BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHSP HÀ NỘI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC” CỦA HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG BẬC ĐẠI HỌC Sinh viên thực : Chu Thị Lụa Ngành học : Hóa Vơ Cơ Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHSP HÀ NỘI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC” CỦA HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG BẬC ĐẠI HỌC Sinh viên thực : Chu Thị Lụa Ngành học : Hóa Vơ Cơ Cán hướng dẫn ThS Nguyễn Thị Thu Lan Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Thị Thu Lan, người tận tình chu đáo trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em suốt q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội giảng dạy truyền đạt cho em nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt bốn năm Đại học Những kiến thức hành trang vững cho em sau Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian kinh nghiệm hạn chế nên khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, giáo bạn sinh viên để khóa luận em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên Chu Thị Lụa MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài 10 NỘI DUNG 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11 1.1 Khái niệm tập hóa học 11 1.2 Vai trò tập hóa học 11 1.2.1 Làm cho sinh viên hiểu sâu khắc sâu kiến thức học 11 1.2.2 Cung cấp thêm kiến thức mở rộng hiểu biết mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức sinh viên 12 1.2.3 Hệ thống hóa kiến thức học 12 1.2.4 Thường xuyên rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo hóa học 12 1.2.5 Phát triển kĩ năng: so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái quát hóa,… 12 1.2.6 Giáo dục tư tưởng đạo đức 12 1.2.7 Giáo dục kĩ tổng hợp 13 1.3 Phân loại tập hóa học 13 1.4 Vận dụng kiến thức để giải tập hóa học 14 1.5 Xu hướng phát triển tập hóa học 14 1.6 Cơ sở phân loại tập hóa học vào mức độ nhận thức tư 15 1.7 Các dạng tập hóa học chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương bậc Đại học 16 1.7.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm nhiệt động học 16 1.7.1.1 Bài tập mức độ nhận biết 16 1.7.1.2 Bài tập mức độ thông hiểu 17 1.7.1.3 Bài tập mức độ vận dụng 17 1.7.1.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 17 1.7.2 Dạng 2: Bài tập nguyên lí I nhiệt động học 17 1.7.2.1 Bài tập mức độ nhận biết 17 1.7.2.2 Bài tập mức độ thông hiểu 18 1.7.2.3 Bài tập mức độ vận dụng 18 1.7.2.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 18 1.7.3 Dạng 3: Bài tập nguyên lí II, III nhiệt động học 19 1.7.3.1 Bài tập mức độ nhận biết 19 1.7.3.2 Bài tập mức độ thông hiểu 19 1.7.3.3 Bài tập mức độ vận dụng 19 1.7.3.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 19 1.7.4 Dạng 4: Bài tập chiều hướng diễn biến phản ứng hóa học 19 1.7.4.1 Bài tập mức độ nhận biết 19 1.7.4.2 Bài tập mức độ thông hiểu 20 1.7.4.3 Bài tập mức độ vận dụng 20 1.7.4.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 20 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC” CỦA HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG BẬC ĐẠI HỌC 21 2.1 Dạng 1: Bài tập khái niệm nhiệt động học 21 2.1.1 Bài tập mức độ nhận biết 21 2.1.1.1 Bài tập có lời giải 21 2.1.1.2 Câu hỏi tập tự giải 22 2.1.2 Bài tập mức độ thông hiểu 22 2.1.2.1 Bài tập có lời giải 22 2.1.2.2 Câu hỏi tập tự giải 23 2.1.3 Bài tập mức độ vận dụng 23 2.1.3.1 Bài tập có lời giải 23 2.1.3.2 Bài tập tự giải 26 2.1.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 26 2.1.4.1 Bài tập có lời giải 26 2.1.4.2 Bài tập tự giải 27 2.2 Dạng 2: Bài tập nguyên lí I nhiệt động học 27 2.2.1 Bài tập mức độ nhận biết 27 2.2.1.1 Bài tập có lời giải 27 2.2.1.2 Câu hỏi tập tự giải 29 2.2.2 Bài tập mức độ thông hiểu 29 2.2.2.1 Bài tập có lời giải 29 2.2.2.2 Bài tập tự giải 30 2.2.3 Bài tập mức độ vận dụng 31 2.2.3.1 Bài tập có lời giải 31 2.2.3.2 Bài tập tự giải 39 2.2.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 42 2.2.4.1 Bài tập có lời giải 42 2.2.4.2 Bài tập tự giải 43 2.3 Dạng 3: Bài tập nguyên lí II, III nhiệt động học 45 2.3.1 Bài tập mức độ nhận biết 45 2.3.1.1 Bài tập có lời giải 45 2.3.1.2 Bài tập tự giải 45 2.3.2 Bài tập mức độ thông hiểu 46 2.3.2.1 Bài tập có lời giải 46 2.3.2.2 Bài tập tự giải 47 2.3.3 Bài tập mức độ vận dụng 47 2.3.3.1 Bài tập có lời giải 47 2.3.3.2 Bài tập tự giải 52 2.3.4 Bài tập vận dụng cao 52 2.3.4.1 Bài tập có lời giải 52 2.3.4.2 Bài tập tự giải 54 2.4 Dạng 4: Bài tập chiều hướng diễn biến phản ứng hóa học 55 2.4.1 Bài tập mức độ nhận biết 55 2.4.1.1 Bài tập có lời giải 55 2.4.1.2 Câu hỏi tập tự giải 57 2.4.2 Bài tập mức độ thông hiểu 57 2.4.2.1 Bài tập có lời giải 57 2.4.2.2 Bài tập tự giải 58 2.4.3 Bài tập mức độ vận dụng 59 2.4.3.1 Bài tập có lời giải 59 2.4.3.2 Bài tập tự giải 66 2.4.4 Bài tập mức độ vận dụng cao 67 2.4.4.1 Bài tập có lời giải 67 2.4.4.2 Bài tập tự giải 70 ĐÁP SỐ VÀ GỢI Ý TRẢ LỜI PHẦN BÀI TẬP TỰ GIẢI 64 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Nước ta thời kì phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa hội nhập kinh tế quốc tế Trong đó, Đảng Nhà nước ta nhận định người yếu tố quan trọng nhất, động lực sản xuất xã hội chủ nghĩa; giáo dục coi quốc sách hàng đầu việc đào tạo đội ngũ nhân lực cho quốc gia, dân tộc, điều kiện để phát huy nguồn lực người Chính chăm lo cho giáo dục nước nhà vấn đề quan tâm trọng Tuy nhiên, giáo dục nước ta nhiều bất cập, đặc biệt giáo dục bậc Đại học Hiện nay, tốc độ phát triển trường Đại học thật đáng kinh ngạc, trường Đại học mọc lên nấm, đào tạo khơng có chất lượng dẫn đến lãng phí nguồn nhân lực, vật lực quan trọng người lao động qua đào tạo không đáp ứng yêu cầu công việc, sống Đây tình trạng đáng báo động Để giải tình trạng đó, Đảng Nhà nước ta ban hành nghị đổi bản, tồn diện giáo dục Việt Nam nói chung giáo dục Đại học nói riêng phải hướng đến người học, lấy người học làm trung tâm không lấy thầy làm trung tâm, tức phát triển theo xu hướng hoạt động hóa người học sử dụng phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực Hóa học mơn khoa học có nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp, tảng quan trọng sản xuất cơng nghiệp Do vậy, q trình dạy học mơn Hóa học trường Đại học có vai trò quan trọng Để thực tốt điều tập hóa học phần khơng thể thiếu Sử dụng tập hóa học phương pháp dạy học tích cực giúp sinh viên ôn tập kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cần thiết, giúp sinh viên có hành trang vững vào đời Với lí thúc chọn đề tài: Xây dựng hệ thống tập chương “Cơ sở nhiệt động học” Hóa học đại cương bậc Đại học Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống tập chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương bậc Đại học giúp sinh viên tự rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo hóa học, nâng cao khả nhận thức tư sáng tạo; tạo tiền đề vững cho sinh viên tiếp cận học phần khác khung chương trình đào tạo cử nhân Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội Khách thể đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống tập chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương bậc Đại học Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn tập hóa học - Tuyển chọn xây dựng hệ thống tập chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương bậc Đại học - Đáp số gợi ý trả lời cho hệ thống tập tự giải Phạm vi nghiên cứu Nội dung kiến thức chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương khung chương trình đạo tạo cử nhân Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Giả thuyết nghiên cứu Nếu xây dựng hệ thống tập hóa học chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương bậc Đại học theo hướng phát triển tư chất lượng tốt giúp sinh viên củng cố kiến thức, rèn luyện tư kĩ cần thiết, nâng cao chất lượng dạy học Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết (phân tích, tổng hợp, khái quát hóa): Thu thập tài liệu, thông tin; tổng hợp tài liệu nhằm tuyển chọn xây dựng hệ thống tập hoá học chương “Cơ sở nhiệt động học” Hoá học đại cương bậc Đại học - Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến đóng góp thầy, để hoàn thiện đề tài nghiên cứu Phản ứng BaO(r) + CO2(k) → BaCO3(r) có ∆S < Câu 12: C Câu 26: 500 500 S = C  dT P 298 = T  3 dT (11,56  3,32.10 T) = 6,65 cal/mol.K T 298 Câu 27: ∆S0 = 2S0(Fe2O3) - 4S0(Fe) - 3S0(O2) = -549,4 J/K Câu 28: Q trình hóa H2O 250C, 1atm biểu diễn sau: ∆S H2O (l, atm, 298 K) (1) H2O (h, atm, 298 K) (3) (2) H2O (l, atm, 373 K) H2O (h, atm, 373 K)  373 H hh 298  ln ln = 355,08 J/K C  ∆S = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3 S = n C p H2O (h)   p H2O (l) 298 373 373  Câu 29: Quá trình trộn lẫn khí q trình đẳng nhiệt ∆S = ∆S(N2) + ∆S(H2) = n Rln N2 ∆S  V2 V P NV N2 P H2V H2 ln  n Rln  V1 H2 V1 T 2,5 0,0174 (atm.l/K) = 1,763 (J/K) Câu 30:  H  = CP = 26,51 + 7,67.10-3T = 26,51 + 7,67.10-3.500 = 30,345 J/K  T  P dS =  QP  T dH T  C P dT T  S  CP   26, 51  7,67.10  3 26, 51  7,67.10  3 0,06 J/K   P T Câu 31: T T 500 H O  r, 273 K    H O  l, 373 K    H O  h, 373 ( 3) K 2    2 ( 1) ( 2) H O  h, 393 K 2 ∆S = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3  393  373 Hhh S = 100 ln = 744,458 J/K ln  C C  p H2O (l)  p H2 O (h) 273 373 373  Câu 34: a Q trình đơng đặc benzen +50C trình thuận nghịch, đẳng nhiệt ∆Hđđ = -∆Hnc = -9,916 kJ/mol H ññ Sbenzen =  -35,67 J/K.mol T Xét hệ cô lập: ∆Scô lập = ∆Sbenzen + ∆Smt = Vậy hệ trạng thái cân b Q trình đơng đặc benzen -50C q trình bất thuận nghịch, mơ tả qua sơ đồ: C6H6 (l, -50C ) ∆S C6H6 (r, -50C ) (1) C6H6 (l, +50C ) ∆S = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3  278 H ññ ln   S = n C C  p C6H6(l) 268 278  (3) (2) C6H6 (r, +50C ) ln p C6 H6(r) 268  278  Xét hệ cô lập: ∆Scô lập = ∆Sbenzen + ∆Smt > ( Smt = Vậy trình tự diễn biến = -35,515 J/K H ññ(-50 C) 268 ) Câu 35: Chọn c S sys = nRln S sur = - Vc 1  27,4 J.K Vñ PV 1   6,94 J.K (P = bar = 0,987 atm) T ∆Shệ = ∆Ssys + ∆Ssur = 20,46 J.K-1 Nguyên lí hai nghiệm Dạng 4: Bài tập chiều hướng diễn biến phản ứng hóa học Câu 16: C Q trình nóng chảy nước đá có: ∆H < 0, ∆S > Vậy 383K q trình nóng chảy nước đá có ∆G = ∆H - T∆S < Câu 17: D Câu 36: Ở 298 K; Vbđ(N2) = Vbđ(O2) = 2,5 lít V V P NV N2 P H2V H2 ∆S = ∆S(N2) + ∆S(H2) = n Rln  n Rln  ln N2 ∆S  V1 H2 V1 T 0,0174 (atm.l/K) = 1,763 (J/K) Quá trình đẳng nhiệt nên ∆H = ∆G = ∆H - T∆S = 525,374 J Câu 37: ∆S0 = S0(CH4) - S0(C) -2S0(H2) = -341,95 J/K ∆G0 = ∆H0 - T∆S0 = 27,0911 kJ Câu 38: ∆G0 = -RTlnKp = 163,2 kJ > Vậy phản ứng khơng có khả tự diễn biến nhiệt độ phòng Câu 39: 2,5 ∆H0298 = 90,374 kJ, ∆S0298 = 182,4 J/K Phản ứng bắt đầu xảy ∆G0298 < 0, tức T > 495,47 K Câu 40: Phản ứng bắt đầu xảy ∆G = ∆H - T∆S < → T > 373,46 K 0 Câu 41: ΔG ΔG1 1 0 = H   → ∆H0 = 152,379 kJ T T T2  1 T1 Câu 45: G  0 (J) (G  G )  310400 184,6T 2 ∆H0 = -310400 J = -310,4 kJ; ∆S0 = -184,6 J/K G = -RTlnKp = RT ln PO → ln PO = 22,2T -37334,616 2 Câu 46: HBrO(aq) + H2O(l) → H3O+(aq) + BrO-(aq) a ∆G0 = -RTlnK = -8,314.298.ln(2,3.10-9) = 49,28 kJ  H O+   BrO-    b ∆G = ∆G + RTlnQ với Q =  → ∆G = 29,19 kJ HBrO Câu 47: -150C, mol H2O(l) ∆G (1) -150C, mol H2O(r) (3) (2) -15 C, mol H2O(l); 1,428 torr -150C, mol H2O(h); 1,215 torr P 1, -346,485 (J)  nRTln2  1.8,314.258.ln 215  - Quá trình (1), (3) Pquá trình chuyển pha1,428 thuận nghịch → ∆G1 = ∆G3 = G  G Câu 48: G0 hàm Gibbs mol O2 atm - Xét trình: mol O2; 250C; atm → mol O2; 250C; atm (G0) (G1) P ∆G1 = G1 - G0 = nRTln P1 = 1717,322 (J) → G1 > G0 - Gọi G2 hàm Gibbs mol O2 250C khơng khí (0,21 atm O2 chiếm 21% thể tích khơng khí) mol O2; 250C; atm → mol O2; 250C; 0,21 atm (G0) ∆G2 = G2 - G0 = nRTln (G2) P2 = -3866,617 (J) → G2 < G0 P1 Vậy: G2 < G0 < G1 Một chất có hàm G cao bền Vậy khả phản ứng của: mol O2; 250C; atm > mol O2; 250C; atm >1 mol O2 250C khơng khí KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận: Trong q trình thực đề tài khóa luận, thu kết sau đây: - Tổng quan cách hệ thống sở lí luận tập hóa học Qua nhận thấy tầm quan trọng việc sử dụng tập hóa học để phát triển nhận thức, tư cho sinh viên q trình dạy học Hóa học bậc Đại học - Đề xuất sở phân loại tập hóa học dựa vào mức độ nhận thức, tư cụ thể hóa qua dạng tập chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương bậc Đại học - Tuyển chọn xây dựng hệ thống 172 tập bao gồm tập trắc nghiệm tập tự luận Các tập chia thành dạng, dạng tập xếp theo mức độ nhận thức tư (nhận biết, thông hiểu, vận dụng vận dụng cao) Trong mức độ nói có tập có lời giải tập tự giải, tập tự giải có đáp số gợi ý trả lời Khuyến nghị: Qua trình nghiên cứu thực đề tài, chúng tơi có số khuyến nghị sau: - Kết nghiên cứu đề tài khóa luận triển khai áp dụng trình dạy học chương “Cơ sở nhiệt động học” học phần Hóa học đại cương nhằm nâng cao khả tiếp nhận tri thức, phát triển tư khả tự học, tự nghiên cứu sinh viên - Có thể phát triển đề tài sang chương khác học phần Hóa học đại cương học phần chuyên ngành khung chương trình đào tạo cử nhân Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Nguyễn Duy Ái (2005), Một số phản ứng hóa học vơ cơ, NXB Giáo dục Việt Nam Nguyễn Thị Ngọc Anh, Sáng kiến kinh nghiệm đề tài: Nhiệt động học Nguyễn Văn Duệ, Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thu (2010), Bài tập hóa lí, NXB Giáo dục Việt Nam Trần Thị Đà, Đặng Trần Phách (2000), Cơ sở lí thuyết phản ứng hóa học, NXB Giáo dục Việt Nam Vũ Thanh Khiết (2009), Kiến thức nâng cao Vật lý THPT, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải, Nguyễn Thị Thu (2003), Bài tập hóa lí sở, NXB Khoa học kĩ thuật Đào Đình Thức (2007), Hóa học đại cương tập II Từ lí thuyết dến ứng dụng, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội PGS.TS Nguyễn Xuân Trường (2009), Phương pháp dạy học hóa học trường phổ thông, NXB Giáo dục Việt Nam Tập đề thi Olympic Hóa học sinh viên tồn quốc bảng A từ năm 2000 đến năm 2010 10 Tập đề thi Olympic Hóa học quốc tế từ năm 1997 đến năm 2001 Tài liệu Tiếng Anh 11 DeSeCo, Education – Lifelong Learning and the Knowledge Economy: Key Competencies for the Knowledge Society In: Proceedings of the DeSeCo Symposium, Stuttgart, 2002 Địa trang Web https://tailieu.vn/doc/bai-tap-nhiet-dong-hoa-hoc-2-1596856.html https://tailieu.vn/doc/tai-lieu-hoa-chuong-3-nhiet-dong-hoa-hoc-1522428.html http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-bai-tap-ve-nguyen-ly-thu-hai-cua-nhiet-donghoa-hoc-90752/ https://xemtailieu.com/tai-lieu/bai-tap-hoa-ly-co-loi-giai-va-ngan-hang-cau-hoitrac-nghiem-178-trang-299008.html https://issuu.com/daykemquynhonofficial/docs/hhdcdcsvdhcdbthdctncda/62 https://123doc.org/document/2255724-92-bai-tap-co-dap-an-ve-phuong-trinhtrang-thai-va-cac-dinh-luat-ve-chat-khi.htm ... tài: Xây dựng hệ thống tập chương “Cơ sở nhiệt động học Hóa học đại cương bậc Đại học Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống tập chương “Cơ sở nhiệt động học học phần Hóa học đại cương bậc Đại học. .. dạy học chương “Cơ sở nhiệt động học học phần Hóa học đại cương khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống tập chương “Cơ sở nhiệt động học học phần Hóa học đại. .. 27 2. 2 Dạng 2: Bài tập nguyên lí I nhiệt động học 27 2. 2.1 Bài tập mức độ nhận biết 27 2. 2.1.1 Bài tập có lời giải 27 2. 2.1 .2 Câu hỏi tập tự giải 29 2. 2 .2 Bài tập