Giáo án Bài 18. Ôn tập chương 5

HS nhớ lại ý nghĩa của dấu và độ lớn $\Delta_rH^\circ$, nhận ra ba mốc cần thống nhất khi ôn tập: phương trình cụ thể, trạng thái chất và đơn vị.

GV chiếu hai câu hỏi:

• Câu 1: Phản ứng có $\Delta_rH^\circ_{298}=-200$ kJ cho 2 mol A tiêu thụ. Nếu 0,30 mol A phản ứng thì $\Delta_rH$ bằng bao nhiêu?
• Câu 2: Khi đốt cháy 1 mol khí $\text{CH}_4$, dấu của nhiệt phản ứng là dương hay âm? Vì sao?
  HS trả lời nhanh bằng cách giơ thẻ hoặc nói miệng.

• Câu 1: $-200\times 0{,}30/2=-30$ kJ. HS nêu được phải chia cho hệ số 2 của phương trình, không nhân trực tiếp.
• Câu 2: Âm (phản ứng toả nhiệt, $\Delta_rH^\circ_{298}<0$).
• Kết luận HS ghi vào vở: thống nhất ba mốc là phương trình cụ thể, trạng thái chất, đơn vị kJ hoặc kJ/mol.

HS hệ thống hoá khái niệm phản ứng toả nhiệt, thu nhiệt, enthalpy tạo thành chuẩn và quy ước của đơn chất; nêu được ý nghĩa của $\Delta_rH^\circ_{298}$.

HS làm việc nhóm 4 trên khăn trải bàn, hoàn thành Phiếu học tập số 1 gồm các mục:

• Mục a: Nêu định nghĩa phản ứng toả nhiệt và phản ứng thu nhiệt, kèm dấu của $\Delta_rH^\circ_{298}$.
• Mục b: Nêu định nghĩa enthalpy tạo thành chuẩn $\Delta_fH^\circ_{298}$ và quy ước đơn chất ở trạng thái tham chiếu.
• Mục c: Nêu ý nghĩa của $\Delta_rH^\circ_{298}$ và ba yếu tố phải ghi kèm khi viết giá trị.
• Mục d: Nhận xét về nhiệt thất thoát khi đo nhiệt dung dịch (ví dụ 2 trong sách, bài 8).

• Phản ứng toả nhiệt: $\Delta_rH^\circ_{298}<0$, nhiệt của hệ được giải phóng ra môi trường.
• Phản ứng thu nhiệt: $\Delta_rH^\circ_{298}>0$, hệ hấp thụ nhiệt từ môi trường.
• $\Delta_fH^\circ_{298}$ là biến thiên enthalpy khi tạo thành 1 mol chất từ các đơn chất ở điều kiện chuẩn; đơn chất ở trạng thái tham chiếu có $\Delta_fH^\circ_{298}=0$.
• $\Delta_rH^\circ_{298}$ ghi kèm phương trình, trạng thái chất và đơn vị kJ (theo đúng hệ số của phương trình).
• Nhiệt thất thoát làm đo được nhiệt toả nhỏ hơn giá trị thật.

HS vận dụng công thức tính $\Delta_rH^\circ_{298}$ theo enthalpy tạo thành, biết nhân hoặc chia $\Delta_rH$ theo hệ số và đảo chiều phản ứng; nhận biết năng lượng liên kết cho giá trị gần đúng.

HS làm việc cặp đôi, hoàn thành Phiếu học tập số 2 gồm:

• Mục a: Ví dụ 1 trong sách: $\Delta_rH$ theo phương trình là $-80$ kJ. Đảo chiều rồi nhân 3, tính $\Delta_rH$ theo kJ.
• Mục b: Ví dụ 2 trong sách: phương trình có $\Delta_rH=-200$ kJ cho 2 mol A tiêu thụ. Tính $\Delta_rH$ khi 0,30 mol A phản ứng.
• Mục c: Cho $\Delta_fH^\circ_{298}$ của các chất đầu và sản phẩm trên cùng mốc, tính $\Delta_rH^\circ_{298}$.
• Mục d: Nêu lý do năng lượng liên kết trung bình chỉ cho giá trị gần đúng.

