Thông tin tài liệu
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Bộ mơn Hố học mơn khoa học tự nhiên có vai trị quan trọng chương trình cấp trung học phổ thơng Là mơn có nhiều ứng dụng liên hệ thực tế Giúp học sinh có thêm kiến thức bổ ích, hiểu biết sâu niềm đam mê yêu thích môn điều mong muốn không riêng mà mong muốn tất giáo viên dạy môn Hóa học Vì giáo viên mơn hố học cần tìm phương pháp dạy phù hợp với đối tượng học sinh nhằm hình thành em thói quen học tập làm việc khoa học làm tảng để em phát triển khả nhận thức lực hành động Trong phương pháp dạy đó, riêng tơi nhận thấy việc phát sai sót kịp thời sửa sai cho học sinh trình học điều cần thiết, từ rèn luyện cho em đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, xác, u thích khoa học Hóa học mơn khoa học thực nghiệm, dạy học hóa học không dừng lại việc truyền đạt lĩnh hội kiến thức khoa học mà phải nâng cao tính thực tiễn mơn học: rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo thực hành, nâng cao khả vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn sản xuất Trong năm gần đây, kì thi quan trọng thi hình thức trắc nghiệm, đa số học sinh THPT gặp nhiều khó khăn việc phân loại tìm phương pháp giải phù hợp, nhanh tìm đáp số Một dạng tập khó, học sinh thường mắc sai lầm q trình giải lại có tài liệu viết phương pháp giải, tập điện phân đặc biệt dạng tập điện phân dung dịch Là giáo viên trực tiếp giảng dạy mơn Hóa trường THPT n Định II, rút từ thực tiễn giảng dạy nhận thấy có số sai lầm thường mắc phải em làm tập điện phân Vì để giúp em học sinh giải dạng tập này, từ sai lầm em Trên lí tơi chọn đề tài “ Một số sai lầm học sinh thường gặp giải tập điện phân” làm sáng kiến kinh nghiệm cho Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập em học sinh 12 cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp Do thời gian lực có hạn Tơi sâu giải số sai lầm thường gặp để thực đề tài: “ Một số sai lầm học sinh thường gặp giải tập điện phân” LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I- CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: Tài liệu viết điện phân cịn ít, nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu cịn hạn chế Do nội dung phần điện phân cung cấp cho học sinh chưa nhiều Qua sai lầm dễ mắc học sinh phạm vi đề tài, mong muốn giáo viên chủ động hướng dẫn học sinh giải dạng tập điện phân, đặc biệt tập điện phân dung dịch Còn học sinh từ nhận định sai lầm dễ mắc rút học bổ ích cho thân để làm tốt tập điện phân kể tự luận trắc nghiệm mà đảm bảo thời gian Từ em khơng ngừng phát huy tính tích cực chủ động, sáng tạo học tập mơn Hóa II- THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Thực trạng vấn đề nghiên cứu: Qua công tác giảng dạy kiểm tra khảo sát chất lượng năm học gần đây: 2009-2010; 2010-2011, 2011-2012 khối 12 thấy đa số em làm dạng tập phần điện phân gặp phải sai lầm sau: - Nhầm lẫn điện cực dẫn đến nhầm lẫn trình xảy điện cực - Các em chưa biết sử dụng hệ Faraday ( n e trao đổi ) để giải nhanh tập điện phân - Học sinh xác định nhầm lẫn trường hợp H 2O bắt đầu điện phân điện cực - Nhầm lẫn thứ tự bán phản ứng xảy điện cực - Không để ý đến phản ứng phụ xảy sản phẩm trình điện phân - Nhầm lẫn viết phương trình điện phân với điện cực anot hịa tan - Nhầm lẫn tính khối lượng chất tạo thành điện cực Với sai lầm dẫn đến em giải sai khơng giải tập điện phân Từ em cho tập điện phân khó, dẫn đến tình trạng em ngại sợ gặp tập điện phân Tơi thiết nghĩ việc tìm hạn chế khắc phục hạn chế qúa trình học học sinh điều thiết giúp em học tập tốt môn học nói chung mơn Hóa học nói riêng Từ thực trạng học kì I năm học 2012-2013 tơi thực đề tài lớp 12B10 Song song với việc thực đề tài 12B10 dùng lớp 12B11 làm lớp đối chứng cho kết thực khả quan Phương pháp nghiên cứu: 2.1 Đối với giáo viên: Phải hệ thống hóa kiến thức trọng tâm cách logic khái quát phần điện phân Tham khảo tài liệu có liên quan đến điện phân Đưa ví dụ cụ thể để sai lầm học sinh thường gặp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nắm vững phương pháp giải tập xây dựng hệ thống tập phải thật đa dạng, đảm bảo trọng tâm chương trình phù hợp với đối tượng học sinh Ln quan tâm có biện pháp giúp đỡ em học sinh có học lực yếu, Cung cấp tập tương tự phù hợp với đối tượng học sinh Xây dựng đề kiểm tra đối chứng kết lớp thực không thực đề tài 2.2 Đối với học sinh: Phải tích cực rèn kỹ hệ thống hóa kiến thức sau bài, chương, đặc biệt phần lí thuyết tập có liên quan đến điện phân Tích cực làm tập lớp đặc biệt nhà Phải rèn cho thân lực tự học, tự đánh giá 2.3 Đối tượng nghiên cứu : Thực với học sinh lớp 12 chuẩn bị cho kì thi tốt nghiệp THPT tuyển sinh Đại học, Cao đẳng Cụ thể lớp 12B10 lớp đối chứng 12B11 Giáo viên lồng ghép dạy vào tiết luyện tập tập lớp cho học sinh dạy vào buổi dạy thêm theo quy định 2.4 Ý nghĩa đề tài: Giúp học sinh học tập nhanh hơn, hiệu Gây hứng thú học tập mơn Từ học sinh say mê học tập có kết học tập tốt với mơn Hóa học III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÍ THUYẾT LIÊN QUAN: 1.1 Điện phân nóng chảy: Lưu ý: Chỉ áp dụng để điều chế kim loại hoạt động mạnh, kim loại kiềm (Na, K….), kiềm thổ (Mg, Ca, Ba,… ) nhơm(Al) a Điện phân oxit nóng chảy: Al2O3 điều chế Al: - Sơ đồ điện phân: Ở cực âm - Catot (-): Al3+ +3e Al Ở cực dương – Anot (+): 2O2- O2 + 4e - PTĐP: 2Al2O3 4Al + 3O2 Các phản ứng phụ xảy với điện cực dương(anot) grafit( than chì) 2C + O2 → 2CO C + O2 → CO2 Sau thời gian điện phân cần bổ sung lượng điện cực dương b Điện phân hiđroxit nóng chảy: MOH để điều chế M ( kim loại kiềm) - Sơ đồ điện phân: MOH Catot (-) 2M+ + 2e → 2M + PTĐP : 2MOH Nóng chảy → M+ + OHAnot (+) 2OH- → 1/2O2↑ + H2O + 2e 2M + 1/2O2↑ + H2O LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com c Điện phân muối halogenua nóng chảy: RX để điều chế R ( R kim loại kiềm, X halogen) MX2 để điều chế M (M kim loại kiềm thổ, X halogen) Ví dụ 1: - Sơ đồ điện phân: RX Nóng chảy → R + + X- Catot (-) Anot (+) 2R+ + 2e → 2M Ví dụ 2: 2X- → X2↑ + 2e + PTĐP : 2RX - Sơ đồ điện phân: MX2 2R + X2↑ Nóng chảy Catot (-) M2+ + 2e → M → M2+ + 2XAnot (+) 2X- → X2↑ + 2e + PTĐP : MX2 M + X2 ↑ 1.2 Điện phân dung dịch: a Ở catot (cực âm: - ) - xảy trình khử: - Các ion kim loại kiềm, ion kim loại kiềm thổ ion Nhơm khơng bị điện phân chúng có tính oxi hóa yếu H2O; H2O bị điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– - Các cation kim loại đứng sau nhôm, đứng cuối dãy điện hóa ưu tiên khử theo phương trình: Mn+ + ne → M (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước) Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– - Riêng hiđro, đứng sau Ni, Fe, … ion H + (H2O) khó bị khử Ni2+, Fe3+, Fe2+ … b Ở anot (cực dương): ( + ) - xảy trình oxi hóa: * Với anot hoạt động: - Dễ bị oxi hóa Zn, Fe, Ni, Cu,… làm anot Khi điện phân kim loại (trừ Pt) bị oxi hóa tan vào dung dịch: M(anot) → Mn+ + ne ( dung dịch) Do anot bị mịn dần, gọi anot hoạt động - Với anot hoạt động anion dung dịch khơng điện phân * Với anot trơ: - Chỉ anion khơng có oxi (trừ F-) ion OH- tham gia điện phân theo thứ tự : S2-> I- > Br- > Cl- > OH- ˃ H2O (F- không bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e - Các ion: F-, NO3-, ClO4-, SO42-, CO32-, PO43- không bị điện phân mà H2O bị điện phân 1.3 Biểu thức điện phân: * Khi biết cường độ dòng điện ( I) thời gian điện phân (t) ta tính theo cơng thức Faraday: Trong đó: m - khối lượng chất (rắn, lỏng, khí) điện cực (gam) A - Khối lượng nguyên tử (đối với kim loại) khối lượng phân tử (đối với chất khí) n - số electron trao đổi I - Cường độ dòng điện ( A) t - Thời gian điện phân (s) F - Hằng số Faraday F= 96500C - Số mol e trao đổi điện cực : MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH KHI GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC: 2.1 Sai lầm xác định điện cực trình xảy điện cực: Ví dụ 1: Viết sơ đồ phương trình điện phân muối NaCl, MgCl nóng chảy