Giáo án chuyên đề học tập Bài 3 Năng lượng hoạt hoá của phản ứng hoá học

Bài 3. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học

BÀI 3: NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC

BỘ SÁCH: KẾT NỐI TRI THỨC   

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

– Trình bày được khái niệm năng lượng hoạt hoá (theo khía cạnh ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng).

– Nêu được ảnh hưởng của năng lượng hoạt hoá và nhiệt độ tới tốc độ phản ứng thông qua phương trình Arrhenius k = A.e(–Ea / RT ).

– Giải thích được vai trò của chất xúc tác.

2. Năng lực:

2.1. Năng lực chung: 

– Năng lực tự chủ và tự học: Kĩ năng tìm kiếm thông tin trong SGK, quan sát hình ảnh, thí nghiệm để rút ra nhận xét.

– Năng lực giao tiếp và hợp tác: Làm việc nhóm tìm hiểu về các yếu tố làm cho phản ứng có thể xảy ra.

– Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Giải thích được tại sao ứng dụng được một số yếu tố làm cho phản ứng không xảy ra, làm thay đổi tốc độ phản ứng theo ý muốn.

2.2.  Năng lực hóa học: 

a. Nhận thức hoá học: Học sinh đạt được các yêu cầu sau:

+ Nêu được khái niệm năng lượng hoạt hóa.

+ Nêu được ảnh hưởng của năng lượng hoạt hóa và nhệt độ đến tốc độ phản ứng thông qua phương trình Arrhenius.

+ Giải thích được vài trò của chất xúc tác.

+ Vận dụng phương trình Arrhenius tính được năng lượng hoạt hóa, so sánh tốc độ phản ứng ở những mức nhiệt độ xác định.

b. Tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ hóa học được thực hiện thông qua các hoạt động: Thảo luận, quan sát thí nghiệm tìm ra nguyên nhân ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của các yếu tố nhiệt độ, năng lượng hoạt hoá, chất xúc tác.

c. Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải thích được làm thế nào để thay đổi tốc độ phản ứng theo ý muốn.

3. Phẩm chất: 

– Chăm chỉ, tự tìm tòi thông tin trong SGK, tích cực quan sát video và làm thí nghiệm để tìm ra được các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.

– HS có trách nhiệm trong việc hoạt động nhóm, hoàn thành các nội dung được giao.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

– Máy tính, máy chiếu.

– Dụng cụ và hóa chất làm thí nghiệm.

Dụng cụHóa chất
Ống nghiệm Đèn cồn Bình tam giác Kẹp gỗDung dịch HCl 0,5M Dung dịch phenolphtalein Mg dạng phoi bào Dung dịch H2O2 10% Bột MnO2 Nước cất Đá vôi dạng viên, đá vôi dạng đập nhỏ
  • Phiếu học tập
Phiếu học tập số 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Thực hiện thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng, quan sát hiện tượng, tìm hiểu thông tin và trả lời các câu hỏi sau: Sự thay đổi màu sắc trong ống nghiệm nào nhanh hơn?Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng?Giải thích mối liên hệ giữa nhiệt độ đến tốc độ phản ứng   Phiếu học tập số 2: Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng Thực hiện thí nghiệm Nghiên cứu ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng, quan sát hiện tượng, tìm hiểu thông tin và trả lời các câu hỏi sau: So sánh tốc độ thoát khí ở 2 bình.Chất xúc tác ảnh hưởng thế nào đến tốc độ phản ứng? Rút ra kết luận: Chất xúc tác là gì?

III. Tiến trình dạy học

Hoạt độngPhương pháp/Kỹ thuật dạy họcPhương pháp/Công cụ đánh giá
1. Mở đầu (5’) + Phương pháp hỏi đáp  + Phương pháp nêu và giải quyết vấn đề   Câu hỏi
2. Hình thành kiến thức mới 2.1. Năng lượng hoạt hoá (15’) – PPDH thuyết trình  – Kĩ thuật: thảo luận cặp đôi, nhóm  – Phiếu học tập – Câu hỏi thảo luận 
2.2. Chất xúc tác (10’)– PPDH hợp tác – Kĩ thuật: thảo luận cặp đôi, nhóm– Phiếu học tập – Câu hỏi thảo luận 
3. Luyện tập củng cố (5’)Phương pháp hợp tác – Kỹ thuật dạy học: Thảo luận nhóm– Câu hỏi thảo luận 
4. Vận dụng(10’) – KT giao nhiệm vụ, KT đặt câu hỏi– Kết quả trả lời câu hỏi

1. Hoạt động 1: Khởi động (5 phút)

a) Mục tiêu

Tạo nhu cầu tìm hiểu kiến thức mới của HS

b) Nội dung:

HS tham gia trò chơi “Hỏi nhanh – đáp nhanh” bằng việc trả lời các câu hỏi sau :

Câu 1. Hydrogen và oxygen không phản ứng với nhau ở nhiệt độ thường, nhưng khi đưa một ít bột platinium (Pt) vào hỗn hợp 2 khí đó, phản ứng xảy ra ngay tức khắc, tạo thành nước. Yếu tố nào quyết định sự thay đổi đó?

GV yêu cầu HS tham gia trò chơi “Hỏi nhanh – đáp nhanh” bằng việc trả lời các câu hỏi sau :

Câu 2. Trong các phản ứng sau, phản ứng nào có tốc độ nhanh, phản ứng nào có tốc độ chậm?

  1. Đốt cháy than
  2. Sắt bị gỉ
  3. Trung hoà acid – base
  4. Tinh bột lên men rượu
  5. Lên men sữa chua

– Hoạt động chung cả lớp: GV yêu cầu HS khác nhận xét, bổ sung, GV hướng dẫn HS chuẩn hóa kiến thức.

– GV: Ngoài yếu tố xúc tác ảnh hưởng tới tốc độ của phản ứng, còn có những yếu tố nào nữa. Chúng ta cùng nghiên cứu trong tiết học hôm nay.

c) Sản phẩm

– Sản phẩm: HS trả lời các câu hỏi GV yêu cầu

 – Đánh giá kết quả hoạt động :

+ Thông qua câu trả lời của HS, GV kịp thời phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lý

Đáp án:

Câu 1. Yếu tố xúc tác

Câu 2. a. nhanh, b. chậm; c. nhanh; d. chậm; e. chậm

d) Tổ chức thực hiện

– Hoạt động cá nhân: GV yêu cầu HS tham gia trò chơi “Hỏi nhanh – đáp nhanh” bằng việc trả lời các câu hỏi.

2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới

Hoạt động 2.1: Năng lượng hoạt hoá (15 phút) Mục tiêu: Tìm hiểu khái niệm năng lượng hoạt hoá và ảnh hưởng của năng lượng hoạt hoá và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hoá học Phương pháp kĩ thuật dạy học:  Phương pháp công cụ đánh giá:
Hoạt động của GV và HSSản phẩm dự kiến
GV hướng dẫn HS hoàn thiện năng lực nhận thức hoá học theo phương pháp tiên đề: 1. GV đưa ra đồ thị về năng lượng hoạt hoá và phân tích (có thể sử dụng video để theo dõi tiến trình phản ứng) GV giới thiệu khái niệm về năng lượng hoạt hoá, có thể sử dụng sơ đồ đơn giản hơn trong SGK để HS dễ hiểu 2. GV giới thiệu phương trình Arrhenius để HS biết ảnh hưởng của năng lượng hoạt hoá và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng (giới thiệu cả hai dạng của pt) và nêu ví dụ minh hoạ kèm theo   Dùng phương pháp hoạt động nhóm, đàm thoại gợi mở để HS rèn luyện năng lực giao tiếp hợp tác và năng lực giải quyết vấn đề khi vận dụng phương trình Arrhenius để tính: + Năng lượng hoạt hoá của phản ứng + Hằng số tốc độ của phản ứng + Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng 3. GV có thể giới thiệu quy tắc Vant’ Hoff để HS tính hệ số nhiệt độ Vant’ Hoff   GV hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Chuẩn bị: Mg dạng phoi bào, nước cất, đèn cồn, 2 ống nghiệm, kẹo gỗ, dung dịch phenolphtalein Tiến hành Cho vào mỗi ống nghiệm khoảng 3ml nước cất Nhỏ vào ống nghiệm 1-2 giọt phenolphtalein và cho vào mỗi ống một mẩu phoi bào Mg Đun nóng một ống nghiệm Lưu ý: Làm sạch bề mặt Mg trước khi tiến hành thí nghiệm Trả lời câu hỏi trong phiếu học tập số 1  I. Năng lượng hoạt hoá 1. Khái niệm năng lượng hoạt hoá + Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tối thiểu mà chất phản ứng cần phải có để phản ứng có thể xảy ra. 2. Ảnh hưởng của năng lượng hoạt hoá và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng + Phương trình Arrhenius: biểu diễn sự ảnh hưởng của năng lượng hoạt hóa và nhiệt độ đến hằng số tốc độ phản ứng. Trong đó:             k là hằng số tốc độ phản ứng             A là hằng só thực nghiệm Arrhenius             e là cơ số của logarit tự nhiên, e = 2,7183             Ea là năng lượng hoạt hóa (J/mol)             R là hằng số khí lí tưởng, R = 8,314 (J/mol·K)             T là nhiệt độ theo thang Kelvin (K) + Khi năng lượng hoạt hóa Ea lớn, hằng số tốc độ k nhỏ, tốc độ phản ứng chậm. + Phương trình Arrhenius viết lại cho 2 nhiệt độ T1 và T2 xác định, ứng với 2 hằng số tốc độ k1 và k2: + Phản ứng có năng lượng hoạt hóa nhỏ hoặc nhiệt độ của phản ứng cao, tốc độ phản ứng càng lớn. +  Chất xúc tác có vai trò làm giảm năng lượng hoạt hóa để tăng tốc độ của phản ứng. Chất xúc tác có tính chọn lọc.     1. Sự thay đổi màu sắc trong ống nghiệm đun nóng diễn ra nhanh hơn. 2. Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh. 3. Khi tăng nhiệt độ, các hạt (phân tử, nguyên tử hoặc ion) sẽ chuyển động nhanh hơn, động năng cao hơn, số va chạm hiệu quả giữa các hạt tăng, dẫn tới tốc độ phản ứng tăng
Hoạt động 2.2: Chất xúc tác (10 phút) Mục tiêu: Tìm hiểu khái niệm, đặc điểm, vai trò của chất xúc tác
GV hướng dẫn HS hoàn thiện năng lực nhận thức hoá học: 1. Khái niệm về chất xúc tác: GV hướng dẫn HS hoàn thiện năng lực tổng hợp tự nhiên bằng cách nêu vấn đề cho HS tự tìm một số ví dụ trong điều chế các chất hoặc sản xuất hoá học mà em biết. 2. Một số đặc điểm của chất xúc tác: + Đồng thể và dị thể + Bản chất và lượng không thay đổi + Khối lượng dùng rất nhỏ so với chất phản ứng + Làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng + Làm tăng tốc độ của của phản ứng nhưng không thay đổi chiều của phản ứng + Tính chọn lọc Lấy ví dụ cho mỗi đặc điểm hoặc gợi mở nêu vấn đề cho HS đề xuất ví dụ.   GV hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm nghiên cứu anh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng Chuẩn bị: 2 bình tam giác, dung dịch H2O2 10%, MnO2. Tiến hành: Rót vào 2 bình tam giác mỗi bình 20 ml dung dịch H2O2 10% Thêm khoảng 0,1 gam MnO2 vào một bình và lắc đều cả 2 bình Trả lời câu hỏi trong phiếu học tập số 2II. Chất xúc tác 1. Khái niệm chất xúc tác Chất xúc tác có vai trò làm giảm năng lượng hoạt hóa để tăng tốc độ của phản ứng. Chất xúc tác có tính chọn lọc 2. Đặc điểm của chất xúc tác + Đồng thể và dị thể + Bản chất và lượng không thay đổi + Khối lượng dùng rất nhỏ so với chất phản ứng + Làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng + Làm tăng tốc độ của của phản ứng nhưng không thay đổi chiều của phản ứng + Tính chọn lọc Phiếu học tập số 2 1. Tốc độ thoát khí diễn ra nhanh hơn ở bình thêm MnO2 2. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng. 3. Rút ra kết luận: Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị mất đi sau phản ứng.     3. Vai trò của chất xúc tác Chất xúc tác được sử dụng làm tăng tốc các phản ứng hoá học trong sản xuất công nghiệp Quy trình sản xuất có thể được cải thiện bằng cách lựa chọn các chất xúc tác thích hợp  

GV Nhắc lại các nội dung đã nghiên cứu trong bài

1. Năng lượng hoạt hoá và ảnh hưởng của năng lượng hoạt hoá và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hoá học

2. Áp dụng phương trình Arrhenius để tính năng lượng hoạt hoá của phản ứng và xác định sự thay đổi về tốc độ phản ứng khi nhiệt độ thay đổi

3. Vai trò của chất xúc tác trong công nghiệp

3. Hoạt động 3: Luyện tập (5 phút)

a) Mục tiêu:

– Củng cố, khắc sâu kiến thức đã học trong bài về năng lượng hoạt hoá, và ảnh hưởng của năng lượng hoạt hoá và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hoá học, chất xúc tác, vai trò của chất xúc tác trong công nghiệp.

– Tiếp tục phát triển các năng lực: Tự học, sử dụng ngôn ngữ hóa học, phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua môn học.

b) Nội dung: Mỗi HS chuẩn bị 4 bìa ghi sẵn phương án trả lời ABCD. Khi GV chiếu câu hỏi lên màn chiếu, mỗi HS sẽ có 30 giây suy nghĩ và đưa phương án lựa chọn. Hoặc GV có thể tạo câu hỏi trên phần mềm plickers, kahoot, quizizz.

c) Sản phẩm: Câu trả lời của HS

TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN (25 câu)

Câu 1. Phát biểu nào sau đây đúng?

     A. Năng lượng hoạt hóa càng lớn thì tốc độ phản ứng càng nhỏ.

     B. Tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào năng lượng hoạt hóa.

     C. Chất xúc tác làm tăng năng lượng hoạt hóa của phản ứng.

     D. Năng lượng hoạt hóa là năng lượng của phản ứng tỏa ra.

Câu 2. Yếu tố nào sau đây làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng?

     A. Nhiệt độ.                        B. Nồng độ.                        C. Áp suất.                          D. Chất xúc tác.

Câu 3. Hằng số R trong phương trình Arrhenius có giá trị là

     A. 8,314 kJ/mol·K.             B. 0,082 kJ/mol·K.             C. 8,314 J/mol·K.               D. 0,082 J/mol·K.

Câu 4. Phát biểu nào sau đây sai?

     A. Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tối thiểu mà chất phản ứng cần phải có để phản ứng có thể xảy ra.

     B. Khi năng lượng hoạt hóa lớn, hằng số tốc độ k nhỏ, tốc độ của phản ứng nhanh.

     C. Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng hóa học, những vẫn được bảo toàn về khối lượng và chất khi kết thúc phản ứng.

     D. Chất xúc tác có vai trò làm giảm năng lượng hoạt hóa để tăng tốc độ của phản ứng.

Câu 5. Cho đồ thị biểu diễn năng lượng hoạt hóa của hai phản ứng như sau:

Nhận định nào sau đây đúng?

     A. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng (1) nhỏ hơn phản ứng (2).

     B. Phản ứng (2) xảy ra thuận lợi hơn phản ứng (1).

     C. Phản ứng (1) là phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng (2) là phản ứng thu nhiệt.

     D. Biến thiên entropy của hai phản ứng trên đều âm.

Câu 6. Cho đồ thị biểu diễn năng lượng hoạt hóa của một phản ứng như sau:

Năng lượng hoạt hóa của phản ứng trên là

     A. 10 kJ.                              B. 45 kJ.                              C. 108 kJ.                            D. 58 kJ.

Câu 7. Cho đồ thị biểu diễn năng lượng của một phản ứng như sau:

Đoạn nào trên đồ thị tương ứng với năng lượng hoạt hóa của phản ứng?

     A. Đoạn (A).                       B. Đoạn (B).                       C. Đoạn (C).                       D. Đoạn (D).

Câu 8. Tốc độ của một phản ứng hóa học xảy ra chậm có thể là do nguyên nhân nào dưới đây?

     A. Nhiệt độ của phản ứng cao.

     B. Sự có mặt của chất xúc tác.

     C. Nồng độ của các chất tham gia cao.

     D. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng cao.

Câu 9. Phương pháp nào sau đây được sử dụng để làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học?

     A. Tăng nhiệt độ của hệ phản ứng.

     B. Tăng diện tích bề mặt chất tham gia.

     C. Giảm nồng độ của các chất tham gia.

     D. Thêm xúc tác vào hệ phản ứng.

Câu 10. Các phân tử ozone có thể bị phá hủy theo hai giai đoạn: (1) Cl + O3 → ClO + O2 và (2) ClO + O3 → Cl + 2O2. Chất xúc tác trong các quá trình này là

     A. Cl.                                  B. O3.                                  C. ClO.                               D. O2.

Câu 11. Các giai đoạn trong phản ứng giữa ion X4+ và Z+ được mô tả như sau:

Giai đoạn 1: X4+ + Y2+ → X3+ + Y3+.

Giai đoạn 2: X4+ + Y3+ → X3+ + Y4+.

Giai đoạn 3: Y4+ + Z+ → Z3+ + Y2+.

Ion đóng vai trò chất xúc tác trong phản ứng này là

     A. X3+.                                B. Z+.                                  C. Y4+.                                D. Y2+.

Câu 12. Hằng số tốc độ của một phản ứng ở 500 C  và 750 C  lần lượt là 0,113 s-1 và 0,150 s-1. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng này là

     A. 7,44 kJ/mol.                    B. 14,4 kJ/mol.                    C. 57,6 kJ/mol.                    D. 115,2 kJ/mol.

Câu 13. Tốc độ của một phản ứng tăng gấp đôi khi tăng nhiệt độ từ 20 C  lên 30 C. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng này là

     A. 0,35 kJ/mol.                    B. 6,2 kJ/mol.                      C. 22 kJ/mol.                       D. 51 kJ/mol.

Câu 14. Cho phản ứng sau: 2NOCl (k) → 2NO (k) + Cl2 (k). Hằng số tốc độ phản ửng ở nhiệt độ 300 K và 400 K lần lượt là 2,6.10-8 và 4,9.10-4 L/mol·s. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng tính theo kJ/mol có giá trị gần bằng

     A. 70.                                  B. 98.                                  C. 24.                                  D. 104.

