Skkn 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 skkn 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 và lực tính toán 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 mục từ viết tắt THPT trung học phổ thông GV giáo viên HS học sinh SGK Sách giáo khoa ĐTTN Đối tượng thực nghiệm PTPƯ Phương trình phản ứng BT Bảo toàn n(e t.đ) Số mol electron trao đổi skkn Trang 1 2 2 2 2 3 3 3 4 4 20 20 20 20 21 skkn 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 nghiệp xây dựng, bảo vệ Tổ quốc hội nhập quốc tế” Để thực hiện được 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 và phẩm chất học sinh Trong chương trình giáo dục phổ thơng hiện 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 Hố học đóng vai trị quan trọng sống, sản xuất, góp phần vào phát triển kinh tế - xã hội Trong q trình giảng dạy mơn Hóa học trường THPT, đặc biệt q trình ôn thi tốt nghiệp Trung học phổ thông cho học sinh lớp 12, nhận thấy việc phát triển lực tính toán cho học sinh là rất cần thiết Khi các em tìm được kết quả của bài toán một cách nhanh chóng và chính xác thì sẽ tạo được niềm đam mê, hứng thú với môn học cho các em, qua đó kích thích được trí tò mò muốn chiếm lĩnh tri thức, khám phá thêm lực của bản thân môn học đó Với những 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 tốn 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: skkn + Thu thập số liệu, thông tin qua thực tế giảng dạy, qua thực trạng xã hội, qua mạng internet… + Phân dạng, đưa hệ thống bài tập, các phương pháp giải để tìm được phương pháp thích hợp, hiệu quả nhất - Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu: + Đưa hệ thống lý thuyết liên quan đến điện phân và tổng hợp hệ thống lý thuyết thông qua các dạng toán cụ thể + Nghiên cứu và xem xét lại kết quả thu được từ việc giảng dạy các khóa trước, rút ưu, nhược điểm cần khắc phục của mỗi phương pháp và bổ sung những cái mới - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: So sánh kết quả tác động lên nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng - Phương pháp thống kê toán học: Từ việc xử lý, phân tích các số liệu thu thập được để rút nhận xét, kết luận khoa học, tính khách quan về 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 và lực tính toán 2.1.1.1 Khái niệm lực [12] Năng lực còn được gọi là khả thực hiện khả giải nhanh các bài tập là một sự kết hợp linh hoạt và độc đáo của nhiều đặc điểm tâm lý của một người, tạo thành những điều kiện chủ quan, thuận lợi giúp cho người đó tiếp thu dễ dàng, tập dượt nhanh chóng và hoạt động đạt hiệu quả cao lĩnh vực nào đó 2.1.1.2 Khái niệm lực tính toán [12] Năng lực tính toán là 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 các phương pháp bảo tồn (bảo tồn khối lượng, bảo toàn ngun tớ, bảo tồn điện tích, bảo tồn electron…) việc tính toán giải tốn hóa học 2.1.2 Cơ sở lý thuyết về điện phân 2.1.2.1 Khái niệm điện phân [1], [2] - Sự điện phân 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 khử + Tại Anot (cực dương) xảy oxi hoá 2.1.2.2 Sự điện phân chất điện li a Điện phân chất điện li nóng chảy skkn 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 nhôm không bị điện phân chúng có tính oxi hóa yếu H2O; 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 khơng 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 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]                          skkn 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 tớ cũng được bảo toàn ∑ ¿ ¿ 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 tơi nghĩ, thực chất vấn đề không phải là bài toán về điện phân dung dịch dạng đồ thị khó mà các em chưa nắm vững được bản chất phản ứng, chưa hiểu được mấu chốt của bài toán và chưa biết cách xâu chuỗi được các mắt xích của đề Vì vậy, cần trang bị cho học sinh các phương pháp giải và kĩ cần thiết, đã nắm được thì các em sẽ tự tin hơn, linh hoạt