BỒI DƯỠNG học SINH GIỎI THÔNG QUA các bài TOÁN NHIỆT hóa học TRONG CHƯƠNG TRÌNH hóa học THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT LÊ VIẾT TẠO

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI THÔNG QUA CÁC BÀI
TỐN NHIỆT HĨA HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH
HĨA HỌC THPT

Người thực hiện: Vũ Thị Hương
Chức vụ:
Giáo viên
SKKN mơn:
Hóa Học

THANH HÓA NĂM 2017


I. MỞ ĐẦU
1.1. Lí do chọn đề tài
Trong q trình dạy học mơn Hóa học, bài tập được xếp trong hệ thống
phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phương pháp này được coi là
một trong các phương pháp quan trọng nhất để nâng cao chất lượng giảng dạy
bộ môn. Thông qua việc giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí
thơng minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập.
Trong quá trình giảng dạy đối tượng học sinh giỏi chuẩn bị cho các kỳ thi
học sinh giỏi các cấp, tơi thấy rằng có một số chuyên đề cần phải đào sâu kiến
thức hơn nhưng học sinh khơng có tài liệu và việc tự học sinh nghiên cứu hay tự
hệ thống cho mình những kiến thức như vậy là rất khó.Vì vậy thực tế u cầu
cần thiết người giáo viên sẽ bổ sung các kiến thức thêm cho học sinh cũng như

hệ thống các kiến thức và các dạng bài tập cho học sinh. Với ý định đó, trong
sáng kiến kinh nghiệm (SKKN) này tơi muốn đưa ra hệ thống về lý thuyết cũng
như một số dạng bài tập thuộc chương trình ơn thi học sinh giỏi các cấp về bài
tốn nhiệt hóa học để học sinh có thể hiểu sâu sắc hơn về chiều hướng và mức
độ diễn biến của các q trình hóa học, cơ sở của nhiệt động học hóa học học từ
đó giúp các em giải quyết tốt các bài tập nhiệt động học.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Bài tập hố học là một trong những phần khơng thể thiếu trong mơn hố học,
làm bài tập giúp các em củng cố khắc sâu thêm kiến thức đồng thời rèn luyện óc
tư duy của các em.
Xây dựng hệ thống bài tập nhiệt động học dùng cho học sinh ôn thi học sinh
giỏi
Đánh giá, rút kinh nghiệm
Đề ra các giải pháp và đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả bồi dưỡng học sinh
giỏi
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Các kiến thức lý thuyết và phương pháp giải các bài tập nhiệt động học
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tài liệu
Thực nghiệm giảng dạy
Phương pháp hỏi đáp: trao đổi trực tiếp với giáo viên, học sinh về những
vấn đề liên quan đến nội dung đề tài
II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2


2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
Các bài tốn nhiệt động học là nội dung khó trong các đề thi học sinh giỏi
tỉnh và khu vực. Đa số các em học sinh chưa được tiếp cận các kiến thức này

trong chương trình sách giáo khoa. Vì vậy việc giải quyết tốt các bài tập nhiệt
động học trong các đề thi học sinh giỏi là rất khó.
2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Thuận lợi:
Trong những năm gần đây, vấn đề dạy và học mơn hố học đã và đang đổi
mới và là một trong những mơn có chuyển biến mạnh mẽ về đổi mới phương
pháp dạy học.
Học sinh dần được tiếp cận các kiến thức liên quan đến ứng dụng khoa học
kĩ thuật vào thực tế thông qua các kiến thức được cung cấp trong nhà trường,
các phương tiện thơng tin.
Khó khăn:
Trong các kỳ thi, đặc biệt là trong các kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh trở
lên . Vấn đề đặt ra là khi gặp một bài toán ở dạng mới và hầu như khơng có
nhiều trong chương trình cơ bản(Bài tốn nhiệt động) thì học sinh sẽ gặp rất
nhiều khó khăn và thường khơng làm được.
Vì vậy trong q trình giảng dạy giáo viên phải rèn luyện nghiên cứu và giảng
dạy thêm cho học sinh những kiến thức mới cũng như phương pháp giải các bài
tập liên quan cho học sinh đặc biệt là những kiến thức nâng cao nhằm phục vụ
cho các kỳ thi quan trọng.
2.3. Giải pháp
1.Mục tiêu của giải pháp
Hướng dẫn lý thuyết cơ bản cho học sinh
Cung cấp các bài tốn nhiệt động học, hình thành phương pháp giải toán
nhiệt động học cho học sinh
2. Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp
Giáo viên sẽ tiến hành 2 phần riêng cho học sinh:
PHẦN 1: HƯỚNG DẪN LÝ THUYẾT CƠ BẢN CHO HỌC SINH:
Cung cấp các kiến thức lý thuyết về nhiệt phản ứng cho học sinh
A. Một số khái niệm cơ sở của nhiệt động học
* Hệ là đối tượng cần nghiên cứu các tính chất nhiệt động học.