• Mục a: Đảo chiều $+80$ kJ; nhân 3: $+240$ kJ.
• Mục b: $-200\times 0{,}30/2=-30$ kJ.
• Mục c: $\Delta_rH^\circ_{298}=H_{\text{sản phẩm}}-H_{\text{chất đầu}}=-50-100=-150$ kJ (theo mốc đề cho).
• Mục d: Năng lượng liên kết là giá trị trung bình trên nhiều hợp chất nên chỉ cho kết quả gần đúng; trạng thái chất cũng ảnh hưởng đến enthalpy.

HS củng cố cách tính $\Delta_rH$ theo lượng chất, tính nhiệt của dung dịch, nhận biết điều kiện và đơn vị qua các câu trắc nghiệm và đúng sai.

Lớp chia thành 2 trạm, mỗi nhóm 4 HS luân chuyển sau 6 phút.

• Trạm 1 (tính toán): Bài 1: $\Delta_rH$ theo phương trình là $-80$ kJ; đảo chiều rồi nhân 3. Bài 3: Cho $\text{C(graphite)}+\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2$ có $\Delta_rH=-393{,}5$ kJ; đốt hoàn toàn 0,10 mol C, tính độ lớn nhiệt toả theo kJ. Bài 4: Phản ứng tạo 2 mol HCl có $\Delta_rH=-184$ kJ; tạo 0,50 mol HCl. Bài 5: Dung dịch 200 g, $c=4$ J/(g·K), tăng 2 K; tính nhiệt nhận theo kJ. Bài 6: Enthalpy chất đầu 100 kJ, sản phẩm $-50$ kJ; tính $\Delta H$.
• Trạm 2 (lý thuyết và đúng sai): Bài 2: $\Delta H=-200$ kJ cho 2 mol A; tính $\Delta H$ khi 0,30 mol A phản ứng. Bài 7, 8, 9: trắc nghiệm A, B, C, D. Bài 10: Kiểm tra đúng sai bốn mệnh đề về đơn vị và điều kiện.

Đáp án:

• Bài 1: $+240$ kJ (đảo chiều $+80$, nhân 3).
• Bài 2: $-30$ kJ.
• Bài 3: $0{,}10\times 393{,}5=39{,}35$ kJ.
• Bài 4: $-184\times 0{,}50/2=-46$ kJ.
• Bài 5: $q=200\times 4\times 2=1600$ J $=1{,}6$ kJ.
• Bài 6: $\Delta H=-50-100=-150$ kJ.
• Bài 7: B (đơn chất ở trạng thái tham chiếu có $\Delta_fH^\circ=0$).
• Bài 8: A (một phần nhiệt không được dung dịch giữ lại nên không nằm trong $mc\Delta T$).
• Bài 9: D (tốc độ phụ thuộc động học và năng lượng hoạt hoá, không chỉ $\Delta H$).
• Bài 10: a) Đ; b) Đ; c) S (trạng thái H₂O(l) và H₂O(g) khác nhau nên $\Delta H$ thay đổi); d) Đ.

HS vận dụng kiến thức về nhiệt thất thoát, công thức $q=m\cdot c\cdot\Delta T$ và hệ số phản ứng để đánh giá kết quả đo nhiệt trong một tình huống thực tế.

GV nêu tình huống: Một nhóm học sinh đốt cháy 0,10 mol C(graphite) trong bình chứa 200 g nước, nước tăng thêm 1,9 K, đo bằng nhiệt kế. Biết $c=4$ J/(g·K). Các nhóm trả lời:

• Tính nhiệt nước nhận được theo kJ.
• So sánh với độ lớn nhiệt toả theo lý thuyết (bài 3: 39,35 kJ). Vì sao kết quả đo có thể thấp hơn?
• Đề xuất một cách giảm nhiệt thất thoát, nêu rõ phải giữ nguyên yếu tố nào để kết quả so sánh được.

• Nhiệt nước nhận: $q=200\times 4\times 1{,}9=1520$ J $=1{,}52$ kJ.
• Kết quả đo ($1{,}52$ kJ) nhỏ hơn nhiều so với $39{,}35$ kJ, vì nhiệt thất thoát ra bình, môi trường và một phần nhiệt không được dung dịch giữ lại; mô hình lý thuyết giả định hiệu suất hoàn toàn nên giá trị đo luôn thấp hơn trong thí nghiệm thực.
• Đề xuất: đậy kín bình, cách nhiệt thành bình; giữ nguyên lượng chất, trạng thái và cùng điều kiện để so sánh.