quá trình làm bài tập và lực tính toán của các em sẽ được nâng lên Trong đó, bài toán về điện phân rất hay gặp đề minh họa và đề chính thức của Bộ Giáo dục và Đào tạo năm gần đây, kể cả đề minh hoạ tham khảo tốt nghiệp năm 2022 của Bộ Giáo dục công bố vào tối 31/3 vừa qua thì đều có bài toán về điện phân Đây cũng là 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 ” tơi 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 tơi xin nêu số thí dụ cụ thể mà tơi sử dụng q 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 các bài tập liên quan đến mỗi dạng được lấy đề thi thức THPT Quốc gia năm, đề minh họa Bộ Giáo dục, đề khảo sát chất lượng 12 của các 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 các em có thể cùng chiếm lĩnh tri thức, phát huy hết những lực còn tiềm ẩn của bản thân skkn 2.3.2 Tổ chức thực hiện - Lớp thực hiện: Áp dụng đề tài vào hai lớp 12B2 và 12B4 - Lớp đối chứng: Lớp 12B1 và 12B3 dạy học theo phương pháp truyền thống 2.3.3 Nội dung thực hiện * 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 khơng biết chọn cách để giải ở ví dụ đưa tơi giới thiệu phương pháp thích hợp cho các em dễ hiểu dễ vận dụng giải 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 yêu cầu toán *) 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 đổi: có nghĩa ion âm ion dương (hay hai loại) bị điện phân bị điện phân hết Khi tiếp tục điện phân H2O bị điện phân (2) Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào Độ giảm m(dung dịch) = = mKết tủa + mKhí (3) Từ CT: Số mol chất thu điện cực = Số mol (e) trao đổi = (4) Nếu đề yêu cầu tính điện lượng cần cho trình điện phân áp dụng công 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(X2); 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 skkn Dạng 1: Đồ thị biểu diễn thể tích khí trình điện phân a Trường hợp 1: Điện phân dung dịch hỗn hợp muối Cu 2+, X- (Cl-) *) Phương pháp giải Phương trình: Cu2+ + 2ClCu + Cl2 (1) nCu= nCl2 2+ 2+ Sau (1): Nếu Cu dư: 2Cu + 2H2O 2Cu + O2 +4H+ (2) 2nO2= nCu Nếu Cl- dư: 2Cl- + 2H2O Cl2 + H2 +2OH- (3) nCl2 =nH2 Nếu Cu2+, Cl- hết: 2H2O 2H2+ O2 (4) nH2 =2nO2 - Xác định thứ tự khí tạo thành + Giai đoạn 1: Khí X2 (Cl2) + Giai đoạn 2: Khí O2 khí H2 O2, H2 Catot: 2H2O + 2e H2 + 2OH1mol 0,5mol Anot: 2H2O O2 + 4H+ + 4e 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 khơng 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) skkn Hình Chú ý: Trong tình cụ thể suy luận OM độ dốc thấp O2 (phải xem lại thứ tự điện phân Catot(-) Anot(+) X2 H2 X2 H2 O2 Độ dốc (X2, H2)>(H2, O2)> X2 Catot(-) Anot(+) X2 O2 H2 O2 Độ dốc (H2, O2)> X2> O2 b Trường hợp 2: Điện phân dung dịch Cu 2+, Fe2+, H+ XKhi đồ thị có dạng: Đoạn OM: Độ dốc thấp (X2) Đoạn MN: độ dốc cao (X2, H2) Đoạn NP: độ dốc thứ (O2) Đoạn PQ: độ dốc thứ (O2, H2) Catot(-) Anot(+) X2 H2 X2 O2 H2 O2 Khi đồ thị có dạng: skkn Giá trị m A 4,455 B 5,975 C 2,775 Bài [12]: Hoà tan hoàn 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 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 17,48 B 15,76 C 10,65 D 13,42 Bài [8]: Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp CuSO4 KCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi I=1,93A 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 Giá trị x A 2,716 B 2,632 C 2,464 Bài [11]: Hoà tan hoàn m gam hỗn hợp X gồm CuSO4 , CuCl2 NaCl vào nước thu 200ml dung dịch Y Tiến hành điện phân 100ml dung dịch Y với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi (hiệu suất điện phân 100%) Tổng số mol khí hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên Mặt khác cho dung dịch Ba(OH) dư vào 100ml Y, phản ứng hoàn toàn thu 14,268 gam kết tủa 14 skkn D 9,175 D 2,688 Giá trị m gần với giá trị A 17,6 B 19,4 C 19,0 D 23,6 Bài [10]: Hoà tan hoàn m gam hỗn hợp gồm 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 (hiệu suất điện phân 100%) 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) Cho phát biểu sau: 1) Kết thúc điện phân, thể tích khí thu catot 6,4512 lít (đktc) 2) Tỉ số b:a=2:1 3) Giá trị m=25,32 gam 4) Dung dịch sau điện phân hoà tan tối đa 3,24 gam Al Số phát biểu A B C D Bài 10 [12]: Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp CuSO4 NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng 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 án B A A B A C A B C 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 15 skkn 10 D 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 điện phân (t) mô tả đồ thị bên Giá trị x A 74,35 B 78,95 C 72,22 D 77,15 Hướng dẫn giải: Tại t: FeCl2 hết mdd giảm=mFe + mCl2 =12,7 Catot(-) Anot(+) nFeCl2 = 0,1 = a n(e trao đổi t) = 0,2 Fe: a mol Cl2: a mol Tại 1,5t: MgCl2 điện phân hết: Mg: b mol Cl2: b mol n(e t.đ 1,5t) = 1,5.0,2 = 0,3 H2: b mol Từ t-1,5t: n(e trao đổi ) = 0,1 = 2nMgCl2 H2: 2c mol O2: c mol 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 16 skkn C 106,47 D 106,74 Hướng dẫn giải Catot(-) Anot(+) Cu: x mol OM: Cl2: x mol H2: 2y mol N…: O2: y mol Tại a (M): mdd giảm=mCu + mCl2 = 48,6 nCuCl2 =0,36 =x 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 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 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 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 q trình điện phân Tại 2,5t (giây), dung dịch thu quỳ tím hố đỏ Giá trị m A 46,90 B 30,90 C 54,90 Hướng dẫn giải: Đoạn Catot (t giây) Cu: x mol 2(t-2,5t) Tại 2,5t quỳ hố đỏ mơi trường axit: Cu (sau 2,5t) H2 Tại t(s): n(e t.đ) = 2nCl2 = 2x Tại 2t: n(e t.đ) = 4x = 2nCl2+4nO2 nO2 = 0,5x nCu = x 17 skkn D 47,45 anot Cl2: x mol O2 O2 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 AgNO 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 CuSO4 KCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không 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 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 = a) Ví dụ: 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 18 skkn dung dịch X với điện cực trơ, với cường độ dòng điện khơng đổi Q 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 Giá trị m A 86,1 Hướng dẫn giải: B 87,18 C 91,5 D 95,1 D: Toàn cation hết Cl- hết n(e tđ D) = 0,6 n(e tđ A) = n(e tđ C) = 0,24 2+ Ta có: nFe (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 Bảo toàn (Fe) = 0,04 + 0,14 = 0,18 Thứ tự: nFe3O4=0,06 nH2O = 0,24 OA: Fe3++1e Fe2+ Bảo toàn (H): nH+ = 0,12= 4.nNO nNO = 0,03 B: Cu2+ +2e Cu Bảo toàn (e): nFe2+(bđ) = 3nNO + nAg + C: 2H +2e H2 nAg = 0,05 2+ Fe + 2e Fe m = mAg + mAgCl = 0,05.108 + 0,6.143,5 D: Toàn cation hết 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: 19 skkn Thứ tự catot: Cu2++2e Cu Fe2++2e Fe 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 Xét D: Tại 5790s ne trao đổi=0,3 a= mCu + mFe = 64.0,1 + 56.0,05 = 9,2 Chọn D b) Bài tập vận dụng 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 B.16,2 Đ Sai C 10,8 D.9,6 Bài [2]: Điện phân dung dịch X gồm AgNO3 Cu(NO3)2 với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng 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 20 skkn Cả lớp thực nghiệm lớp đối chứng gần tương đương số lượng học sinh, học cùng chương trình, nội dung kiến thức, đồng thời gian học cùng giáo viên dạy Trong trình giảng dạy, cả nhóm lớp thực nghiệm và đối chứng đã tiến hành kiểm tra cùng một đề trắc nghiệm khách quan (phần phụ lục) sau kết thúc dạy Sau tiến hành kiểm tra, làm biểu điểm, chấm chi tiết và xử lý số liệu toán thống kê thu kết bảng sau: Lớp Điểm 10 12B1 10 10 0 (40 HS) Đối 12B3 11 10 0 chứng (40 HS) Tổng 11 21 20 12 0 (80 HS) 12B2 0 11 (40 HS) Thực 12B4 0 10 nghiệm (40 HS) Tổng 0 12 21 17 15 (80 HS) 25 21 20 Số lượng học sinh 20 21 17 15 15 12 11 12 10 5 3 0 2 10 Phổ điểm Đối chứng Thực nghiệm 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% 21 skkn Tỉ lệ phần trăm 60% 