Mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự chuyển dịch cân bằng theo nhiệt độ

1. Chuẩn bị

• Dung dịch nitric acid đặc (68%), miếng đồng (copper), dung dịch sodium acetate, phenolphthalein

• Đá lạnh, nước nóng

• Ống nghiệm cỡ lớn hoặc bình tam giác 250 mL, kẹp ống nghiệm, nút cao su, cốc thuỷ tinh

2. Thao tác thực hiện

a) Cân bằng của nitrogen dioxide

• Nếu sử dụng 2 ống nghiệm lớn: cho vào mỗi ống nghiệm một mảnh đồng nhỏ (khoảng 1 mm2), sau đó cho 5 giọt dung dịch nitric acid đặc, nhanh chóng đậy nút cao su. Nếu sử dụng 2 bình tam giác: cho vào mỗi bình một mảnh đồng (khoảng 5 mm2), sau đó cho 2 mL dung dịch nitric acid đặc, nhanh chóng đậy nút cao su. Thực hiện thao tác này trong tủ hút.

• Chờ đến khi trong ống nghiệm (hoặc bình tam giác) xuất hiện khí màu nâu và phản ứng dừng lại. Ngâm 1 ống nghiệm vào cốc nước đá, ống còn lại ngâm vào cốc nước nóng. Quan sát sự thay đổi màu sắc của khí trong 2 ống nghiệm.

b) Cân bằng thuỷ phân sodium acetate

• Lấy 2 ống nghiệm, thêm vào mỗi ống 3 mL dung dịch sodium acetate và 3 giọt chỉ thị phenolphthalein.

• Ngâm 1 ống nghiệm vào cốc nước đá, ống còn lại ngâm vào cốc nước nóng. Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong 2 ống nghiệm.

Tài liệu tham khảo: Australian School Science Information Support for Teacher and Technicians

1. Cân bằng của nitrogen dioxide

2NO2(khí màu nâu) ⇌ N2O4(khí không màu)

Phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt (ΔrHº=-56,2kJ/mol), do đó cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận khi hạ nhiệt độ (làm hỗn hợp khí nhạt màu), theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ (làm hỗn hợp khí sậm màu). Cơ sở lý thuyết: K, ∆rHº và T liên hệ với nhau qua phương trình van’t Hoff, do đó khi T thay đổi thì K cũng thay đổi theo, khiến trạng thái cân bằng của hệ thay đổi.

2. Cân bằng thuỷ phân sodium acetate

CH3COONa + H2O ⇌ CH3COOH + NaOH hoặc CH3COO– + H2O ⇌ CH3COOH + OH–

Phản ứng thuận là phản ứng thu nhiệt, do đó cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ, làm tăng lượng NaOH (hay OH–), phenolphthalein chuyển sang màu hồng sậm hơn.

1. Yêu cầu cần đạt trong CT2018

Thực hiện được thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng: phản ứng 2NO2 ⇌ N2O4; phản ứng thuỷ phân sodium acetate. (Lớp 11)

2. Tổ chức hoạt động dạy học

PPDH: Dạy học khám phá (mô hình 5E)

• (Engage) GV đưa ra câu hỏi khám phá: Trạng thái cân bằng của một phản ứng thuận nghịch có thể thay đổi khi ta thay đổi nhiệt độ không?

• (Explore) GV phát phiếu học tập, giới thiệu cân bằng hoá học: 2NO2(khí màu nâu) ⇌ N2O4(khí không màu) có phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt.

HS tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn của GV và phiếu học tập, ghi nhận hiện tượng, suy luận sự thay đổi của cân bằng theo nhiệt độ. Trong phiếu học tập GV có ghi sẵn các câu hỏi gợi mở: Màu sắc của hỗn hợp khí thay đổi như thế nào? Hiện tượng này chứng tỏ lượng chất nào tăng lên, lượng chất nào giảm xuống?

• (Explain) HS báo cáo kết quả thí nghiệm và các kết luận. GV đưa ra khái niệm chuyển dịch cân bằng, kết luận về sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng.

• (Elaborate) HS tiến hành thí nghiệm với phản ứng thuỷ phân sodium acetate, từ đó trả lời cảu hỏi: Phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt?

• (Evaluate) GV tổng kết, đánh giá hoạt động