Giáo án Hóa học 11 sách Chân trời sáng tạo (Cả năm)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN – HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

* Tìm hiểu khái niệm phản ứng một chiều

– GV giới thiệu phản ứng điều chế khí oxygen trong phòng thí nghiệm bằng cách đun nóng tinh thể KMnO₄ (thuốc tím) tạo thành K₂MnO₄, MnO₂, O₂:

2KMnO₄ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ (1)

– GV yêu cầu HS thảo luận trả lời CH thảo luận 1 SGK trang 5:

1. Dựa vào phương trình hóa học của phản ứng điều chế khí oxygen từ KMnO₄, em hãy cho biết phản ứng có xảy ra theo chiều ngược lại không?

– GV nêu đặc điểm của phản ứng (1):

+ Các chất sản phẩm (K₂MnO₄, MnO₂ và O₂) không phản ứng được với nhau để tạo thành các chất đầu (KMnO₄).

+ Phản ứng có đặc điểm như vậy được gọi là phản ứng một chiều.

– GV dẫn dắt HS đến khái niệm phản ứng một chiều và kí hiệu chiều phản ứng; yêu cầu HS lấy ví dụ

– GV đặt câu hỏi: Vậy có phản ứng nào mà các chất sản phẩm lại phản ứng được với nhau để tạo thành chất đầu không ?

* Tìm hiểu khái niệm phản ứng thuận nghịch

– GV viết phản ứng:

Cl₂(g) + H₂O(l) HCl(aq) + HClO(aq) (2)

– GV yêu cầu HS quan sát phản ứng trên và trả lời CH thảo luận 2 SGK trang 6:

2. Phản ứng Cl₂ tác dụng với H₂O có đặc điểm gì khác với phản ứng nhiệt phân thuốc tím?

– GV nêu đặc điểm của phản ứng (2):

+ Các chất sản phẩm (HCl và HClO) phản ứng được với nhau để tạo thành các chất đầu (Cl₂ và H₂O).

+ Phản ứng có đặc điểm như vậy được gọi là phản ứng thuận nghịch

+ Phản ứng thuận:

Cl₂ + H₂O HCl + HClO

+ Phản ứng nghịch:

HCl + HClO Cl₂ + H₂O

– GV dẫn dắt HS đến khái niệm phản ứng thuận nghịch và kí hiệu chiều phản ứng, chiều thuận, chiều nghịch; yêu cầu HS lấy ví dụ.

* Tìm hiểu khái niệm trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch

– GV yêu cầu HS thảo luận nghiên cứu trạng thái cân bằng hóa học thông qua phản ứng và trả lời CH thảo luận 3, 4 SGK trang 6:

N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)

3. Quan sát Hình 1.1, nhận xét sự biến thiên nồng độ của các chất trong hệ phản ứng theo thời gian (với điều kiện nhiệt độ không đổi).

4. Quan sát Hình 1.2, nhận xét về tốc độ của phản ứng thuận và tốc độ của phản ứng nghịch theo thời gian trong điều kiện nhiệt độ không đổi. Nồng độ các chất trong phản ứng thay đổi như thế?

– GV dẫn dắt HS nhận xét: Trong phản ứng trên, lúc đầu phản ứng thuận có tốc độ lớn hơn phản ứng nghịch và ưu tiên tạo ra ammonia. Theo thời gian, tốc độ phản ứng thuận giảm dần, tốc độ phản ứng nghịch tăng dần đến khi tốc độ hai phản ứng bằng nhau. Tại thời điểm này, số mol của các chất hydrogen, nitrogen, ammonia không thay đổi nữa. Đây là thời điểm phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân bằng.

– GV đưa ra khái niệm trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

– GV nhấn mạnh với HS đặc điểm của cân bằng hóa học:

Cân bằng hóa học là một cân bằng động, vì tại trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, nhưng với tốc độ bằng nhau nên không nhận thấy sự thay đổi thành phần của hệ.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

– HS suy nghĩ trả lời CH thảo luận 1 – 4 SGK trang 5, 6

– GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– Đại diện HS trả lời câu hỏi CH thảo luận 1 – 4 SGK trang 5, 6

– GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, tổng kết các đặc điểm của phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

1. Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học

* Phản ứng một chiều

Trả lời CH thảo luận 1 SGK trang 5:

2KMnO₄ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Phản ứng không xảy ra theo chiều ngược lại

Kết luận:

– Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra theo chiều từ chất tham gia tạo thành sản phẩm mà sản phẩm không thể tác dụng lại với nhau để tạo thành chất ban đầu.

– Kí hiệu chiều phản ứng:

Ví dụ : NaOH + HCl NaCl + H₂O

* Phản ứng thuận nghịch

Trả lời CH thảo luận 2 SGK trang 6:

Cl₂(g) + H₂O(l) HCl(aq) + HClO(aq)

Phản ứng trên xảy ra theo hai chiều, các chất sản phẩm tác dụng được với nhau tạo lại Cl₂ và H₂O

Kết luận:

– Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều xác định.

– Kí hiệu chiều phản ứng: . Chiều từ trái sang phải là chiều thuận, chiều từ phải sang trái là chiều nghịch.

* Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch

Trả lời CH thảo luận 3, 4 SGK trang 6:

3.

Theo thời gian, số mol N₂ và H₂ giảm dần và đến một thời điểm, số mol của N₂ và H₂ không thay đổi nữa.

Theo thời gian, số mol NH₃ tăng dần và đến cùng một thời điểm, số mol NH₃ cũng không thay đổi nữa.

4.

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận:

v_t = k_t[N₂].[H₂]³

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng nghịch:

v_n = k_n[NH₃]²

Từ hai biểu thức cho thấy:

– Theo thời gian, số mol N₂ và H₂ giảm dần nên [N₂] và [H₂] giảm, tốc độ phản ứng thuận giảm.

– Theo thời gian, số mol NH₃ tăng dần nên [NH₃] tăng dần, tốc độ phản ứng nghịch tăng.

Kết luận:

– Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái tại đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

– Cân bằng hóa học là một cân bằng động, vì trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, nhưng với tốc độ bằng nhau nên không nhận thấy sự thay đổi thành phần của hệ.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN – HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV yêu cầu HS thảo luận tìm hiểu hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch qua hệ cân bằng dưới đây và trả lời CH thảo luận 5, 6 SGK trang 7:

2NO₂(g) N₂O₂(g)

(nâu đỏ) (không màu)

5. Sử dụng dữ liệu Bảng 1.1, hãy tính giá trị biểu thức trong 5 thí nghiệm. Nhận xét giá trị thu được từ các thí nghiệm khác nhau.

6. Viết các biểu thức tính tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch của phản ứng thuận nghịch sau, biết phản ứng thuận và phản ứng nghịch đều là phản ứng đơn giản

aA + bB cC + Dd

Lập tỉ lệ giữa hằng số tốc độ phản ứng thuận và hằng số tốc độ phản ứng nghịch ở trạng thái cân bằng.

– GV giới thiệu biểu thức tính tính hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch tổng quát.

Aa + Bb Cc + dD

– GV lưu ý HS:

+ Hằng số cân bằng K_C của một phản ứng thuận nghịch, chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng, không phụ thuộc nồng độ ban đầu của các chất.

+ Nồng độ của chất rắn được coi bằng 1 và không có mặt trong biểu thức tính hằng số cân bằng.

– GV lấy ví dụ về phản ứng thuận nghịch có mặt của chất rắn và hướng dẫn HS viết biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng:

C(s) + CO₂(g) 2CO(g)

– GV mở rộng: Trong phản ứng thuận nghịch thì hằng số cân bằng K_C là một đại lượng có ý nghĩa quan trọng, nó cho biết mức độ xảy ra của một phản ứng

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

– HS thảo luận theo cặp đôi, đọc SGK và trả lời lời CH thảo luận 5, 6 SGK trang 7

– GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– Đại diện HS trả lời câu hỏi lời CH thảo luận 5, 6 SGK trang 7

– GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch, chuyển sang nội dung mới.

2. Hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch

Trả lời CH thảo luận 5, 6 SGK trang 7

5.

Nhận xét: giá trị biểu thức thay đổi không đáng kể mặc dù nồng độ ban đầu và nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng khác nhau.

6.

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận:

v_t = k_t.[B]^b

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng nghịch:

v_n = k_n[C]^c.[D]^d

Ở trạng thái cân bằng:

k_t.[B]^b = k_n[C]^c.[D]^d

Kết luận

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau:

aA + bB cC + dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có:

Trong đó: [A], [B], [C], [D] là nồng độ mol của các chất A, B, C, D ở trạng thái cân bằng; a, b, c, d là hệ số tỉ lượng của các chất trong phương trình hóa học của phản ứng.

Trong phản ứng thuận nghịch, hằng số cân bằng K_C của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN – HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV chia lớp thành các nhóm, thực hiện thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng thông qua các phản ứng:

Thí nghiệm 1:

2NO₂(g) N₂O₄(g)

(nâu đỏ) (không màu)

– GV phát cho các nhóm dụng cụ và hóa chất: bình cầu, cốc thủy tinh, ba bình chứa khí NO₂ có màu giống nhau, nước nóng (khoảng 60 ^oC – 80 ^oC), nước đá

– GV hướng dẫn HS cách tiến hành: Bình 1 để đối chứng; Bình 2 ngâm vào cốc nước đá; Bình 3 ngâm vào cốc nước nóng

– GV lưu ý HS: NO₂ là khí độc, chú ý nút kín bình chứa

– GV yêu cầu các nhóm tiến hành thí nghiệm rồi thảo luận trả lời CH thảo luận 7 SGK trang 7:

7. Nêu hiện tượng xảy ra trong Thí nghiệm 1, từ đó cho biết chiều chuyển dịch cân bằng của phản ứng trong bình 2 và bình 3

Thí nghiệm 2:

CH₃COONa(aq) + H₂O(l) CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) > 0

– GV phát cho các nhóm dụng cụ và hóa chất: bình tam giác, cốc thủy tinh 100 mL, đũa thủy tinh, đèn cồn, lưới và kiềng đun, sodium acetate (CH₃COONa) rắn, dung dịch phenolphthalein, nước cất.

– GV hướng dẫn HS các bước tiến hành:

+ Bước 1: Cho khoảng 10 gam CH₃COONa và 50 mL nước cất vào cốc thủy tinh 100 mL. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều. Nhỏ vài giọt phenolphalein vào, lắc đều. Chia dung dịch vào 2 bình tam giác.

+ Bước 2: Đun nhẹ (1) trong vài phút (Hình 1.3), bình (2) dùng để so sánh

– GV yêu cầu các nhóm tiến hành thí nghiệm rồi thảo luận trả lời CH thảo luận 8, 9 SGK trang 8:

8. Nhận xét hiện tượng xảy ra trong Thí nghiệm 2.

9. Khi đun nóng, phản ứng trong bình (1) chuyển dịch theo chiều nào?

– GV dẫn dắt HS đến kết luận về sự chuyển dịch cân bằng.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

– HS đọc SGK và thực hiện thí nghiệm, trả lời CH thảo luận 7 – 9 SGK trang 7, 8

– GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– Đại diện HS báo cáo kết quả thực hiện thí nghiệm, CH thảo luận 7 – 9 SGK trang 7, 8

– GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về sự chuyển dịch cân bằng hóa học.

3. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học

* Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng hóa học.

Thí nghiệm 1:

Trả lời CH thảo luận 7 SGK trang 7:

2NO₂(g) N₂O₄(g)

(nâu đỏ) (không màu)

Thí nghiệm 2:

CH₃COONa(aq) + H₂O(l) CH₃COOH(aq) + NaOH(aq)

Trả lời CH thảo luận 8, 9 SGK trang 8:

8.

9.

Kết luận: Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự dịch chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác.