Đang tải... (xem toàn văn)
Phân loại và phương pháp giải bài tập điện phân hóa học 12 dùng trong ôn thi THPT Quốc gia NHỮNG TỪ VIẾT TẮT BT Bài tập Dd Dung dịch Đktc Điều kiện tiêu chuẩn GV Giáo viên HS Học sinh hh Hỗn hợp ND Nộ[.]
Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi THPT Quốc gia NHỮNG TỪ VIẾT TẮT BT Bài tập Dd Dung dịch Đktc Điều kiện tiêu chuẩn GV Giáo viên HS Học sinh hh Hỗn hợp ND Nội dung PTHH Phương trình hóa học SGK Sách giáo khoa SBT Sách tập STK Sách tham khảo THPT Trung học phổ thông GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi THPT Quốc gia MỤC LỤC Lời giới thiệu .4 Tên sáng kiến: .5 Tác giả sáng kiến: Chủ đầu tư tạo sáng kiến: 5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: .5 Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: Mô tả chất sáng kiến: .5 Phần 1: Hệ thống kiến thức I Định nghĩa: II Các trường hợp điện phân Điện phân nóng chảy Điện phân dung dịch III - Định luật Faraday 11 IV Ứng dụng phương pháp điện phân 11 Phần 2: Hệ thống dạng tập đặc trưng phương pháp giải 12 Dạng 1: Chỉ có cation kim loại bị khử 12 Phương pháp 12 Một số tập minh họa 12 Bài tập tự giải 16 Dạng 2: Bài tốn điện phân có nước bị khử oxi hóa điện cực 17 Phương pháp 17 Một số tập minh họa 18 Bài tập tự giải 22 Dạng 3: Điện phân dung dịch chứa ion kim loại 23 Phương pháp 23 Một số tập minh họa 23 Bài tập tự giải 27 Dạng 4: Mắc nối tiếp nhiều bình điện phân (ít gặp đề thi THPTGQ) 28 Phương pháp 28 Một số ví dụ minh họa 29 Bài tập tự giải 30 GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi THPT Quốc gia Phần 3: Bài tập tổng hợp chuyên đề điện phân 30 Những thông tin cần bảo mật (nếu có): 40 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: 40 10 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể áp dụng thử (nếu có) theo nội dung sau: 40 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả: 40 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân: .41 11 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có): 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ôn thi THPT Quốc gia Lời giới thiệu Tại hội nghị Trung ương Đảng lần thứ khóa XI, Ban chấp hành Trung ương Đảng ban hành Nghị số 29: “Đổi bản, toàn diên Giáo dục Đào tạo”, có nhiệm vụ, giải pháp : “a- Tiếp tục đổi mạnh mẽ đồng yếu tố giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, lực người học b- Đổi hình thức phương pháp thi, kiểm tra đánh giá kết giáo dục, đào tạo bảo đảm trung thực khách quan; c- Hoàn thiện hệ thống giáo dục quốc dân theo hướng hệ thống giáo dục mở, học tập suốt đời xây dựng xã hội học tập d- Đổi công tác quản lý giáo dục, đào tạo, đảm bảo dân chủ, thống nhất; tăng quyền tự chủ trách nhiệm xã hội cho sở giáo dục, đào tạo; coi trọng quản lý chất lượng e- Phát triển đội ngũ nhà giáo cán quản lý, đáp ứng yêu cầu đổi giáo dục, đào tạo g- Nâng cao chất lượng, hiệu nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ, đặc biệt khoa học giáo dục khoa học quản lý” Trong năm gần đây, với hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu học sinh khoảng thời gian ngắn em phải giải số lượng tập tương đối lớn Hầu với khoảng thời gian em đủ để phân tích đề phân loại tốn Do vậy, giáo viên phải có hình thức phân chia dạng để em nhạy bén việc nhận dạng cách xử dạng tốn đó, đặc biệt tốn hố phức tạp có nhiều phản ứng xảy ra, có nhiều giai đoạn phản ứng Để giải tốt toán trắc nghiệm hoá học, phải biết vận dụng linh hoạt định luật bảo toàn, có mẹo thay chất để chuyển đổi từ hỗn hợp phức tạp thành dạng đơn giản hơn, số dạng toán hoá phức tạp hay gặp đề thi trung học phổ thông quốc gia hay thi học sinh giỏi tập điện phân Trong chương trình phổ thơng dạng tốn hóa điện phân học sinh bắt đầu học lớp 12 Với lớp 12 học sinh chủ yếu giải theo phương pháp tự luận học sinh dần tiếp cận đến định luật, đặc biệt áp dụng phương pháp giải nhanh Tuy nhiên đối tượng học sinh vận dụng tốt phương pháp giải nhanh học sinh khá, giỏi Các em làm quen dần với cách làm trắc nghiệm, GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi THPT Quốc gia em trang bị nhiều phương pháp giải nhanh, nhiên em lại không thành thạo việc phân loại phương pháp để áp dụng trường hợp cụ thể Để giúp học sinh giải tốt tập điện phân cách nhanh chóng tơi thường phân loại với dạng