Câu 15. Cho phản ứng sau: 2N2O5 (g) → 2N2O4 (g) + O2 (g). Năng lượng hoạt hóa của phản ứng ở 300K là 103 kJ. Ở nhiệt độ nào sau đây thì hằng số tốc độ phản ứng tăng gấp đôi?

     A. 298K.                             B. 310K.                             C. 305K.                             D. 313K.

Câu 16. Cho phản ứng: CO (g) + NO2 (g) → CO2 (g) + NO (g), có hằng số tốc độ phản ứng ở 425 C và 525 C lần lượt là 1,3 L/mol·s và 23 L/mol·s. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng trên là

     A. 133 kJ.                            B. 130 kJ.                            C. 53 kJ.                              D. 100 kJ.

Câu 17. Một phản ứng có năng lượng hoạt hóa bằng 60 kJ/mol. Khi tăng nhiệt độ từ 300K lên 500K thì tốc độ phản ứng tăng khoảng

     A. 15000 lần.                      B. 150 lần.                          C. 10 lần.                            D. 1500 lần.

Câu 18. Một phản ứng có năng lượng hoạt hóa là 123 kJ/mol, xảy ra ở nhiệt độ 38,0 C. Ở nhiệt độ nào tốc độ phản ứng sẽ tăng gấp đôi so với tốc độ phản ứng ở nhiệt độ 38,0 C?

     A. 48,0 C                            B. 42,6 C                            C. 321,0 C                          D. 315,6 C

Câu 19. Trong quá trình làm sữa chua có công đoạn ủ sữa chua. Phản ứng xảy ra trong giai đoạn nay có năng lượng hoạt hóa là 43,05 kJ/mol. Tốc độ của phản ứng thay đổi như thế nào khi tăng nhiệt độ từ 25 C lên 60 C?

     A. Tăng 1,83 lần.                B. Tăng 6,21 lần.                C. Giảm 1,83 lần.                D. Giảm 6,21 lần.

Câu 20. Cho hằng số tốc độ của một phản ứng là 11 M-1.s-1 tại nhiệt độ 345K và hằng số thực nghiệm Arrhenius là 20 M-1.s-1. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng trên (tính theo J/mol) là

     A. 1714,8.                           B. 1481,2.                           C. 16,9.                               D. 14,6.

Câu 21. Cho phản ứng phân hủy sau: N2O5 (g) → N2O4 (g) + ½ O2 (g). Biết rằng ở 273K, năng lượng hoạt hóa là 111 kJ/mol và hằng số tốc độ phản ứng là 1,22.10-12 s-1. Hằng số tốc độ phản ứng k (s-1) ở 300K của phản ứng trên là

     A. 10-10.                              B. 10-11.                              C. 2.10-10.                           D. 2.10-11.

Câu 22. Một phản ứng đơn giản xảy ra ở nhiệt độ 100 C, trong điều kiện có xúc tác và không có xúc tác, năng lượng hoạt hóa của phản ứng lần lượt là Ea1 = 25 kJ/mol và Ea2 = 50 kJ/mol. Khi năng lượng hoạt hóa giảm từ 75kJ về 50kJ thì tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào?

     A. Tăng khoảng 1,146.1013 lần.                                     B. Giảm khoảng 1,146.1013 lần.

     C. Tăng khoảng 3170 lần.                                              D. Giảm khoảng 3170 lần.

Câu 23. Một phản ứng có năng lượng hoạt hóa là 24 kJ/mol, tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào khi tăng nhiệt độ là từ 25 C tăng lên 100 C?

     A. Tăng 7 lần.                     B. Giảm 7 lần.                     C. Tăng 4 lần.                     D. Giảm 4 lần.

Câu 24. Một phản ứng hóa học khi nhiệt độ tăng từ 300K lên 310K thì tốc độ phản ứng tăng 3,7 lần. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng (tính theo kJ/mol) là

     A. 101160.                          B. 101,160.                         C. 112,420.                         D. 112420.

Câu 25. Cho đồ thị biểu diễn năng lượng hoạt hóa của một phản ứng như sau:

Đường cong số (1) ứng với phản ứng không sử dụng chất xúc tác.

Đường cong số (2) ứng với phản ứng có sử dụng chất xúc tác.

Phản ứng trên diễn ra ở nhiệt độ 25 C (nhiệt độ thường).

Cho các phát biểu sau về đồ thị trên:

(a) Khi không sử dụng chất xúc tác, năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 82 kJ.

(b) Khi sử dụng chất xúc tác, năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 20 kJ.

(c) Khi sử dụng chất xúc tác, năng lượng hoạt hóa của phản ứng giảm đi 37 kJ so với lúc không sử dụng xác tác.

(d) Khi sử dụng xúc tác, tốc độ của phản ứng tăng lên khoảng 300 000 lần.

(e) Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt.

(f) Khi sử dụng chất xúc tác thì biến thiên enthalpy của phản ứng giảm xuống.

