Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch

Tính cấp thiết của đề tài khóa luận

Trong thời đại cách mạng khoa học – kỹ thuật và công nghệ mạnh mẽ, sự phát triển của xã hội và đời sống con người đang được nâng cao Để thích ứng với nền kinh tế tri thức thế kỷ XXI, ngành giáo dục cần nhanh chóng đổi mới nhằm đào tạo thế hệ trẻ phát triển toàn diện về nhân cách, trí tuệ, thẩm mỹ và sức khỏe Điều này sẽ giúp họ sẵn sàng thực hiện nghĩa vụ lao động và bảo vệ Tổ quốc, tạo nên nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống vừa hiện đại, phù hợp với xu thế phát triển toàn cầu.

Để đáp ứng yêu cầu cải cách giáo dục, cần thực hiện một cuộc cách mạng toàn diện và sâu sắc trong quá trình dạy học Điều này bao gồm việc đổi mới nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học và cách kiểm tra, đánh giá kết quả học tập Quá trình dạy học cần được tổ chức dưới sự lãnh đạo của giáo viên, trong khi học sinh phải tự giác, tích cực và chủ động trong việc tổ chức và điều khiển hoạt động nhận thức của mình Sự đổi mới này không chỉ đảm bảo tính khoa học mà còn phát huy tính tích cực, tự chủ và sáng tạo của học sinh (Trần Thị Tuyết Oanh, 1996).

Nghị quyết lần thứ IV của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa VII nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đổi mới phương pháp dạy và học trên tất cả các cấp học Nghị quyết kêu gọi áp dụng các biện pháp giáo dục hiện đại nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề cho học sinh.

Triển khai nghị quyết, ngành giáo dục Việt Nam đã thực hiện nhiều đổi mới trong mục tiêu, chương trình, nội dung sách giáo khoa và phương pháp dạy học, đặc biệt là đối với môn vật lý trung học phổ thông.

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, và quá trình tìm hiểu kiến thức trong lĩnh vực này có những đặc thù riêng Để dạy học vật lí một cách khoa học và khuyến khích tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh, các bài thí nghiệm thực hành là điều không thể thiếu Qua khảo sát tình hình dạy học môn vật lí tại các trường THPT hiện nay, tôi đã thu thập được những thống kê cơ bản về các bài thực hành có trong chương trình giảng dạy.

Bảng 1.1 Hệ thống bài thực hành vật lí trong chương trình THPT

STT LỚP TÊN BÀI THỰC

HÀNH MỤC TIÊU BÀI THỰC HÀNH

Thực hành khảo sát chuyển động rơi tự do xác định gia tốc rơi tự do

Sử dụng thành thạo các thiết bị thí nghiệm như đồng hồ đo thời gian hiện số, cổng quang điện và nam châm điện là rất quan trọng Người thực hiện cần biết cách điều chỉnh giá thí nghiệm để đảm bảo vật rơi qua cổng quang điện một cách chính xác, giúp đồng hồ đo thời gian hoạt động hiệu quả.

Tiến hành đo thời gian rơi t của một vật trên các quãng đường s khác nhau, từ đó vẽ và khảo sát đồ thị s ~ t^2 Qua đó, chúng ta có thể rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do và xác định gia tốc rơi tự do.

2 10 thực hành xác định hệ số ma sát

- Xác định hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát trượt bằng phương pháp động lực học

- So sánh giá trị thu được từ thực nghiệm với số liệu cho trong Bảng 13.1 (Sách giáo khoa vật lý 10)

3 10 thực hành xác định hệ số căng bề mặt chất lỏng

- Khảo sát hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

- Xác định hệ số căng bề mặt của nước

Thực hành xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa

Áp dụng hệ thức hiệu điện thế trong đoạn mạch có nguồn điện và sử dụng định luật Ôm cho toàn bộ mạch giúp xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa.

- Sử dụng các đồng hồ đo điện đa năng hiện số (Digital Multimeter) để đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong các mạch điện

5 11 thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito

- Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt

- Vẽ đặc tuyến vôn – ampe của điốt

6 11 thực hành xác định tiêu cự của thấu kính phân kì

Phương pháp xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ có thể thực hiện bằng cách ghép nó đồng trục với một thấu kính hội tụ Qua hệ thống hai thấu kính này, ta có thể tạo ra ảnh thật của vật thật, từ đó xác định được tiêu cự một cách chính xác.

- Rèn luyện kĩ năng sử dụng giá quang học để xác định tiêu cự của thấu kính phân kì

7 12 thực hành xác định chu kì dao động của con lắc đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc trọng trường

- Hiểu được hai phương án thí nghiệm để xác định chu kì của con lắc đơn và con lắc lò xo thẳng đứng

- Thực hiện một trong hai phương án để xác định chu kì dao động của một con lắc

- Tính được gia tốc trọng trường từ kết quả thí nghiệm

8 12 thực hành xác định tốc độ truyền âm

Hiểu rõ hai phương pháp đo bước sóng âm trong không khí thông qua hiện tượng cộng hưởng giữa dao động của cột không khí trong ống và dao động của nguồn âm Khi biết tần số của âm, chúng ta có thể tính toán tốc độ truyền âm trong không khí.

Thực hành khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

Sử dụng dao động ký điện tử, máy phát âm tần và các dụng cụ đo thông thường để thực hiện thí nghiệm, nhằm liên hệ giữa phép đo cụ thể với việc vẽ giản đồ Fre - nen.

- Củng cố kiến thức về dao động điện từ, kĩ năng lựa chọn phương án và sử dụng dụng cụ đo

10 12 thực hành xác định bước sóng ánh sáng

- Quan sát hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng qua khe Y- âng

- Xác định bước sóng của ánh sáng đơn sắc dựa vào hiện tượng giao thoa của ánh sáng đơn sắc qua khe Y- âng

Qua nghiên cứu, tôi nhận thấy rằng các bài thí nghiệm vật lý hiện nay còn tồn tại nhiều hạn chế, như số lượng bài thực hành chưa phong phú và chưa thực sự gần gũi với học sinh Thời gian thực hiện các thí nghiệm, đặc biệt là thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân trong chương trình THPT, thường chiếm nhiều thời gian trong một tiết học Điều này dẫn đến việc vai trò của thí nghiệm vật lý trong quá trình nhận thức của học sinh chưa được phát huy tối đa, khiến chúng thường không được tích cực đưa vào giảng dạy.

Việc xây dựng bài thí nghiệm phù hợp với chương trình sách giáo khoa vật lý và thời gian học là cần thiết trong giáo dục trung học phổ thông Nó giúp học sinh nắm bắt lý thuyết qua thực tiễn, nâng cao khả năng ghi nhớ và áp dụng kiến thức, đồng thời phát triển kỹ năng thao tác thực hành trên thiết bị, điều quan trọng trong cuộc sống và nghiên cứu Nội dung về dòng điện trong chất điện phân thường khó tiếp thu khi chỉ học lý thuyết mà không có thực hành Vì vậy, tôi đã chọn khóa luận “Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch” Nghiên cứu thành công sẽ cung cấp bộ thí nghiệm hoàn chỉnh, hỗ trợ giảng dạy điện học trong chương trình vật lý THPT và thí nghiệm vật lý đại cương tại các trường đại học Đề tài cũng là tài liệu giá trị cho nghiên cứu khoa học thực nghiệm vật lý, góp phần vào đổi mới phương pháp giáo dục tại Việt Nam.

Mục tiêu khóa luận

Chúng tôi đã thiết kế và chế tạo thành công một bộ thí nghiệm điện phân, phục vụ cho việc giảng dạy môn điện học trong chương trình trung học phổ thông và thí nghiệm vật lý đại cương tại các trường đại học.

− Tiến hành đo đạc thử nghiệm, xử lý số liệu từ đó đưa ra được một quy trình thực hành khoa học, chính xác, an toàn.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu "Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch" mang lại giá trị khoa học cao, giúp người học hiểu rõ hơn về hiện tượng "dòng điện trong chất điện phân" Bộ thí nghiệm này được chế tạo thành công để sử dụng trong các dung dịch muối, bazơ, từ đó tăng cường khả năng ghi nhớ và tiếp cận tri thức cho người học.

Đề tài này cung cấp cho giáo viên một công cụ hỗ trợ giảng dạy khoa học, giúp học sinh THPT hiểu rõ hơn về các khái niệm trong điện học và vật lý.

Đề tài này là công cụ hỗ trợ học sinh THPT và sinh viên ngành vật lý tiếp cận tri thức qua thực tiễn và thực nghiệm Nó không chỉ nâng cao hứng thú học tập môn vật lý mà còn giúp các em hình thành một thế giới duy vật biện chứng khách quan.

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI: ĐỀ TÀI CHỦ YẾU TÌM HIỂU NHỮNG ĐỊNH HƯỚNG ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ

Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường phổ thông

Mục tiêu giáo dục Việt Nam hướng tới đào tạo thế hệ trẻ phát triển toàn diện, hội tụ đủ đức, tài, trí tuệ thông minh, tư tưởng thẩm mỹ và sức khỏe dồi dào Điều này giúp họ sẵn sàng thực hiện nghĩa vụ lao động và bảo vệ Tổ quốc, đồng thời xây dựng nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống vừa hiện đại, phù hợp với xu thế phát triển chung của đất nước.

