Giáo án Bài 20. Ôn tập chương 6

HS nhớ lại cách đọc bảng hoặc đồ thị nồng độ theo thời gian và xác định được nhiệm vụ của tiết ôn tập.

GV trình chiếu bảng mô hình 2A→B: [A] tại t = 0; 10; 20 s lần lượt là 0,80; 0,60; 0,50 mol/L. HS trả lời nhanh ba câu hỏi:

• Trục nào biểu diễn thời gian, đại lượng nào là nồng độ của chất A?
• Nồng độ [A] tăng hay giảm theo thời gian? Khoảng 0–10 s giảm bao nhiêu mol/L?
• Để biết tốc độ phản ứng trong khoảng 0–10 s, cần biết những đại lượng nào?

• Thời gian $t$ (s) trên trục hoành; $[A]$ (mol/L) là nồng độ.
• $[A]$ giảm dần: từ $0{,}80$ xuống $0{,}60$ mol/L trong 10 s, giảm $0{,}20$ mol/L.
• Cần biết độ biến thiên nồng độ $|\Delta C|$, khoảng thời gian $\Delta t$ và hệ số $a$ của chất trong phương trình.
• Nhiệm vụ tiết học: hệ thống hoá kiến thức chương 6 và luyện tập tính toán.

HS hệ thống hoá được khái niệm tốc độ phản ứng và công thức tốc độ trung bình, vận dụng công thức để tính tốc độ trên các khoảng thời gian khác nhau.

Nhóm 4 HS làm việc trên khăn trải bàn (chia 4 ô: Khái niệm; Công thức; Cách tính khoảng 0–10 s và 10–20 s; Cách tính toàn bộ 0–20 s). Phiếu học tập số 1 hướng dẫn nhiệm vụ.
Câu hỏi GV đặt ra:

• Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho điều gì? Vì sao cần nói "trung bình" khi tính trên một khoảng thời gian?
• Viết công thức $\bar{v}$ và giải thích từng đại lượng.
• Tính $\bar{v}$ khoảng 0–10 s, 10–20 s và 0–20 s từ bảng số liệu.
• Vì sao không lấy trung bình cộng hai giá trị tốc độ 0,010 và 0,005 mol/(L·s) để đại diện cho cả 20 s?

Sản phẩm khăn trải bàn của nhóm gồm:

• Khái niệm: tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một chất (chất tham gia hoặc sản phẩm) trong một đơn vị thời gian; đơn vị thường dùng là mol/(L·s).
• Công thức: $\bar{v}=\dfrac{|\Delta C|}{a\cdot\Delta t}$, với $a$ là hệ số của chất trong phương trình (ở phản ứng 2A→B, $a=2$).
• Khoảng 0–10 s: $\bar{v}=\dfrac{0{,}80-0{,}60}{2\cdot10}=0{,}010$ mol/(L·s).
• Khoảng 10–20 s: $\bar{v}=\dfrac{0{,}60-0{,}50}{2\cdot10}=0{,}005$ mol/(L·s).
• Toàn khoảng 0–20 s: $\bar{v}=\dfrac{0{,}80-0{,}50}{2\cdot20}=0{,}0075$ mol/(L·s).
• Nhận xét: tốc độ trung bình khác nhau giữa các khoảng; khi các khoảng có độ dài khác nhau hoặc muốn lấy trung bình, phải tính theo trọng số thời gian hoặc dùng tổng biến thiên chia tổng thời gian, không lấy trung bình cộng đơn giản.

HS hệ thống hoá định luật tác dụng khối lượng, đơn vị hằng số tốc độ $k$ và hệ số nhiệt độ $\gamma$; nhận biết điều kiện so sánh có kiểm soát khi đánh giá ảnh hưởng của một yếu tố.

Cặp đôi hoàn thành Phiếu học tập số 2, phần A (hệ thống hoá). Sau đó cả lớp cùng thảo luận ba ý chính:

• Định luật tác dụng khối lượng với $v=k[A][B]$: nếu tăng đồng thời $[A]$ và $[B]$ thì tốc độ thay đổi thế nào?
• Nếu $v$ tính bằng mol/(L·s) và $[A]$ tính bằng mol/L thì đơn vị của $k$ là gì?
• Hệ số nhiệt độ $\gamma$: tăng nhiệt độ $30\,^{\circ}\mathrm{C}$ với $\gamma=3$ làm tốc độ tăng bao nhiêu lần?
• Khi so sánh ảnh hưởng của một yếu tố, điều kiện nào cần giữ cố định?

Kiến thức HS rút ra:

• Định luật tác dụng khối lượng: $v=k[A][B]$ với $k$ là hằng số tốc độ, không đổi ở nhiệt độ xác định. Tăng $[A]$ và $[B]$ đều 2 lần thì $v$ tăng $2\cdot2=4$ lần.
• Đơn vị của $k$ với phản ứng bậc nhất: $k=\dfrac{v}{[A]}$ nên đơn vị là $\mathrm{s^{-1}}$.
• Hệ số nhiệt độ: $\dfrac{v_2}{v_1}=\gamma^{\frac{T_2-T_1}{10}}$; với $\gamma=3$ và tăng $30\,^{\circ}\mathrm{C}$ thì $3^{30/10}=27$ lần.
• So sánh có kiểm soát: chỉ đổi biến nghiên cứu, giữ cùng điểm cuối, cùng nhiệt độ, cùng lượng chất ban đầu; không suy nguyên nhân khi thay đổi nhiều biến cùng lúc.