Số phát biểu đúng là

     A. 2.                                    B. 3.                                    C. 4.                                    D. 5.

d) Tổ chức thực hiện: – Ở hoạt động này GVcho HS hoạt động cá nhân là chủ yếu, bên cạnh đó có thể cho HS họa động cặp đôi hoặc trao đổi nhóm để chia sẻ kết quả giải quyết các bài tập

– Hoạt động chung cả lớp: GVmời một số HS lên tình bày kết quả/ lời giải, các HS khác góp ý, bổ sung. GVgiúp HS nhận ra những chỗ sai sót cần chỉnh sủa và chuẩn hóa kiến thức/ phương pháp giải bài tập

4. Hoạt động 4: Vận dụng (10 phút)

a) Mục tiêu: Giúp HS vận dụng kiến thức. kỹ năng đã học trong bài  để giải quyết các câu hỏi, bài tập.

b) Nội dung: Lấy ví dụ trong thực tiễn đời sống về ảnh hưởng của các yếu tố tới tốc độ phản ứng (mỗi HS ít nhất 2 ví dụ trong mỗi ảnh hưởng) và cho các đề bài bài tập tự luận.

c) Sản phẩm: Bài viết của HS

d) Tổ chức thực hiện: GV hướng dẫn HS về nhà làm

– Đánh giá kết quả hoạt động: GV cho HS trả lời câu hỏi vào đầu giờ của buổi học kế tiếp, GV cần kịp  thời động viên, khích lệ HS.

NHIỆM VỤ VỀ NHÀ: BÀI TẬP TỰ LUẬN (22 câu)

Câu 1. Cho giản đồ năng lượng của các phản ứng:

                           (a)                                               (b)                                                     (c)

a) Hãy biểu diễn năng lượng hoạt hóa trên giản đồ năng lượng của phản ứng trong từng trường hợp.

b) Giản đồ năng lượng nào biểu diễn ảnh hưởng của xúc tác đến năng lượng hoạt hóa của phản ứng?

Trả lời:

a)

b) Giản đồ (c).

Câu 2. Cho hằng số tốc độ của một phản ứng là 11 M-1.s-1 tại nhiệt độ 345K và hằng số thực nghiệm Arrhenius là 20 M-1.s-1. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng trên.

Trả lời:

Câu 3. Tìm hằng số tốc độ phản ứng k ở 273K của phản ứng phân hủy

N2O5 (g) → N2O4 (g) + ½ O2 (g)

Biết rằng ở 300K, năng lượng hoạt hóa là 111 kJ/mol và hằng số tốc độ phản ứng là 10-10s-1.

Trả lời:

Đặt k’ = 10-10s-1 ứng với T’ = 300K, T = 273K.

Câu 4. Phản ứng tổng hợp SO3 trong dây chuyền sản xuất sulfuric acid:

2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g)

Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào khi tăng nhiệt độ từ 350 C lên 450 C. Biết năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 314 kJ/mol.

Trả lời:

T1 = 350 + 273 = 623 (K)

T2 = 450 + 273 = 723 (K)

Vậy khi nhiệt độ tăng từ 350 C lên 450 C, tốc độ phản ứng tăng 4380 lần.

Câu 5. Một phản ứng đơn giản xảy ra ở nhiệt độ 100 C, trong điều kiện có xúc tác và không có xúc tác, năng lượng hoạt hóa của phản ứng lần lượt là Ea1 = 25 kJ/mol và Ea2 = 50 kJ/mol. So sánh tốc độ phản ứng trong 2 điều kiện.

Trả lời:

Phương trình Arrhenius trong hai điều kiện là

 và

Chia vế theo vế ta được: .

Vậy khi năng lượng hoạt hóa giảm từ 50kJ về 25kJ thì tốc độ phản ứng tăng 3170,4 lần.

Câu 6. Phản ứng phân hủy N2O5 xảy ra ở 45 C theo phương trình phản ứng:

N2O5 (g) → N2O4 (g) + ½ O2 (g)

Tốc độ của phản ứng thay đổi thế nào khi tăng nhiệt độ phản ứng lên 65 C? Biết năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 103,5 kJ/mol.

Trả lời:

T1 = 45 + 273 = 318 (K)

T2 = 65 + 273 = 338 (K)

Vậy khi nhiệt độ tăng từ 45 C lên 65 C, tốc độ phản ứng tăng 10,1 lần.

Câu 7. Phản ứng phân hủy N2O5 xảy ra ở 45 C theo phương trình phản ứng:

N2O5 (g) → N2O4 (g) + ½ O2 (g)

Tốc độ của phản ứng thay đổi thế nào khi giảm nhiệt độ phản ứng xuống 25 C? Biết năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 103,5 kJ/mol.

Trả lời:

T1 = 45 + 273 = 318 (K)

T2 = 25 + 273 = 298 (K)

Vậy khi nhiệt độ giảm từ 45 C lên 25 C, tốc độ phản ứng giảm 13,89 lần.

Câu 8. Một phản ứng có năng lượng hoạt hóa là 24 kJ/mol, so sánh tốc độ phản ứng khi phản ứng diễn ra ở 2 nhiệt độ là từ 27 C tăng lên 127 C.

Trả lời:

T1 = 27 + 273 = 300 (K)

T2 = 127 + 273 = 400 (K)

Vậy khi nhiệt độ tăng từ 27 C lên 127 C, tốc độ phản ứng tăng 11,09 lần.

Câu 9. Một phản ứng có năng lượng hoạt hóa là 70 kJ/mol, khi tăng nhiệt độ là từ 300K lên 400K, tốc độ phản ứng sẽ thay đổi như thế nào?

Trả lời:

Vậy khi nhiệt độ tăng từ 300K lên 400K, tốc độ phản ứng tăng 1115 lần.

Câu 10. Cho phản ứng: 2NOCl (g) → 2NO (g) + Cl2 (g), năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 100 kJ/mol. Ở 350K, hằng số tốc độ của phản ứng là 8.10-6 l/(mol·s). Tính hằng số tốc độ phản ứng ở 400K.

Trả lời:

Câu 11. Tính năng lượng hoạt hóa của một phản ứng biết rằng khi nhiệt độ tăng từ 300K lên 310K thì tốc độ phản ứng tăng 3 lần.

Trả lời:

Câu 12. Thực nghiệm cho biết phản ứng: N2O5 (g) → N2O4 (g) + ½ O2 (g) ở 45 C có hằng số tốc độ phản ứng là 8,17.10-3 s-1; Ea = 103,5 kJ/mol. Tính hằng số tốc độ phản ứng tại 65 C.

Trả lời:

T1 = 45 + 273 = 318 (K)

T2 = 65 + 273 = 338 (K)

Câu 13. Sự suy giảm tầng ozone và lỗ thủng tầng ozone (O3) đã gây ra mối lo ngại về việc gia tăng nguy cơ ung thư da, cháy nắng, mù mắt và đục thủy tinh thể,… Tầng ozone ngăn chặn hầu hết các bước sóng có hại của tia cực tím (UV) đi qua bầu khí quyển Trái Đất. Các phân tử ozone có thể bị phá hủy theo hai giai đoạn:

Cl + O3 → ClO + O2

và ClO + O3 → Cl + 2O2

Chất xúc tác trong các quá trình này là chất nào?

Trả lời:

Quan sát PTHH biểu diễn các giai đoạn phản ứng thấy Cl là chất không mất đi trong phản ứng nên nó là chất xúc tác của quá trình phá hủy tầng ozone.

Câu 14. Một phản ứng xảy ra ở 500 C, năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi không có xúc tác và khi có xúc tác lần lượt là 55,4 kJ/mol và 13,5 kJ/mol. Chứng minh rằng chất xúc tác có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng (bằng tính toán).

Trả lời:

T = 273 + 500 = 773K.

Phương trình Arrhenius trong hai điều kiện là

  (có xúc tác) và  (không có xúc tác)

Chia vế theo vế ta được: .

Vậy chất xúc tác làm cho tốc độ phản ứng tăng 678,58 lần.

Câu 15. Một phản ứng xảy ra ở nhiệt độ không đổi là 25 C, năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi không có xúc tác là 100 kJ/mol và khi có xúc tác 50 kJ/mol. So sánh tốc độ của phản ứng trong hai trường hợp này.

Trả lời:

T = 273 + 25 = 298K.

Phương trình Arrhenius trong hai điều kiện là

  (có xúc tác) và  (không có xúc tác)

Chia vế theo vế ta được: .

Vậy chất xúc tác làm cho tốc độ phản ứng tăng 581 triệu lần.

Câu 16. Một phản ứng hóa học có Ea = 100 kJ/mol nhưng diễn ra ở hai nhiệt độ khác là 25 C và 35 C. So sánh tốc độ của phản ứng trong hai trường hợp này.

Trả lời:

T1 = 25 + 273 = 298 (K)

T2 = 35 + 273 = 308 (K)

Vậy khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 25 C lên 35 C  thì tốc độ phản ứng nhanh hơn 3,7 lần.

Câu 17. Một phản ứng xảy ra ở nhiệt độ không đổi là 75 C, năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi không có xúc tác là 150 kJ/mol và khi có xúc tác 100 kJ/mol. So sánh tốc độ của phản ứng trong hai trường hợp này.

Trả lời:

T = 273 + 75 = 348K.

Phương trình Arrhenius trong hai điều kiện là

  (có xúc tác) và  (không có xúc tác)

Chia vế theo vế ta được: .

Vậy chất xúc tác làm cho tốc độ phản ứng tăng 32 triệu lần.

Câu 18. Một phản ứng hóa học có Ea = 50 kJ/mol nhưng diễn ra ở hai nhiệt độ khác là 25 C và 35 C. So sánh tốc độ của phản ứng trong hai trường hợp này.

Trả lời:

T1 = 25 + 273 = 298 (K)

T2 = 35 + 273 = 308 (K)

Vậy khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 25 C lên 35 C  thì tốc độ phản ứng nhanh hơn 1,9256 lần.

Câu 19. Cho phản ứng: 2NO2 (g) → 2NO (g) + O2 (g). So sánh tốc độ phân hủy NO2 ở nhiệt độ 25 C  (nhiệt độ thường) và 800 C  (nhiệt độ ống xả khí thải động cơ đốt trong). Biết Ea = 114 kJ/mol.

Trả lời:

T1 = 25 + 273 = 298 (K)

T2 = 800 + 273 = 1073 (K)

Vậy khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 25 C lên 800 C  thì tốc độ phản ứng nhanh hơn 2,7119.1014 lần.

Câu 20. Cho phản ứng: 2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g). Biết Ea = 314 kJ/mol.

a) Hãy so sánh tốc độ phản ứng ở 25 C và 450 C .

b) Nếu sử dụng xúc tác là hỗn hợp V25 và TiO2 thì năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 84 kJ/mol. Hãy so sánh tốc độ phản ứng khi có và không có chất xúc tác ở nhiệt độ 450 C.

Trả lời:

a) T1 = 25 + 273 = 298 (K)

T2 = 450 + 273 = 723 (K)

Vậy khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 25 C lên 450 C  thì tốc độ phản ứng nhanh hơn 2,263.1032 lần.

b) T = 723K, Ea1 = 84 kJ/mol (có xúc tác), Ea2 = 314 kJ/mol (không có xúc tác).

Phương trình Arrhenius trong hai điều kiện là

  (có xúc tác) và  (không có xúc tác)

Chia vế theo vế ta được: .

Vậy chất xúc tác làm cho tốc độ phản ứng tăng 4,144.1016 lần.

Câu 21. Cho phản ứng: C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g). Năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi có xúc tác Pd là 35 kJ/mol, Hãy so sánh sự thay đổi tốc độ phản ứng khi có xúc tác Pd ở nhiệt độ 300K và 475K.

Trả lời:

Vậy khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 300K lên 475K  thì tốc độ phản ứng nhanh hơn 175,9 lần.

Câu 22. Xét phản ứng sau ở 327 C: H2 (k) + I2 (k) → 2HI (k). Năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng 167 kJ/mol. Khi có mặt chất xúc tác tốc độ của phản ứng tăng lên 2,5.109 lần. Xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi có mặt chất xúc tác.

Trả lời:

T = 273 + 327 = 600 (K)

Phương trình Arrhenius trong hai điều kiện là

  (có xúc tác) và  (không có xúc tác)

Chia vế theo vế ta được: .

Vậy khi sử dụng chất xúc tác thì năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 59 kJ/mol.

Hướng dẫn HS làm thí nghiệm vui

Bước 1: Điều chế bath bombs – sản phẩm được sử dụng an toàn khi tắm.

Cân 30 gam bột nở (NaHCO3), 15 gam citric acid (C6H8O3) và 15 gam muối Epsom (MgSO4), thêm vài giọt màu thực phẩm, trộn đều hỗn hợp. Phun một lượng nước vừa đủ để làm ướt hỗn hợp, tạo sự kết dính và trộn đều. Nén hỗn hợp vào các khuôn nhỏ, có kích thước như nhau, để khô, thu được bath bombs.

Bước 2: Chuẩn bị 3 cốc nước ở 3 nhiệt độ khác nhau:

+ Cốc (1) đun nóng ở nhiệt độ khoảng 80 C.

+ Cốc (2) ở nhiệt độ thường.

+ Cốc (3) cho vào một ít nước đá, duy trì nhiệt độ ở khoảng 10 C.

Cho vào mỗi cốc 1 viên bath bombs.

Phương trình hóa học của phản ứng được viết thu gọn như sau:

H+ + HCO3 → H2O + CO2

Khí trong cốc nào sẽ thoát ra nhanh nhất? Giải thích.

 

O2 Education gửi các thầy cô link download giáo án

Hoặc xem thêm giáo án hoá 10 cả năm, chuyên đề học tập và các loại kế hoạch tại

Tổng hợp giáo án và các chuyên đề học tập hoá học 10

1 thought on “Giáo án chuyên đề học tập Bài 3 Năng lượng hoạt hoá của phản ứng hoá học”

Leave a Comment