Theo đó dạy học có ba nhiệm vụ cơ bản sau:

Nhiệm vụ chính là điều khiển và tổ chức học sinh tiếp thu hệ thống tri thức phổ thông cơ bản và hiện đại, phù hợp với thực tiễn đất nước về tự nhiên, xã hội và nhân văn Đồng thời, cần rèn luyện cho học sinh các kỹ năng và kỹ xảo tương ứng để phát triển toàn diện.

Nhiệm vụ 2 tập trung vào việc tổ chức và điều khiển học sinh trong quá trình hình thành và phát triển năng lực cùng phẩm chất trí tuệ Đặc biệt, nhiệm vụ này nhấn mạnh vai trò quan trọng của việc rèn luyện năng lực tư duy độc lập và sáng tạo cho học sinh.

Nhiệm vụ 3 là tổ chức và điều khiển học sinh trong việc hình thành cơ sở thế giới quan khoa học, đồng thời phát triển các phẩm chất đạo đức và nhân cách toàn diện.

Các mục tiêu và nhiệm vụ dạy học chủ yếu được thực hiện thông qua việc giảng dạy các môn học Mỗi môn học có những đặc điểm riêng và có thể thực hiện nhiệm vụ chung này bằng nhiều phương pháp khác nhau.

Môn vật lí ở trường phổ thông có các đặc điểm cơ bản sau:

Vật lý học nghiên cứu các hình thức vận động cơ bản của vật chất, do đó, kiến thức về vật lý là nền tảng cho nhiều ngành khoa học tự nhiên, đặc biệt là hóa học và sinh học.

- Vật lí ở trường phổ thông chủ yếu là vật lý thực nghiệm, phương pháp của nó chủ yếu là phương pháp thực nghiệm

- Nhiều vấn đề vật lí có liên quan chặt chẽ đến các vấn đề cơ bản của triết học

- Vật lí học là cơ sở lí thuyết của việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng trong đời sống và sản xuất

Vật lý là một khoa học chính xác, yêu cầu người học phải có kỹ năng quan sát thực tế và khả năng thực hiện thí nghiệm một cách khéo léo Để thành công trong lĩnh vực này, cần có tư duy logic chặt chẽ và khả năng biện chứng, cùng với việc trao đổi và thảo luận để khẳng định chân lý.

Do đó nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông bao gồm:

- Trang bị cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, có hệ thống, bao gồm :

 Các khái niệm vật lí

 Các định luật vật lí cơ bản

 Nội dung chính của thuyết vật lí

 Các ứng dụng quan trọng nhất của vật lí trong đời sống và sản xuất

 Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng trong vật lí

Phát triển tư duy khoa học ở học sinh là quá trình rèn luyện các thao tác, hành động và phương pháp nhận thức cơ bản Điều này giúp học sinh chiếm lĩnh kiến thức vật lý và vận dụng sáng tạo để giải quyết các vấn đề trong học tập cũng như trong các hoạt động thực tiễn sau này.

Bồi dưỡng cho học sinh một thế giới quan duy vật biện chứng là rất quan trọng, giúp hình thành lòng yêu nước và thái độ tích cực đối với người lao động cũng như cộng đồng Đồng thời, việc giáo dục những đức tính tốt đẹp khác cũng góp phần phát triển nhân cách toàn diện cho học sinh.

Bài viết nhấn mạnh vai trò quan trọng của giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp trong việc trang bị cho học sinh những nguyên lý cơ bản về cấu tạo và hoạt động của máy móc trong nền kinh tế quốc dân Học sinh sẽ được phát triển kỹ năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm vật lý, lắp ráp thiết bị và vẽ biểu đồ Những kiến thức và kỹ năng này sẽ giúp học sinh nhanh chóng thích ứng với hoạt động lao động sản xuất, đóng góp vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

Phương pháp dạy học vật lý

Phương pháp dạy học là sự phối hợp chặt chẽ giữa giáo viên và học sinh, với giáo viên giữ vai trò chủ đạo trong quá trình giảng dạy Mục tiêu chính của phương pháp này là tối ưu hóa việc đạt được các mục tiêu và nhiệm vụ giáo dục.

Hệ thống các phương pháp dạy học vật lí cũng tuân theo hệ thống các phương pháp dạy học nói chung

1.2.1 Hệ thống các phương pháp dạy học

 Các phương pháp dạy học dùng ngôn ngữ

− Phương pháp sử dụng SGK và tài liệu

 Các phương pháp dạy học trực quan

− Phương pháp biểu diễn thí nghiệm

 Các phương pháp dạy học trực quan

− Phương pháp thực hành thí nghiệm

 Các phương pháp hoạt động cao (chiếm ưu thế trong phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh)

− Phương pháp dạy học theo dự án

1.2.2 Lựa chọn và sử dụng phối hợp các phương pháp dạy học

Sau khi xác định con đường xây dựng kiến thức, việc lựa chọn phương pháp dạy học là rất quan trọng Phương pháp dạy học bao gồm sự phối hợp giữa giáo viên và học sinh, có thể là thuyết trình, hỏi đáp, sử dụng tài liệu, thực hiện thí nghiệm, hoặc tổ chức các hoạt động như đóng kịch và thực hiện dự án Tùy thuộc vào nội dung kiến thức và điều kiện cụ thể, giáo viên cần chọn và kết hợp các phương pháp phù hợp để phát huy tối đa hoạt động của học sinh Sự lựa chọn và phối hợp này ảnh hưởng lớn đến mục tiêu phát triển tính tích cực, tự chủ và sáng tạo của học sinh, đồng thời phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm của giáo viên.

Các bước cần tiến hành để thiết kế phương án dạy một tiết học

Bước đầu tiên trong quá trình giảng dạy là đọc và phân tích kiến thức cần truyền đạt, từ đó xác định những vấn đề lớn cần được giải quyết trong tiết học Bằng cách giải quyết từng vấn đề này, giáo viên sẽ khám phá ra những kiến thức mới cho học sinh.

Bước 2: Phân tích các con đường có thể nảy sinh và giải quyết vấn đề, tùy thuộc vào mục tiêu rèn luyện kỹ năng cho học sinh Lựa chọn con đường phù hợp và vẽ sơ đồ xây dựng kiến thức, đảm bảo thể hiện rõ tiến trình nêu và giải quyết vấn đề, như sơ đồ 1 Đồng thời, con đường nêu và giải quyết vấn đề cần được minh họa qua sơ đồ 3, cùng với phương pháp xây dựng đã được lựa chọn.

Bước 3: Lựa chọn phương pháp dạy học là rất quan trọng trong quá trình xây dựng kiến thức Có thể kết hợp nhiều phương pháp linh hoạt, nhưng để phát huy tính tích cực, tự chủ và sáng tạo của học sinh, nên ưu tiên các phương pháp khuyến khích tối đa hoạt động của học sinh.

- Bước 4: Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể.

Thí nghiệm trong dạy học vật lý

Thí nghiệm vật lý là quá trình có chủ đích và có hệ thống, trong đó con người tác động vào các đối tượng trong thực tế Bằng cách phân tích các điều kiện diễn ra tác động và kết quả thu được, chúng ta có thể tiếp cận tri thức mới.

Thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông là một phần thiết yếu của quá trình giáo dục, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao nhận thức của học sinh Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, cùng với sự hỗ trợ của các dụng cụ và thiết bị thí nghiệm, các thí nghiệm vật lí không chỉ giúp học sinh tiếp thu kiến thức hiệu quả mà còn rèn luyện kỹ năng và kỹ xảo thực hành cần thiết.

1.4.1 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý

1.4.1.1 Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận nhận thức

Thí nghiệm là công cụ quan trọng giúp thu nhận tri thức, cho phép học sinh khám phá những kiến thức cơ bản về đối tượng nghiên cứu và tạo điều kiện để họ phát triển giả thuyết của mình.

Thí nghiệm là công cụ quan trọng để kiểm tra tính chính xác của kiến thức đã có Kết quả thí nghiệm có thể bác bỏ những kiến thức hiện tại, từ đó yêu cầu xây dựng giả thuyết khoa học mới và tiến hành kiểm tra lại Quá trình này giúp phát triển tri thức khái quát hơn, bao gồm cả những kiến thức đã biết như các trường hợp đặc biệt Ngoài ra, thí nghiệm cũng được sử dụng để xác minh tính đúng đắn của các kiến thức được suy luận logic từ những thông tin đã có.

Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc áp dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn, giúp học sinh nhận thấy sự liên kết giữa lý thuyết và ứng dụng trong đời sống và sản xuất Qua các thí nghiệm, học sinh không chỉ hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý mà còn có chứng cứ xác thực cho tính đúng đắn của những kiến thức này.

Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong các phương pháp nhận thức vật lý, giúp học sinh tiếp cận hai phương pháp nghiên cứu phổ biến: phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình.

1.4.1.2 Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận dạy học

Thí nghiệm có thể được áp dụng trong mọi giai đoạn của quá trình dạy học, bao gồm việc đề xuất các vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức và kỹ năng mới, củng cố kiến thức và kỹ năng đã học, cũng như kiểm tra và đánh giá những kiến thức và kỹ năng mà học sinh đã tiếp thu.

- Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh:

 Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩxảo về vật lí của học sinh

 Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá trình họctập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh

 Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồidưỡng các phẩm chật đạo đức của học sinh

 Thí nghiệm là phương tiện đơn giản và trực quan trong dạy học vật lí

Thí nghiệm là công cụ quan trọng trong nghiên cứu, cho phép chúng ta khảo sát các hiện tượng và quá trình dưới điều kiện kiểm soát Qua đó, chúng ta dễ dàng nhận thức được nguyên nhân và bản chất của các hiện tượng, cũng như các mối quan hệ quy luật giữa chúng trong lĩnh vực vật lý.

Thí nghiệm là công cụ trực quan quan trọng, giúp học sinh nhanh chóng tiếp cận thông tin chân thực về các hiện tượng và quá trình vật lý Đặc biệt, trong những lĩnh vực mà con người không thể cảm nhận trực tiếp qua các giác quan, thí nghiệm mô hình trở thành phương pháp không thể thiếu.

1.4.2 Các loại thí nghiệm trong dạy học vật lý

Có 2 loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông: + Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên

+ Thí nghiệm thực tập của học sinh

1.4.2.1 Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên

Thí nghiệm biểu diễn được giáo viên tiến hành trên lớp, trong các giờ học kiến thức mới hoặc củng cố kiến thức của học sinh

Dựa trên mục đích lý luận dạy học của thí nghiệm biểu diễn trong quá trình nhận thức của học sinh, thí nghiệm biểu diễn được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

Thí nghiệm mở đầu là bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu, giúp giới thiệu cho học sinh một cách tổng quát về hiện tượng sẽ được khám phá Qua đó, tạo ra tình huống có vấn đề, kích thích sự tò mò và nhu cầu học tập của học sinh, từ đó nâng cao hứng thú và sự tham gia của các em trong quá trình học.

- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: nhằm xây dựng hoặc kiểm chứng kiến thức mới Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng bao gồm:

Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các dữ liệu thực nghiệm, từ đó hình thành kiến thức mới và giải quyết các vấn đề trong quá trình học tập Ví dụ, các thí nghiệm liên quan đến định luật III Niu-tơn, định luật cảm ứng điện từ và định luật khúc xạ ánh sáng giúp người học hiểu rõ hơn về các nguyên lý vật lý cơ bản.

Thí nghiệm nghiên cứu minh họa đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm chứng kiến thức lý thuyết thông qua các phép suy luận chặt chẽ Chẳng hạn, quy luật dao động điều hòa của con lắc lò xo ngang và biểu thức tính lực Lorentz là những ví dụ điển hình cho việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.

Thí nghiệm củng cố giúp học sinh thể hiện kiến thức đã học trong tự nhiên và ứng dụng của nó trong sản xuất và đời sống Học sinh cần vận dụng kiến thức để dự đoán hoặc giải thích các hiện tượng, từ đó giáo viên có thể đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của học sinh.

1.4.2.2 Thí nghiệm thực tập của học sinh

Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tiến hành trên lớp, ngoài lớp ở các mức độ tự lực khác nhau

Có thể chia thí nghiệm thực tập làm 3 loại:

Thí nghiệm trực diện là hoạt động do học sinh thực hiện trong lớp, chủ yếu nhằm nghiên cứu kiến thức mới, nhưng cũng có thể được áp dụng trong quá trình ôn tập bài học.

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN PHÂN

Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học một số kiến thức về dòng điện trong chất điện phân trong chương trình vật lý lớp 11 và thí nghiệm vật lý phổ thông

thức về dòng điện trong chất điện phân trong chương trình vật lý lớp 11và thí nghiệm vật lý phổ thông

2.1.1 Thuyết điện ly Ở phần này cần có thí nghiệm biểu diễn về nội dung thuyết điện li để có thể nghiên cứu vấn đề đặt ra, thông qua đó giáo viên hướng dẫn học sinh đi đến nội dung quan trọng về thuyết điện li

Trong thực tế, chúng ta không thể quan sát trực tiếp các nguyên tử hay ion, nhưng có thể phát hiện sự chuyển động của các hạt tải điện thông qua sự dịch chuyển của kim điện kế hoặc đồng hồ số Khi cho nước tinh khiết vào cốc có hai điện cực kim loại nối với pin, dòng điện chạy qua rất nhỏ, cho thấy nước tinh khiết chứa ít hạt tải điện Tuy nhiên, khi thêm axit, bazơ hoặc muối vào nước, dòng điện tăng mạnh, chứng tỏ mật độ hạt tải điện trong dung dịch tăng lên Sự gia tăng này có thể được giải thích bằng thuyết điện li.

Bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch cho bài 14 SGK 10 cơ bản "thuyết điện li" cần được thiết kế để giáo viên và học sinh có thể dễ dàng tiến hành và quan sát hiện tượng Khi dòng điện xuất hiện trong mạch, nguyên nhân chính là sự chuyển động tự do của các hạt tải điện trong dung dịch, điều này được thể hiện qua kim điện kế hoặc đồng hồ số.

2.1.2 Các hiện tượng diễn ra ở điện cực Hiện tượng dương cực tan

Mục này cần thực hiện thí nghiệm biểu diễn các hiện tượng xảy ra ở điện cực nhằm nghiên cứu các vấn đề liên quan Qua đó, giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh hiểu rõ về hiện tượng dương cực tan, giúp nắm bắt nội dung quan trọng trong quá trình học tập.

Bộ thí nghiệm yêu cầu cho bài 14 SGK 11 cơ bản phải cho phép giáo viên và học sinh dễ dàng thực hiện việc đo đạc và quan sát sự thay đổi khối lượng của hai điện cực trong thời gian ngắn Cụ thể, cần ghi nhận sự giảm khối lượng của cực anôt và sự tăng khối lượng của cực catôt, từ đó minh chứng rằng dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn mang theo vật chất.

2.1.3 Các định luật Fa- Ra- Đây Ở phần này cần có thí nghiệm về nội dung các định luật Fa – Ra – Đây đối với dòng điện trong chất điện phân để có thể nghiên cứu vấn đề đặt ra, thông qua đó giáo viên hướng dẫn học sinh đi đến nội dung quan trọng về định luật Fa – Ra – Đây thứ nhất và thứ hai, về sự phụ thuộc giữa khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực với các đại lượng vật lí có liên quan

Vậy, yêu cầu đối với bố thí nghiệm điện phân khi sử dụng dạy học mục

Bài 14 SKG 11 cung cấp bộ thí nghiệm giúp giáo viên và học sinh dễ dàng đo đạc và quan sát mối quan hệ giữa khối lượng vật chất giải phóng ở điện cực với cường độ dòng điện I (Ampe), đương lượng gam và thời gian t (giây) Qua đó, người học có thể kết hợp hai định luật và kiểm nghiệm lại công thức Fa – Ra – Đây.

SGK vật lí 11 cơ bản) m = It

2.1.4 Ứng dụng của hiện tượng điện phân

Nội dung bài viết này tập trung vào việc thực hiện thí nghiệm để nghiên cứu ứng dụng của hiện tượng điện phân, từ đó giúp giáo viên hướng dẫn học sinh hiểu rõ hơn về những vấn đề thực tiễn Qua đó, học sinh sẽ tích hợp kiến thức học được vào cuộc sống sản xuất hàng ngày, tạo nên sự liên kết giữa lý thuyết và thực tiễn.

Bộ thí nghiệm điện phân cần được thiết kế để giáo viên và học sinh dễ dàng lắp đặt và quan sát, giúp họ hiểu rõ về ứng dụng của mạ điện trong thời gian ngắn Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng dòng điện trong chất điện phân trong đời sống hàng ngày, đặc biệt là quá trình mạ đồng lên các vật dụng bằng kim loại, theo nội dung mục V bài 14 SGK vật lý 11 cơ bản.

Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học một số kiến thức về “khảo sát hiện tượng điện phân” trong thí nghiệm vật lý đại cương chương trình đại học

Trong bài học về "khảo sát hiện tượng điện phân" trong chương trình vật lý đại cương, sinh viên sẽ thực hiện thí nghiệm thực hành để nhận biết và xác định các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng điện phân Qua thí nghiệm, sinh viên sẽ học cách xác định hằng số Fa – Ra – Đây, từ đó nghiên cứu và phân tích các vấn đề liên quan đến hiện tượng điện phân.

Bộ thí nghiệm điện phân cần thiết cho việc giảng dạy bài học này phải cho phép giảng viên và sinh viên dễ dàng lắp đặt, quan sát và thu thập số liệu về các đại lượng vật lý Qua đó, họ có thể so sánh kết quả thực nghiệm với kết quả lý thuyết, xác định sai số và nguyên nhân, từ đó củng cố lại nội dung của thuyết điện ly và lý thuyết điện phân.

Các bộ thí nghiệm điện phân dung dịch đã có

2.3.1 Thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân với điện cực đồng

Hình 1 Bộ thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân

Bộ thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân tại trường Đại học Hùng Vương sử dụng thiết bị điện phân dung dịch đồng sunfat (CuS) với hai điện cực là hai mảnh đồng mỏng Quá trình thí nghiệm yêu cầu đặt hai điện cực song song, sau đó rửa sạch, sấy khô và cân các điện cực bằng cân Mendeleep với độ chính xác tới 10 g Các điện cực được lắp vào bình điện phân, kết nối với nguồn dòng điện không đổi và điều chỉnh thời gian điện phân khoảng 40 – 50 phút Sau khi hoàn tất, catot hoặc anot được tháo ra, rửa sạch, sấy khô và cân lại bằng cân chính xác để tính khối lượng đồng nguyên chất giải phóng ra hoặc khối lượng đồng bám vào điện cực Ưu điểm của phương pháp này là khả năng xác định chính xác khối lượng đồng trong quá trình điện phân.

 Bộ thí nghiệm hoạt động trên nguyên tắc dễ hiểu đối với học sinh, sinh viên

Trong quá trình điện phân, nồng độ dung dịch Cu được duy trì ổn định, điều này cho phép thí nghiệm có tính lặp lại cao và có thể thực hiện nhiều lần với cùng một nồng độ dung dịch.

Phương trình phản ứng xảy ra khi có dòng điện phân:

Cu + điện phân dung dịch + + Cu

 Bộ thí nghiệm gọn nhẹ, rẻ tiền nên có thể sử dụng rộng rãi ở các trường phổ thông và các trường đại học

 Kết quả thí nghiệm dễ xử lí để đưa ra kết luận tổng quát cho bài học Nhược điểm:

 Thao tác tiến hành đối với bộ thí nghiệm mất khá nhiều thời gian

(40 -50 phút) mới thu được kết quả nên thường chỉ sử dụng trong các tiết học đối với sinh viên ở các trường đại học

Tăng dòng điện và nồng độ dung dịch điện phân có thể làm nhanh quá trình điện phân, nhưng sản phẩm đồng bám vào catot sẽ yếu hơn, thường ở dạng mụi than Điều này xảy ra do phân cực hóa học không lớn, khiến sản phẩm dễ bị rửa trôi bằng nước sạch Sự thay đổi này ảnh hưởng đến kết quả đo trong thí nghiệm, do đó, một hướng phát triển tiềm năng là tăng kích thước tiết diện của điện cực đồng để cải thiện hiệu quả.

Trong quá trình điện phân, các điện cực không được giữ cố định, dẫn đến việc anot và catot không luôn song song với nhau, điều này có thể gây ra hiện tượng đoản mạch khi chúng tiếp xúc.

 Xác định hằng số Fa- Ra –Đây

Bảng 2.1 Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây

 Giá trị trung bình và sai số: M = 0,440g ± 0,008 g

 Khối lượng đồng nguyên chất giải phóng ở điện cực:

 Giá trị hằng số Fa- Ra –Đây : F = =

 Kết quả và sai số : F = 89302,30 ± 0,02

 Sai số với hằng số thực nghiệm: 7,4 % (F xấp xỉ 96500)

2.3.2 Bộ thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân với điện cực than

Hình 2 Bộ thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân với điện cực than

Bộ thí nghiệm khảo sát dòng điện trong chất điện phân tại phòng thí nghiệm vật lý của trường đại học Hùng Vương sử dụng dung dịch đồng sunfat Cu và hai điện cực than hình trụ có kích thước 2 mm x 50 mm Học sinh cần lắp bộ chân giá vào nắp nhựa và nhúng vào bình điện phân, sau đó kết nối nguồn điện Tiếp theo, đổ 120 ml nước cất vào cốc, hoặc nếu không có, có thể dùng nước sạch Học sinh sẽ quan sát kim điện kế trong quá trình thí nghiệm Sau đó, từ từ cho 50g Cu vào cốc và khuấy đều cho đến khi tan hoàn toàn, đồng thời tiếp tục quan sát kim của điện kế.

Đặt hai điện cực vào vị trí ban đầu và thay đổi chiều dòng điện trong bình điện phân, lúc này điện cực có đồng trở thành cực dương Sau một thời gian, nâng điện cực lên để học sinh quan sát Ưu điểm của phương pháp này là giúp học sinh dễ dàng nhận biết sự thay đổi và kết quả của quá trình điện phân.

 Bộ thí nghiệm hoạt động với nguyên tắc dễ hiểu đối với học sinh, sinh viên

 Bộ thí nghiệm gọn nhẹ, giá thành rẻ có thể sử dụng rộng rãi ở các trường phổ thông

 Kết quả thí nghiệm dễ xử lí để đưa ra kết luận cho bài học

Việc thực hiện thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân thường mất nhiều thời gian để có kết quả Nguyên nhân chính là do kích thước và diện tích tiếp xúc của điện cực than với dung dịch khá nhỏ.

Trong quá trình thí nghiệm với dung dịch điện phân Cu, nồng độ Cu giảm dần khi có dòng điện chạy qua, dẫn đến việc không thể lặp lại thí nghiệm Do đó, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào khía cạnh định tính.

 Lượng đồng bám vào cực âm của catot khá ít, và khó nhận biết bằng mắt thường

 Bình điện phân có kích thước nhỏ, khó khăn trong việc cho Cu và vệ sinh sau khi tiến hành thí nghiệm

Bảng kết quả thực nghiệm khảo sát:

Bảng 2.2Kết quả thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào khối lượng CuS (nồng độ)

Thứ tự Khối lượng CuS Cường độ dòng I (A)

Hình 3 Đồ thị sự phụ thuộc của dòng điện vào nồng độ CuS

Nhận xét: Độ lớn của cường độ dòng điện trong mạch phụ thuộc vào khối lượng CuS cho thêm vào dung dịch điện phân

2.3.3 Bộ thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng điện phân với bình

Hình 4 Bộ thí nghiệm điện phân Hốp – Man tại trường đại học

Thiết bị thí nghiệm điện phân nước bằng bình Hốp – Man sử dụng dung dịch chất điện phân với hai điện cực Platin 10% Quá trình này tạo ra khí hidro và oxi tại hai điện cực khác nhau.

Khi thực hiện thí nghiệm, chất khí được giải phóng bên catot là hidro, theo phương trình Mendeleep – Claperon ở điều kiện chuẩn Để tiến hành, cho dung dịch axit sunfuaric vào bình, điều chỉnh nhánh B và mở các khóa C, D để loại bỏ khí trong nhánh này trước khi khóa lại Sau đó, đóng mạch điện và điều chỉnh dòng điện đạt 0,5 A, giữ dòng điện ổn định trong suốt thời gian thí nghiệm Ngắt dòng điện khi lượng khí thoát ra ở một nhánh đạt 100 ml Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả trong việc sản xuất hidro.

 Bộ thí nghiệm hoạt động với nguyên tắc dễ hiểu đối với học sinh, sinh viên

 Bộ thí nghiệm tiến hành khảo sát hiện tượng điện phân dựa trên số phân tử Hidro thoát ra ở catot nên có độ chính xác cao

 Bộ thí nghiệm gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt, vệ sinh có thể sử dụng rộng rãi ở các trường đại học và cao đẳng

 Kết quả thí nghiệm dễ xử lí để đưa ra kết luận cho bài học

Bộ thí nghiệm điện phân sử dụng dung dịch axit sunfuric có thể gây hại cho sức khỏe con người, vì vậy nó thường được thực hiện tại các trường đại học và cao đẳng dưới sự giám sát của giảng viên có kinh nghiệm.

Trong quá trình điện phân, sự hiện diện của khí hòa tan và bọt khí bám vào thành bình có thể gây ra sai số trong phép đo Ngoài ra, sự gia tăng nhiệt độ của dung dịch điện phân cũng phụ thuộc vào lưu lượng dòng điện, ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả.

Trong quá trình điện phân, một phần nguyên tử oxy được lắng đọng và phản ứng tạo ra axit sunfuric, dẫn đến lượng oxy phản ứng ít hơn so với lượng oxy tự do.

 Bộ thí nghiệm cấu tạo cơ bản bởi các ống thủy tinh mỏng, dễ vỡ nên hạn chế trong quá trình di chuyển.

Thiết kế bộ thí nghiệm

2.4.1 Ý tưởng Đối với các chất hóa học được sử dụng làm dung dịch điện phân: kiềm (bazơ) và muối hòa tan vẫn là một trong những gợi ý quan trọng trong thiết kế chế tạo bộ thí nghiệm điện phân bởi vì:

 Bazơ và muối là các hợp chất hóa học an toàn đối với sức khỏe người sử dụng

 Giá thành rẻ, dễ bảo quản và sử dụng là một ưu điểm của các chất bazơ và muối hòa tan

Bình điện phân cho bộ thí nghiệm sử dụng dung dịch bazơ và muối được chế tạo từ nhựa tổng hợp, mang lại ưu điểm vượt trội về độ bền và giá thành hợp lý hơn so với bình điện phân bằng thủy tinh khi áp dụng dung dịch điện phân axit.

Dựa trên những ưu điểm của dung dịch điện phân, bộ thí nghiệm được thiết kế sử dụng bazơ và muối hòa tan, với nồng độ khác nhau tùy thuộc vào mục đích thực hành Bộ thí nghiệm này có khả năng điện phân muối ăn NaCl, có thể sử dụng hoặc không sử dụng màng ngăn xốp Bình điện phân được thiết kế hình hộp chữ nhật bằng nhựa trong suốt, có nắp đậy và hai vách cài song song để giữ hai điện cực đồng cố định, tránh xê dịch gây đoản mạch Vách ngăn giữa bình cho phép cài màng ngăn xốp, phù hợp cho thí nghiệm điện phân dung dịch muối NaCl Ngoài ra, bình còn có khuy cài dây điện để đảm bảo hoạt động ổn định và gọn gàng Điện cực đồng được sử dụng có kích thước và diện tích khác nhau, phù hợp với từng mục tiêu thí nghiệm Trong các thí nghiệm định tính, điện cực có tiết diện nhỏ giúp đồng bám vào catot nhanh hơn nhưng dễ rửa trôi, trong khi các thí nghiệm định lượng với điện cực lớn hơn cho lớp mạ dày hơn, bền đẹp và chính xác hơn.

Bộ thí nghiệm điện phân dung dịch, kết hợp với nguồn một chiều DC và cân phân tích, là các thiết bị thiết yếu hỗ trợ quá trình thực hành thí nghiệm.

Ngoài ra còn cần thêm các thiết bị khác như: Giấy đánh giáp, cân chính xác, dây điện kẹp hàm cá sấu, cốc đong thể tích, que khuấy

2.4.2 Mô hình bộ thí nghiệm

Hình 5 Mô hình bộ thí nghiệm điện phân

2.4.3 Tiêu chí thiết kế bộ thí nghiệm

Rút ngắn thời gian thực hiện thí nghiệm điện phân với dung dịch CuS là mục tiêu quan trọng, đồng thời cần đảm bảo tính chính xác của kết quả thí nghiệm Việc tối ưu hóa quy trình thí nghiệm sẽ giúp tiết kiệm thời gian mà vẫn duy trì độ tin cậy trong các số liệu thu được.

Để nâng cao tính chính xác của bài thí nghiệm điện phân dung dịch, cần giảm thiểu sai số và đảm bảo rằng kết quả thí nghiệm đạt được độ chính xác cao hơn so với các bộ thí nghiệm đã được thực hiện trước đây.

Hình 6 Đồng hồ đo thời gian

Hình 7 Đồng hồ hiện số có

- Thiết kế bộ thí nghiệm dễ dàng vệ sinh lau rửa, vận chuyển, độ bền cao

- Quá trình vận hành dễ dàng, đơn giản với người sử dụng

- Chế tạo bộ thí nghiệm bằng vật liệu, thiết bị có sẵn trong phòng thí nghiệm hoặc mua ngoài thị trường với giá thành rẻ, dễ tìm

- Đảm bảo tính thẩm mĩ của bộ thí nghiệm.

Chế tạo bộ thí nghiệm

Thân bình hình hộp chữ nhật, bằng nhựa, có nắp đậy kích thước thân bình 25x13x12(cm) Có xẻ rãnh ở giữa

Hình 8 Bình điện phân dung dịch

Bài viết mô tả một bình điện phân với bốn rãnh cài hai điện cực, mỗi rãnh rộng 0,1 cm và cách nhau 5,0 cm, cũng như cách hai đầu thành bình 5,0 cm Nắp bình hình chữ nhật bằng nhựa có kích thước 25x14 cm, được thiết kế với bốn ô vuông kích thước 3x3 cm để giữ cố định dây điện bên ngoài và vị trí của điện cực bên trong bình.

Hình 9 Nắp đậy bình điện phân

2.5.2 Hai điện cực đồng và màng ngăn xốp

Hai điện cực đồng hình chữ nhật với kích thước 10,2x9,1(cm) dày 0,1(cm) Đồng nguyên chất chiếm 98% (đồng đỏ)

Hình 10 Hai điện cực đồng

Màng ngăn bằng xốp PE Foam có kích thước 10x13x2 (cm)

- Đồng hồ đo thời gian quá trình điện phân

- Biến áp với dòng điện một chiều

- Cân phân tích, máy sấy khô, giấy ráp

- Chất điện phân (muối CuS , muối NaCl)

- Bình đong dung dịch, que khuấy

- Dây dẫn với đầu hàm kẹp cá sấu

Bộ thí nghiệm sau khi chế tạo

Hình 11 Bộ thí nghiệm điện phân dung dịch

1 Bộ nguồn ổn áp AC/DC

2 Điện cực đồng anot và catot

3 Ampe kế mắc nối tiếp

4 Bình điện phân dung dịch

Trong chương II, chúng tôi giải quyết được các vấn đề sau:

Bài viết này phân tích kiến thức liên quan đến thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân trong chương trình vật lý lớp 11, cũng như trong chương trình vật lý đại cương Qua đó, nó nêu ra yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng trong việc giảng dạy những nội dung này, nhằm giúp học sinh hiểu rõ hơn về hiện tượng dòng điện trong chất điện phân và ứng dụng thực tiễn của nó.

Tại phòng thí nghiệm của trường Đại học Hùng Vương, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các bộ thí nghiệm liên quan đến dòng điện trong chất điện phân Bài viết này sẽ phân tích những ưu điểm và nhược điểm của các bộ thí nghiệm hiện có, từ đó cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu quả và ứng dụng của chúng trong nghiên cứu khoa học.

Bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch được thiết kế và chế tạo nhằm phát huy tối đa ưu điểm và khắc phục những nhược điểm của các bộ thí nghiệm trước đó.

Từ đó đáp ứng đầy đủ hơn nhu cầu của người sử dụng.

TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm nghiên cứu thuyết điện ly

Thuyết điện li được minh họa một cách định tính qua sự gia tăng đáng kể của dòng điện khi thêm một lượng nhỏ axit, bazơ hoặc muối vào nước tinh khiết Sự thay đổi này cho thấy tầm quan trọng của các chất điện li trong việc nghiên cứu các hiện tượng điện hóa học và các vấn đề liên quan đến bài học.

Khảo sát mối quan hệ giữa cường độ dòng điện trong mạch và nồng độ dung dịch điện phân giúp xác nhận tính chính xác của thuyết điện li Thông qua việc đo lường cường độ dòng điện tại các nồng độ khác nhau, chúng ta có thể thấy rõ sự phụ thuộc của dòng điện vào nồng độ dung dịch, từ đó củng cố lý thuyết về sự phân ly của các chất điện li trong dung dịch Nghiên cứu này không chỉ làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của điện li mà còn có ý nghĩa quan trọng trong ứng dụng thực tiễn.

( Mục I bài 14 SGK vật lí 11 cơ bản)

- Đặt bình điện phân và các dụng cụ cần thiết lên bàn thí nghiệm

- Mắc mạch điện theo sơ đồ hình (Hình 14.1 SGK vật lí 11 cơ bản)

- Nối điện từ máy biến thế vào hai điện cực (ampe kế mắc nối tiếp), từ nguồn vào hộp biến thế

- Lắp ráp hai điện cực đồng vào hai rãnh sao cho song song với nhau

- Gạt núm chuyển mạch về 2A

- Mời giáo viên hoặc cán bộ hướng dẫn kiểm tra mạch chính xác mới được cắm phích lấy điện vào nguồn ~ 220V

- Trường hợp 1 đổ vào bình điện phân 1,5l nước tinh khiết (nước cất hai lần)

- Bật công tắc nguồn, công tắc máy biến thế cho đồng hồ bắt đầu hoạt động Yêu cầu quan sát hiện tượng xảy ra với kim điện kế

Trong thí nghiệm này, thêm một lượng nhỏ CuS hoặc NaCl (hoặc bazơ) vào trong nước và quan sát hiện tượng xảy ra với kim điện kế Tiến hành lặp lại thí nghiệm với các chất điện phân khác nhau để rút ra kết luận về nội dung của thuyết điện li.

- Thí nghiệm với đồng sunfat CuS

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm khảo sát thuyết điện ly với dung dịch CuS

Lần Khối lượng CuS Cường độ dòng I (A)

- Sơ đồ phụ thuộc cường độ dòng điện vào nồng độ CuS

- Thí nghiệm với Natri clorua (NaCl)

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm khảo sát thuyết điện ly với dung dịch NaCl

Lần Khối lượng NaCl Cường độ dòng I (A)

- Sơ đồ phụ thuộc cường độ dòng điện vào nồng độ NaCl

- Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li

Ion là các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử mang điện tích, có khả năng di chuyển tự do trong dung dịch và hoạt động như các hạt tải điện.

- Đối với các chất điện phân khác nhau, nồng độ giống nhau thì cường độ dòng điện trong mạch là khác nhau

Thí nghiệm các hiện tượng diễn ra ở điện cực Hiện tượng dương cực tan

Nghiên cứu quá trình và sự thay đổi khối lượng giữa hai bản cực đồng anốt và catot giúp xác định đặc điểm của hiện tượng dương cực tan trong thí nghiệm điện phân Thông qua việc phân tích sự biến đổi khối lượng, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của quá trình điện phân và vai trò của các cực trong phản ứng hóa học.

Kiểm nghiệm giả thuyết dòng điện trong chất điện phân cho thấy rằng dòng điện không chỉ mang theo điện lượng mà còn vận chuyển cả vật chất Điều này được trình bày trong Mục III bài 14 của sách giáo khoa Vật lý 11 cơ bản.

Để tiến hành thí nghiệm, cần chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm cần thiết và sắp xếp theo sơ đồ hình 14.3 trong sách giáo khoa Vật lý 11 cơ bản Lưu ý quan trọng là phải đặt hai cực của bình điện phân vào rãnh song song với nhau để đảm bảo kết quả thí nghiệm chính xác.

- Xoay núm biến trở trên bộ nguồn về vị trí tận cùng bên trái (xoay ngược chiều kim đồng hồ)

- Chất tan là muối của kim loại dùng làm điện cực (trường hợp này là CuS )

- Nối điện từ máy biến thế vào hai điện cực (ampe kế mắc nối tiếp) và từ nguồn vào hộp biến thế

- Chỉnh biến trở R để dòng điện chạy qua bình điện phân từ 1,5 ÷ 2 (A) thì ngắt nguồn

Trong quá trình điện phân, cần lưu ý điều chỉnh biến trở R để duy trì dòng điện chạy qua dung dịch điện phân không thay đổi so với giá trị ban đầu đã đặt.

- Đối với catot hoặc anốt rửa sạch, dùng giấy ráp đánh sạch và sấy khô rồi dùng cân phân tích xác định khối lượng ban đầu

- Lắp bản cực vào bình điện phân, kiểm tra hoạt động của đồng hồ bấm giây

- Đóng khóa K đồng thời bấm nút đồng hồ thời gian

- Sau 25÷30 phút ngắt điện và đồng hồ bấm giây, kết thúc quá trình điện phân

Sau khi tháo catot ra khỏi bình điện phân, cần rửa sạch và sấy khô trước khi cân lại khối lượng bằng cân chính xác Từ khối lượng này, có thể tính toán được lượng đồng đã được giải phóng ở điện cực.

Khi thực hiện điện phân catot, cần lưu ý rằng catot có độ tinh khiết 98% Do đó, để xác định khối lượng đồng nguyên chất được giải phóng, bạn phải nhân khối lượng catot trước và sau điện phân với 98%.

- Đối với điện cực âm catot sự thay đổi khối lượng

Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm khảo sát hiện tượng dương cực tan

 Khối lượng đồng nguyên chất được giải phóng ở anot:

- Khi có dòng điện chạy qua, cation chạy về catot, và nhận êlectron từ nguồn điện đi tới

+ 2 Cu Đồng hình thành ở catot sẽ bám vào cực này

- Đồng thời các anion S sẽ dịch chuyển về phía anot và tác dụng với nước xảy ra phản ứng oxi hóa theo phương trình phản ứng:

Tổng hợp lại ta có phương trình phản ứng hóa học xảy ra:

Cu + điện phân dung dịch + + Cu

- Như vậy dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo.

Thí nghiệm về các định luật Fa- Ra- Đây

- Thông qua thí nghiệm người học hiểu được các đại lượng vật lí đặc trưng cho hiện tượng điện phân

Để xác định hằng số Fa-Ra-Đây một cách chính xác, cần thực hiện các thí nghiệm cụ thể, từ đó củng cố kiến thức về hai định luật Fa-Ra-Đây Việc nắm vững nội dung của các định luật này không chỉ giúp hiểu rõ các khái niệm cơ bản mà còn ứng dụng hiệu quả trong thực tiễn.

14 SGK vật lí 11 cơ bản)

Tiến hành bố trí thí nghiệm theo sơ đồ trong Hình 14.3 của sách giáo khoa Vật lý 11 cơ bản Lưu ý rằng hai cực của bình điện phân cần được đặt song song trong rãnh để đảm bảo hiệu quả thí nghiệm.

Thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất

- Chỉnh biến trở R lần 1 để dòng điện chạy qua bình điện phân từ

Trong quá trình điện phân lần thứ nhất, cần chú ý điều chỉnh biến trở R để duy trì dòng điện chạy qua dung dịch điện phân không thay đổi so với giá trị ban đầu đã được thiết lập.

- Đối với catot rửa sạch, dùng giấy ráp đánh sạch và sấy khô rồi dùng cân phân tích xác định khối lượng ban đầu

- Sau 25÷30 phút ngắt điện và đồng hồ bấm giây, kết thúc quá trình điện phân

Sau khi tháo catot ra khỏi bình điện phân, cần rửa sạch và sấy khô trước khi cân lại khối lượng bằng cân chính xác Từ khối lượng đã cân, có thể tính toán lượng đồng đã được giải phóng tại điện cực.

Tiến hành lặp lại thí nghiệm với dòng điện qua mạch tăng từ 1,5 đến 2 A Sau khi thu thập và xử lý số liệu từ hai lần thí nghiệm, cần rút ra những nhận xét quan trọng về ảnh hưởng của dòng điện đến kết quả thí nghiệm.

Thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ hai

Tiến hành thí nghiệm tương tự như thí nghiệm các hiện tượng xảy ra ở điện cực, cụ thể là hiện tượng dương cực tan theo Mục III bài 14 SGK Vật lý 11 cơ bản Qua đó, chúng ta có thể xác định hằng số Fa - Ra - Đấy từ thực nghiệm.

Khi tính toán khối lượng catot trước và sau quá trình điện phân, cần lưu ý rằng catot có độ tinh khiết 98% Do đó, để xác định khối lượng đồng nguyên chất được giải phóng, bạn phải nhân khối lượng catot với 98%.

Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất

Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất (dòng I = 1,5A)

 Khối lượng đồng nguyên chất giải phóng ra ở điện cực:

Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất (dòng I = 2A)

 Giá trị trung bình và sai số: M = 1,68 g ± 0,03 g

Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ hai

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ hai

 Kết quả và sai số : F = 104727 ± 0,01

 Sai số vớihằng số thực nghiệm: 8,5 % (F lấy xấp xỉ 96500)

Trong thí nghiệm điện phân theo định luật Fa- Ra, khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực tỷ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân, thể hiện qua công thức m = k.q.

Bộ thí nghiệm điện phân được sử dụng để kiểm tra định luật Fa- Ra- Đây thứ hai Kết quả thu được từ thí nghiệm cho phép xác nhận tính chính xác của biểu thức định luật Fa- Ra- Đây trong các trường hợp tổng quát.

Thí nghiệm ứng dụng hiện tượng điện phân mạ điện

Chương trình trung học phổ thông bộ thí nghiệm cung cấp cái nhìn tổng quát về ứng dụng định tính của hiện tượng điện phân trong công nghệ luyện kim và mạ điện.

Hỗ trợ học sinh nắm bắt khái quát về quá trình mạ điện sơ cấp, giúp phát triển khả năng tư duy và liên hệ thực tế Nội dung này được trình bày trong Mục V Bài 14 SGK Vật lí 11 cơ bản.

Để tiến hành thí nghiệm, trước tiên cần chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm cần thiết và bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình 14.3 trong sách giáo khoa Vật lý 11 cơ bản Lưu ý quan trọng là đặt hai cực của bình điện phân song song trong rãnh để đảm bảo kết quả thí nghiệm chính xác.

Trong thí nghiệm khảo sát ứng dụng của hiện tượng điện phân (mạ điện), học sinh có thể sử dụng một chiếc chìa khóa hoặc một chiếc đinh sắt thay cho điện cực đồng tại catot Điều này giúp học sinh quan sát rõ ràng hiện tượng xảy ra khi pha nồng độ dung dịch điện phân Cu 10% và sử dụng dòng một chiều (DC) 1,5 A.

Thí nghiệm có thể bổ sung thêm các chất xúc tác cho dung dịch điện phân như chất ổn định độ pH, chất làm bóng, chống gai, chất chống phân cực anốt và chất tăng độ dẫn điện dung dịch, thường là các chất điện giải trơ Các chất dẫn điện phổ biến thường được sử dụng trong quá trình này.

- Chất tan là muối của kim loại dùng làm điện cực (trường hợp này là CuS )

- Chỉnh biến trở R để dòng điện chạy qua bình điện phân ổn định 2 (A) thì ngắt nguồn

Dung dịch thí nghiệm sử dụng với anot là điện cực đồng là muối đồng sunfat (Cu) với nồng độ 10% Để làm nổi bật sản phẩm mạ điện, có thể tạo ra dung dịch muối phức từ đồng sunfat và N.

Hình 12 Điện phân với dung dịch muối phức [Cu( ) ]( )

Trong quá trình điện phân, cần chú ý điều chỉnh biến trở R để duy trì dòng điện chạy qua dung dịch điện phân không thay đổi so với giá trị ban đầu đã thiết lập.

- Sau 3 ÷ 5 phút ngắt điện và đồng hồ bấm giây, kết thúc quá trình điện phân

- Tháo catot ra khỏi bình điện phân, quan sát hiện tượng xảy ra với catot, trả lời câu hỏi hoàn thành yêu cầu bài thí nghiệm

- Khi đóng khóa K, kim điện kế bắt đầu dịch chuyển chứng tỏ trong mạch xuất hiện dòng điện một chiều

Sau khi ngắt khóa K trong 3 đến 5 phút, tháo catot ra khỏi điện cực và quan sát, bạn sẽ thấy trên thân catot (chiếc đinh sắt) xuất hiện một lớp mỏng màu vàng nâu Đây là hiện tượng mạ điện sơ cấp.

Hình 13 Thí nghiệm quá trình mạ điện

Hình 14 Hình ảnh vật mẫu trước và sau quá trình mạ điện

Qua thí nghiệm khảo sát ứng dụng của quá trình mạ điện, chúng tôi nhận thấy rằng khi điện cực catot (vật cần mạ) có tiết diện và kích thước nhỏ, tốc độ quá trình điện phân mạ điện sẽ tăng lên đáng kể.

Bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch là công cụ hiệu quả để khảo sát ứng dụng mạ điện, cho phép người học quan sát hiện tượng rõ ràng chỉ trong 3 đến 5 phút Thao tác đơn giản nhưng mang lại ý nghĩa lớn trong việc áp dụng kiến thức vào thực tế, giúp minh họa đầy đủ và cơ bản về quá trình mạ điện Qua đó, người học có thể khái quát hóa quy trình này, từ đó nâng cao hứng thú học tập với môn học.

Thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân

3.5.1 Khảo sát đặc trưng Vôn – Ampe của dòng điện trong chất điện phân

- Hiểu được các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng điện phân

- Hiểu nguyên tắc đo các đại lượng điện thông dụng

- Nhận biết được sự thay đổi của đặc tuyến Vôn – Ampe vào nồng độ dung dịch điện phân (thí nghiệm vật lí đại cương)

- Mắc mạch điện theo hình sau (điện phân dung dịch đồng sunfat)

Hình 15 Điện phân dung dịch đồng sunfat (Cu )

Khi thực hiện thí nghiệm điện phân, hãy chú ý đặt hai điện cực vào hai rãnh song song với nhau Để bắt đầu, xoay núm biến trở trên bộ nguồn về vị trí tận cùng bên trái theo hướng ngược chiều kim đồng hồ.

- Chất tan là muối của kim loại dùng làm điện cực (trường hợp này là CuS nồng độ 10%)

- Chuẩn bị 1,5 lít dung dịch CuS với nồng độ 10% và cho vào bình điện phân (chú ý không dơi rớt ra các thiết bị đo và nguồn điện)

Chỉnh biến trở R lần 1 trên bộ nguồn ổn áp để điều chỉnh dòng điện qua bình điện phân đạt từ 0,3 đến 0,5 A, sau đó ngắt nguồn và ghi chép số liệu vào bảng kết quả Tiến hành lặp lại quy trình này với các giá trị điện áp định mức trên bộ nguồn ổn áp để xác định giá trị dòng điện tương ứng.

- Sau 20 phút ngắt điện và đồng hồ bấm giây, kết thúc quá trình điện phân

Tiến hành lặp lại thí nghiệm với dòng điện qua chất điện phân có nồng độ 20%, đạt trạng thái bão hòa của dung dịch Sau đó, thu thập và xử lý số liệu, vẽ đồ thị từ các lần thí nghiệm để rút ra nhận xét.

Chú ý rằng catot có độ tinh khiết 98%, vì vậy khi tính toán khối lượng catot trước và sau quá trình điện phân, cần nhân với 98% để xác định khối lượng đồng nguyên chất được giải phóng.

Bảng 3.7 Khảo sát sự phụ thuộc Vôn – ampe dung dich CuS 10%

Lần đo ôn (V) (A) Nồng độ

- Sơ đồ đặc tuyến Vôn – Ampe của dòng điện qua chất điện phân nồngđộ10%

Bảng 3.8 Khảo sát sự phụ thuộc Vôn – ampe dung dich CuS 20%

Lần đo ôn (V) (A) Nồng độ

- Sơ đồ đặc tuyến Vôn – Ampe của dòng điện qua chất điện phân nồng độ 20%

Qua thí nghiệm khảo sát đặc trưng Vôn – Ampe với dung dịch đồng sunfat nồng độ 10% và 20%, đồ thị cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa cường độ dòng điện qua chất điện phân và điện áp hai đầu đoạn mạch.

- Khi thay đổi giá trị nồng độ dung dịch lớn (20% tại 25 ˚ ) dòng điện qua chất điện phân thay đổi tỷ lệ với giá trị nồng độ dung dịch CuS

3.5.2 Thí nghiệm điện phânkhảo sát định luật Fa- Ra –Đây

Khảo sát dòng điện qua chất điện phân với các nồng độ dung dịch khác nhau (10% và 20% đạt nồng độ bão hòa) và cường độ dòng điện khác nhau (nhỏ, trung bình, lớn) giúp xác định hằng số Fa-Ra-Đây Từ kết quả thu được, có thể rút ra nhận xét và xây dựng phương án thí nghiệm phù hợp để tối ưu hóa quá trình nghiên cứu.

- Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm và mắc mạch theo hình sau:

Hình 16 Thí nghiệm khảo sát định luật Fa- Ra –Đây với dòng điện nhỏ

Khi tiến hành thí nghiệm, hãy chú ý đặt hai điện cực của bình điện phân vào hai rãnh song song với nhau Để đảm bảo nguồn điện ổn định, xoay núm biến trở trên bộ nguồn ổn dòng về vị trí tận cùng bên trái, theo hướng ngược chiều kim đồng hồ.

- Chất tan là muối của kim loại dùng làm điện cực (trường hợp này là CuS nồng độ 10%)

- Nối điện từ nguồn dòng vào hai điện cực (ampe kế mắc nối tiếp) và từ nguồn vào nguồn dòng (hình 14)

- Chuẩn bị 1,5 lít dung dịch CuS với nồng độ 10% và cho vào bình điện phân (chú ý không dơi rớt ra các thiết bị đo và nguồn điện)

- Xác định khối lượng ban đầu của điện cực catot (hoặc a not) bằng cân chính xác (có thể sử dụng phương pháp cân Mendeleep chính xác đến

Chỉnh biến trở R trên bộ nguồn ổn dòng để dòng điện chạy qua bình điện phân đạt khoảng 400 mA, sau đó ngắt nguồn và thu thập số liệu vào bảng kết quả Sau 30 phút ngắt điện và sử dụng đồng hồ bấm giây, quá trình điện phân sẽ kết thúc.

- Rửa sạch catot (hoặc anot), sấy khô sau đó dùng cân chính xác để xác định khối lượng của điên cực sau quá trình điện phân

Tiến hành lặp lại thí nghiệm với dòng điện qua chất điện phân có nồng độ 20%, đạt trạng thái bão hòa nồng độ dung dịch Thu thập và xử lý số liệu, sau đó vẽ đồ thị từ các lần thí nghiệm để rút ra nhận xét.

Chú ý rằng catot có độ tinh khiết 98%, do đó, khi tính toán khối lượng catot trước và sau quá trình điện phân, cần nhân với 98% để xác định khối lượng đồng nguyên chất được giải phóng.

 Kết quả thí nghiệm Điện phân dung dịch CuS nồng độ 10%

 Điện cực catot trước và sau khi điện phân với dòng điện 400 (mA)

Hình 17 Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 400 mA)

Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 400mA, nồng độ 10%

 Giá trị thực của đồng nguyên chất giải phóng khỏi anot:

 Sai số gián tiếp xác định:

Ln(F) = ln(A) + ln(I) + ln(t) – ln(n) – ln(M)

Vi phân 2 vế của phương trình trên ta được:

 Kết quả và sai số : F = 94040± 0,06

 Sai số với hằng số thực nghiệm: 2,5 % (F lấy xấp xỉ 96500)

Bảng 3.10 Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng

 Đồng nguyên chất giải phóng ra ở điện cực anot:

 Kết quả và sai số : F = 95049± 0,028

 Thí nghiệm điện phân với dòng điện có cường độ lớn (1,55 A)

- Lắp đặt, bố trí thí nghiệm theo hình 17 (thay bộ nguồn ổn dòng bằng một ắc quy 12VDC cho dòng điện ổn định 1,55A)

Hình 19 Thí nghiệm khảo sát định luật Fa- Ra –Đây với dòng điện lớn (1,55A)

Hình 20.Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 1,55 A)

Bảng 3.11 Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 1,55A nồng độ 10%

 Giá trị hằng số Fa- Ra –Đây : F = = ,

 Kết quả và sai số : F = 100314± 0,015

 Sai số với hằng số thực nghiệm: 3,9 % (F lấy xấp xỉ 96500) Điện phân dung dịch CuS nồng độ 20% (nồng độ bão hòa)

Bảng 3.12 Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 400mA, nồng độ 20%

 Giá trị thực của đồng nguyên chất giải phóng khỏi anot:

 Kết quả và sai số : F = 92160± 0,02

 Giá trị hằng số Fa- Ra –Đây : F= =

 Kết quả và sai số : F = 89164,100 ± 0,027

 Thí nghiệm điện phân với dòng điện có cường độ lớn (1,55A)

Hình 23.Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 1,55 A)

 Giá trị hằng số Fa- Ra –Đây : F = = ,

 Kết quả và sai số : F = 92041,20± 0,01

Thí nghiệm điện phân nhằm xác định hằng số Fa-Ra-Đây với nồng độ dung dịch CuS 10% và 20% cho thấy rằng khi điện phân dung dịch CuS 10% với cường độ dòng điện nhỏ và trung bình (400 – 500 mA), kết quả thực nghiệm gần sát với lý thuyết, với sai số chỉ 1,5 – 2,5% Tuy nhiên, khi sử dụng dòng điện lớn khoảng 1,5A, sai số tăng lên 3,9% Đối với dung dịch CuS 20%, mặc dù không ảnh hưởng đến kết quả điện phân, nhưng lượng đồng bám vào katot nhiều hơn, chủ yếu dưới dạng mụi gai, dễ bị rửa trôi bởi nước, dẫn đến sai số cao hơn trong kết quả.

- Để đảm bảo thời gian quá trình điện phân rút ngắn trong vòng 30 phút

Kết quả thí nghiệm cho thấy khi điện phân dung dịch CuS 10% với cường độ dòng điện nhỏ (400-500mA), lượng đồng bám vào catot ít hơn so với khi sử dụng dòng điện lớn (1,5A) Tốc độ quá trình điện phân diễn ra chậm hơn, nhưng lượng đồng bám vào catot ở dòng điện nhỏ và trung bình sẽ liên kết chặt chẽ hơn, khó bị rửa trôi bởi nước so với dòng điện lớn Do đó, sai số trong khảo sát hằng số Fa-Ra-Đây từ thực nghiệm này sẽ nhỏ hơn.

Xác định hằng số Fa-Ra thông qua phương pháp khảo sát hiện tượng điện phân là một cách tiếp cận lý thuyết dễ hiểu cho người học Phương trình phản ứng trong thí nghiệm được thiết kế đơn giản, dễ thực hiện, giúp người học nắm bắt kiến thức một cách hiệu quả.

- Như vậy dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo

- Hiểu được các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng điện phân

- Biết cách xác định hằng số Fa – Ra –Đây bằng thực nghiệm

- Kiểm nghiệm lại giả thuyết dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo

- Mắc mạch điện theo sơ đồ(hình 16) (điện phân dung dịch đồng sunfat)

Chú ý đặt hai điện cực của bình điện phân vào rãnh song song với nhau

Xoay núm biến trở trên bộ nguồn về vị trí tận cùng bên trái (xoay ngược chiều kim đồng hồ)

- Chất tan là muối của kim loại dùng làm điện cực (trường hợp này là

- Chỉnh biến trở R lần 1 để dòng điện chạy qua bình điện phân từ

Trong quá trình điện phân lần thứ nhất, cần chú ý điều chỉnh biến trở R để duy trì dòng điện chạy qua dung dịch điện phân không thay đổi so với giá trị ban đầu đã được thiết lập.

Tháo rời catot và rửa sạch, sau đó sử dụng giấy ráp để đánh sạch và sấy khô Tiếp theo, áp dụng phương pháp cân Menđêlêép để xác định khối lượng của catot bằng cân phân tích với độ chính xác tới 10 (tham khảo bài 3: Phép đo khối lượng).

- Sau 30 phút ngắt điện và đồng hồ bấm giây, kết thúc quá trình điện phân

Nhận xét bộ thí nghiệm sau khi chế tạo

Bộ thí nghiệm có thiết kế gọn gàng, đẹp mắt và chắc chắn, đồng thời mang lại tính di động cao Kết quả thí nghiệm đạt độ chính xác cao và có thể dễ dàng mang xuống các lớp học.

- Có thể sử dụng được các thiết bị dùng chung trong phòng thí nghiệm

- Bộ thí nghiệm điện phân sử dụng với điện áp tối đa 15V dòng 2A đảm bảo quy tắc an toàn cho người sử dụng

Các thí nghiệm trong chương trình vật lý lớp 11 có thể được thiết kế dưới dạng thí nghiệm mở, cho phép học sinh tự lắp ráp và tiến hành thực nghiệm.

- So với các bộ thí nghiệm điện phân đã có tại phòng thí nghiệm tại trường Đại học Hùng Vương bộ thí nghiệm mới chế tạo có:

Bộ thí nghiệm điện phân dung dịch được chế tạo hoàn toàn từ nhựa mica trong suốt, mang lại trọng lượng nhẹ, thuận tiện cho việc vận chuyển và dễ dàng vệ sinh sau mỗi lần thí nghiệm.

Các bản cực anot và catot được làm từ đồng nguyên chất 98%, có hình dạng vuông và diện tích bề mặt lớn Điều này giúp tăng cường hiệu suất của quá trình điện phân, rút ngắn tối đa thời gian thí nghiệm.

Rãnh cài các điện cực được thiết kế song song với độ rộng 0,1 cm, đảm bảo khoảng cách và tính chính xác, giúp duy trì sự song song của các điện cực trong suốt quá trình điện phân.

Bộ thí nghiệm điện phân được thiết kế để nghiên cứu quá trình điện phân muối natriclorua, cả trong điều kiện có màng ngăn và không có màng ngăn.

Bộ thí nghiệm điện phân trong việc khảo sát đặc trưng Vôn – ampe vẫn gặp phải sai số do chưa được tích hợp thiết bị đo thời gian, dẫn đến việc thực hiện thủ công bằng đồng hồ bấm giờ.

- Bộ thí nghiệm tương đối cồng kềnh

Trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học, em đã xác định hướng phát triển cho bộ thí nghiệm bằng cách sử dụng đồng hồ đo thời gian kiểu tương tác từ, nhằm chế tạo các bộ thí nghiệm mới hoàn thiện hơn.

 Khắc phục được những nhược điểm của các bộ thí nghiệm đã có

 Đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu của người sử dụng

 Gia công uấn nóng nhựa mica để tăng độ bền và nâng cao tính thẩm mĩ của thiết bị

Trong chương III, chúng tôi giải quyết được các vấn đề sau:

Nghiên cứu các mục tiêu và nhiệm vụ học tập đã dẫn đến việc thiết kế và thực hiện thí nghiệm khảo sát trên bộ thí nghiệm mới, phục vụ cho nội dung giảng dạy bài 14 về dòng điện trong chất điện phân trong chương trình vật lý lớp 11 THPT Qua đó, chúng tôi đã đưa ra các nhận xét và kết luận về tính khả thi của bộ thí nghiệm này.

Tiến hành thí nghiệm khảo sát trong chương trình thực hành vật lý đại cương với bộ thí nghiệm mới, thu thập và phân tích kết quả, so sánh số liệu để xây dựng một quy trình thí nghiệm hoàn chỉnh.

- Nghiên cứu đưa ra các nhận xét khách quan về bộ thí nghiệm Những điểm mới, hạn chế và hướng phát triển bộ thí nghiệm

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Khóa luận đã giải quyết được các vấn đề sau:

- Tổng hợp kiến thức về giáo dục học, tâm lí học, lí luận dạy học để xây dựng cơ sở lí luận cho đề tài

Bộ thí nghiệm điện phân được thiết kế và chế tạo nhằm khắc phục những nhược điểm của các bộ thí nghiệm trước đây Nhiệm vụ quan trọng là xác định cách thức thiết kế bộ thí nghiệm mới, nghiên cứu các bộ thí nghiệm hiện có để đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu và xác định các yếu tố cần bổ sung Qua đó, bộ thí nghiệm mới sẽ được phát triển theo các yêu cầu đã đề ra.

Bộ thí nghiệm hoàn chỉnh hỗ trợ hiệu quả cho việc giảng dạy nội dung bài 14 về dòng điện trong chất điện phân trong chương trình vật lý.

- Cải thiện cơ sở vật chất, máy móc phục vụ cho việc chế tạo các bộ thí nghiệm dùng trong dạy học

- Bổ sung thêm các học phần lí luận và phương pháp giảng dạy để cung cấp cho sinh viên kiến thức vững vàng hơn.

Tiêu đề	Thiết Kế, Chế Tạo Bộ Thí Nghiệm Điện Phân Trong Dung Dịch
Tác giả	Nguyễn Chí Công
Người hướng dẫn	Th.S Nguyễn Long Tuyên
Trường học	Trường Đại Học Hùng Vương
Chuyên ngành	Sư Phạm Lý
Thể loại	khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Việt Trì

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	1,64 MB