Bài 4: Biến thiên năng lượng tự do Gibbs - Tiết 3,4 (t3,4) Môn Hóa học | Trường Đại học Huế

KẾ HOẠCH BÀI DẠY HÓA HỌC 10 NĂM HỌC 2022 – 2023 – CHÂN TRỜI SÁNG TẠO
Trường THPT ………….
Họ và tên giáo viên
Tổ: …………………..
…………………………..
BÀI 4 : ENTROPY VÀ BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO GIBBS
Tiết 3,4. BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO GIBBS Tuần: Tiết: Ngày soạn: Thời gian thực hiện: I. MỤC TIÊU
Về năng lực chung
- Tự chủ và tự học: Chủ động, tích cực tìm hiểu về biến thiên năng lượng tự do Gibbs.
- Giao tiếp, hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ khoa học để trình bày về biến thiên năng lượng
tự do Gibbs; Làm việc nhóm hiệu quả trong quá trình tham gia các hoạt động học tập.
- Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thảo luận với các thành viên trong nhóm nhằm giải
quyết các vấn đề trong bài học để hoàn thành nhiệm vụ học tập.
Năng lực hóa học
- Nhận thức hóa học: biết được biến thiên năng lượng tự do Gibbs.
- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học: Nêu được ý nghĩa về dấu và trị số
của biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng để dự đoán hoặc giải thích chiều hướng
của một phản ứng hóa học.
- Vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học tính được biến thiên năng lượng tự do Gibbs. ➂Về phẩm chất
- Tham gia tích cực hoạt động nhóm phù hợp với năng lực của bản thân
- Hình thành thói quen tư duy, vận dụng các kiến thức đã học với thực tiễn cuộc sống.
- Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập hóa học.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên
- Hóa chất: CaO, nước, dung dịch phenolphtalein
- Dụng cụ: Cốc thủy tinh, kẹp gắp. - Các phiếu học tập
- Phim thí nghiệm Na tác dụng nước. Học sinh - Xem trước bài mới
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1. Hoạt động 1: Khởi ởởng (10 phút) a. Mục tiêu
- Tạo hứng thú và kích thích sự tò mò của học sinh vào chủ đề học tập. Học sinh tiếp
nhận kiến thức chủ động, tích cực, hiệu quả. b. Nội dung
CÂU HỎI KHỞI ĐỘNG
Phản ứng nào sau đây tự xảy ra ngay ở điều kiện thường?
A. Fe (s) + 2HCl (aq) → FeCl2 (aq) + H2 (g)
B. CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)
C. 2NaOH (aq) + H2SO4 (aq) → Na2SO4 (aq) + H2O (l)
D. CO2 (g) + Ca(OH)2 (aq) → CaCO3 (s) + H2O (l) c. Sản phẩm
TRẢ LỜI CÂU HỎI KHỞI ĐỘNG
Các phản ứng tự xảy ra ngay ở điều kiện thường
A. Fe (s) + 2HCl (aq) → FeCl2 (aq) + H2 (g)
C. 2NaOH (aq) + H2SO4 (aq) → Na2SO4 (aq) + H2O (l) Trang 1
KẾ HOẠCH BÀI DẠY HÓA HỌC 10 NĂM HỌC 2022 – 2023 – CHÂN TRỜI SÁNG TẠO
D. CO2 (g) + Ca(OH)2 (aq) → CaCO3 (s) + H2O (l)
d. Tổ chức thực hiện
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN
HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
Chuyển giao nhiệm vụ học tập
Yêu cầu học sinh hoạt động cá nhân trả lời câu hỏi Nhận nhiệm vụ Thực hiện nhiệm vụ
Theo dõi và hỗ trợ cho HS
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi
Báo cáo kết quả và thảo luận
Yêu cầu đại diện một học sinh báo cáo kết quả Báo cáo sản phẩm
Kết luận và nhận định
Câu hỏi được đặt ra: Đại lượng nào cho biết khả năng tự xảy ra của một phản ứng hóa học?
Việc tìm hiểu về biến thiên năng lượng tự do Gibbs sẽ giúp chúng ta trả lời câu hỏi trên.
2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới.
Tìm hiểu về biến thiên năng lượng tự do Gibbs (35 phút) a. Mục tiêu
- Biết được biến thiên năng lượng tự do Gibbs b. Nội dung
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Câu 1. GV cho HS làm TN: Cho một mẫu nhỏ CaO vào cốc chứa nước đã cắm sẵn nhiệt
kế và có vài giọt phenolphtalein. Mô tả hiện tượng xảy ra, viết phương trình hóa học và
giải thích dấu ΔH của phản ứng?
Câu 2. Nghiên cứu nội dung tại trang 29, 30 SCĐ, hãy cho biết
- Các quá trình tự diễn biến xảy ra theo xu hướng nào?
- Khả năng tự xảy ra của một phản ứng hóa học phụ thuộc các yếu tố nào? Viết biểu thức
minh họa cho sự phụ thuộc đó? Áp dụng: Tính của phản ứng:
2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g); biết , c. Sản phẩm
TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Câu 1. Mẫu CaO tan dần, dung dịch trong cốc có màu hồng. Phản ứng: CaO + H O → Ca(OH) 2 2
Nhiệt độ của dung dịch trong cốc tăng dần → Phản ứng tỏa nhiệt ⟶ ΔH < 0
Câu 2. - Các quá trình tự diễn biến xảy ra theo xu hướng làm giảm enthalpy (ΔH<0), làm tăng entropy (ΔS>0).
- Khả năng tự xảy ra của một phản ứng hóa học phụ thuộc các yếu tố nhiệt độ, ΔH, ΔS. Biểu thức: Áp dụng: 2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g) J
d. Tổ chức thực hiện
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC Trang 2
KẾ HOẠCH BÀI DẠY HÓA HỌC 10 NĂM HỌC 2022 – 2023 – CHÂN TRỜI SÁNG TẠO SINH
Chuyển giao nhiệm vụ học tập
Chia lớp thành 4 nhóm. Yêu cầu học sinh thảo luận và Nhận nhiệm vụ
trả lời câu hỏi trong phiếu học tập số 1
Thực hiện nhiệm vụ
Thảo luận và ghi câu trả lời vào
Theo dõi và hỗ trợ cho nhóm HS PHT
Báo cáo kết quả và thảo luận
Báo cáo sản phẩm thảo luận của
Yêu cầu đại diện một nhóm báo cáo kết quả PHT số 1 nhóm
Nhận xét sản phẩm của nhóm khác Kết luận
III. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs ( ) * Công thức tính: Trong đó:
biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T
biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T
biến thiên entropy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T
T là nhiệt độ tại đó xảy ra phản ứng (theo thang Kelvin) * Chú ý -
<0: Phản ứng tự xảy ra → giá trị
càng âm, phản ứng càng dễ xảy ra -
= 0: Phản ứng đạt trạng thái cân bằng -
> 0: Phản ứng không tự xảy ra Ví dụ: 2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)
J < 0 ⟶ Phản ứng tự xảy ra.
3. Hoạt động: Luyện tập (40 phút) a. Mục tiêu
- Rèn kỹ năng tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng hóa học b. Nội dung
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1. Tính
của các phản ứng sau và cho biết ở điều kiện chuẩn các phản ứng đó có tự xảy ra hay không?
A. H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g); biết B. 2Al (s) + 3H O (l) → Al 2 2O3 (s) + 3H2 (g);
. Từ kết quả này hãy đưa ra
một lý do giải thích cho việc vì sao các đồ vật bằng nhôm được sử dụng phổ biến?
Câu 2. Hãy xác định nhiệt độ để phản ứng nhiệt phân NaHCO3 dưới đây diễn ra: 2NaHCO (s) → Na 3 2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l) Biết , NaHCO3 (s) = 101,7 J/mol.K; Na2CO3 (s) = 135 J/mol.K; CO2 (g) = 213,8 J/mol.K; H2O (l) = 69,94 J/mol.K.
Câu 3. Bài 3 trang 32 SCĐ Trang 3
KẾ HOẠCH BÀI DẠY HÓA HỌC 10 NĂM HỌC 2022 – 2023 – CHÂN TRỜI SÁNG TẠO
c. Sản phẩm Các câu trả lời của phiếu học tập 2 (trong phần kết luận)
d. Tổ chức thực hiện
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN
HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
Chuyển giao nhiệm vụ học tập
Yêu cầu học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi trong
phiếu học tập số 2 Nhận nhiệm vụ Thực hiện nhiệm vụ
Theo dõi và hỗ trợ cho nhóm HS
Thảo luận và ghi câu trả lời vào PHT
Báo cáo kết quả và thảo luận
Yêu cầu đại diện một nhóm báo cáo kết quả PHT
Báo cáo sản phẩm thảo luận của nhóm số 2 Kết luận Câu 1. B. H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g)
< 0 ⟶ Phản ứng tự xảy ra.
C. 2Al (s) + 3H2O (l) → Al2O3 (s) + 3H2 (g); .
< 0 ⟶ Phản ứng tự xảy ra.
→Trong không khí, Al tiếp xúc với khí O , với H O tạo ra lớp màng oxit nhôm Al 2 2 2O3 nên
bề mặt các vật dụng bằng nhôm được phủ kín bằng màng Al2O3 rất mỏng, rất mịn, và bền
chắc không cho nước và khí thấm qua nên các đồ vật bằng nhôm được sử dụng phổ biến. Câu 2.
2NaHCO3(s) → Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l)
Để phản ứng tự xảy ra thì:
- T > 42,5 K hay t > -230,5 oC
Câu 3. (Bài 3/32 SCĐ)
Phản ứng: CO2 (g) → CO (g) + ½ O2 (g). a.
> 0 ⟶ Phản ứng không tự xảy ra ở 25oC (298K).
b. Để phản ứng có thể tự xảy ra thì
- T > 3284 K hay t > 3011oC
4. Hoạt động: vận dụng (5 phút)
a. Mục tiêu: Vận dụng được kiến thức đã học về về biến thiên năng lượng tự do Gibbs để
giải thích vấn đề liên quan trong thực tiễn. b. Nội dung Trang 4
KẾ HOẠCH BÀI DẠY HÓA HỌC 10 NĂM HỌC 2022 – 2023 – CHÂN TRỜI SÁNG TẠO
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3
Khi cho mẫu nhỏ sodium (Na) vào chậu thủy tinh chứa nước, mẫu sodium tan và có bọt khí
xuất hiện, làm tăng nhiệt độ của nước trong chậu. Giải thích tại sao phản ứng này lại xảy ra một cách dễ dàng?
c. Sản phẩm: Bài trình bày của HS được ghi vào vở.
d. Tổ chức thực hiện:
- GV giao nhiệm vụ cho HS như mục nội dung và yêu cầu thực hiện nhiệm
vụ. HS nộp bài làm vào buổi học tiếp theo.
- GV chấm bài, nhận xét và có thể cho điểm. Gợi ý
- Phản ứng làm tăng nhiệt độ của chậu nước tỏa nhiệt → ΔH < 0 (1)
- Sodium tan, bọt khí H2 xuất hiện làm mức độ hỗn loạn của hệ tăng → ΔS > 0 (2)
Từ (1,2), suy ra, ΔG = ΔH – T. ΔS < 0
Phản ứng tự xảy ra dễ dàng. Trang 5