CHUYÊN ĐỀ: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN I MỤC TIÊU Kiến thức - Hiểu tượng điện phân, chất dòng điện chất điện phân, phản ứng phụ tượng điện phân, tượng cực dương tan - Hiểu vận dụng định luật Fa-ra-đây - Hiểu nguyên tắc mạ điện, đúc điện, tinh chế điều chế kim loại Kĩ - Rèn luyện kỹ quan sát thí nghiệm tư logic - Vận dụng kiến thức học giải thích đường đặc trưng Vơn - Ampe - Tìm hiểu tượng thực tế liên quan đến kiến thức học Thái độ: - Say mê khoa học, kĩ thuật - Nghiêm túc công việc tập thể - Tự tin báo cáo công việc thực - Cầu thị, học tập bạn, người thầy q trình tìm hiểu nghiên cứu chuyên đề Năng lực hướng tới: a Năng lực sử dụng kiến thức: Trình bày kiến thức về: Hiện tượng điện phân, chất dòng điện chất điện phân, phản ứng phụ tượng điện phân, tượng cực dương tan b Năng lực phương pháp: + Đề xuất phương án chứng tỏ nước tinh khiết không dẫn điện + Đề xuất phương án TN tượng điện phân, tượng cực dương tan + Đề xuất cách điều chế kim loại tinh khiết, mạ kim loại c Năng lực trao đổi thơng tin: Thực trao đổi, thảo luận nhóm nghe giảng để + Từ kết thí nghiệm hiểu tượng điện phân, tượng dương cực tan + Từ tượng dương cực tan giải thích tượng mạ điện d Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân: + Trình bày : Ứng dụng tượng điện phân, tương dương cực tan, diện phân với điện cực trơ + Mức độ an tồn thí nghiệm cao: u cầu nhà khơng làm thí nghiệm với axit H2SO4, HCl Khi xảy hoả hoạn cháy chập điện không dập lửa cách đổ nước vào… II NỘI DUNG Thuyết điện li: Giảm tải => HS tự ôn lại môn Hóa học Bản chất dịng điện chất điện phân - Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dời có hướng ion điện trường - Chất điện phân không dẫn điện tốt kim loại - Dịng điện chất điện phân khơng tải điện lượng mà tải vật chất theo Tới điện cực có electron tiếp, lượng vật chất đọng lại điện cực, gây tượng điện phân Các tượng diễn điện cực Hiện tượng dương cực tan - Các ion chuyển động điện cực tác dụng với chất làm điện cực với dung mơi tạo nên phản ứng hố học gọi phản ứng phụ tượng điện phân - Hiện tượng dương cực tan xảy anion tới anôt kéo ion kim loại diện cực vào dung dịch Các định luật Fa-ra-đây * Định luật Fa-ra-đây thứ nhất: Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình m = kq k gọi đương lượng hố học chất giải phóng điện cực * Định luật Fa-ra-đây thứ hai: Đương lượng điện hoá k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng A gam nguyên tố với hệ số tỉ lệ , F = 96500 C/mol gọi số Fa-ra-đây n F A k= F n A * Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta công thức Fa-ra-đây: m = I.t F n m chất giải phóng điện cực, tính gam Ứng dụng tượng điện phân Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng thực tế sản xuất đời sống luyên nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện, … a Luyện nhôm - Dựa vào tượng điện phân quặng nhơm nóng chảy - Bể điện phân có cực dương quặng nhơm nóng chảy, cực âm than, chất điện phân muối nhơm nóng chảy, dịng điện chạy qua khoảng 104A b Mạ điện Bể điện phân có anơt kim loại để mạ, catôt vật cần mạ Chất điện phân thường dung dịch muối kim loại để mạ Dòng điện qua bể mạ chọn cách thích hợp để đảm bảo chất lượng lớp mạ III BẢNG MÔ TẢ CÁC CẤP ĐỘ TƯ DUY TRONG CHUYÊN ĐỀ Nội dung Nội dung 1: Bản chất dòng điện chất điện phân Nhận biết Thông hiểu (Mô tả yêu cầu (Mô tả yêu cầu cần đạt) cần đạt) - Nêu hạt Giải thích tải chất điện chất dòng phân điện chất điện phân Nội dung 2: Các tượng diễn điện cực Hiện tượng dương cực tan - Hiểu tượng cực dương tan - Hiểu tượng điện phân với điện cực trơ Nội dung 3: Các định luật Fa-rađây - Nắm công thức định luật Fa - day Vận dụng (Mô tả yêu cầu cần đạt) Mô tả tượng tự nhiên ngơn ngữ vật lí quy luật vật lí tượng điện phân Vẽ đường đặc trưng Vơn-Ampe thí nghiệm CuSO4 với Anot Cu sau so sánh dạng đường với định luật Ơm đoạn mạch chứa R - Áp dụng thành thạo công thức định luật Fa - – day q trình lam tập Vận dụng cao (Mơ tả yêu cầu cần đạt) Chứng minh có tượng dương cực tan Nội dung 4: Ứng dụng tượng điện phân - Hiểu nguyên tắc mạ điện, đúc điện, tinh chế điều chế kim loại - Tìm hiểu Vận dụng kiến tượng thực tế liên thức quan đến kiến thức họcsáng tạo học số sản phẩm tích kiêm lượng, thân thiện môi trường V XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI CHO CHUYÊN ĐỀ 1.1 Nhận biết Câu1: Dòng điện chất điện phân dòng dịch chuyển có hướng của: A ion dương theo chiều điện trường ion âm ngược chiều điện trường B ion dương theo chiều điện trường ion âm, electron tự ngược chiều điện trường C electron ngược chiều điện trường, lỗ trống theo chiều điện trường D ion electron điện trường Câu 2: Đơn vị đương lượng điện hóa số Farađây là: A N/m; F B N; N/m C kg/C; C/mol D kg/C; mol/C Câu 3: Hiện tượng cực dương tan xảy điện phân dung dịch: A muối kim loại có anốt làm kim loại B axit có anốt làm kim loại C muối kim loại có anốt làm kim loại D muối, axit, bazơ có anốt làm kim loại 1.2 Thông hiểu Câu 4: Ở điều kiện thường, xắp xếp độ dẫn điện tăng dần: A khí, chân khơng, chất điện phân, kim loại B chất điện phân, kim loại, chân khơng, chất khí C chất khí, chất điện phân, chân khơng, kim loại D chân khơng, chất khí, chất điện phân, kim loại Câu 5: Nguyên nhân làm xuất hạt mang điện tự chất điện phân do: A tăng nhiệt độ chất điện phân B chênh lệch điện hai điện cực C phân ly phân tử chất tan dung môi D trao đổi electron với điện cực Câu 6: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có anơt bạc, cường độ dịng điện chạy qua bình điện phân 5A Lượng bạc bám vào cực âm bình điện phân bao nhiêu, biết bạc có A = 108, n = 1: A 40,29 g B 40,29.10-3 g C 42,9 g D 42,910-3 g 1.3 Vận dụng Câu 7: Mạ kền cho bề mặt kim loại có diện tích 40 cm điện phân Biết Ni = 58, hóa trị 2, D = 8,9.103 kg/m3 Sau 30 phút bề dày lớp kền 0,03 mm Dịng điện qua bình điện phân có cường độ: A 1,5A B 2A C 2,5A D 3A Câu 8: Bình điện phân có anốt làm kim loại chất điện phân có hóa trị Cho dịng điện 0,2A chạy qua bình 16 phút giây có 0,064g chất điện cực Kim loại dùng làm anot bình điện phân là: A niken B sắt C đồng D kẽm Câu 9: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng chất giải phóng điện cực bình điện phân điện lượng tải qua bình Đương lượng điện hóa chất điện phân bình là: A 11,18.10-6kg/C B 1,118.10-6kg/C C 1,118.10-6kg.C D 11,18.10-6kg.C m(10- kg) 2,236 Q(C) O 200 B Câu 10: Một mạch điện hình vẽ R = 12Ω, Đ: 6V – 9W; bình điện phân CuSO có anot Cu; ξ = 9V, r = 0,5 Ω Đèn sáng bình thường Khối lượng Cu bám vào catot phút ? A 25 mg B 36 mg C 40 mg D 45 mg Bài tập tìm tịi, mở rộng: Câu 11: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, nguồn điện giống nhau, nguồn có suất điện động 4,5V điện trở 0,5 Ω Rp bình điện phân chứa dung dịch AgNO với hai điện cực đồng Suất phản điện bình điện phân 3V điện trở Ω Các điện trở R1 = 4Ω, R2 = 6Ω, R3 = 9Ω Hãy tính: a Cường độ dịng điện qua bình điện phân qua điện trở b Tính lượng bạc bám vào ca tốt sau điện phân phút 20 giây c.Tính nhiệt lượng tỏa điện trở R3 thời gian nói ξ, r Đ R E,r R1 R2 Rp R3 THIẾT KẾ BÀI DẠY TIẾT 28,29 : DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN I MỤC TIÊU CHUYÊN ĐỀ Kiến thức - Hiểu tượng điện phân, chất dòng điện chất điện phân, phản ứng phụ tượng điện phân, tượng cực dương tan - Hiểu vận dụng định luật Fa-ra-đây - Hiểu nguyên tắc mạ điện, đúc điện, tinh chế điều chế kim loại Kĩ - Rèn luyện kỹ quan sát thí nghiệm tư logic - Tìm hiểu tượng thực tế liên quan đến kiến thức học Thái độ: - Say mê khoa học, kĩ thuật - Nghiêm túc công việc tập thể - Tự tin báo cáo công việc thực - Cầu thị, học tập bạn, người thầy cô trình tìm hiểu nghiên cứu chuyên đề Năng lực hướng tới: a Năng lực sử dụng kiến thức: Trình bày kiến thức về: Hiện tượng điện phân, chất dòng điện chất điện phân, phản ứng phụ tượng điện phân, tượng cực dương tan b Năng lực phương pháp: + Đề xuất phương án chứng tỏ nước tinh khiết không dẫn điện + Đề xuất phương án TN tượng điện phân, tượng cực dương tan + Đề xuất cách điều chế kim loại tinh khiết, mạ kim loại c Năng lực trao đổi thông tin: Thực trao đổi, thảo luận nhóm nghe giảng để + Từ kết thí nghiệm hiểu tượng điện phân, tượng dương cực tan + Từ tượng dương cực tan giải thích tượng mạ điện d Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân: + Trình bày : Ứng dụng tượng điện phân, tương dương cực tan, diện phân với điện cực trơ + Mức độ an tồn thí nghiệm cao: u cầu nhà khơng làm thí nghiệm với axit H2SO4, HCl Khi xảy hoả hoạn cháy chập điện không dập lửa cách đổ nước vào… II HÌNH THỨC, PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC Sử dụng phương pháp dạy học theo nhóm: Chia lớp làm nhóm Phương pháp vấn đáp, thực nghiệm Phương tiện: Máy chiếu, thí nghiệm III Chuẩn bị Học sinh: Ơn lại KT điều kiện để có dịng điện Giáo viên: Máy chiếu,bộ thí nghiệm điện phân IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số Kiểm tra cũ: - Hãy nêu chất dòng điện kim loại ? Hạt tải điện kim loại gì? Vì kim loại dẫn điện tốt? - Nêu điều kiện để có dịng điện môi trường? Xây dựng kiến thức Hoạt động 1: Khởi động vào học Hoạt động Chuyển giao nhiệm vụ Thực nhiệm vụ Báo cáo, thảo luận Nội dung Muốn phủ vàng vỏ Iphone phải làm nào? Giáo viên đặt câu hỏi cho học sinh Học sinh đề xuất cách giải quyết: + HS 1: Em mang đến cửa hàng vàng Bảo Tín + HS 2: Em mang đến xưởng sơn son thiếp vàng + HS 4: Em mang đến xưởng đúc vàng + HS 5: Em mang tiền + Iphone cửa hàng mạ điện Kết luận nhận định Hợp thức hóa kiến Giáo viên: thức + Tất phương pháp khả thi, chí sơn son thiếp vàng lại mốt hand made + Tuy nhiên, để đảm bảo thẩm mĩ độ bền hố học người ta dùng giải pháp mạ điện tốt Hoạt động 2: Phát triển lực đọc hiểu giải thích tượng tích hợp lý - hố Hoạt động Nội dung Bước 1: Khởi động Vậy môi trường để mạ ? Bước 2: Chuyển giao nhiệm vụ Em tìm hiểu nhanh Thuyết điện li để rút khái niệm vể chất điện phân ? Bước 3: Thực nhiệm vụ - HS: Tìm hiểu Thuyết điện li Bước 4: Báo cáo thảo luận: thảo luận rút khái niệm chất điện phân Các dung dịch axit, bazo,muối trạng thái Bước 5: Kết luận nhận định Hợp thức nóng chảy chúng gọi chất điện phân hóa kiến thức - GV: Tổng hợp ý kiến học sinh nêu kết luận xác chất điện phân - GV: Môi trường dùng để mạ điện nêu trên, mơi trường điện phân mà em vừa tìm hiểu Hoạt động 3: Phát triển lực tự chế tạo dụng cụ tiến hành thí nghiệm để chứng tỏ chất điện phân dẫn điện - Khi trời mưa bão, dây điện bị đứt, hai đầu dây trạm xuống đất có nước Theo em, ta có lại gần khơng ? Tại ? - GV: Để hiểu rõ vấn để nay, tiến hành thí nghiệm học hơm Hoạt động Nội dung Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ - Chuẩn bị + Chia lớp học thành nhóm + Mỗi nhóm có dụng cụ thí nghiệm gồm: Bình, điện kế nhạy, nguồn điện, hai điện cực than chì, nước cất, mi CuSO4 + Phát phiếu học tập - Giao nhiệm vụ: Với dụng cụ thí nghiệm có thực u cầu sau: + Lắp ráp mạch điện: Nguồn điện, dây nối, hai điện cực (Anot, catot) + Tiến hành thí nghiệm, ghi tượng quan sát vào phiếu học tập (thời gian làm thí nghiệm phút) Bước 2: Thực nhiệm vụ - Các nhóm HS Tiến hành lắp ráp thí nghiệm thực thí nghiệm: + Với nước tinh khiết + Với chất điện phân dung dịch CuSO4 - Ghi tượng quan sát nhận định nhóm vào phiếu học tập Bước 3: Báo cáo thảo luận: Các nhóm nộp phiếu học tập cho GV; đại diện nhóm trình bày Có dịng điện chạy qua Ngu n nhân Q Sự di trình chuyển hình thành hạt tải hạt tải điện điện điện trường Nước cất Dung dịch CuSO4 Bước 4: Kết luận -Dung dịch điện phân dẫn điện Hạt điện chất điện phân ion dương, ion âm trái dấu Các hạt tải điện muối, axit, bazo phân li tạo nên - Điện trường hai điên cực làm điện tích chuyển động, tạo thành dịng điện - GV Trình chiếu hình ảnh hình thành ion Cu2+, SO42- chuyển động chúng điện trường - Hỏi: Bản chất dòng điện chất điện phân ? - Khẳng định chất dòng điện chất điện phân Hỏi: Hãy quan sát tượng xảy điện cực có dịng điện chạy qua bình điện phân ? - Yêu cầu HS rút điện cực catot khỏi bình điện phân quan sát màu sắc - Hỏi: Vì catot lại có màu đỏ gạch ? - Điều chứng tỏ dịng điện chất điện phân có khả ? -Bản chất dịng điện chất điện phân: dịng chuyển dời có hướng ion dương, ion âm theo hai chiều ngược Các hạt tải điện mối, axit, bazo phân li tạo nên * Tích hợp bảo vệ mơi trường kỹ sống : Cho HS quan sát số hình ảnh - Đánh bắt cá xung điện: Hỏi lợi, hại ? - Hình ảnh ngập lụt có dịng điện - Hỏi: Nếu trường hợp cháy nổ chập điện cịn dịng điện có nên dùng nước để dập lửa không ? + Đặc điểm: - Dòng điện chất điện phân giải phóng chất điện cực - Dịng điện chất điện phân cịn có khả làm vận chuyển chất Hoạt động 4: Các tượng diễn điện cực Làm để làm lớp đồng bám vào catot ? Hoạt động Bình điện phân dương cực tan Nội dung Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ -Em tiến hành thí nghiệm để làm lớp đồng bám vào điện cực than ? Cho biết nguyên nhân tượng ? Bước 2: Thực nhiệm vụ - Các nhóm HS tiến hành TN: Đảo vị trí điện cực, điện cực có đồng bám vào làm Anot, cho phần đồng bám nhiều phía đối diện với catot - Sau thời gian ngắn, lớp đồng Anot biến Bước 3: Báo cáo thảo luận - Đại diện nhóm HS nêu kết luận kết thí nghiệm trình bày nguyên nhân Bước 4: Kết luận GV tổng hợp ý kiến HS khẳng định kết Cu → Cu2++2eluận tượng dương cực tan Cu2+ bị SO42- kéo vào dd; cực A bị tan Cu2++2e- → Cu: bám vào K Hiện tượng dương cực tan xảy anion Bình điện phân dương cực trơ tới anôt kéo ion kim loại điện cực vào - Yêu cầu HS tìm hiểu nhanh tượng SGK Và dung dịch nêu cấu tạo cấu tạo bình điện phân chất giải phóng điện cực ? - Chiếu video thí nghiệm tượng dương cực - Cấu tạo: Dung dịch điện phân H2SO4 trơ cho HS quan sát Hai điện cực A, K Inox - Chiếu video xe máy chạy nước… - Chất giải phóng điện cực: Anot O2, catot H2 Hoạt động Vận dụng Vậy em hiểu làm để mạ lớp đồng vào vỏ điện thoại Iphone chưa ? Hoạt động Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ -Yêu cầu HS tìm hiểu nhanh ứng dụng mạ điện, đúc điện - Lấy ví dự mạ điện, đúc điện thực tế Bước 2: Thực nhiệm vụ HS tìm hiểu ứng dụng tượng điện phân Bước 3: Báo cáo thảo luận - HS trình bày sơ lược nguyên tắc mạ điện, đúc điện - Lấy ví dụ Bước Kết luận - GV cho HS quan sát số hình ảnh, video qui trình mạ điện, đúc điện… Hoạt động 6: Các định luật Faraday * Định luật Fa-ra-đây thứ Nội dung Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình m = kq k gọi đương lượng hố học chất giải phóng điện cực * Định luật Fa-ra-đây thứ hai A Đương lượng điện hoá k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam nguyên tố Hệ số n tỉ lệ , F gọi số Fa-ra-đây F A k= F n Thường lấy F = 96500 C/mol * Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta công thức Fa-ra-đây : A m = It F n m chất giải phóng điện cực, tính gam Vận dụng 1.1.Nhận biết Câu1: Dòng điện chất điện phân dịng dịch chuyển có hướng của: A ion dương theo chiều điện trường ion âm ngược chiều điện trường B ion dương theo chiều điện trường ion âm, electron tự ngược chiều điện trường C electron ngược chiều điện trường, lỗ trống theo chiều điện trường D ion electron điện trường Câu 2: Đơn vị đương lượng điện hóa số Farađây là: A N/m; F B N; N/m C kg/C; C/mol D kg/C; mol/C Câu 4: Hiện tượng cực dương tan xảy điện phân dung dịch: A muối kim loại có anốt làm kim loại B axit có anốt làm kim loại C muối kim loại có anốt làm kim loại D muối, axit, bazơ có anốt làm kim loại 1.2.Thơng hiểu Câu 5: Ở điều kiện thường, xắp xếp độ dẫn điện tăng dần: A khí, chân khơng, chất điện phân, kim loại B chất điện phân, kim loại, chân không, chất khí C chất khí, chất điện phân, chân khơng, kim loại D chân khơng, chất khí, chất điện phân, kim loại Câu 6: Nguyên nhân làm xuất hạt mang điện tự chất điện phân do: A tăng nhiệt độ chất điện phân B chênh lệch điện hai điện cực C phân ly phân tử chất tan dung môi D trao đổi electron với điện cực Câu 7: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có anơt bạc, cường độ dịng điện chạy qua bình điện phân 5A Lượng bạc bám vào cực âm bình điện phân bao nhiêu, biết bạc có A = 108, n = 1: A 40,29g B 40,29.10-3 g C 42,9g D 42,910-3g 1.3 Vận dụng Câu 8: Mạ kền cho bề mặt kim loại có diện tích 40cm điện phân Biết Ni = 58, hóa trị 2, D = 8,9.103kg/m3 Sau 30 phút bề dày lớp kền 0,03mm Dịng điện qua bình điện phân có cường độ: A 1,5A B 2A C 2,5A D 3A Câu 9: Bình điện phân có anốt làm kim loại chất điện phân có hóa trị Cho dịng điện 0,2A chạy qua bình 16 phút giây có 0,064g chất điện cực Kim loại dùng làm anot bình điện phân là: A niken B sắt C đồng D kẽm Câu 10: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng chất giải phóng điện m(10 kg) cực bình điện phân điện lượng tải qua bình Đương lượng điện hóa chất 2,236 điện phân bình là: A 11,18.10-6kg/C B 1,118.10-6kg/C C 1,118.10-6kg.C D 11,18.10-6kg.C O -4 200 Câu 11: Một mạch điện hình vẽ R = 12Ω, Đ: 6V – 9W; bình điện phân CuSO4 có anot Cu; ξ = 9V, r = 0,5Ω Đèn sáng bình thường, khối lượng Cu bám vào catot phút bao nhiêu: B Đ A 25mg B 36mg C 40mg D 45mg Bài tập tìm tịi, mở rộng: Câu 12: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, nguồn điện giống nhau, nguồn có suất điện động 4,5V điện trở 0,5 Ω Rp bình điện phân chứa dung dịch AgNO3 với hai điện cực đồng Suất phản điện bình điện phân 3V điện trở Ω Các điện trở R1 R1 = 4Ω, R2 = 6Ω, R3 = 9Ω Hãy tính: a) Cường độ dịng điện qua bình điện phân qua điện trở b) Tính lượng bạc bám vào ca tốt sau điện phân phút 20 giây c)Tính nhiệt lượng tỏa điện trở R3 thời gian nói ξ, r R E,r R2 Rp R3 Q(C) ... THIẾT KẾ BÀI DẠY TIẾT 28,29 : DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN I MỤC TIÊU CHUYÊN ĐỀ Kiến thức - Hiểu tượng điện phân, chất dòng điện chất điện phân, phản ứng phụ tượng điện phân, tượng cực dương tan... dẫn điện tăng dần: A khí, chân không, chất điện phân, kim loại B chất điện phân, kim loại, chân khơng, chất khí C chất khí, chất điện phân, chân không, kim loại D chân khơng, chất khí, chất điện. .. Nội dung 1: Bản chất dòng điện chất điện phân Nhận biết Thông hiểu (Mô tả yêu cầu (Mô tả yêu cầu cần đạt) cần đạt) - Nêu hạt Giải thích tải chất điện chất dòng phân điện chất điện phân Nội dung