(SKKN 2022) phát triển năng lực tính toán cho học sinh 12 thông qua giải bài tập điện phân dung dịch dạng đồ thị

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG II SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 12 THÔNG QUA GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH DẠNG ĐỒ THỊ Người thực hiện: Vũ Thị Thuỷ Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc mơn: Hóa học THANH HĨA NĂM 2022 MỤC LỤC Nội dung Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở khoa học vấn đề 2.1.1 Khái niệm lực lực tính tốn 2.1.1.1 Khái niệm lực 2.1.1.2 Khái niệm lực tính tốn 2.1.2 Cơ sở lý thuyết điện phân 2.1.2.1 Khái niệm điện phân 2.1.2.2 Sự điện phân chất điện li 2.1.2.3 Định luật Faraday 2.1.3 Các phương pháp áp dụng 2.1.3.1 Phương pháp bảo toàn electron 2.1.3.1 Phương pháp bảo toàn khối lượng 2.1.3.2 Phương pháp quy đổi 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN 2.3 Các biện pháp tiến hành để giải vấn đề 2.3.1 Các giải pháp 2.3.2 Tổ chức thực 2.3.3 Nội dung thực 2.4 Hiệu sáng kiến Kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Tài liệu tham khảo Danh mục đề tài SKKN mà tác giả hội đồng SKKN sở GD ĐT đánh giá từ loại C trở lên Danh THPT GV HS SGK ĐTTN PTPƯ BT mục từ viết tắt trung học phổ thông giáo viên học sinh Sách giáo khoa Đối tượng thực nghiệm Phương trình phản ứng Bảo toàn Trang 1 2 2 2 2 3 3 3 4 4 20 20 20 20 21 n(e t.đ) Số mol electron trao đổi I MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Mục tiêu chung giáo dục phổ thông “nhằm phát triển tồn diện người Việt Nam có đạo đức, tri thức, văn hóa, sức khỏe, thẩm mỹ nghề nghiệp; có phẩm chất, lực ý thức cơng dân; có lịng u nước, tinh thần dân tộc, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc chủ nghĩa xã hội; phát huy tiềm năng, khả sáng tạo cá nhân; nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, đáp ứng yêu cầu sự nghiệp xây dựng, bảo vệ Tổ quốc hội nhập quốc tế” Để thực mục tiêu đó, Ngành Giáo dục Đào tạo sức thực công đổi giáo dục cấp học với tinh thần dạy học theo hướng phát triển lực phẩm chất học sinh Trong chương trình giáo dục phổ thơng nay, Hố học mơn học thuộc nhóm mơn khoa học tự nhiên Mơn Hố học giúp học sinh có tri thức cốt lõi ứng dụng tri thức vào sống, đồng thời có mối quan hệ với nhiều lĩnh vực giáo dục khác Hoá học kết hợp chặt chẽ lý thuyết thực nghiệm, cầu nối ngành khoa học tự nhiên khác vật lý, sinh học, y dược địa chất học Hoá học đóng vai trị quan trọng sống, sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội Trong q trình giảng dạy mơn Hóa học trường THPT, đặc biệt q trình ơn thi tốt nghiệp Trung học phổ thông cho học sinh lớp 12, tơi nhận thấy việc phát triển lực tính toán cho học sinh cần thiết Khi em tìm kết tốn cách nhanh chóng xác tạo niềm đam mê, hứng thú với môn học cho em, qua kích thích trí tị mị muốn chiếm lĩnh tri thức, khám phá thêm lực thân mơn học Với lý nêu trên, lựa chọn đề tài: “Phát triển lực tính tốn cho học sinh 12 thơng qua giải toán điện phân dung dịch dạng đồ thị” 1.2 Mục đích nghiên cứu Làm cho học sinh nhận thức kiến thức vững vàng, hiểu chất vấn đề điện phân vấn đề liên quan, từ nâng cao lực tính toán cho học sinh giúp em tự tin hơn, chiếm lĩnh tri thức 1.3 Đối tượng nghiên cứu Các dạng toán về điện phân dung dịch dạng đồ thị Nâng cao lực tính toán cho học sinh lớp 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành đề tài