cụ thể Đó nội dung mà chuyên đề muốn đề cập đến: “Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ôn thi Trung học phổ thông Quốc gia” Chuyển từ hình thức thi tự luận sang trắc nghiệm, học sinh bối rối trước việc giải loại tập theo phương pháp truyền thống nhiều thời gian viết phương trình phản ứng, lập giải hệ phương trình Học sinh thường có thói quen viết tính theo phương trình phản ứng nên nhanh nhạy với tốn dạng trắc nghiệm Tơi hi vọng chun đề tài liệu tham khảo bổ ích cho em học sinh đồng nghiệp Tên sáng kiến: “PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN HĨA HỌC 12 DÙNG TRONG ƠN THI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUỐC GIA” Tác giả sáng kiến: - Họ tên: Nguyễn Thị Thu Nga - Địa tác giả: giáo viên dạy hóa Trường THPT Bình Xun, huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc - Số điện thoại: 0987467693 Email: cunga.2010@gmail.com Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Nguyễn Thị Thu Nga Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Các trường trung học phổ thông Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: Ngày 12/10/2019 áp dụng lớp 12A1, 12A3,12A6 Mô tả chất sáng kiến: Về nội dung sáng kiến: “Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi Trung học phổ thông Quốc gia” GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ôn thi THPT Quốc gia Phần 1: HỆ THỐNG KIẾN THỨC I Định nghĩa: “Sự điện phân q trình oxi hóa - khử xảy bề mặt điện cực có dịng điện chiều qua chất điện li nóng chảy dung dịch chất điện li” - Điện cực: kim loại vật dẫn điện khác cacbon (graphit), nhờ electron chuyển từ dung dịch bình điện phân vào mạch điện ngược lại chuyển từ mạch điện vào dung dịch + Điện cực nối với cực âm (-) nguồn điện gọi cực catot + Điện cực nối với cực dương (+) nguồn điện gọi cực anot Như vậy: Điện phân dùng lượng điện để thực phản ứng oxi hóa khử xảy catot anot + Tại catot (cực âm) xảy trình khử (nhận electron) + Tại anot (cực dương) xảy trình oxi hố (cho electron) Khác với phản ứng oxi hố khử thơng thường, phản ứng điện phân tác dụng điện chất môi trường điện phân không trực tiếp cho electron mà phải truyền qua dây dẫn II Các trường hợp điện phân Điện phân nóng chảy Phương pháp điện phân nóng chảy áp dụng điều chế kim loại hoạt động mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al a) Điện phân nóng chảy oxit: Chỉ dùng để điều chế Al * Tác dụng Na3AlF6 (criolit): - Hạ nhiệt cho phản ứng - Tăng khả dẫn điện cho Al - Ngăn chặn tiếp xúc oxi khơng khí với Al Q trình điện phân: - Catot (-): - Anot (+): Do điện cực làm graphit (than chì) nên bị khí sinh anot ăn mòn 6O -2 → 3O20 + 12e GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ôn thi THPT Quốc gia Co → C +2 + 2e Co → C +4 + 4e Phương trình phản ứng điện phân cho cực là: Khí anot sinh thường hỗn hợp khí CO, CO O2 Để đơn giản người ta thường xét phương trình: b) Điện phân nóng chảy hiđroxit: Áp dụng để điều chế kim loại kiềm: Na, K Catot (-): 2M+ +2e 2M Anot (+): 2OH- + 2e Tổng quát: c) Điện phân nóng chảy muối clorua: Áp dụng để điều chế kim loại kiềm kiềm thổ Tổng quát: ; (M = Na, K, Li, Ca, Ba ) Điện phân dung dịch a Nguyên tắc Khi điện phân dung dịch, ion chất điện li cịn có ion H ion OH- nước thân kim loại làm điện cực tham gia trình oxi hóa - khử điện cực Khi q trình oxi hóa - khử thực tế xảy phụ thuộc vào tính oxi hóa - khử mạnh hay yếu chất bình điện phân + - Trong điện phân dung dịch nước giữ vai trò quan trọng + Là môi trường để cation anion di chuyển cực + Đôi nước tham gia vào q trình điện phân Ở catot: viết 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Ở anot: 2OH- → O2 ↑ + 2H+ + 4e viết 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e Về chất nước nguyên chất không bị điện phân Do muốn điện phân nước cần hoà thêm chất điện ly mạnh muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi THPT Quốc gia Để viết phương trình điện ly cách đầy đủ xác, cần lưu ý số quy tắc kinh nghiệm sau đây: * Quy tắc 1: Quá trình khử xảy catot - Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ khơng bị khử (khi H2O bị khử) - Các ion H+ (axit) cation kim loại khác bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): Mn+ + ne → M - Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O) Độ mạnh tính oxi hóa tăng dần K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+| Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+| H+ (axit) Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ H+ (H2O) nhận e Mn+ nhận e Mn+ nhận e Ví dụ điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl , CuCl HCl thứ tự ion bị khử là: Fe3+ + 1e → Fe2+ Cu2+ + 2e → Cu 2H+ + 2e → H2 Fe2+ + 2e → Fe * Quy tắc 2: Q trình oxi hố anot - Tại anot (cực dương) xảy q trình oxi hóa anion gốc axit, OH – (bazơ kiềm), H2O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi NO 3-, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–… khơng bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O b Điện phân dung dịch với điện cực trơ (platin ) * Điện phân dung dịch muối axit khơng có oxi (HCl, HBr ) với kim loại từ sau Al dãy điện hóa Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 CuCl2 → Cu2+ + 2ClH2O H+ + OHTại catot (-) : Cu2+ + 2e → Cu Tại anot (+) : 2Cl- → Cl2 + 2e GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi THPT Quốc gia → Phương trình ion: Cu2+ + 2Cl→ Phương trình phân tử: CuCl2 Cu↓ + Cl2 ↑ Cu↓ + Cl2 ↑ * Điện phân dung dịch muối axit có oxi (H 2SO4, HNO3 ) với kim loại từ sau Al dãy điện hóa Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO4 CuSO4 → Cu2+ + SO42H2O H+ + OHTại catot (-) : Cu2+ + 2e → Cu Tại anot (+) : 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e → Phương trình ion: 2Cu2+ + 2H2O 2Cu↓ + O2 ↑ + 4H+ → Phương trình phân tử: 2CuSO4+ 2H2O 2Cu↓ + O2 ↑ + 2H2SO4 * Điện phân dung dịch muối axit khơng có oxi (HCl, HBr ) với kim loại đứng trước Al dãy điện hóa (Al3+ ; Mg2+ ; Na+ ; K+ ; Ca2+ ) Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn NaCl → Na+ + ClH2O H+ + OHTại catot (-) : 2H2O + 2e → H2 ↑ + 2OHTại anot (+) : 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình ion: 2H2O + 2Cl→ Phương trình phân tử: 2NaCl + 2H2O H2 ↑ + 2OH- + Cl2 ↑ mnx H2 ↑ + 2NaOH + Cl2 ↑ dpdd Nếu khơng có màng ngăn Cl sinh tác dụng với dung dịch NaOH tạo nước Gia-ven theo phản ứng sau: 2NaOH + Cl → NaCl + NaClO + H 2O * Điện phân nước - Điện phân dung dịch kiềm (NaOH; KOH ) Ví dụ: Điện phân dung dịch NaOH NaOH → Na+ + OHH2O H+ + OHGV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ôn thi THPT Quốc gia Tại catot (-) : 2H2O + 2e → H2 ↑ + 2OHTại anot (+) : 4OH- → O2 ↑ + 2H2O + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑ - Điện phân dung dịch axit có oxi (H2SO4 ; HClO4 ; HNO3 ) Ví dụ: Điện phân dung dịch H2SO4 loãng H2SO4 → 2H+ + SO42H2O H+ + OHTại catot (-) : 2H+ + 2e → H2 ↑ Tại anot (+) : 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑ - Điện phân dung dịch muối axit có oxi (H2SO4 ; HClO4 ; HNO3 ) với kim loại từ Al kể trước (K+ ; Na+ ; Ca2+ ) Ví dụ: Điện phân dung dịch Na2SO4 Na2SO4 → 2Na+ + SO42H2O H+ + OH Tại catot (-) : 2H2O + 2e → H2 ↑ + 2OHTại anot (+) : 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑ * Chú ý: Môi trường dung dịch sau điện phân - Dung dịch sau điện phân có mơi trường axit điện phân muối tạo kim loại sau Al (trong dãy điện hóa) gốc axit có oxi như: CuSO 4, FeSO4, Cu(NO3)2 - Dung dịch sau điện phân có môi trường bazơ điện phân muối tạo kim loại đứng trước Al (Al, kim loại kiềm, kiềm thổ) gốc axit khơng có oxi như: NaCl, AlCl3, KBr + Dung dịch sau điện phân có mơi trường trung tính: điện phân dung dịch điện li cịn lại : KNO3, H2SO4, Na2SO4 c Điện phân dung dịch với anot (dương cực) tan Nếu điện phân ta dùng anot kim loại hợp kim lúc anot bị tan dần kim loại bị oxi hóa thành ion kim loại Ví dụ: Khi điện phân dung dịch CuSO4 thay cực dương (anot) trơ (Pt hay than chì) đồng sản phẩm điện phân khác GV: Nguyễn Thị Thu Nga – Trường THPT Bình Xuyên skkn 10 ... đề thi trung học phổ thông quốc gia hay thi học sinh giỏi tập điện phân Trong chương trình phổ thơng dạng tốn hóa điện phân học sinh bắt đầu học lớp 12 Với lớp 12 học sinh chủ yếu giải theo phương. .. Xuyên skkn 11 Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ôn thi THPT Quốc gia Phần 2: HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Chỉ có cation kim loại bị khử Phương. .. thử: Ngày 12/ 10/2019 áp dụng lớp 12A1, 12A3,12A6 Mô tả chất sáng kiến: Về nội dung sáng kiến: ? ?Phân loại phương pháp giải tập điện phân hóa học 12 dùng ơn thi Trung học phổ thông Quốc gia? ?? GV: