Giáo án Bài 3. Ôn tập chương 1

Huy động kiến thức nền về phản ứng thuận nghịch; xác định các nội dung cần ôn tập trong chương.

GV trình chiếu mô hình đường tốc độ của hệ $\mathrm{H_2(g)+I_2(g)} \rightleftharpoons \mathrm{2HI(g)}$ trong bình kín. HS trả lời nhanh hai câu hỏi: (1) Khi hệ đạt cân bằng, phản ứng có dừng lại không? (2) Ở cân bằng, nồng độ $\mathrm{H_2}$, $\mathrm{I_2}$, $\mathrm{HI}$ có nhất thiết bằng nhau không? Sau đó GV nêu tiêu đề hai buổi ôn tập: cân bằng hoá học, hằng số $K_c$, nguyên lí Le Chatelier, điện li, pH và chuẩn độ.

• Phản ứng không dừng lại; tốc độ thuận bằng tốc độ nghịch và khác không.
• Nồng độ các chất không đổi theo thời gian nhưng không nhất thiết bằng nhau.
• Kết luận: cân bằng là cân bằng động, được giữ ổn định khi hệ kín và điều kiện xác định.

Hệ thống hoá biểu thức và cách tính $K_c$; vận dụng nguyên lí Le Chatelier để dự đoán chiều chuyển dịch cân bằng.

Nhóm 4 HS hoàn thành Phiếu học tập số 1 trên khăn trải bàn gồm: (a) viết biểu thức $K_c$ cho $\mathrm{H_2(g)+I_2(g)} \rightleftharpoons \mathrm{2HI(g)}$; (b) tính $K_c$ khi $[\mathrm{HI}]=0{,}60$ M, $[\mathrm{H_2}]=[\mathrm{I_2}]=0{,}20$ M; (c) điền bảng tác động – chiều chuyển dịch – giải thích; (d) giải thích vì sao khi thêm $\mathrm{H_2}$ thì $Q_c<K_c$.

• Biểu thức: $K_c=\dfrac{[\mathrm{HI}]^2}{[\mathrm{H_2}][\mathrm{I_2}]}$.
• $K_c=\dfrac{0{,}60^2}{0{,}20\times 0{,}20}=9$.
• Bảng tóm tắt (Phiếu số 1):
  • Tăng $[\mathrm{H_2}]$ ở $T$ không đổi: cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận; giải thích: mẫu số của $Q_c$ tăng nên $Q_c<K_c$, phản ứng thuận chiếm ưu thế đến khi $Q_c=K_c$.
  • Nén hệ $\mathrm{2SO_2+O_2 \rightleftharpoons 2SO_3}$ ở $T$ không đổi: chuyển dịch theo chiều thuận vì số mol khí giảm từ 3 xuống 2.
• $K_c$ chỉ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi; thêm chất hoặc đổi áp suất ở nhiệt độ cố định không làm đổi $K_c$.

Phân biệt chất điện li mạnh, yếu; nhận biết acid, base theo Brønsted–Lowry; tính pH, pOH ở 25 °C.

Cặp đôi làm Phiếu học tập số 2 gồm: (a) phân loại $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{CH_3COOH}$ và viết phương trình điện li; (b) với $\mathrm{NH_3+H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-}$, xác định acid, base; (c) trong $\mathrm{HCl+H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-}$, nước đóng vai trò gì; (d) với $[\mathrm{H^+}]=10^{-5}$ M, tính pH; với dung dịch pH = 11, tính pOH. Sau đó HS đối chiếu đáp án với học liệu NeoEdu.

• $\mathrm{NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-}$: chất điện li mạnh, phân li hoàn toàn.
• $\mathrm{CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-}$: chất điện li yếu, là một cân bằng; mạnh hay yếu nói về mức độ phân li, không nói về nồng độ.
• Trong $\mathrm{NH_3+H_2O}$: $\mathrm{NH_3}$ là base (nhận proton), $\mathrm{H_2O}$ là acid (cho proton).
• Trong $\mathrm{HCl+H_2O}$: $\mathrm{H_2O}$ là base, nhận proton của $\mathrm{HCl}$.
• $[\mathrm{H^+}]=10^{-5}$ M $\Rightarrow$ pH $=-\lg 10^{-5}=5$.
• pH $=11$ $\Rightarrow$ pOH $=14-11=3$ ở 25 °C.

Nêu được mục đích từng thao tác chuẩn độ; nêu được trình tự bốn bước lập lời giải có kiểm chứng.

Cả lớp ghép thao tác chuẩn độ với mục đích: đọc ngang mắt, nhỏ từng giọt gần điểm kết thúc, lặp lại phép đo. Sau đó GV trình bày Ví dụ: 20 mL HCl 0,10 M trộn 20 mL NaOH 0,10 M ở 25 °C, bỏ qua thay đổi thể tích; tính pH sau phản ứng. HS nêu bốn bước lập lời giải: loại chất và điều kiện; viết phương trình cân bằng và kiểm tra điện tích; đổi dữ kiện về mol; kiểm tra chất giới hạn trước khi kết luận.

• Đọc ngang mắt: giảm sai số thị sai. Nhỏ từng giọt gần cuối: tránh vượt điểm kết thúc. Lặp lại phép đo: đánh giá độ phân tán của kết quả.
• Ví dụ: $n_{\mathrm{HCl}}=n_{\mathrm{NaOH}}=0{,}002$ mol, trung hoà vừa đủ; dung dịch chỉ còn $\mathrm{NaCl}$ trong nước, pH $\approx 7$ ở 25 °C.
• Bốn bước lập lời giải được ghi vào vở như quy tắc kiểm tra.

Củng cố nhanh các khái niệm: đặc điểm cân bằng động, chuyển dịch, pH, acid–base, yếu tố ảnh hưởng đến $K_c$.

HS làm cá nhân các câu sau, rồi đổi chéo đáp án với bạn cùng bàn: (1) Đặc điểm nào của cân bằng động đúng? A. Hai phản ứng cùng tiếp diễn với tốc độ bằng nhau; B. Các nồng độ bắt buộc bằng nhau; C. Không còn phân tử phản ứng; D. $K_c$ bằng 0. (2) Nén cân bằng $\mathrm{2SO_2+O_2 \rightleftharpoons 2SO_3}$ ở $T$ không đổi thì chiều nào được ưu tiên? A. Nghịch; B. Thuận; C. Không chuyển; D. Đổi xúc tác. (3) $[\mathrm{H^+}]=10^{-5}$ M ở 25 °C, pH bằng bao nhiêu? (4) Dung dịch pH = 11 ở 25 °C, pOH bằng bao nhiêu? (5) Trong $\mathrm{HCl+H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-}$, nước là gì? A. Acid; B. Base; C. Chất khử; D. Muối. (6) Đúng hay sai: a) $\mathrm{NaCl}$ là chất điện li mạnh; b) Xúc tác làm cân bằng đạt nhanh hơn; c) Tăng nhiệt độ không bao giờ đổi $K_c$; d) Acid loãng luôn yếu. (7) Với phản ứng thuận toả nhiệt, yếu tố nào có thể đổi $K_c$? A. Tăng nhiệt độ; B. Giảm nhiệt độ; C. Thêm xúc tác; D. Đổi nồng độ ở $T$ cố định. Sau khi HS làm xong, GV dùng học liệu NeoEdu để kiểm tra đáp án.

Đáp án và giải thích ngắn:
(1) A – tốc độ bằng nhau tạo ổn định vĩ mô, không phải dừng vi mô.
(2) B – chiều thuận làm giảm số mol khí từ 3 xuống 2.
(3) pH = 5.
(4) pOH = 3, vì pH + pOH = 14.
(5) B – $\mathrm{H_2O}$ nhận proton của $\mathrm{HCl}$.
(6) a) Đúng; b) Đúng; c) Sai, vì tăng nhiệt độ có thể đổi $K_c$; d) Sai, vì mạnh/yếu khác đặc/loãng.
(7) A, B – trong các lựa chọn, chỉ nhiệt độ làm đổi $K_c$ của cùng một phương trình.

Vận dụng công thức $K_c$ và tính toán chuẩn độ để giải bài toán nhiều bước, lập lời giải có kiểm chứng.

Nhóm 4 HS giải hai bài tập trên Phiếu học tập số 3, trình bày theo đúng bốn bước lập lời giải: (1) Cho $\mathrm{H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI}$ có $[\mathrm{HI}]=0{,}60$ M, $[\mathrm{H_2}]=[\mathrm{I_2}]=0{,}20$ M; tính $K_c$. (2) $30{,}00$ mL dung dịch NaOH cần đúng $15{,}00$ mL dung dịch HCl $0{,}200$ M để trung hoà; tính nồng độ NaOH. Phiếu học tập số 3 ghi đầy đủ đề và khung lời giải.

(1) $K_c=\dfrac{0{,}60^2}{0{,}20\times 0{,}20}=9$.
(2) $n_{\mathrm{HCl}}=0{,}01500\ \text{L}\times 0{,}200\ \text{M}=0{,}003$ mol; theo $\mathrm{NaOH+HCl \rightarrow NaCl+H_2O}$, tỉ lệ mol $1:1$ nên $n_{\mathrm{NaOH}}=0{,}003$ mol; $C_{\mathrm{NaOH}}=\dfrac{0{,}003}{0{,}030}=0{,}100$ M.
Kiểm tra: cả hai bài đều đủ dữ kiện, không có chất giới hạn cần xét thêm.

Vận dụng kiến thức chuẩn độ, acid yếu và trình tự lập lời giải để giải quyết tình huống thực tế về mẫu giấm gia dụng.

Các nhóm nhận tình huống: một mẫu giấm ăn được chuẩn độ, 10,00 mL giấm cần đúng 16,50 mL dung dịch NaOH 0,100 M để đạt điểm kết thúc (số liệu giả định). Nhóm (1) lập lời giải theo bốn bước và tính nồng độ $\mathrm{CH_3COOH}$ trong giấm; (2) giải thích vì sao $\mathrm{CH_3COOH}$ là acid yếu nhưng vẫn chuẩn độ được bằng NaOH; (3) giải thích vì sao dung dịch sau chuẩn độ có môi trường base yếu, dựa trên dữ kiện đã cho về sản phẩm. Nhóm ghi kết quả vào Phiếu học tập số 3 (phần vận dụng). Nhiệm vụ này có thể tiếp tục ở nhà.

(1) $n_{\mathrm{NaOH}}=0{,}01650\ \text{L}\times 0{,}100\ \text{M}=0{,}00165$ mol; theo $\mathrm{CH_3COOH+NaOH \rightarrow CH_3COONa+H_2O}$, tỉ lệ $1:1$ nên $n_{\mathrm{CH_3COOH}}=0{,}00165$ mol trong $10{,}00$ mL; $C_{\mathrm{CH_3COOH}}=\dfrac{0{,}00165}{0{,}01000}=0{,}165$ M (số liệu giả định).
(2) $\mathrm{CH_3COOH}$ là chất điện li yếu, chỉ phân li một phần; trong chuẩn độ, phản ứng với NaOH vẫn xảy ra hoàn toàn theo tỉ lệ mol nên vẫn xác định được nồng độ.
(3) Sản phẩm $\mathrm{CH_3COONa}$ có ion $\mathrm{CH_3COO^-}$ có khả năng nhận proton, nên dung dịch tại điểm tương đương không trung tính. Đây là suy luận từ dữ kiện, không phải kết quả đo của lớp.