nghiên cứu sử dụng số phương pháp sau: - Phương pháp quan sát sư phạm: Nghiên cứu tình hình lớp cụ thể để phân loại đối tượng học sinh - Phương pháp thu thập số liệu: + Thu thập số liệu, thông tin qua thực tế giảng dạy, qua thực trạng xã hội, qua mạng internet… + Phân dạng, đưa hệ thống tập, phương pháp giải để tìm phương pháp thích hợp, hiệu - Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu: + Đưa hệ thống lý thuyết liên quan đến điện phân tổng hợp hệ thống lý thuyết thơng qua dạng tốn cụ thể + Nghiên cứu xem xét lại kết thu từ việc giảng dạy khóa trước, rút ưu, nhược điểm cần khắc phục phương pháp bổ sung - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: So sánh kết tác động lên nhóm thực nghiệm nhóm đối chứng - Phương pháp thống kê toán học: Từ việc xử lý, phân tích số liệu thu thập để rút nhận xét, kết luận khoa học, tính khách quan đề tài nghiên cứu NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Khái niệm lực lực tính tốn 2.1.1.1 Khái niệm lực [12] Năng lực gọi khả thực khả giải nhanh tập sự kết hợp linh hoạt độc đáo nhiều đặc điểm tâm lý người, tạo thành điều kiện chủ quan, thuận lợi giúp cho người tiếp thu dễ dàng, tập dượt nhanh chóng hoạt động đạt hiệu cao lĩnh vực 2.1.1.2 Khái niệm lực tính tốn [12] Năng lực tính tốn lực mà học sinh sử dụng thành thạo phương pháp đại số toán học mối liên hệ với kiến thức hóa học để giải tốn hóa học Đồng thời sử dụng hiệu thuật toán để biện luận tính tốn dạng tốn hóa học Thơng qua tập hóa học hình thành lực tính tốn cho học sinh Các em vận dụng thành thạo phương pháp bảo toàn (bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích, bảo tồn electron…) việc tính tốn giải tốn hóa học 2.1.2 Cơ sở lý thuyết điện phân 2.1.2.1 Khái niệm điện phân [1], [2] - Sự điện phân q trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực có điện chiều qua chất điện li nóng chảy dung dịch chất điện li + Tại Catot (cực âm) xảy sự khử + Tại Anot (cực dương) xảy sự oxi hoá 2.1.2.2 Sự điện phân chất điện li a Điện phân chất điện li nóng chảy b Điện phân dung dịch chất điện li [1], [2] *) Điện phân dung dịch với điện cực trơ (graphit) - Ở catot (cực âm): Gồm ion kim loại, H2O Chú ý: + Thứ tự điện phân: ion kim loại có tính oxi hóa mạnh tham gia điện trước như: Ag+ > Cu2+ > H+ > Fe2+ > H2O > Mn+(M: kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm) + Các ion kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ ion nhơm khơng bị điện phân chúng có tính oxi hóa yếu H 2O; H2O bị điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– - Ở anot (cực dương): Gồm ion âm, H2O Chú ý: + Nếu ion gốc axit chứa oxi : NO 3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân + Thứ tự điện phân: ion âm có tính khử mạnh tham gia điện trước như: S2- > I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân ) S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e *) Điện phân dung dịch với anot tan - Ở catot (cực âm): Tương tự điện phân dung dịch với điện cực trơ - Ở anot (cực dương): Gồm kim loại, ion âm, H2O Chú ý: Do kim loại có tính khử mạnh nên nhường (e), ion âm nước không tham gia Người ta thường dùng phương pháp kĩ thuật mạ điện, tinh chế kim loại… 2.1.2.3 Định luật Faraday: Dùng công thức biểu diễn định luật faraday để tính khối lượng chất thu điện cực Ta m A.I t n.F có: Trong đó: m: Khối lượng chất thu điện cực (g) A: Khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực n: Số (e) mà nguyên tử ion trao đổi I: Cường độ dòng điện(A) t: thời gian điện phân(s) F: Hằng số Faraday ( F = 96500 culong/ mol) 2.1.3 Các phương pháp áp dụng 2.1.3.1 Phương pháp bảo toàn electron [3] Nguyên tắc: Trong phản ứng oxi hoá khử: Tổng số electron nhường tổng số electron nhận ne(nhận) = ne(nhường)= n(electron trao đổi) 2.1.3.2 Phương pháp bảo toàn khối lượng [3] Nguyên tắc: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng sản phẩm: mtrước phản ứng = msau phản ứng Khối lượng chất = tổng khối lượng nguyên tố cấu tạo nên chất Trong tốn xảy nhiều phản ứng, khơng thiết phải viết PTPƯ mà cần lập sơ đồ phản ứng để có quan hệ tỉ lệ mol chất 2.1.3.3 Phương pháp bảo toàn nguyên tố [3] Bảo toàn nguyên tố: Khi chuyển đổi hỗn hợp thành hỗn hợp khác ngun tố cũng bảo tồn nnguyên tố trước phản ứng = nnguyên tố sau phản ứng 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong trình giảng dạy trường THPT tơi nhận thấy gặp tốn điện phân dung dịch, đặc biệt dạng đồ thị đa số em bỏ qua nghĩ khó Mà theo nghĩ, thực chất vấn đề toán điện phân dung dịch dạng đồ thị khó mà em chưa nắm vững chất phản ứng, chưa hiểu mấu chốt toán chưa biết cách xâu chuỗi mắt xích đề Vì vậy, cần trang bị cho học sinh phương pháp giải kĩ cần thiết, nắm em tự tin hơn, linh hoạt trình làm tập lực tính tốn em nâng lên Trong đó, tốn điện phân hay gặp đề minh họa đề thức Bộ Giáo dục Đào tạo năm gần đây, kể đề minh hoạ tham khảo tốt nghiệp năm 2022 Bộ Giáo dục cơng bố vào tối 31/3 vừa qua có tốn điện phân Đây cũng câu hỏi mức độ vận dụng, vận dụng cao để phân loại đối tượng học sinh Để giúp em hiểu rõ tìm hướng giải nhanh tập điện phân mà đặc biệt “toán điện phân dung dịch dạng đồ thị ” cố gắng tìm tịi tài liệu tham khảo, trao đổi kinh nghiệm bạn bè đồng nghiệp để tìm giải pháp tốt giúp em học sinh hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập Trong khn khổ viết xin nêu số thí dụ cụ thể mà tơi sử dụng trình giảng dạy để giúp học sinh làm tốt tập điện phân mà chủ yếu phạm vi điện phân dung dịch dạng đồ thị 2.3 Các giải pháp để giải vấn đề 2.3.1 Các giải pháp - Lồng ghép tập liên quan đến dạng lấy đề thi thức THPT Quốc gia năm, đề minh họa Bộ Giáo dục, đề khảo sát chất lượng 12 Sở Giáo dục đề thi thử THPT Quốc gia trường để học sinh làm, sau đưa số tập vận dụng để em tự nghiên cứu thêm nhà - Phân loại đối tượng học sinh, tạo sự tương trợ lẫn học tập để em chiếm lĩnh tri thức, phát huy hết lực cịn tiềm ẩn thân 2.3.2 Tở chức thực - Lớp thực hiện: Áp dụng đề tài vào hai lớp 12B 12B4 - Lớp đối chứng: Lớp 12B1 12B3 dạy học theo phương pháp truyền thống 2.3.3 Nội dung thực * Lưu ý: Bài toán về điện phân rất đa dạng, đề tài này chỉ đề cập đến các dạng điện phân dung dịch dạng đồ thị Để học sinh không bị lúng túng không biết chọn cách nào để giải ở ví dụ đưa tơi chỉ giới thiệu phương pháp thích hợp cho các em dễ hiểu và dễ vận dụng giải các bài tập liên quan a Các bước giải toán điện phân dung dịch: Bước 1: Xác định ion điện cực, xác định thứ tự nhường, nhận (e) Bước 2: Biểu diễn đại lượng theo bán phản ứng theo phương trình điện phân chung Bước 3: Tính theo u cầu tốn *) Một số ý giải toán điện phân dung dịch: (1) H2O bắt đầu điện phân điện cực: + Ở catot: bắt đầu xuất bọt khí khối lượng catot không đổi nghĩa ion kim loại bị điện phân dung dịch bị điện phân hết + Ở cực: Khi điện phân dung dịch muối tạo từ kim