HS vận dụng công thức tốc độ trung bình, tỉ lệ hệ số, định luật tác dụng khối lượng, hệ số nhiệt độ $\gamma$ và kiểm tra nhận định đúng sai để làm chủ các dạng bài đã học.

Chia lớp thành 3 nhóm, mỗi nhóm nhận Phiếu học tập số 2 (phần B) gồm các bài sau:

• Nhóm 1: bài 1, 2, 3 (tốc độ trung bình trên bảng 2A→B).
• Nhóm 2: bài 4, 5, 6 (tỉ lệ hệ số; hệ số nhiệt độ và tỉ số thời gian).
• Nhóm 3: bài 7, 8, 9 (định luật tác dụng khối lượng; đơn vị $k$; so sánh có kiểm soát).
• Cả lớp: bài 10 (nhận định Đ/S).
  Sau khi nhóm làm xong, nhóm đổi phiếu cho nhóm bên cạnh để chấm chéo bằng đáp án GV trình chiếu. GV có thể mở học liệu NeoEdu (bài tập tương tác) để kiểm tra nhanh đáp án.

Đề và đáp án:

1. Bảng 2A→B, khoảng 0–10 s: $\bar{v}=0{,}010$ mol/(L·s).
2. Khoảng 10–20 s: $\bar{v}=0{,}005$ mol/(L·s).
3. Toàn 0–20 s: $\bar{v}=0{,}0075$ mol/(L·s).
4. Phản ứng A→2B, tốc độ mất A là $0{,}02$ mol/(L·s): tạo 2 mol B cho mỗi mol A mất, nên tốc độ tạo B là $0{,}02\cdot2=0{,}04$ mol/(L·s).
5. Với $\gamma=3$, tăng nhiệt $30\,^{\circ}\mathrm{C}$: tốc độ tăng $3^{30/10}=27$ lần.
6. Mô hình cùng điểm cuối có thời gian $81$ s ở $T_1$ và tốc độ tăng 27 lần ở $T_2$: $t_2=\dfrac{t_1}{27}=\dfrac{81}{27}=3$ s.
7. Với $v=k[A][B]$, tăng cả $[A]$ và $[B]$ 2 lần: tỉ số tốc độ $2\cdot2=4$. Đáp án D.
8. Hằng số tốc độ bậc nhất có đơn vị $\mathrm{s^{-1}}$ (vì $k=\dfrac{v}{[A]}$). Đáp án B.
9. Phát biểu so sánh được kiểm soát tốt hơn: cùng điểm cuối, cùng $T$, cùng lượng chất, chỉ đổi biến nghiên cứu. Đáp án B.
10. a) Đ; b) S (số mũ tốc độ thường do thực nghiệm, không luôn trùng hệ số phương trình); c) Đ; d) S (tăng áp suất chỉ ảnh hưởng khi hệ có chất khí và xét đúng điều kiện).

HS vận dụng hệ số nhiệt độ $\gamma$ và nguyên tắc so sánh có kiểm soát để giải thích một tình huống thực tế về tốc độ hỏng của thực phẩm và đề xuất cách thiết kế thí nghiệm.

Tình huống: Một gia đình để cùng một loại thực phẩm ở hai nơi có nhiệt độ khác nhau. Giả sử hệ số nhiệt độ $\gamma=3$ và nhiệt độ nơi mát thấp hơn nơi ấm $20\,^{\circ}\mathrm{C}$.
Nhiệm vụ:

• a) Tốc độ hỏng ở nơi mát bằng bao nhiêu lần tốc độ ở nơi ấm? Vì sao nên bảo quản ở nơi mát?
• b) Nếu muốn kiểm chứng ảnh hưởng của nhiệt độ bằng thí nghiệm, nêu biến thay đổi, biến giữ cố định, điểm cuối và một nguy cơ cần tránh.
  Nhiệm vụ về nhà (tùy chọn): hoàn thành phần b bằng bản thiết kế thí nghiệm ngắn.

• a) Tỉ số $\dfrac{v_{\text{mát}}}{v_{\text{ấm}}}=3^{-20/10}=3^{-2}=\dfrac{1}{9}$; tốc độ hỏng ở nơi mát giảm 9 lần. Nên bảo quản nơi mát vì nhiệt độ thấp làm tốc độ phản ứng chậm đi.
• b) Biến thay đổi: nhiệt độ. Biến giữ cố định: loại và khối lượng thực phẩm, thời gian quan sát, điểm cuối (ví dụ cùng mức biến đổi màu quy định). Điểm cuối: thời gian đạt mức biến đổi đã chọn. Nguy cơ: chỉ đo một lần, hoặc đổi cả độ ẩm và khối lượng cùng lúc nên không kết luận được nguyên nhân chỉ do nhiệt độ; số liệu đọc được chỉ là dữ liệu, cần thực hiện thí nghiệm để có kết quả thực.