* Hệ hở là hệ có thể trao đổi chất và năng lượng với môi trường xung quanh.
* Hệ kín là hệ khơng trao đổi chất mà chỉ có sự trao đổi năng lượng với mơi
trường xung quanh.
* Hệ cô lập là hệ không trao đổi cả chất và năng lượng với môi trường với môi
trường xung quanh.

3


B. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng
I. Khái niệm: Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học là lượng nhiệt phát ra
hay thu vào trong quá trình phản ứng( qui ước tính cho một mol chất)
II. Một vài tên gọi hiệu ứng nhiệt:
1. Nhiệt tạo thành (sinh nhiệt), nhiệt phân huỷ:
• Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ∆Ho của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản
ứng tạo thành một mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều
kiện tiêu chuẩn.
* Chú ý: Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ∆Ho của đơn chất ở trạng thái bền vững ở
điều kiện tiêu chuẩn bằng khơng.
• Nhiệt phân huỷ của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân huỷ một
mol chất đó thành các đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều kiện tiêu chuẩn.
Như vậy, nhiệt tạo thành và nhiệt phân huỷ của cùng một chất có giá trị
bằng nhau nhưng trái dấu.
2. Nhiệt cháy chuẩn của một chất: là nhiệt phản ứng đốt cháy hồn tồn một
mol chất đó bằng O2 để tạo ra oxit bền với số oxi hóa cao nhất của nguyên tố.
(Chất phản ứng và sản phẩm đều nguyên chất ở 298K, 1 atm)
3. Nhiệt sinh chuẩn của một chất: là nhiệt phản ứng tạo thành một mol chất đó
từ các đơn chất bền.
(Chất phản ứng và sản phẩm đều nguyên chất ở 298K, 1 atm)
Nhiệt sinh chuẩn của đơn chất đều bằng 0

III. Định luật Hess
Định luật Hess:
“Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào bản chất và
trạng thái của các chất phản ứng và sản phẩm phản ứng chứ không không phụ
thuộc vào cách tiến triển của q trình nghĩa là khơng phụ thuộc vào số lượng và
đặc trưng của các giai đoạn trung gian”
Hệ quả:
* Nếu phản ứng thuận có hiệu ứng nhiệt ∆Η thì phản ứng nghịch có hiệu
ứng nhiệt là - ∆Η .
* Hiệu ứng nhiệt của một quá trình vịng(chu trình) bằng khơng.
Sinh nhiệt: Sinh nhiệt của một chất là hiệu ứng nhiệt của một phản ứng tạo
thành một mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái tiêu chuẩn( Sinh nhiệt tiêu
chuẩn kí hiệu: ∆Η 0 298 là sinh nhiệt của các chất được tính ở các điều kiện tiêu
chuẩn)

4


Thiêu nhiệt: Thiêu nhiệt của một chất là hiệu ứng nhiệt của một phản ứng
đốt cháy một mol chất đó bằng oxi ở điều kiện tiêu chuẩn để tạo thành các oxit
bền.
IV. Phương pháp xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng
1. Phương pháp thực nghiệm:
Trong phịng thí nghiệm hố học, người ta có thể xác định hiệu ứng nhiệt
của phản ứng hoá học bằng cách dùng một dụng cụ gọi là nhiệt lượng kế. Nhiệt
lượng kế được bố trí sao cho khơng có sự trao đổi nhiệt với mơi trường xung
quanh. Nó gồm một thùng lớn đựng nước, trong đó nhúng ngập một bom nhiệt
lượng kế, đây là nơi thực hiện phản ứng hố học. Trong thùng cịn đặt một nhiệt
kế để đo sự thay đổi nhiệt độ của nước và một que khuấy để để duy trì cân bằng
nhiệt trong cả hệ.