loại Al trở trước với anion gốc axit có oxi điện phân dung dịch axit có oxi + Khi pH dung dịch khơng đởi: có nghĩa ion âm ion dương (hay hai loại) bị điện phân bị điện phân hết Khi tiếp tục điện phân H 2O bị điện phân (2) Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào Độ giảm m(dung dịch) = m = mKết tủa + mKhí (3) Từ CT: m A.I t n.F  Số mol chất thu điện cực = I t n.F I t F Số mol (e) trao đổi = (4) Nếu đề yêu cầu tính điện lượng cần cho q trình điện phân áp dụng cơng thức: Q = I.t = ne.F (5) Khi bình điện phân mắc nối tiếp thì: Do I = const  q (điện lượng, đơn vị C) = const (q = I.t)  n(e) trao đổi đơn vị thời gian b Các dạng toán điện phân dung dịch dạng đồ thị Phương pháp điện phân dung dịch dùng điều chế kim loại hoạt động trung bình, kèm sản phẩm kim loại thu có sản phẩm khí đơn chất halogen(X 2); H2; O2 Để liên hệ nhanh đồ thị diễn biến điện phân học sinh cần quan tâm đến độ dốc đồ thị, việc xác định độ dốc phụ thuộc vào toán cụ thể Dạng 1: Đồ thị biểu diễn thể tích khí q trình điện phân a Trường hợp 1: Điện phân dung dịch hỗn hợp muối Cu 2+, X- (Cl-) *) Phương pháp giải  Cu + Cl2 (1)  nCu= Phương trình: Cu2+ + 2Cl-  nCl2  2Cu + O2 +4H+ (2)  Sau (1): Nếu Cu2+ dư: 2Cu2+ + 2H2O  2nO2= nCu  Cl2 + H2 +2OH- (3)  nCl2 Nếu Cl- dư: 2Cl- + 2H2O  =nH2  2H2+ O2 (4)  nH2 Nếu Cu2+, Cl- hết: 2H2O  =2nO2 - Xác định thứ tự khí tạo thành + Giai đoạn 1: Khí X2 (Cl2) + Giai đoạn 2: Khí O2 khí H2 O2, H2  H2 + 2OHở Catot: 2H2O + 2e  1mol 0,5mol  O2 + 4H+ + 4e Anot: 2H2O  0,25mol 1mol Ta nhận thấy số mol e trao đổi nH 2> nO2  độ dốc khí H2 lớn khí O2 + Giai đoạn 3: *) Khi đồ thị có dạng: Đoạn OM: Độ dốc thứ (X2) Đoạn MN: độ dốc thấp (O2) Đoạn NP: độ dốc cao (H2, O2) Hình Chú ý: Trong tình cụ thể suy luận NP độ dốc cao nhất H2, X2 (phải xem lại thứ tự điện phân) Đoạn OM: Độ dốc thấp (X2) Đoạn MN: độ dốc cao (X2, H2) Đoạn NP: độ dốc thứ (H2, O2) Hình Chú ý: Trong tình cụ thể khơng thể suy luận OM độ dốc thấp O2 (phải xem lại thứ tự điện phân Bài 10 [12]: Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp CuSO4 NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện khơng đổi I=5A Tổng số mol khí hai điện cực phụ thuộc vào thời gian điện phân theo đồ thị bên Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay q trình điện phân Phát biểu sau sai? A số mol NaCl = 0,02 mol B số mol CuSO4 = 0,015 mol C V1 = 0,224 lít D V2 = 0,672 lít Đáp án tập vận dụng dạng Bài Đáp B A A B A C A B án C 10 D Dạng 2: Đồ thị biểu diễn thay đổi khối lượng dung dịch *) phương pháp giải: - Xác định thứ tự sản phẩm (khí kim loại) tạo thành Ta có:  mdd giảm = mkhí + mkim loại thu catot Chú ý: + Thời điểm xét mdd giảm + Thứ tự tạo thành + Trong đồ thị điểm kết thúc đoạn biểu thị ion hết Phải xác định xác ion kết thúc ta làm a) Các ví dụ: Ví dụ [4]: Điện phân dung dịch X gồm FeCl2 MgCl2 với cường độ dịng điện khơng đổi Sự phụ thuộc khối lượng dung dịch vào thời gian 18 điện phân (t) mô tả đồ thị bên Giá trị x A 74,35 77,15 Hướng dẫn giải: Catot(-) Anot(+) Fe: a mol Cl2: a mol Mg: b Cl2: b mol mol H2: b mol H2: 2c O2: c mol mol B 78,95 C 72,22 D Tại t: FeCl2 hết   mdd giảm=mFe + mCl2 =12,7  nFeCl2 = 0,1 = a  n(e trao đổi t) = 0,2 Tại 1,5t: MgCl2 điện phân hết: n(e t.đ 1,5t) = 1,5.0,2 = 0,3 Từ t-1,5t: n(e trao đổi ) = 0,1 = 2nMgCl2  nMgCl2 = b = 0,05 Xét 1,5t-2,5t: n(e trao đổi ) = 0,2 = 4c  c = 0,05 x=100 (mFe+mMg+mCl2+mO2+mH2)= 78,95 Chọn A Ví dụ [13]: Hồ tan hoàn toàn m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl vào nước thu dung dịch X Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi Khối lượng dung dịch m gam phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên (gấp khúc M, N) Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay q trình điện phân Giá trị m A 108,42 B 108,42 C 106,47 106,74 Hướng dẫn giải Catot(-) Anot(+) Cu: x mol OM: Cl2: x mol 19 D H2: 2y mol N…: O2: y mol  nCuCl2 =0,36 =x  giảm=mCu + mCl2 = 48,6 Tại a (M):  mdd n(e t.đ a) =0,72 mol Tại 1,5a (N): H2O bị điện phân cực  n(e trao đổi 1,5t) = 1,5.0,72 = 1,08 mol Xét TH1: Cu2+ dư sau a(s): Cu: 2z mol, O2 : z mol  mdd giảm= mCu + mCl2 + mO2 + mH2 = 400 - 344,86 = 55,14 64.(0,36  z )  71.0,36  32.( y  z )  2.2 y  55,14   0,36.2  y  z  1, 08  nCu  y = 0,0634; z = 0,0266  = x + 2z = 0,4132 mol  m = 160.0,4132 + 58,5.0,72 = 108,232 Xét TH2: Cl- dư sau a(s): Cl2: z mol, H2: z mol Ta có:  mdd giảm = mCu + mCl2 + mO2 + mH2 = 55,14 64.0,36  71.(0,36  z )  32 y  2.(2 y  z )  55,14   0,36.2  y  z  1, 08 y = z = 0,06  m = 160.0,36 +58,5.0,84 = 106,74 gam  Chọn D Ví dụ [12]: Tiến hành điện phân dung dịch X chứa m gam CuSO4 KCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi Khối lượng dung dịch m gam phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay q trình điện phân Tại 2,5t (giây), dung dịch thu quỳ tím hố đỏ Giá trị m A 46,90 B 30,90 Hướng dẫn giải: Đoạn (t giây) C 54,90 D 47,45 Catot anot Cu: x mol Cl2: 20 x mol O2 2(t-2,5t) Tại 2,5t quỳ hố đỏ mơi Cu trường axit: (sau 2,5t) H2 O2 Tại t(s): n(e t.đ) = 2nCl2 = 2x Tại 2t: n(e t.đ) = 4x = 2nCl2+4nO2  nO2 = 0,5x  nCu = x Vậy tổng nCu = 2x  mgiảm 2t = mCu + mCl2 + mO2 = 64.2x+71.x+32.0,5x =215x Tại 3t: n(e t.đ) = 6x = 2nCl2 + 4nO2  nO2(3t) = x Bên Catot: nCu = 2,5x; nH2 = 0,5x mgiảm 3t = mCu + mCl2 + mO2 + mH2 = 64.2,5x + 71.x + 32.x + 2.0,5x = 264x Từ 2t-3t: mgiảm= 264x - 215x = 49x = 4,9  x = 0,1 Vậy m = mCuSO4 + mKCl = 160.2,5.0,1 + 74,5.2.0,1 = 54,90 gam  Chọn C b) Bài tập vận dụng: Bài [12]: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm FeCl3, FeCl2, CuCl2 vào nước thu dung dịch Y Tiến hành điện phân dung dịch Y với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng đổi Đồ thị biểu diễn khối lượng dung dịch giảm theo thời gian sau: Nếu cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch điện phân 10x(s) thu 31,5 gam kết tủa.Nếu điện phân dung dịch Y thời gian 12x(s) sau cho dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch điện phân khối lượng kết tủa gần với giá trị sau A 100 B 99 C 180 D 170 Bài [12]: Tiến hành điện phân dung dịch X chứa m gam CuSO KCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi Khối lượng dung dịch m gam phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay 21 trình điện phân Giá trị m A 31,43 B 31,34 C 30,83 D 30,38 Đáp án tập vận dụng dạng Bài Đáp án A D Dạng 3: Đồ thị biểu diễn thay đổi khối lượng catot *) Phương pháp giải: Xác định trình khử catot:  mcatot = m kimloai a) Ví dụ: Giá trị m A 86,1 Hướng dẫn giải: Ví dụ [12]: Hoà tan hết m gam hỗn hợp Cu Fe3O4 dung dịch chứa 0,6 mol HCl thu dung dịch X Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, với cường độ dịng điện khơng đổi Quá trình điện phân biểu diễn theo đồ thị sau: Nếu cho dung dịch AgNO3 đến dư vào X, kết thúc phản ứng thấy khí NO ( sản phẩm khử N5+), đồng thời thu m gam kết tủa B 87,18 C 91,5 D 95,1 D: Toàn cation hết  Cl- hết  n(e tđ D) = 0,6 772.0,  0, 04  n(e = 11580 Thứ tự:  Fe2+ OA: Fe3++1e   Cu B: Cu2+ +2e   H2 C: 2H+ +2e   Fe Fe2++ 2e  D: Toàn cation hết n(e tđ A) tđ C) = 0,24 Ta có: nFe2+ (ở A) = 0,04 2nFe2+(sau) = n(e tđ CD) = 0,6 - 0,24 = 0,36  nFe2+sau = 0,18 Vậy nFe2+(bđ) = 0,14 mol  nFe Bảo toàn (Fe) = 0,04 + 0,14 = 0,18  nFe3O4=0,06  nH2O = 0,24 Bảo toàn (H): nH+ = 0,12= 4.nNO  nNO = 0,03 22 Bảo toàn (e): nFe2+(bđ) = 3nNO + nAg  nAg = 0,05 m = mAg + mAgCl = 0,05.108 + 0,6.143,5 m = 91,5 gam  Chọn C Ví dụ [12]: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm CuSO4 FeCl2 với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng đổi I=5A Khối lượng kim loại thu catot theo thời gian mô tả đồ thị bên: Trong phát biểu sau, phát biểu sai? A Giá trị x=14,8 B t=5790s anot H2O bắt đầu điện phân C Tại t=7720s catot thu 5,6 gam Fe D Giá trị a=9,6 Hướng dẫn giải:  Cu Thứ tự catot: Cu2++2e   Fe Fe2++2e  Tại A: ne(A) = 0,2  nCu = 0,1 mol Tại B: ne(B) =0,5  ne(AB) = 0,3  nFe=0,1  nCl- = 0,3 Xét A: x = mCu + mFe = 14,8  Đúng Xét B: Tại 5790s  ne trao đổi = 0,3 = nClVậy H2O bắt đầu điện phân  Đúng Xét C: Tại 7720s  ne trao đổi = 0,4 2nCu+2nFe =0,4  nFe=0,1  mFe=5,6  Đ Xét D: Tại 5790s  ne trao đổi=0,3 a= mCu + mFe = 64.0,1 + 56.0,05 = 9,2  Sai Chọn D b) Bài tập vận dụng 23 Bài [9]: Điện phân dung dịch X gồm AgNO3 Cu(NO3)2 với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng đổi Khối lượng catot m gam tăng biểu diễn theo thời gian t giây mô tả đồ thị bên: Giả thiết hiệu suất điện phân 100% kim loại bám vào catot Giá trị x A 12,9 D.9,6 B.16,2 C 10,8 Bài [2]: Điện phân dung dịch X gồm AgNO3 Cu(NO3)2 với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi I=0,804A Khối lượng catot m gam tăng biểu diễn theo thời gian t giây mô tả đồ thị bên: Giả thiết hiệu suất điện phân 100% kim loại bám vào catot Giá trị x A 2,16 B 2,61 C 10,8 D 1,28 Đáp án tập vận dụng dạng 3: 1C, 2A 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Để đánh giá hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm, đã tiến hành chọn các lớp: - Lớp thực nghiệm là 12B2 và 12B4: Dạy học theo các phương pháp giải toán về điện phân đã trình bày đề tài - Lớp đối chứng là 12B1 và 12B3: Dạy học theo phương pháp truyền thống Cả lớp thực nghiệm và lớp đối chứng gần tương đương về số lượng học sinh, học cùng chương trình, nội dung kiến thức, đồng đều về thời gian học và cùng giáo viên dạy Trong quá trình giảng dạy, cả nhóm lớp thực nghiệm và đối chứng đã tiến hành kiểm tra cùng đề trắc nghiệm khách quan (phần phụ lục) sau kết thúc bài dạy Sau tiến hành kiểm tra, làm biểu điểm, chấm chi tiết và xử lý số liệu toán thống kê đã thu kết quả bảng sau: Lớp Điểm 10 24 12B1 (40 HS) 12B3 (40 HS) Tổng (80 HS) 12B2 (40 HS) 12B4 (40 HS) Tổng (80 HS) Đối chứng Thực nghiệ m 10 10 0 11 10 0 11 21 20 12 0 0 11 0 10 0 12 21 17 15 25 21 20 Số lượng học sinh 20 21 17 15 15 12 11 12 10 5 3 010 20 09 010 Phổ điểm Đối chứng Thưc nghiệ m Kết thống kê tỉ lệ % số học sinh lớp thực nghiệm so với lớp đối chứng Loại (%) Lớp Yếu Trung bình Khá Giỏi Đối chứng 23,75% 51,25% 25,00% 0,00% Thực nghiệm 5,00% 41,25% 40,00% 13,75% 25 Tỉ lệ phần trăm 60% 51% 50% 41% 40% 30% 40% 25% 24% 20% 10% 0% 14% 5% Yếu Trung bình Khá 0%Giỏi Xếp loại Đối chứng Thưc nghiệ m Nhận thấy: Tỷ lệ phần trăm số học sinh đạt loại khá, giỏi nhóm lớp thực nghiệm (chiếm 53,75%) cao hẳn so với nhóm lớp đối chứng (25,00%) Ngược lại, phần trăm số học sinh yếu lớp đối chứng (23,75%) cao gấp nhiều lần lớp thực nghiệm (5,00%) Tiến hành phân tích mức độ các câu hỏi bài kiểm tra thì nhận thấy, lớp thực nghiệm nhiều em làm cả các bài mức độ vận dụng cao, các em không bị lúng túng xử lý các số liệu nữa Khi hiểu bản chất của phản ứng, các phương pháp thích hợp và vận dụng linh hoạt các bước tính toán vào thì thời gian làm bài của học sinh nhóm lớp thực nghiệm rút ngắn hẳn và lực tính toán để đưa kết quả cuối cùng của các em nhanh nhiều so với các học sinh nhóm lớp đối chứng KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Với đề tài “Phát triển lực tính toán cho học sinh lớp 12 thông qua giải toán điện phân dung dịch dạng đồ thị” đã hệ thống, phân loại, đưa phương pháp giải thích hợp và các bài tập vận dụng cho dạng Khi áp dụng đề tài này vào các lớp dạy cụ thể, nhận thấy phần lớn học sinh đáp ứng yêu cầu đề ra, kết quả học tập của các em có tiến rõ rệt, xử lý nhanh các bài toán liên quan đến điện phân Khi đưa các phương pháp giải toán về điện phân thì học sinh hưởng ứng nhiệt tình, hoạt động tích cực, sôi nổi, các em có sự trao đổi và học hỏi lẫn sở đó tự chiếm lĩnh tri thức mới Trong các bài vận dụng giao về nhà dạng, đa số các em đều giải quyết hết Điều này khẳng định tính khả thi của đề tài nghiên cứu Đề tài là chủ đề luyện tập hữu ích đối với bản thân và các đồng nghiệp cùng nhóm chuyên môn quá trình ôn thi tốt nghiệp THPT cho học sinh lớp 12 Trong quá trình biên soạn đề tài, thời gian dành cho nghiên cứu có hạn, các thực nghiệm sư phạm chưa nhiều nên sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót mà bản thân chưa phát Để nội dung và hình thức đề tài thêm 26 phong phú, mong sự đóng góp ý kiến của Hội Đồng Khoa Học Ngành, của đồng nghiệp và bạn đọc Tôi xin chân thành cảm ơn! 3.2 Kiến nghị 3.2.1 Đối với giáo viên Luôn tiếp thu các ý kiến đóng góp tích cực của đồng nghiệp; tự bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ cho bản thân; khơng ngừng nghiên cứu, tìm tịi các phương pháp giải mới; trau dồi kinh nghiệm các buổi họp tổ chuyên môn Trong quá trình dạy học, cần phân loại đối tượng học sinh để đưa các bài toán phù hợp với lực của các em 3.2.2 Đối với nhà trường Hằng tuần tổ chức các buổi thảo luận theo tổ, nhóm chuyên môn về chuyên đề cụ thể Tăng cường tài liệu, sách tham khảo để phục vụ cho việc dạy và học 3.2.3 Đối với Sở Giáo dục Đào tạo Phát triển, nhân rộng các đề tài có ứng dụng thực tiễn cao, đồng thời chọn những sáng kiến kinh nghiệm hay để làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh XÁC NHẬN CỦA THỦ Thanh Hóa, ngày 18 tháng năm 2022 TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN mình viết, không chép nội dung người khác Người thực Vũ Thị Thuỷ 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Trường (Tổng Chủ biên kiêm chủ biên) – Phạm Văn Hoan – Từ Vọng Nghi – Đỗ Đình Rãng – Nguyễn Phú Tuấn (năm 2017), Sách giáo khoa Hóa học 12, NXB Giáo dục Việt Nam Lê Xuân Trọng (Tổng Chủ biên kiêm chủ biên) –Nguyễn Hữu Đĩnh(Chủ biên) – Từ Vọng Nghi – Đỗ Đình Rãng – Cao Thị Thặng – Sách giáo khoa Hóa học 12 Nâng cao, NXB Giáo dục Việt Nam Th.S Nguyễn Khoa Thị Phượng (năm 2011), phương pháp giải nhanh tốn Hóa học trọng tâm, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Trích đề thi cụm trường chuyên Đồng Bằng Sông Hồng - Lần 2.2019 Đề thi THPT Quốc gia Bộ GD ĐT năm 2019 – Mã đề 201 Đề thi THPT Quốc gia Bộ GD ĐT năm 2019 – Mã đề 203 Đề thi THPT Quốc gia Bộ GD ĐT năm 2019 – Mã đề 204 Đề thi THPT Lê Quý Đôn, Quảng Trị - Đề thi học kì năm 2021 Liên Trường THPT NGhệ An - Đề thi thử lần 2020 10 Đề thi THPT Tiên Du số 1, Bắc Ninh - Đề thi thử lần năm 2020 11 Đề thi THPT Phan Chu Trinh, Đà Nẵng- Đề thi thử lần năm 2020 12 Nguồn internet 13 Đề thi Nhóm Hố học Bắc Trung Nam DANH MỤC ĐỀ TÀI SKKN TÁC GIẢ ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG CẤP SỞ GD&ĐT ĐÁNH GIÁ ĐẠT GIẢI TT TÊN ĐỀ TÀI SỐ QĐ NGÀY CẤP 3/11/2014 Hướng dẫn học sinh giải nhanh 753/QĐcác bài tập về thủy phân peptit SGD&Đ T Nâng cao ý thức bảo vệ môi 1362/QĐ- 05/11/2021 trường, ý thức vệ sinh an toàn SGDĐT thực phẩm thông qua chủ đề phân bón hoa học XẾP LOẠI C C PHỤ LỤC ĐỀ KIỂM TRA THƯỜNG XUYÊN Thời gian làm bài: 15 phút Họ tên: Lớp: Điểm Câu [12]: Hoà tan hoàn m gam hỗn hợp Cu(NO3)2 NaCl vào nước thu dung dịch X Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi Tổng số mol khí hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên (gấp khúc M, N) Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay q trình điện phân Giá trị m A 7,57 B 8,69 8,105 Câu [12]: Hoà tan hoàn m gam hỗn hợp CuCl2 NaCl vào nước thu dung dịch X Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi Tổng số mol khí hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên (gấp khúc M, N) Biết hiệu suất phản ứng điện C 2,77 D phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay q trình điện phân Giá trị m A 4,455 B 9,175 3,195 Câu [12]: Hoà tan hoàn m gam hỗn hợp Cu(NO3)2 NaCl vào nước thu dung dịch X Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi I=2A Tổng số mol khí hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên (gấp khúc M, N) Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay q trình điện phân Giá trị m A 10,57 B 5,97 9,17 C 2,61 D C 2,77 D Câu [12]: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm FeCl3, FeCl2 CuSO4 với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng đổi I=2,5A Kết mô tả sự phụ thuộc kim loại thu catot theo thời gian đồ thị bên Trong phát biểu sau, phát biểu A Giá trị x=10000 B anot 1930s H2O bắt đầu điện phân C Tại t=9650s tổng số mol khí thu anot 0,125 mol D Giá trị y=4,8 Câu [12]: Tiến hành điện phân dung dịch X chứa m gam CuSO4 NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước nước khơng bay q trình điện phân Kết thí nghiệm ghi bảng sau Thời gian Khối lượng Khí Khối lượng điện phân catot tăng anot dung dịch (giây) (gam) giảm 3000 m Một khí 8,1 7500 2,5m Hỗn hợp khí 17,5 t 3m Hỗn hợp khí 20,26 Giá trị t A 9000 B 9650 C 10000 D 8750 Đáp án đề kiểm tra thường xuyên Câu Đáp án B D A C C ... lực thân mơn học Với lý nêu trên, lựa chọn đề tài: ? ?Phát triển lực tính tốn cho học sinh 12 thơng qua giải toán điện phân dung dịch dạng đồ thị? ?? 1.2 Mục đích nghiên cứu Làm cho học sinh nhận thức... lượng dung dịch giảm theo thời gian sau: Nếu cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch điện phân 10x(s) thu 31,5 gam kết tủa.Nếu điện phân dung dịch Y thời gian 12x(s) sau cho dung dịch AgNO3 dư vào dung. .. dương) xảy sự oxi hoá 2.1.2.2 Sự điện phân chất điện li a Điện phân chất điện li nóng chảy b Điện phân dung dịch chất điện li [1], [2] *) Điện phân dung dịch với điện cực trơ (graphit) - Ở catot