51% 50% 41% 40% 30% 40% 25% 24% 20% 10% 0% 14% 5% Yếu 0% Trung bình Khá Giỏi Xếp loại Đối chứng Thực nghiệm Nhận thấy: Tỷ lệ phần trăm số học sinh đạt loại khá, giỏi ở 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 ở lớp đối chứng (23,75%) cao gấp nhiều lần ở 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 được cả các bài mức độ vận dụng cao, các em không bị lúng túng xử lý các số liệu nữa Khi hiểu được bản chất của phản ứng, các phương pháp thích hợp và vận dụng linh hoạt bước tính tốn vào thì thời gian làm bài của học sinh nhóm lớp thực nghiệm được 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 thơng qua giải tốn điện phân dung dịch dạng đồ thị” hệ thống, phân loại, đưa phương pháp giải thích hợp tập vận dụng cho dạng Khi áp dụng đề tài vào lớp dạy cụ thể, nhận thấy phần lớn học sinh đáp ứng yêu cầu đề ra, kết học tập em có tiến rõ rệt, xử lý nhanh toán liên quan đến điện phân Khi đưa các phương pháp giải toán về điện phân thì học sinh hưởng ứng rất nhiệt tình, hoạt động tích cực, sơi nổi, các em có trao đổi học hỏi lẫn sở tự chiếm lĩnh được tri thức Trong các bài vận dụng được giao về nhà ở mỗi dạng, đa số các em đều giải quyết được hết Điều này khẳng định được tính khả thi của đề tài nghiên cứu Đề tài chủ đề luyện tập hữu ích thân đồng nghiệp nhóm chun mơn q trình ơn thi tốt nghiệp THPT cho học sinh lớp 12 Trong trình biên soạn đề tài, thời gian dành cho nghiên cứu có hạn, các thực nghiệm sư phạm chưa nhiều nên sẽ tránh khỏi thiếu sót mà thân tơi chưa phát Để nội dung hình thức đề tài thêm 22 skkn phong phú, mong đóng góp ý kiến Hội Đồng Khoa Học Ngành, đồng nghiệp bạn đọc Tôi xin chân thành cảm ơn! 3.2 Kiến nghị 3.2.1 Đối với giáo viên Ln tiếp thu ý kiến đóng góp tích cực đồng nghiệp; tự bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ cho bản thân; khơng ngừng nghiên cứu, tìm tịi phương pháp giải mới; trau dồi kinh nghiệm các b̉i họp tở chun mơn Trong q trình dạy học, cần phân loại đối tượng học sinh để đưa toán phù hợp với lực em 3.2.2 Đối với nhà trường Hằng tuần tổ chức buổi thảo luận theo tổ, nhóm chun mơn chuyên đề cụ thể Tăng cường tài liệu, sách tham khảo để phục vụ cho việc dạy học 3.2.3 Đối với Sở Giáo dục Đào tạo Phát triển, nhân rộng đề tài có ứng dụng thực tiễn cao, đồng thời chọn sáng kiến kinh nghiệm hay để làm tài liệu tham khảo cho giáo viên học sinh XÁC NHẬN CỦA THỦ Thanh Hóa, ngày 18 tháng năm 2022 TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người thực Vũ Thị Thuỷ 23 skkn 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 skkn DANH MỤC ĐỀ TÀI SKKN TÁC GIẢ ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG CẤP SỞ GD&ĐT ĐÁNH GIÁ ĐẠT GIẢI TT TÊN ĐỀ TÀI Hướng dẫn học sinh giải nhanh tập thủy phân peptit Nâng cao ý thức bảo vệ mơi trường, ý thức vệ sinh an tồn thực phẩm thơng qua chủ đề phân bón hoa học SỐ QĐ NGÀY CẤP 3/11/2014 753/QĐSGD&ĐT 1362/QĐ- 05/11/2021 SGDĐT skkn 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 C 2,77 D 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 dòng 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 4,455 B 9,175 C 2,61 D 3,195 skkn 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 không tan nước nước không bay trình điện phân Giá trị m A 10,57 B 5,97 C 2,77 D 9,17 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 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 CuSO 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 điện Khối lượng catot Khí Khối lượng dung phân (giây) tăng (gam) anot dịch 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 skkn Đáp án đề kiểm tra thường xuyên Câu Đáp án B D A C C skkn ... 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... 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 AgNO dư vào dung. .. 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 skkn Dạng 1: Đồ thị biểu diễn thể tích khí trình điện phân a Trường hợp 1: Điện