóng t«i ®· tiÕn hµnh thùc nghiÖm ë c¸c ®èi tîng lµ häc sinh trêng THPT chuyªn cã uy tÝn vµ chÊt lîng tèt. Cô thÓ lµ: Trêng THPT chuyªn Lª Hång Phong – Nam §Þnh ®îc gäi lµ trêng A Trêng THPT chuyªn NguyÔn HuÖ – Hµ §«ng – Hµ T©y ®îc gäi lµ trêng B Mçi trêng ®Òu cã lo¹i líp ë khèi 11 vµ khèi 12. + Líp d¹y theo ph¬ng ph¸p b×nh thêng ®îc gäi lµ líp ®èi chøng (§C). + Líp d¹y theo ph¬ng ph¸p sö dông hÖ thèng c©u hái vµ bµi tËp trªn ®îc gäi lµ líp thùc nghiÖm (TN). §Æc biÖt: TiÕn hµnh thùc nghiÖm ®èi víi ®æi tuyÓn dù thi häc sinh giái Quèc Gia cña trêng THPT chuyªn Lª Hång Phong –Nam §Þnh n¨m häc 2003-2004. b. Ph¬ng ph¸p tiÕn hµnh thùc nghiÖm Bao gåm c¸c bíc: - Gi¶ng d¹y häc sinh líp 11, líp 12 vµ híng dÉn häc sinh ®éi dù tuyÓn lµm bµi tËp. - Ra 2 ®Ò kiÓm tra víi 2 møc ®é kh¸c nhau cho khèi 11 vµ 12 (xem phô lôc I vµ phô lôc II). + §Ò 1: §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng n¾m v÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n. + §Ò 2: §¸nh gi¸ kü n¨ng gi¶i bµi tËp vËn dông lý thuyÕt c¬ b¶n. - Ra 2 ®Ò kiÓm tra tæng hîp cho ®éi dù tuyÓn (xem phô lôc III). - ChÊm bµi kiÓm tra. - S¾p xÕp kÕt qu¶ theo thø tù tõ thÊp ®Õn cao cô thÓ tõ 0 – 10 ®iÓm, ph©n thµnh 3 nhãm. + Nhãm kh¸, giái cã c¸c ®iÓm: 7, 8, 9, 10. + Nhãm trung b×nh cã c¸c ®iÓm: 5, 6. + Nhãm yÕu kÐm cã c¸c ®iÓm: 0, 1, 2, 3, 4. - So s¸nh kÕt qu¶ líp thùc nghiÖm vµ líp ®èi chøng trong mét trêng. - ¸p dông to¸n häc thèng kª; xö lý ph©n tÝch kÕt qu¶. - KÕt luËn. 19 IV.1.3. Tæ chøc thùc nghiÖm Tæ chøc thùc nghiÖm t¹i khèi 11, 12 cña 2 trêng THPT chuyªn vµ víi ®éi dù tuyÓn häc sinh giái Quèc Gia. Sau ®©y lµ tªn trêng vµ tªn gi¸o viªn tiÕn hµnh thùc nghiÖm : Trêng THPT chuyªn Lª Hång Phong (Nam §Þnh) (A), L¹i ThÞ Thu Thuû. Trêng THPT chuyªn NguyÔn HuÖ (Hµ §«ng) (B), C« Chu Kim Oanh. IV.2. Néi dung thùc nghiÖm s ph¹m IV.2.1. Néi dung thùc nghiÖm s ph¹m + Gi¶ng d¹y t¹i líp 11, líp 12 chuyªn Ho¸. + Bíc ®Çu båi dìng häc sinh kh¸, giái dù thi häc sinh giái c¸c cÊp. +Ra ®Ò kiÓm tra, chÊm bµi, ph©n tÝch kÕt qu¶. IV.2.2. Xö lý sè liÖu thùc nghiÖm s ph¹m [8] Chóng t«i ®· tiÕn hµnh ®¸nh gi¸ chÊt lîng, ph¸t hiÖn häc sinh cã tÝnh s¸ng t¹o, cã n¨ng khiÕu vÒ hãa häc th«ng qua 2 bµi kiÓm tra cho khèi 11, 12 cña líp thùc nghiÖm vµ líp ®èi chøng, ®ång thêi kiÓm tra 2 bµi tæng hîp víi ®éi dù tuyÓn häc sinh giái Quèc gia. §ång thêi chÊm bµi theo thang ®iÓm bËc 10. Sö dông ph¬ng ph¸p thèng kª to¸n häc ®Ó xö lý kÕt qu¶ thùc nghiÖm thu ®îc. + LËp b¶ng ph©n phèi tÇn sè, tÇn suÊt cho c¸c líp ®èi chøng vµ líp thùc nghiÖm víi Xi lµ ®iÓm sè, ni lµ sè häc sinh ®¹t ®iÓm Xi. + BiÓu diÔn kÕt qu¶ b»ng ®å thÞ vµ biÓu ®å. + TÝnh c¸c tham sè ®Æc trng cña b¶ng. IV.2. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ thùc nghiÖm s ph¹m a. KÕt qu¶ thùc nghiÖm KÕt qu¶ ®iÓm kiÓm tra tÝnh theo sè häc sinh ®¹t ®iÓm X i, % häc sinh ®¹t ®iÓm Xi, % häc sinh ®¹t ®iÓm Xi trë xuèng ®îc chØ ra ë c¸c b¶ng tõ b¶ng 1 ®Õn b¶ng 10 vµ 15. KÕt qu¶ xÕp lo¹i sè % häc sinh ®¹t ®iÓm kh¸ giái, trung b×nh, yÕu kÐm ®îc chØ ra ë c¸c b¶ng tõ b¶ng 11 ®Õn b¶ng 14 vµ 16. MÆt kh¸c tõ sè liÖu ë c¸c b¶ng chóng t«i x©y dùng c¸c ®å thÞ vµ biÓu ®å: 6 ®å thÞ (h×nh 1 ®Õn h×nh 6) vµ 1 biÓu ®å (h×nh 7). Sau ®©y chóng t«i chän c¸c líp ®èi chøng (§C) vµ thùc nghiÖm (TN) Trêng A Trêng B Líp §C Líp TN Líp 11 Ho¸ 1 – 11 Ho¸ 2 líp 12 Ho¸ 1 – 12 Ho¸ 2 Líp 11 Ho¸ 1 – 11 Ho¸ 2 Líp 12 Ho¸ 1 – 12 Ho¸ 2 (A) §éi dù tuyÓn LÇn 1 vµ LÇn 2. B¶ng 11: líp 11 lÇn 1*: Trêng A B Líp thÞ Në §C thÞ Në §C YÕu - KÐm 0,0 5,9 0,0 5,9 Sè % häc sinh Trung b×nh 5,9 29,4 35,3 58,8 Kh¸ - Giái 94,1 64,7 64,7 35,3 *B¶ng xÕp lo¹i sè % häc sinh yÕu –kÐm, trung b×nh, kh¸-giái líp 11 lÇn 1 cña trêng A vµ trêng B. B¶ng 12: líp 11 lÇn 2*: Trêng Líp YÕu - KÐm 20 Sè % häc sinh Trung b×nh Kh¸ - Giái
- Xem thêm -