Phản ứng được thực hiện trong bom nhiệt lượng kế. Nhiệt lượng giải phóng
ra (phương pháp này thường dùng cho các phản ứng toả nhiệt) được nước hấp
thụ và làm tăng nhiệt độ của nhiệt lượng kế từ T 1 đến T2. Ta xác định được nhiệt
lượng toả ra Q như sau:
Gọi m là khối lượng của chất phản ứng,
M là khối lượng mol của nó,
C là nhiệt dung của nhiệt lượng kế,
∆ H là hiệu ứng nhiệt của phản ứng.

Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có:
∆H

m
= - C( T2 – T1 ) = - C ∆ T
M

Do đó: ∆ H = - C . ∆ T .

M
m

2. Phương pháp xác định gián tiếp.
Dựa vào định luật Hess, ta có thể xác định gián tiếp hiệu ứng nhiệt của các
quá trình đã cho bằng các cách sau:
(1) Dựa vào chu trình nhiệt hố học.
(2) Cộng đại số các quá trình.
(3) Dựa vào sinh nhiệt của các chất:
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng sinh nhiệt của các chất sản phẩm
trừ tổng sinh nhiệt của các chất tham gia (có nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng).
(4) Dựa vào thiêu nhiệt của các chất:

5


Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng thiêu nhiệt của các chất tham gia
trừ tổng thiêu nhiệt của các chất sản phẩm (có nhân với hệ số tỉ lượng tương
ứng).
(5) Dựa vào năng lượng phân ly liên kết
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng năng lượng phân ly liên kết của tất
cả các liên kết trong các chất tham gia trừ tổng năng lượng phân ly liên kết của
tất cả các liên kết trong các chất sản phẩm (có nhân với hệ số tỉ lượng tương
ứng).
B. Định luật bảo tồn năng lượng. Ngun lí I của nhiệt động học
I. Nội dung
Nguyên lý I nhiệt động học về thực chất là định luật bảo toàn năng lượng:
“Năng lượng của một hệ cơ lập ln ln được bảo tồn”.
II. Nội năng U và entanpi H
Nội năng U:
* Nội năng của một hệ là tổng năng lượng tồn tại bên trong của hệ, bao
gồm: năng lượng hạt nhân, năng lượng chuyển động của electron trong nguyên
tử, năng lượng liên kết hóa học, năng lượng dao động của các nguyên tử, năng
lượng chuyển động của phân tử …
* Nội năng của hệ chỉ phụ thuộc vào trạng thái của nó được xác định bởi
các thông số trạng thái ni, T, P.
Khi chuyển hệ từ trạng thái 1( trạng thái đầu) sang trạng thái 2( trạng thái cuối),
biến thiên nội năng của hệ là:
∆U = U2 – U1
Entanpi H:
Khi chuyển hệ từ trạng thái 1( trạng thái đầu) sang trạng thái 2( trạng thái cuối),
biến thiên nội năng của hệ là:

∆U = U2 – U1
Lượng năng lượng này sẽ chuyển thành công, hoặc thành nhiệt, hoặc đồng thời
thành cả hai dạng.
Nếu kí hiệu công được thực hiện là A, lượng nhiệt trao đổi là Q, theo định luật
bảo tồn năng lượng ta có:
∆U = A + Q

(1)

Trong q trình giãn nở khí ở áp suất không đổi, P = const:
A = - P∆V

(2)

Trong quá trình nén hay giãn nở thuận nghịch ở nhiệt độ không đổi, T = const:

6


V2

A = - RTln( V )

(3)

1

Kết hợp (1) và (2) trong quá trình đẳng áp (P = const)
∆U = - P∆V + Q

hay Q = ∆U + P.∆V(4)

Triển khai (4) ta có:
QP = (U2 + PV2) – (U1 + PV1)
Người ta gọi (U + PV) là entanpi, ký hiệu là H. Do đó :
QP = H2 – H1 = ∆H
Khi áp suất không đổi, lượng nhiệt QP đúng bằng biến thiên entanpi ∆H.
III. Quan hệ giữa QP và QV
Trong quá trình đẳng tích lượng nhiệt trao đổi bằng biến thiên nội năng của
hệ:
Qv = ∆U
Ta có:
QP = + P.∆V
QP = ∆U + P.(V2 – V1)
QP = ∆U + (n2RT – n1RT)
QP = QV + ∆nRT

∆n: Độ biến thiên số mol khí
Chú ý: So với thể tích mol của chất khí, thể tích mol của chất rắn và lỏng rất
nhỏ, khơng đáng kể. Do đó, biến thiên thể tích của chất rắn và lỏng trong các
phản ứng hoá học được coi bằng khơng. Vì vậy, khi xét cơng cơ học ta chỉ chú ý
đến biến thiên thể tích của các chất khí.
C. Chiều hướng diễn biến của các q trình hóa học. Nguyên lí II của nhiệt
động học.
I. Khái niệm entropi
* Về ý nghĩa vật lý, entropi là đại lượng đặc trưng cho mức độ hỗn độn
phân tử của hệ cần xét. Mức độ hỗn độn của hệ càng cao thì entropi của hệ có
giá trị càng lớn.
* Đối với quá trình thay đổi trạng thái vật lý của các chất thì nhiệt độ
khơng thay đổi và nếu áp suất cũng khơng thay đổi thì biến thiên entropi của q

trình là:
∆S =

∆H
T

(5)

7


* Đối với phản ứng hoá học, biến thiên entropi là:
∆S =

∑ S (sản phẩm) - ∑ S (chất phản ứng)

(6)

Chú ý: Entropi tiêu chuẩn của đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn không phải
bằng không.
II. Nội dung nguyên lý II nhiệt động học
“Trong bất cứ quá trình tự diễn biến nào, tổng biến thiên entropi của hệ và
môi trường xung quanh phải tăng”.
III. Năng lượng tự do Gibbs
* Các q trình hố, lý thường xảy ra trong các hệ kín, tức là có sự trao đổi
nhiệt và cơng với mơi trường xung quanh, do đó, nếu dùng biến thiên entropi để
đánh giá chiều hướng của quá trình thì phức tạp vì phải quan tâm đến mơi
trường xung quanh. Vì vậy, người ta đã kết hợp hiệu ứng năng lượng và hiệu
ứng entropi của hệ để tìm điều kiện duy nhất xác định chiều diễn biến của các
quá trình tự phát. Năm 1875, nhà vật lý người Mỹ đưa ra đại lượng mới là năng

lượng tự do Gibbs và được định nghĩa: G = H – TS.
* Đối với quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp thì:
∆G = ∆H –T.∆S

(7)

Trong hệ thức này, ∆G, ∆H và ∆S đều chỉ liên quan đến hệ cần xét.
∆G gọi là biến thiên thế đẳng nhiệt, đẳng áp (thường nói gọn là biến thiên thế
đẳng áp hoặc entanpi tự do hoặc năng lượng tự do Gibbs) là tiêu chuẩn để đánh
giá q trình có xảy ra hay khơng?
Nếu ∆G < 0 thì q trình tự xảy ra.
Nếu ∆G = 0 thì hệ ở trạng thái cân bằng.
Nếu ∆G > 0 thì q trình khơng xảy ra (nhưng quá trình ngược lại sẽ tự
xảy ra)
IV. Biến thiên thế đẳng áp trong các phản ứng hoá học
1. Thế đẳng áp hình thành tiêu chuẩn của một chất (∆ Go)
* Thế đẳng áp hình thành tiêu chuẩn của một chất là biến thiên thế đẳng áp
của quá trình hình thành một mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái bền vững
ở điều kiện tiêu chuẩn.
* Chú ý: ∆Go của các đơn chất ở trạng thái bền vững ở điều kiện tiêu chuẩn
bằng không.

8


(∆Go các chất có trong các tài liệu tra cứu).
2. Biến thiên thế đẳng áp của phản ứng hoá học
∆G =

∑ ∆G (sản phẩm) - ∑ ∆G (chất phản ứng)

(8)

∆G = ∆H – T.∆S

(9)
Chú ý:
- Người ta qui ước tại mọi nhiệt độ, ∆Ho(H+.aq) = 0 và ∆Go(H+.aq) = 0, nghĩa là
phản ứng:
1/2H2(k) - 1e + H2O → H+(aq) có ∆Ho = 0 và ∆Go = 0
Từ đó xác định được ∆Ho và ∆Go của các ion khác trong dung dịch.
- Người ta cũng thống nhất qui ước So(H+.aq) = 0 tại mọi nhiệt độ và từ đó cũng
lập được bảng So cho các ion khác trong dung dịch.
PHẦN 2: HƯỚNG DẪN HỌC SINH MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG:
Ví dụ 1: Xác định ∆ H của phản ứng
3
S( r ) + O2( k ) → SO3( k )
2

Biết S( r ) + O2( k ) → SO2( k )
1
SO2( k ) + O2( k ) → SO3( k )
2

(1)

∆ H1 ?

(2)

∆ H2 = -297 kcal/mol

(3)

∆ H3 = - 98,2 kcal/mol

Giải:
Từ những dữ kiện của bài tốn chúng ta có thể lập sơ đồ sau:
Trạng thái đầu

Trạng thái cuối

3
S( r ) + O2( k )
2

H1
∆

→

∆ H2

SO3( k )
∆ H3
1
2

+ O2( k )

+ O2( k )
SO2( k )

Từ định luật Hess ta có: ∆ H1 = ∆ H2 + ∆ H3 = - 395,2 kcal/mol
Nhận xét: Nếu cộng 2 phương trình (2) và (3) sẽ thu được phương trình (1)
S( r ) + O2( k ) → SO2( k )

(2)

∆ H2 = -297 kcal/mol

9


1
SO2( k ) + O2( k ) → SO3( k )
2

(3)

3
S( r ) + O2( k ) → SO3( k )
2

∆ H3 = - 98,2 kcal/mol
∆ H1 = ∆ H2 + ∆ H3 = - 395,2 kcal/mol

Ví dụ 2: Xác định ∆ H của phản ứng
1
C ( r ) + O2 ( k ) → CO( k )

2

Biết C ( r ) + O2( k ) → CO2 ( k )
1
CO + O2( k ) → CO2 ( k ) (3)
2

(1)

∆ H1 ?

(2)

∆ H2 = -95,4 kcal/mol

∆ H3 = - 67,6 kcal/mol

Giải:
Từ những dữ kiện của bài toán chúng ta có thể lập sơ đồ sau:
Trạng thái đầu

Trạng thái cuối
∆H 2



→

C ( r ) + O2 ( k )

∆ H1
1
+ O2( k )
2

CO2 ( k )
∆ H3
1
2

+ O2( k )
CO( k

Từ định luật Hess ta có: ∆ H2 = ∆ H1 + ∆ H3
∆ H1 = ∆ H2 - ∆ H3= - 27,8 kcal/mol
Nhận xét: Nếu cộng lấy phương trình (2) trừ đi phương trình (3) sẽ thu được
phương trình (1)
C ( r ) + O2 ( k ) → CO2 ( k )

(2)

∆ H2 = - 95,4 kcal/mol

1
CO + O2( k ) → CO2 ( k )
2

(3)

∆ H3 = - 67,6 kcal/mol

1
C ( r ) + O2 ( k ) → CO( k )
2

(1) ∆ H1 = ∆ H2 - ∆ H3= - 27,8 kcal/mol

Nhận xét chung: Nếu một phản ứng nào đó là tổng đại số của một phản ứng
thành phần khác thì ∆ H của nó cũng bằng tổng đại số tương ứng của các ∆
H các phản ứng thành phần đó.
Ví dụ 3: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
CaO( r ) + CO2 → CaCO3( r )

10


Cho ∆H 0 (kJ/mol): - 636

- 394

- 1207

Giải:
Sinh nhiệt của các chất là hiệu ứng nhiệt của các phản ứng sau:
1
Ca ( r ) + O2 ( k ) → CaO( r )
2

(1)

∆ H1 = - 636 kJ/mol

C ( gr ) + O2 ( k ) → CO2 ( k )

(2)

∆ H2 = - 394 kJ/mol

3
Ca ( r ) + C ( gr ) + O2 ( k ) → CaCO3( r )
2

(3)

∆ H3 = - 1207 kJ/mol

Có thể lập sơ đồ sau:
Ca( r ) + C( gr ) +

1
+ O2 ∆ H1
2
CaO(r )

3
H3
O2 ( k ) ∆→

CaCO3( r )
2

+ O2 ∆ H2

+

∆H ?

CO2 ( k )

Theo định luật Hess:
Do đó

∆ H3 = ∆ H1 + ∆ H2 + ∆ H
∆ H = ∆ H3 - ( ∆ H1 + ∆ H2)

= - 1207 - ( -636 - 394) = - 177 kcal/mol
Bằng cách phân tích những ví dụ tương tự có thể rút ra qui tắc chung:
Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học bằng tổng sinh nhiệt của các sản
phẩm trừ đi tổng sinh nhiệt của các chất phản ứng.
∆Η = ∑ ∆Η 0 298,sp − ∑ ∆Η

0

298,cđ

Ví dụ 4: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng:

C 2 H 5 OH ( l ) + CH 3COOH ( l ) → CH 3COOC 2 H 5 ( l ) + H 2 O( l )

Cho biết thiêu nhiệt của các chất như sau:

C 2 H 5 OH ( l )
∆ H tn1 = - 326,7 kcal/mol
CH 3 COOH ( l )
∆ H tn 2 = - 208,2 kcal/mol
CH 3COOC 2 H 5 (l )
∆ H tn3 = - 545,9 kcal/mol
Giải:
Có thể lập sơ đồ sau:
Trạng thái đầu
∆Η
C 2 H 5 OH ( l ) + CH 3COOH ( l ) →
CH 3 COOC 2 H 5 ( l ) + H 2 O( l )

+ 3O 2 (k )
∆Η tn1

+ 2O 2 (k )

+ 5O 2 (k )

∆Η tn 2

∆Η tn 3

11


2CO2 ( k ) + 3H 2 O(l ) 2CO2 ( k ) + 3H 2 O(l )

Trạng thái cuối

Từ sơ đồ, theo định luật Hess ta có:

∆Η + ∆Η tn 3 = ∆Η tn1 + ∆Η tn 2
∆Η = ∆Η tn1 + ∆Η tn 2 − ∆Η tn 3 = - 326,7 - 208,2 + 545,9 = + 11,0 kcal/mol

Hay
Cũng bằng cách phân tích những ví dụ tương tự có thể rút ra qui tắc chung:
Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học bằng tổng thiêu nhiệt của các chất
đầu trừ đi tổng thiêu nhiệt của các chất sản phẩm.
∆Η = ∑ ∆Η tncđ − ∑ ∆Η tnsp

Ví dụ 5: Đối với phản ứng:

CaCO3( r ) → CaO( r ) + CO2 ( k )

Biết ∆Η

(kcal/mol)
-288,5
-151,9
-94,0
S 298 (cal/mol.K)
22,16
9,5
51,06
Xác định chiều của phản ứng ở 298k. Xác định nhiệt độ ở CaCO3 bắt đầu phân
huỷ.
Giải:
Giả sử phản ứng xảy ra theo chiều từ trái sang phải, lúc đó:
0

298

0

∆G 298 = ∆Η 298 − T∆S 298

∆Η = ∑ ∆Η 0 298,sp − ∑ ∆Η

Với

0

298,cđ

= -151,9 + (-94,0) – (-288,5) = 42,6 kcal/mol

∆S 298 = ∑ ∆S 0 298,sp − ∑ ∆S

0

298,cđ

=51,06 + 9,5 – 22,16 = 38,4 cal/mol.K
Từ đây ∆G 298 = ∆Η 298 − T∆S 298 = 42,6.10-3 -298.38,4 = 33156,8 cal/mol
∆G298 > 0 ở 298K phản ứng phân huỷ CaCO3 không thể xảy ra được.

Ngược lại, phản ứng kết hợp giữa CaO với CO2 sẽ có biến thiên thế đẳng ápđẳng nhiệt âm và do đó có thể xảy ra.
Phản ứng phân huỷ CaCO3 xảy ra khi ∆G < 0 hay T > ∆Η ∆S
Nếu cho rằng ∆Η và ∆S khơng biến đổi theo nhiệt độ, ta có:

T>

∆Η 298

-3

∆S 298 = 42,6.10 : 38,4 = 1109,375 K
Ở T = 1109,375 K, ∆G = 0, phản ứng có thể xảy ra theo cả hai chiều, hệ phản

ứng đạt đến trạng thái cân bằng.
MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ GIẢI
Câu 1: Tính ∆Η của phản ứng:
C ( gr ) + H 2 O → H 2 ( k ) + CO( k )

Biết

1
C ( gr ) + O2 ( k ) → CO( k )
2

∆Η = - 26,41 kcal/mol

12


1
H 2 ( k ) + O 2 ( k ) → H 2 O( k )
2

∆Η = - 57,80 kcal/mol

Câu 2: Ở nhiệt độ nào phản ứng:
PCl 5 → PCl 3 + Cl 2

bắt đầu xảy ra, cho biết:
∆Η 0 298 (cal/mol)
S 0 298 (cal/mol.K)
PCl5
-88300
84,3
PCl3
-66700
74,6
Cl2
0
53,3
Câu 3: Bê tông được sản xuất từ hỗn hợp xi măng, nước, cát và đá răm. Xi măng
gồm chủ yếu là canxi silicat và canxi aluminat tạo thành khi nung nghiền đất sét
với đá vôi. Trong các bước tiếp theo của việc sản xuất xi măng, người ta thêm
một lượng nhỏ gymsum(CaSO4. 2H2O), để tăng cường sự đông cứng của bê
tông. Sở dụng nhiệt độ tăng cao trong giai đoạn cuối của sản xuất có thể dẫn đến
sự tạo thành một hemi hiđrat khơng mong muốn là CaSO4. 1 2 H2O
Xét phản ứng sau:
CaSO4. 2H2O (r ) → CaSO4. 1 2 H2O (r ) + 3 2 H2O (k )
Các số liệu nhiệt động học sau đo tại 25oC, áp suất tiêu chuẩn 1,00 bar
Hợp chất
Ho (KJ.mol-1)
So(JK-1.mol-1)
CaSO4. 2H2O (r )
-2021,0

194,0
-1575,0
130,5
CaSO4. 1 2 H2O
H2O (k )
-241,8
188,6
o
Hãy tính ∆Η ( theo KJ ) của sự chuyển hoá 1,00 kg CaSO4. 2H2O (r ) thành
CaSO4. 1 2 H2O (r ) . Phản ứng này là toả nhiệt hay thu nhiệt?
Câu 4: Cho :
∆Η 0 298 (cal/mol)
S 0 298 (cal/mol.K)
O2(k)
0
49,01
S(r)
0
7,62
(k
)
H2O
-57800
45,13
(k
)
H2S
-4800
49,10
Hỏi hỗn hợp O2 và H2S ( PO = PH S = 1atm ) ở điều kiện tiêu chuẩn có bền khơng

nếu như giả thiết có phản ứng theo sơ đồ:
H2S (k ) +O2(k) → H2O (k ) +S(r)
Câu 5: Xác định hiệu ứng nhiệt của quá trình:
→ Ckim cương
Cgraphit
Biết:
∆Η 2 = - 94,052 kcal/mol
Cgraphit + O2(k) → CO2(k)
∆Η 3 = - 94,505 kcal/mol
Ckim cương + O2(k) → CO2(k)
2

2

13


2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm
Để biết được hiệu quả của q trình trên tơi tiến hành thực hiện bài kiểm tra
với 2 đối tượng học sinh giỏi thuộc 2 khoá học khác nhau nhưng mức độ học tập
tương đương ( Học sinh khoá 2013-2014 và 2015-2016 của trường THPT Lê
Viết Tạo) giữa một khoá (2015-2016) được nghiên cứu phương pháp với khoá
học trước (2013-2014) chưa được nghiên cứu. Tôi thu được những kết quả như
sau:
BẢNG THỐNG KÊ KẾT QUẢ KHI SO SÁNH Ở 2 KHỐ NHƯ SAU:
Khố học

Sĩ số

2013-2014

2015-2016

15
15

% HS
loại giỏi
0
33,33

%HS
loại khá
13,33
40

%HS
loại TB
20
26,67

%HS
loại yếu-kém
66,67
0

Từ bảng trên ta có thể rút ra kết luận học sinh khố thử nghiệm tỉ lệ học
sinh giỏi, khá cao hơn so với học sinh khoá đối chứng. Ta thấy với cách dạy trên
tỉ lệ học tập tốt của học sinh có chiều hướng tăng lên. Nói chung chất lượng và
tinh thần học tập của các em ở lớp thử nghiệm đã có chuyển biến tích cực.
III. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

3.1. Kết luận
Muốn thành cơng trong cơng tác giảng dạy trước hết địi hỏi người giáo
viên phải có tâm huyết với cơng việc, phải đam mê tìm tịi học hỏi, phải nắm
vững các kiến thức cơ bản, phổ thông, các kiến thức đại học, tổng hợp các kinh
nghiệm áp dụng vào bài giảng. Phải thường xuyên trau dồi, học tập nâng cao
trình độ chun mơn của bản thân, phải biết phát huy tính tích cực chủ động
chiếm lĩnh tri thức của học sinh.
Trong quá trình giảng dạy phải coi trọng việc hướng dẫn học sinh con đường
tìm ra kiến thức mới, khơi dậy óc tò mò, tư duy sáng tạo của học sinh, tạo hứng thú
trong học tập, dẫn dắt học sinh từ chỗ chưa biết đến biết, từ dễ đến khó.
Đối với học sinh cần phải thường xun rèn luyện, tìm tịi, học hỏi nhằm
củng cố và nâng cao vốn kiến thức cho bản thân.
Trên đây là một số kỹ năng giúp học sinh hiểu và giải quyết tốt các bài
toán nhiệt động học, với trình độ nhận thức chung của các em học sinh ở
trường THPT mà tôi đã áp dụng vào giảng dạy cho các em và đã thu được kết
quả nhất định. Mặt khác, trong sách giáo khoa và các sách tham khảo khơng đề
cập hoặc có nhưng chưa đầy đủ đến vấn đề này.
3.2. Kiến nghị
Sáng kiến kinh nghiệm này là một phần nhỏ của bản thân thu được
trong quá trình giảng dạy trong một phạm vi nhỏ hẹp. Vì vậy việc phát hiện

14


những ưu nhược điểm chưa được đầy đủ và sâu sắc. Mong rằng báo cáo kinh
nghiệm này các đồng nghiệp cho tôi thêm những ý kiến phản hồi những ưu
nhược điểm của SKKN này.
Cuối cùng tôi mong SKKN này sẽ được các đồng nghiệp nghiên cứu
và áp dụng một cách hiệu quả trong thực tiễn để rút ra những điều bổ ích.
Bài viết chắc chắn khơng thể tránh khỏi thiếu thiếu sót rất mong được sự đóng

góp ý kiến, phê bình, phản hồi của các đồng nghiệp.
XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG

Thanh Hóa, ngày 08 tháng 05 năm 2017
Tơi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết,
khơng sao chép nội dung của người khác.

Vũ Thị Hương

15


TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Cơ sở lí thuyết các quá trình hố học – Vũ Đăng Độ
- Đề thi học sinh giỏi MTCT các năm học 2012 – 2013 đến nay

16