để điều chế kim loại tương ứng? * Lời giải sai lầm: Học sinh cho rằng: ion (-) nằm điện cực (-) ion dương (+) nằm điện cực (+) có cách viết: - Sơ đồ điện phân: NaCl → Na+ + Cl- Catot (-) Anot (+) 2Cl- → Cl2↑ + 2e 2Na+ + 2e → 2Na + PTĐP : 2NaCl - Sơ đồ điện phân: 2Na + Cl2↑ MgCl2 → Mg2+ + 2Cl- Catot (-) Anot (+) 2Cl- → Cl2↑ + 2e Mg2+ + 2e → Mg LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + PTĐP : MgCl2 Mg + Cl2↑ * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Đây câu hỏi dễ, học sinh khá, giỏi bị mắc sai lầm này, bị mắc em chủ quan làm Việc nhầm lẫm chủ yếu xảy em học sinh có lực học trung bình yếu hạn chế mặt tư duy, trí nhớ * Cách khắc phục: Giáo viên cần nhắc lại kiến thức điện phân nóng chảy, đồng thời cho em luyện tập nhiều thông qua tập tương tự - Sơ đồ điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm RX R + + X- → Catot (-) Anot (+) 2R+ + 2e → 2M 2X- → X2↑ + 2e + PTĐP : 2RX 2R + X2↑ - Sơ đồ điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm thổ: MX2 Nóng chảy → M2+ + 2X- Catot (-) Anot (+) M2+ + 2e → M + PTĐP : MX2 * Lời giải đúng: - Sơ đồ điện phân: NaCl Catot (-) 2Na+ + 2e → 2Na + PTĐP : 2NaCl - Sơ đồ điện phân: MgCl2 Catot (-) Mg2+ + 2e → Mg + PTĐP : MgCl2 * Bài tập vận dụng: 2X- → X2↑ + 2e M + X2 ↑ → Na+ + ClAnot (+) 2Cl- → Cl2↑ + 2e 2Na + Cl2↑ → Mg2+ + 2ClAnot (+) 2Cl- → Cl2↑ + 2e Mg + Cl2↑ Viết PTHH xảy điện phân nóng chảy chất: KCl, CaCl dung dịch : CaCl2 , MgCl2 , BaCl2 , AlCl3 Lưu ý: Catot (-) có mặt ion dương: xảy q trình khử Aanot (+) có mặt ion âm: xảy q trình oxi hóa LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các kim loại từ : Na → Al điều chế phương pháp điện phân nóng chảy , khơng thể điều chế phương pháp điện phân dung dịch 2.2 Sai lầm xác định thứ tự bán phản ứng xảy điện cực: Ví dụ 2: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl 1M , FeCl2 2M , CuCl2 1M HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện 5A 40 phút 50 giây Tính khối lượng kim loại thu catot? * Lời giải sai lầm: Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa ion theo chiều tăng dần : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ → Thứ tự bị điện phân catot (-) : Fe3+ + 3e → Fe (1) 0,1 0,3 0,3 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 2H+ + 2e → H2 (3) Fe2+ + 2e → Fe (4) Theo công thức Faraday số mol e trao đổi hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol Vì số mol e trao đổi 0,5 mol → Khơng có phản ứng (3) , (4) kim loại thu phản ứng (1), (2)→ Khối lượng kim loại thu catot : 0,3.56 gam Fe + 0,1.64 gam Cu = 16,8 g + 6,4 gam = 23,2 g * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Đây dạng khó, với học sinh có lực học trung bình yếu khơng làm này, cịn với học sinh có lực học khá, giỏi biết vận dụng hệ định luật Faraday lại sai lầm xác định : Fe3+ + 3e → Fe Do em quên thứ tự dãy điện hóa nhầm lẫn chủ quan * Cách khắc phục: Giáo viên cần nhấn mạnh trình khử : Fe3+ + 1e → Fe2+ Đồng thời cung cấp lại kiến thức cần nhớ: Kiến thức cần nhớ: Các cation kim loại đứng sau nhơm, đứng cuối dãy điện hóa ưu tiên khử theo phương trình: M n+ + ne → M (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– * Lời giải đúng: Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa ion theo chiều tăng dần : → Thứ tự bị điện phân catot (-) : Fe3+ + 1e → Fe2+ (1) 0,1 → 0,1→ 0,1 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 2H+ + 2e → H2 (3) 0,2→ 0,2 Fe2+ + 2e → Fe (4) Theo công thức Faraday số mol (e) trao đổi hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol Vì số mol e trao đổi 0,5 mol → Khơng có phản ứng (4) , kim loại thu phản ứng (2) → Khối lượng kim loại thu catot : 0,1.64 = 6,4 gam Ví dụ : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M CuSO 0,5M điện cực trơ Khi catot có 3,2 gam Cu thể tích khí Anot A.0,56 lít B.0,784 lít C.0,672 lít D.0,448 lít * Lời giải sai lầm: nCuSO4 = 0,5.0,2 = 0,1 mol = nCu mCu = 0,1.64 = 6,4 gam nHCl = 0,2.0,1 = 0,02 mol Ở catot có 3,2 gam Cu chứng tỏ Cu chưa điện phân hết Vậy HCl chưa điện phân Sơ đồ điện phân: CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) 2+ 2Cu + 2e → Cu SO4 không bị điện phân 2H2O → 4H++ O2 + 4e 0,1 ← 0,05 0,025←0,1 → Từ sơ đồ điện phân thấy khí anot :O2 0,025 mol → Thể tích = 0,025.22,4 = 0,56lít LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com → Chọn đáp án A * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Khả tư hiểu biết trình điện phân xảy điện cực hạn chế Học sinh cho trình điện phân xảy lần lượt, hết CuSO4 đến HCl nên xác định sai chất khí sinh thể tích khí * Cách khắc phục: Giáo viên lưu ý học sinh trình điện phân diễn đồng thời Điện cực (-) Cu2+ điện phân điện cực (+) ion Cl- điện phân * Lời giải đúng: CuSO4 → Cu2+ + SO420,1 0,1 + HCl → H + Cl0,02 0,02 Catot(-) Anot (+) 2+ 2Cu + 2e → Cu SO4 không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 0,1 ← 0,05 0,02→ 0,01 0,02 2H2O → 4H++ O2 + 4e 0,02←0,08 Khi K(-) thoát 3,2 gam Cu = 0,05 mol → n(e)Cu2+ nhận 0,1 mol Cl- nhường 0,02 mol e → 0,08 mol e lại H2O cho → Từ sơ đồ điện phân khí anot : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol → Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít → Chọn đáp án C Ví dụ Điện phân (với điện cực trơ) dung dịch gồm NaCl CuSO có số mol, đến catot xuất bọt khí dừng điện phân Trong q trình điện phân trên, sản phẩm thu anot A khí Cl2 O2 B Chỉ có khí O2 C Chỉ có khí Cl2 D khí Cl2 H2 * Lời giải sai lầm: CuSO4 điện phân hết dừng điện phân NaCl chưa điện phân: CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) 2+ 2Cu + 2e → Cu SO4 không bị điện phân 2H2O → 4H++ O2 + 4e → Từ sơ đồ điện phân thấy khí anot :O2 → Chọn đáp án B - Một số khác lại lập luận NaCl điện phân trước CuSO4 nên: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com → Na+ + Cl- NaCl Catot(-) Na không điện phân Anot (+) 2Cl- → Cl2 + 2e + 2H2O + 2e → 2OH-+ H2 → Từ sơ đồ điện phân thấy khí anot :H2 Cl2 → Chọn đáp án D * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Khả tư hiểu biết trình điện phân xảy điện cực hạn chế Học sinh cho trình điện phân xảy lần lượt, hết CuSO4 đến NaCl nên xác định sai chất khí sinh thể tích khí * Cách khắc phục: Giáo viên lưu ý học sinh trình điện phân diễn đồng thời Điện cực (-) Cu2+ điện phân điện cực (+) ion Cl- điện phân * Lời giải đúng: CuSO4 → Cu2+ + SO42x x NaCl → Na+ + Clx x Catot(-) Anot (+) 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl → Cl2 + x → 2x x 2e x 2H2O → 4H++ O2 + 4e x/4←x → Từ sơ đồ điện phân thấy khí anot : Cl2 O2 → Chọn đáp án A * Bài tập vận dụng: Điện phân hỗn hợp chất dung dịch:HCl, CuCl2, NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn Giá trị pH dung dịch thay đổi trình điện phân: A Tăng B Giảm √C Tăng giảm D Giảm tăng Viết PTHH xảy điện cực phương trình điện phân tổng quát điện phân dung dịch ( có màng ngăn, điện cực trơ) Cu(NO 3)2 + NiCl2 + KBr có tỉ lệ nồng độ mol 2:1:2 Đáp án: Phương trình điện phân tổng quát: + 2KBr đpdd Cu + Br2 + 2KNO3 Cu(NO3)2 + NiCl2 đpdd Cu + Cl2 + Ni(NO3)2 (2) - Mới đầu: Cu(NO3)2 Ni (NO3)2 + 2H2O đpdd Ni + 1/2O2 + (1) HNO3 (3) 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đpdd 2H2O O2 + 2H2 (4) A dung dịch hỗn hợp gồm KBr + Ni(NO3)2 + NaCl + HCl có tỉ lệ mol tương ứng 1:1:1:2 Điện phân dung dịch A ( điện cực trơ, có màng ngăn) đến nước bắt đầu điện phân điện cực ngừng Viết phương trình phản ứng theo trình điện phân Tính pH dung dịch sau điện phân? Đáp án: pH = 2.3 Sai lầm tính lượng chất tạo điện cực: Ví dụ 5: Điện phân 100 ml dung dịch CuCl2 M AgNO3 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện 5A 40 phút 50 giây Tính khối lượng kim loại thu catot? * Lời giải sai lầm 1: - Sơ đồ điện phân: CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- AgNO3 → Ag+ + NO3- Catot (-) Anot (+) Ag+ + 1e → Ag Cu2+ + 2e 2Cl- → Cl2 + 2e → Cu Áp dụng định luật Faraday ta có : 4H2O → 4H+ + O2 + 4e mCu = 64.5.9650/2.96500 = 16 gam mAg = 108.5.9650/1.96500 = 54 gam Vậy: m catot = 70 gam Lời giải sai lầm 2: - Sơ đồ điện phân: CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- AgNO3 → Ag+ + NO3- Catot (-) Ag+ + 1e → Ag 0,2→ 0,2→ 0,2 Cu2+ + 2e Anot (+) 2Cl- → Cl2 + 2e 4H2O → 4H+ + O2 + 4e → Cu 0,2 → 0,4 → 0,2 Quá trình điện phân hết nên mcatot = 0,2.108 + 0,2.64 = 34,4g * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Học sinh chủ quan, nóng vội giải tập Một số suy nghĩ điện phân phải áp dụng định luật Faraday thời gian điện phân cho để tiến hành điện phân kim loại Số khác cho có cố mol kim loại có khối lượng rồi, áp dụng công thức Faraday không cho số mol * Cách khắc phục: Chỉnh sửa suy nghĩ lệch lạc học sinh cách dùng sơ đồ điện phân thực tế để giải thích Giáo viên cần hướng dẫn học sinh áp dụng hệ định luật Faraday để tính nhanh, đồng thời lại xác * Lời giải đúng: Theo : n Cu2+ = 0,2 mol; n AgNO3 = 0,2 mol → Thứ tự bị điện phân catot (-): CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- AgNO3 → Ag+ + NO3- Catot (-) Anot (+) Ag+ + 1e → Ag 2Cl- → Cl2 + 2e 0,2→ 0,2→ 0,2 Cu2+ + 2e 4H2O → 4H+ + O2 + 4e → Cu 0,15 → 0,3 → 0,15 Theo công thức Faraday n(e) trao đổi hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol → Ag+, điện phân hết Cu2+ chưa điện phân hết → mK = 0,2.108 + 0,15.64 = 31,2 gam Ví dụ 6: Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl 0,05M với điện cực trơ ,có màng ngăn, cường độ dịng điện I 1.93A Tính thời gian điện phân để dung dịch pH = 12, thể tích dung dịch xem không thay đổi, hiệu suất điện phân 100% * Lời giải sai lầm: nNaCl = 0,005 mol = nNa+ NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) 2H2O + 2e → H2 + 2OH 2Cl- → Cl2 + 2e 0,005→ 0,0025 0,005 → 0,005 Áp dụng công thức Faraday : Thời gian điện phân H2 là: t2 = m.n.F A.I = 0,0025.2.96500 1,93 = 125 s Tổng thời gian điện phân là: t = 125s * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Học sinh sai lầm vào số mol chất tham gia điện phân mà không dựa vào giá trị pH dung dịch sau điện phân * Cách khắc phục: GV lưu ý để làm toán này, cần xác định nhanh số mol e trao đổi để so sánh với Cl- q trình điện phân, từ xác định xem tính thời gian dựa vào giá trị cho phù hợp * Lời giải đúng: Vì pH = 12 → Môi trường kiềm → [H+] = 10-12 → [OH-] = 0,01 → nOH- = 0,001 mol NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OHCl- → Cl2 + 2e 0,001 0,001 → Số mol e trao đổi : n = 0,001 mol Áp dụng công thức hệ Faraday : n = Đáp số: 50s * Bài tập vận dụng: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO 0,2M AgNO3 0.1M với cường độ dịng điện I = 3.86A Tính thời gian điện phân để khối lượng kim loại bám bên catot 1.72g ? Đáp án: 750s Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ cường độ dòng điện 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Tính giá trị m? Đáp án: 3,44 gam 2.4 Sai lầm xác định trường hợp H2O điện phân điện cực: Đáp án 750 Ví dụ 7: Điện phân lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl CuSO đến H2O bị điện phân hai cực dừng lại, catốt thu 1,28 gam kim loại anơt thu 0.336 lít khí (ở điều kiện chuẩn) Coi thể tích dung dịch khơng đổi Tính pH dung dịch thu được? * Lời giải có sai lầm: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm :NaCl, CuSO4 NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2Cl → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) 2+ 2Cu + 2e → Cu SO4 không bị điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Kim loại thu K(-) Cu có nCu = 0,02 mol → ne nhường = 0,04 mol 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khí thu A(+) Cl2 có nCl2 = 0,015 mol → ne nhận = 0,03 mol Nhận thấy số mol e nhường không số mol e nhận → A(+) điện phân tiếp nước là: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 0,01 ← 0,01 + → [H ] = 0,01/2 = 0,005 → pH = -lg0,005= 2,3 * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Xác định có điện phân H 2O lại xác định sai số mol e trao đổi không xác định thời điểm nước bắt đầu điện phân điện cực * Cách khắc phục: GV lưu ý cho học sinh thể tích khí sinh có khí oxi nước điện phân.Giáo viên củng cố lại kiến thức điện phân dung dịch ion, yêu cầu học sinh phải nhớ * Lời giải đúng: Khi H2O bị điện phân hai cực dừng lại , chứng tỏ catot Cu2+ vừa hết, cịn anot Cl- hết trước hết lúc Mặt khác: Kim loại thu K(-) Cu có nCu = 0,02 mol Khí thu A(+) có n = 0,015 mol Nếu khí Cl2 khơng thỏa mãn Vì ta có q trình điện phân dung dịch hỗn hợp gồm : NaCl, CuSO4 sau: NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + 2Na không bị điện phân SO4 không bị điện phân 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,04 ← 0,02 x → 2x + 2H2O → 4H + O2 + 4e y → 4y Áp dụng ĐLBTE theo ta có hệ pt: x+ y = 0,015 2x + 4y = 0,04 Giải hệ ta có x = 0,01; y = 0,005 →nH+ = 0,005 = 0,02mol → [H+] = 0,02/2 = 0,01 → pH = -lg0,01= * Bài tập vận dụng: Hoà tan a mol Fe3O4 dung dịch H2SO4 vừa đủ, thu dung dịch X Điện phân X với điện cực trơ dòng điện cường độ 9,65A Sau 1000 giây kết thúc điện phân catot bắt đầu bọt khí Tính giá trị a? Đáp án: 0,0125. Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO 0,12 mol NaCl dịng điện có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) anot sau 9650 giây điện phân A 2,240 lít B 2,912 lít √C 1,792 lít D 1,344 lít 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.5 Không để ý đến phản ứng phụ xảy sản phẩm q trình điện phân: Ví dụ 8: Tiến hành điện phân dung dịch NaCl ( điện cực trơ, không màng ngăn) sau thời gian Hãy xác định chất tan dung dịch sau điện phân? * Lời giải có sai lầm: - Sơ đồ điện phân: NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2Cl- → Cl2 + 2e + Phương trình điện phân: đpdd NaCl + 2H2O H2 + Cl2 + NaOH Vậy dung dịch sau điện phân chứa NaOH * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Học sinh không lường có phản ứng phụ xảy trình điện phân * Cách khắc phục: Giáo viên giới thiệu số trường hợp xảy phản ứng phụ chất phản ứng Lưu ý học sinh viết phản ứng điện phân cần ý phản ứng phụ xảy sản phẩm Yêu cầu học sinh phải nhớ * Lời giải đúng: - Sơ đồ điện phân: NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2Cl- → Cl2 + 2e + Phương trình điện phân:đpdd 2NaCl + 2H2O H2 + Cl2 + 2NaOH Phản ứng phụ: Cl2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O Vậy dd sau điện phân chứa NaClO, NaCl * Bài tập vận dụng: Tiến hành điện phân nóng chảy Al2O3 ( điện cực graphit – than chì) sau thời gian thu hỗn hợp khí Hãy xác định thành phần định tính khí ra? Đsố: khí có là: CO, CO2, O2 2.6 Sai lầm điện phân dung dịch với điện cực anot hịa tan: Ví dụ 9: Viết sơ đồ phương trình điện phân dung dịch CuSO4 ( với anot Cuanot tan)? * Lời giải sai lầm: - Sơ đồ điện phân: CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) 2+ 2Cu + 2e → Cu SO4 không bị điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e đpdd 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ít tiếp xúc với dạng viết sơ đồ điện phân điện cực anot hòa tan, mà điện cực trơ Do học sinh nhầm lẫn theo thói quen dễ * Cách khắc phục: Học sinh viết theo thói quen điện phân dung dịch CuSO mà quên không để ý đến điện phân dùng điện cực anot hòa tan Giáo viên cần nhấn mạnh cho thêm ví dụ để học sinh dễ nhớ Cần đặc biệt lưu ý học sinh điểm * Lời giải đúng: - Sơ đồ điện phân: CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) 2+ 2Cu + 2e → Cu SO4 không bị điện phân Cu → Cu2+ + 2e Cu2+ + Cu đpdd Cu + Cu2+ A(+) K (-) *Bài tập vận dụng: Viết sơ đồ phương trình điện phân dung dịch Cu(NO3)2 ( với anot Cu- anot tan)? đpdd Đáp án: Cu2+ + Cu Cu + Cu2+ A(+) K (-) 2.7 Chưa biết sử dụng hệ Faraday ( n e trao đổi ) để giải nhanh tập điện phân: Ví dụ 10: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hoà tan m gam Al Giá trị lớn m A 4,05 B 2,70 C 6,75 D 5,40 * Hướng giải thơng thường có sai lầm: n CuCl2 = 0,1.0,5 = 0,05 mol → n Cu2+ = 0,05 mol n NaCl = 0,5.0,5 = 0,25 mol → ∑n Cl- = 0,25 + 0,05.2 = 0,35 mol → Vậy Cl - dư , Cu2+ điện phân hết , nên catot có phản ứng điện phân nước K (-) : A (+) : 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl → Cl2 + 2e 0,05→0,1 0,35 → 0,35 2H2O + 2e → H2 + 2OH 0,25 0,25 → 0,25 Dung dịch sau điện phân có 0,25 mol OH- có khả phản ứng với Al theo phương trình : Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2 H2 0,250,25 mAl max = 0,25.27= 6,75 (g) → Chọn đáp án C * Hướng giải thông thường đúng: Thời gian cần để điện phân hết Cu t = 0,05.64.2.96500/64.5 = 1930s 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com → thời gian nước điện phân catot là: t = 3860 – 1930 = 1930 s Vậy catot Cu điện phân hết đến H2O nH2 thu là: n = 2.5.1930/2.2.96500 = 0,05 mol Sơ đồ điện phân: K (-) : A (+) : 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05 →0,05 2H2O + 2e → H2 + 2OH0,05 → 0,1 Dung dịch sau điện phân có 0,1 mol OH - có khả phản ứng với Al theo phương trình : Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2 H2 0,10,1 mAl max = 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn đáp án B * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Tính thơng thường khơng so sánh với kết tính theo định luật Faraday Học sinh cho qúa trình điện phân hết Cl* Cách khắc phục: Lưu ý thời gian điện phân, học sinh cần biết thời gian điện phân chất để làm tốn * Hướng giải áp dụng hệ để giải nhanh: Số mol e trao đổi điện phân : mol K (-) : A (+) : 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05→0,1 0,20,2 2H2O + 2e → H2 + 2OH 0,1 (0,2-0,1) → 0,1 Dung dịch sau điện phân có 0,1 mol OH - có khả phản ứng với Al theo phương trình : Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2 H2 0,10,1 mAl max = 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn đáp án C Ưu điểm: Làm tập điện phân theo số mol e trao đổi giúp học sinh tính nhanh xác tốn điện phân * Bài tập vận dụng: Mắc nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl2 bình (2) chứa dung dịch AgNO3 Sau phút 13 giây catot bình (1) thu 1,6 gam kim loại cịn catot bình (2) thu 5,4 gam kim loại Cả hai bình khơng thấy khí catot thoát Kim loại M là: A Zn √B Cu C Ni D Pb Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (ở đktc) thoát anot catot là: A 149,3 lít 74,7 lít B 156,8 lít 78,4 lít 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com C 78,4 lít 156,8 lít √D 74,7 lít 149,3 lít Trên số sai lầm mà học sinh mắc phải làm tập điện phân, sai lầm khó phát em học sinh Những sai lầm phần lớn xuất phát từ thiếu chắn kiến thức cộng với thói quen làm thường gặp “tình thuận lợi” dẫn tới tư tưởng chủ quan, nóng vội, cẩu thả Đơi gặp phải tình em bị áp lực tâm lí làm dẫn tới trạng thái khơng kiểm sốt hành vi thân Để khắc phục sai lầm đó, ngồi biện pháp nêu, người giáo viên cần phải giúp em học sinh rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, kiên trì đặc biệt khắc phục điểm yếu tâm lí làm Giáo viên nên tạo cho học sinh thói quen “tự vấn”, “tự phản biện” làm để phát hạn chế tối đa sai lầm mắc phải IV KIỂM NGHIỆM: Từ thực tế giảng dạy rút số sai lầm mà học sinh thường vấp trình làm tập điện phân , đặc biệt điện phân dung dịch giúp em có hướng trình làm tập để đạt kết cao Bằng chứng cụ thể chứng minh thực đề tài lớp 12 B10 lớp học khối C nhìn chung em học tích cực, hứng thú làm tập so với lớp không thực đề tài Tôi đề kiểm tra cho lớp để đánh giá chất lượng Kết là: Ở lớp đối chứng: Lớp Sĩ Giỏi Khá Tbình Yếu Kém số SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ % % % % % 12B11 35 0 22,9 20 57,1 14,3 5,7 Ở lớp tiến hành đề tài: Lớp Sĩ Giỏi Khá Tbình Yếu Kém số SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ % % % % % 12B10 39 15,4 18 46,1 15 38,5 0 0 - Kết khẳng định hiệu sáng kiến kinh nghiệm thực PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT I- Kiến nghị đề xuất: Từ thực tế giảng dạy nhận thấy để học sinh học tập tốt mơn học học, giáo viên cần tìm sai lầm học sinh để từ khắc phục sai 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lầm giúp học sinh có định hướng trình lĩnh hội kiến thức Tuy nhiên để làm điều này: * Đối với giáo viên cần: - Nghiên cứu, tìm tịi tài liệu liên quan đến tập điện phân, hệ thống nội dung phân loại dạng tập, đặc biệt tìm phương pháp giải phù hợp để truyền thụ cho học sinh cách có hiệu - Trong trình giảng dạy cần lồng ghép tập điện phân dung dịch để rèn luyện kỹ giải tập điện phân cho học sinh * Đối với học sinh: - Cần nắm chất q trình điện phân - Cần ơn tập kỹ kiến thức học, tích cực rèn luyện tập có liên quan để khắc phục sai lầm * Đối với khối lớp hệ THPT: (cả chương trình nâng cao) cần tăng cường thêm dạng tập cho phần, đặc biệt cần đa dạng hóa tập cụ thể điện phân * Với lớp 12 nên đưa thêm dạng tập hỗn hợp kim loại để học sinh có điều kiện làm nhiều dạng tập - Đây đề tài phù hợp với đối tượng học sinh: yếu, trung bình, khá, giỏi Đề tài đóng góp tích cực cho học sinh làm tập điện phân đồng thời góp phần gây hứng thú học tập môn II- Lời kết: Trên số kinh nghiệm thân đúc rút trình giảng dạy học tập thầy có nhiều kinh nghiệm, nhà giáo dục có nhiều uy tín bạn bè đồng nghiệp Xong kiến thức hóa học rộng, cịn tài liệu viết điện phân lại sơ sài, thời gian có hạn nên phạm vi sáng kiến kinh nghiệm tơi nêu số sai lầm thường gặp học sinh giải tập điện phân Trong viết không tránh khỏi có thiếu sót, sai sót lớn, nhỏ có nhiều hạn chế Tơi mong đóng góp ý kiến q thầy bạn đồng nghiệp để viết tơi hồn chỉnh hơn, góp phần vào nghiệp giáo dục chung đất nước ta tốt Tôi xin chân thành cảm ơn! Xác nhận Thanh Hóa, ngày 13 tháng 05 năm 2013 thủ trưởng đơn vị Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người thực Mai Thị Hợi TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lê Xuân Trọng (chủ biên), Sgk Hóa học 12 (nâng cao)- NXB giáo dục, Hà nội 2008 Đề thi Đại học – Cao đẳng năm 209, 2010, 2011, 2012 Hồng Nhâm, Hóa học vô – Tập – NXB giáo dục, 2003 Nguyễn Hồnh Thi, Phương pháp giải tốn Hóa – chuyên đề : Điện phân - NXB ĐH Quốc Gia Hà nội 2000 Võ Tường Huy, Phân Loại giải chi tiết câu hỏi lý thuyết – Hóa Đại Cương Vô Cơ- NXB tổng hợp Đồng Nai, 2003 Cao Cự Giác , Tuyển tập giảng Hóa Học vơ cơ– NXB Sư Phạm, Hà Nội 2005 MỤC LỤC Trang 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phần I: Đặt vấn đề Phần II: Giải vấn đề I Cơ sở lí luận thực tiễn đề tài 2 II Thực trạng vấn đề phương pháp nghiên cứu Thực trạng vấn đề nghiên cứu 2 Phương pháp nghiên cứu III Nội dung nghiên cứu Cơ sở lí thuyết có liên quan 1.1 Điện phân nóng chảy 1.2 Điện phân dung dịch 1.3 Biểu thức điện phân Một số sai lầm học sinh giải tập điện phân , nguyên nhân cách khắc phục 2.1 Sai lầm xác định điện cực trình xảy điện cực 2.2 Sai lầm xác định thứ tự bán phản ứng xảy điện cực 2.3 Sai lầm tính lượng chất tạo thành dựa vào số mol chất theo đề theo định luật Faraday 11 2.4 Sai lầm xác định trường hợp H2O điện phân điện cực 13 2.5 Không để ý đến phản ứng phụ xảy sản phẩm trình điện phân 15 2.6 Sai lầm điện phân dung dịch với điện cực anot hòa tan 16 2.7 Sử dụng hệ Faraday ( ne trao đổi ) để giải nhanh tập 16 điện phân IV: Kiểm nghiệm 18 Phần III: Kiến nghị- đề xuất 19 Tài liệu tham khảo 20 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... quan 1.1 Điện phân nóng chảy 1.2 Điện phân dung dịch 1.3 Biểu thức điện phân Một số sai lầm học sinh giải tập điện phân , nguyên nhân cách khắc phục 2.1 Sai lầm xác định điện cực trình xảy điện cực... - số electron trao đổi I - Cường độ dòng điện ( A) t - Thời gian điện phân (s) F - Hằng số Faraday F= 96500C - Số mol e trao đổi điện cực : MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH KHI GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN,... nhiều Qua sai lầm dễ mắc học sinh phạm vi đề tài, mong muốn giáo viên chủ động hướng dẫn học sinh giải dạng tập điện phân, đặc biệt tập điện phân dung dịch Còn học sinh từ nhận định sai lầm dễ mắc
Ngày đăng: 10/10/2022, 15:09
Xem thêm:
