Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập hóa học là phương tiện cơ bản để dạy học sinh tập vận dụng kiến thức hóa học vào thực tế đời sống sản xuất và tập nghiên cứu khoa học 1 MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài Trong chương trình giáo dục[.]
1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Trong chương trình giáo dục phổ thơng ,Hóa học mơn học thuộc nhóm mơn khoa học tự nhiên cấp trung học phổ thông, học sinh lựa chọn theo định hướng nghề nghiệp, sở thích lực thân Nội dung mơn hóa học thiết kế thành chủ đề vừa đảm bảo củng cố mạch nội dung, phát triển kiến thức kỹ thực hành vừa giúp học sinh hiểu biết sâu sắc kiến thức sở chung môn học, làm sở để học tập ,làm việc, nghiên cứu Điểm bật mơn học đề cao tính thực tiển, trọng trang bị khái niệm công cụ phương pháp sử dụng công cụ giúp học sinh có kĩ vận dụng vào việc tìm hiểu giải vấn đề mức độ định Thực tế mơn hóa học học sinh lựa chọn ,nguyên nhân đến từ yếu tố khách quan chủ quan Chủ quan học sinh thấy khó, khơ khan, nặng lý thuyết ,khơng hiểu chất,bài tốn đa dạng phức tạp Vậy nhiệm vụ đặt giáo viên giảng dạy môn hóa học làm để học sinh trở lại u thích lựa chọn mơn mình.Rất cần giúp học sinh nhận thấy mơn hóa học mơn học hay,quan trọng khơng cịn mơn học khó học sinh điều phải thể tiết học chủ đề dạy học Sự cần thiết dạy môn phương pháp phù hợp trang bị cho em sở lý thuyết vững vàng hiểu chất từ vận dụng để xử lý tốt tập Xuất phát từ lý trên, thân giáo viên trực tiếp giảng dạy , ln khơng ngừng nghiên cứu, tìm tịi,học hỏi để xây dựng cho phương pháp dạy riêng tiết học, để học sinh thấy hứng thú hăng say tìm tịi chủ đơng tích cực học tập để việc học hóa, giải tập hóa khơng cịn q khó học sinh đồng thời giúp học sinh có cảm giác thoải mái sau tiết học Trong q trình giảng dạy mơn Hóa học trường THPT điện phân hay,khó quan trọng nên thường có mặt kì thi đặc biệt kì thi Quốc gia thực tế tài liệu viết điện phân cịn nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu hạn chế nội dung kiến thức kĩ giải tập điện phân cung cấp cho học sinh chưa nhiều.Vì vậy, học hay ơn tập hay gặp toán điện phân đề thi em thường thấy khó khăn, ngại bỏ qua Với ý nghĩa trình giảng dạy mạnh dạn đưa vấn đề nhỏ: “Hướng dẫn học sinh phát giải vấn đề học chủ đề điện phân” Với đề tài tơi nghĩ góp phần quan trọng để giải khó khăn Tơi chọn đề tài nghiên cứu với mong muốn tìm hiểu, đúc kết kinh nghiệm cho thân đưa áp dụng cho đối tượng học sinh trường tơi 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nhằm mục đích giúp học sinh phát giải ,làm rõ vướng mắc khó khăn mà đa số học sinh gặp phải skkn trình học nghiên cứu điện phân Việc nắm rõ chất lí thuyết ,biết vận dụng sáng tạo cơng thức, sử dụng linh hoạt góp phần giải nhanh, nhiều tập hố học điện phân chí khó, đa dạng tập 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu vấn đề sau: + Cơ sở lý luận có liên quan đến nội dung đề tài + Đưa giải số thắc mắc lí thuyết tập cụ thể 1.4 Phương pháp nghiên cứu -Nghiên cứu lý luận chung -Khảo sát điều tra từ thực tế dạy học -Tổng hợp so sánh, đúc rút kinh nghiệm skkn NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Đề tài nghiên cứu thực thực tế tiết dạy điện phân vận dụng điện phân Đặc biệt với phương pháp dạy học ngồi phát huy tính tích cực học sinh , giúp học sinh phát triển tư , khả vận dụng kiến thức học cách linh hoạt vào giải tập hóa học cịn giúp học sinh thấy hứng thú có niềm tin vào mơn 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Qua năm giảng dạy trường phổ thông luyện thi vào đại học, luyện thi trung học phổ thông quốc gia nhận thấy : +Mức độ đề thi tương đối dài với nhiều nội dung kiến thức + Đề có tốn tương đối dài ,tổng hợp khó + Nội dung tập phần điện phân nhiều với cách đa dạng -Trong nội dung điện phân + Học sinh sử dụng cơng thức hệ Farađây (ne) để giải nhanh toán điện phân + Đa số tập điện phân thường tính tốn theo bán phản ứng điện cực học sinh thường viết phương trình điện phân tổng qt giải theo + Học sinh thường lúng túng xác định trường hợp H2O bắt đầu điện phân điện cực (khi bắt đầu sủi bọt khí catot pH dung dịch không đổi) +Học sinh nhầm lẫn trình xảy điện cực +Học sinh viết sai thứ tự bán phản ứng xảy điện cực → tính tốn sai Vậy ngồi trang bị cho học sinh sở lý thuyết vững chắc,phạm vi vận dụng giúp học sinh kĩ phân tích giải thành thạo tốn phương pháp giải nhanh 2.3 Những kiến thức cần trang bị 2.3.1 Lý thuyết điện phân: *Khái niệm: -Tìm hiểu ví dụ điện phân muối NaCl nóng chảy: Kết thấy: Điện cực dương có khí Cl2 thoát ra, cực âm thu kim loại Na giải thích? Dẫn dắc học sinh Khi nóng chảy NaCl ? u cầu:Phân li: NaCl Na+ + ClDưới tác dụng điện trường ion di chuyển nào? u cầu: ion Cl- chuyển anot,tại xảy oxi hóa ion Cl2Cl- (l) Cl2 (k) + 2e ion Na+ chuyển catot,tại xảy khử ion Na+ 2Na+(l) + 2e 2Na (l) skkn Sơ đồ điện phân: Catot(-) NaCl(n/c) Anot(+) + Sự khử ion Na Sự oxi hóa ion Cl 2Na+ +2e 2Na 2Cl- Cl2 + 2e Phương trình điện phân: đpnc 2NaCl 2Na + Cl2 - Tìm hiểu trình điện phân dung dịch CuSO với điện cực trơ Kết thấy: Điện cực dương có khí O2 ra, cực âm thu kim loại Cu giải thích? Dẫn dắc học sinh viết sơ đồ điện phân Gợi ý: Trong dung dịch CuSO4 tồn phần tử nào? Dưới tác dụng điện trường ion di chuyển nào? Ở điện cực thực q trình gì? Sơ đồ điện phân: Catot(-) CuSO4,H2O Anot(+) 2+ Cu ,H2O 2SO4 ,H2O Xảy khử ion Cu2+ Xảy oxi hóa H2O Cu2+ +2e Cu 2H2O O2 + + 4H + 4e đpdd Phương trình điện phaân: CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 Từ dẫn dắc học sinh hình thành khái niệm điện phân? Sự điện phân: Là quá trình oxi hóa khử xảy ở bề mặt các điện cực cho dòng điện một chiều qua chất điện li nóng chảy, hoặc dung dịch chất điện li Như vậy,sự điện phân trình sử dụng điện để tạo biến đổi hóa học Trong thiết bị điện phân :(Cơ chế điện phân) Anot (A) được nới với cực dương của dịng điện mợt chiều, ở xảy sự oxi hóa Catot (K) được nới với cực âm của dịng điện mợt chiều, ở xảy sự khử Trong trình điện phân, tác dụng điện trường cation di chuyển cực âm (catot) anion di chuyển điện cực dương (anot) xảy bán phản ứng điện cực (sự phóng điện) Tại catot xảy q trình khử cation cịn anot xảy q trình oxi hóa anion. Câu hỏi đặt là: so với pin điện hóa, khác điểm nào? Dẫn dắc học sinh: cực dương (anot) điện cực âm(Catot) ,nó có trái ngược với pin điện hóa khơng? skkn Cho học sinh so sánh chất xảy catot anot em thấy giống nhau, khác dấu điện cực Vậy khác? Gợi ý dẫn dắc để học sinh nhận biết pin điện hóa thiết bị phát sinh dòng điện ,còn điện phân thiết bị tiêu thụ điện nên lí trái ngược dấu điện cực *Sự điện phân chất điện li *Điện phân chất điện li nóng chảy Trong thực tế, người ta thường tiến hành điện phân hợp chất (muối, bazơ, oxit) nóng chảy kim loại có tính khử mạnh Li, Na, K, Ba, Ca, Mg, Al Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm kiềm thổ) Tổng quát: Catot (-): Mn+ + ne → M Anot (+): 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình: 2MXn đpnc 2M+nX2 Câu hỏi đặt là: điện phân muối Clorua nóng chảy mà không dùng muối khác? Và dùng để điều chế kim loại kiềm kiềm thổ? Gợi ý: Khi nung nóng chảy,các muối khác nào? Học sinh phát ra: Không điện phân muối sun fat, cacbonat nhiệt độ nóng chảy muối cao,muối cacbonat bị phân hủy trước nóng chảy,muối nitrat nhiệt độ phân hủy thấp, nên chúng tham gia phân hủy trước tăng đến nhiệt độ nóng chảy.Một số muối AlCl3,ZnCl2 …có nhiệt độ nóng chảy sát với nhiệt độ hóa nên khơng thể điện phân nóng chảy (có tính thăng hoa) Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy Sơ đồ điện phân: Catot ( – ) Anot ( + ) + Na + 1e → Na 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân : Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm: Na, K) Tổng quát: Catot (-): M+ +1e→M Anot (+): 4OH- → O2 + 2H2O + 4e Phương trình điện phân: 4MOH đpnc 4M+O2 + 2H2O Câu hỏi đặt là: điện phân hiđroxit nóng chảy áp dụng để điều chế kim loại kiềm? Gợi ý: Khi nung nóng chảy,các hiddroxit khác nào? Học sinh phát được:Vì có kim loại kiềm bền tác dụng nhiệt kim loại khác nhiệt độ cao bị phân hủy thành oxit tương ứng Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) Anot ( + ) skkn Na+ + 1e → Na 4OH- → O2 + 2H2O + 4e Phương trình điện phân là: Điện phân nóng chảy oxit: (Chỉ dùng điều chế Al) Câu hỏi đặt là: điện phân oxit nóng chảy dùng để điều chế Al mà không dùng để điều chế kim loại khác? Dẫn dắc: Nhiệt độ nóng chảy oxit nào? Học sinh phát được:Vì nhiệt độ nóng chảy oxit thường cao, tốn Vậy nhiệt độ nóng chảy Al2O3 cao dùng? Dẫn dắc: Nếu từ Al(OH)3 , AlCl3 sao? Học sinh phát được:-Vì với Al khơng cịn cách khác ( Al(OH)3 bền cịn AlCl3 có tính thăng hoa) -Giáo viên bổ sung:Người ta tìm thấy thêm criolit (Na3AlF6) làm giảm nhiệt độ nóng chảy oxit cách đáng kể Ví dụ 3: Điện phân Al2O3 nóng chảy thực tế cần thêm criolit (Na3AlF6) Sơ đồ điện phân: Al2O3 nóng chảy 2Al3+ + 3O2Catot ( – ) Anot ( + ) 3+ Al + 3e → Al 2O2- → O2 + 4e Phương trình điện phân là: Vai trị criolit (Na3AlF6): + Criolit (Na3AlF6) có vai trị quan trọng làm giảm nhiệt độ nóng chảy Al2O3 từ 2050oC xuống khoảng 900oC + Làm tăng độ dẫn điện hệ + Tạo lớp ngăn cách sản phẩm điện phân môi trường ngồi Chú ý anot làm than chì: Nếu điện cực làm graphit (than chì) bị khí sinh anot ăn mịn Khí anot sinh thường hỗn hợp khí CO, CO2 và O2 Câu hỏi đặt là: dùng phương pháp điện phân nóng chảy để điều chế kim loại có tính khử mạnh Li, Na, K, Ba, Ca, Mg, Al mà không điều chế kim loại khác? Gợi ý:Chất điện li phân ly ion nào? Nhiệt độ nóng chảy chúng cao khơng? Học sinh phát được: không dùng để điều chế kim loại khác tốn kém, chất điện li phân li thành ion nung nóng chảy hịa tan nước nung nóng chảy tốn kém,vì nhiệt độ nóng chảy hợp chất ion cao -Mặt khác muối clorua kim loại khác đa số thuộc liên kết cộng hóa trị nên dễ thăng hoa Điện phân dung dịch chất điện li nước Ví dụ 1:Xét điện phân dung dịch NaCl : NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) skkn Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH2NaCl + 2H2O điện phân 2NaOH + Cl2 + H2 Ví dụ 2:Xét điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ Sơ đồ điện phân: CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot(+) Cu2+,H2O SO42-,H2O Xảy khử ion Cu2+ Xảy oxi hóa H2O Cu2+ +2e Cu 2H2O O2 + + 4H + 4e -Phương trình điện phân: CuSO4 + 2H2O điện phân 2Cu + O2 + 2H2SO4 Câu hỏi đặt là: điện cực nước tham gia tham gia nào? Gợi ý: - Ở điện cực xảy q trình gì? Vai trị phần tử tham gia? Vậy phần tử tham gia trước? Học sinh phát được: + Cực âm (-): Xảy khử, chất có tính oxi hóa mạnh nhận electron trước + Cực dương (+): Xảy oxi hố, chất có tính khử mạnh cho electron trước Vậy cần nắm thứ tự khả oxi hóa khử chất giải vấn đề Khả oxi hóa cation catot (cực âm): Ở catot xảy trình khử sau đây: Mn+ + ne → M hoặc 2H+(axit) + 2e → H2 Hoặc ion hiđro nước bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OHKhả bị bị khử cation sau: K+< Al3+< H+ (của H2O) < Zn2+ H+ (của axit)< Cu2+ Vậy điện phân dung dịch dùng để điều chế kim loại nào?Tại sao? Học sinh xác định được từ Al3+ đến ion đầu dãy Na+, Ca2+, K+ không bị khử dung dịch, nên điện phân dung dịch dùng để điều chế kim loại sau Al Khả khử anion anot ( cực dương): Với anot trơ: Ở anot xảy trình khử sau đây: 2Cl- → Cl2 + 2e 4OH- → O2 + 2H2O + 4e Hoặc ion OH- của nước bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Khả bị oxi hóa anion sau: Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa theo thứ tự : S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O> NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-… skkn Học sinh xác định anion gốc axit NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-… khơng bị oxi hóa Với anot tan: Nếu điện phân dùng kim loại Ni, Cu, Ag… ( trừ Pt) làm anot kim loại dễ bị oxi hóa anion chúng tan vào dung dịch (anot tan) theo sơ đồ: M (anot) → Mn+(dd) + ne 2.3.2 Vận dụng làm số tập lí thuyết Ví dụ 1: Viết sơ đồ điện phân dung dịch CuCl2 với anot trơ? Yêu cầu: PT điện li: CuCl2 (dd) → Cu2+ + 2ClCatot ( – ) Anot ( + ) Cu ,H2O Cl-, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân : CuCl2 đpdd Cu + Cl2 Ví dụ 2: Viết sơ đồ điện phân dung dịch NaCl bão hịa với điện cực trơ có màng ngăn Yêu cầu: PT điện li: NaCl(dd) → Na+ + ClCatot ( – ) Anot ( + ) + H2O, Na Cl-, H2O 2H2O + 2e →H2 + 2OH- 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân :2NaCl + 2H2O đpdd 2NaOH +H2 +Cl2 Nếu khơng có màng ngăn thì: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O nên phương trình điện phân là: NaCl + H2O đpdd NaClO + H2 Ví dụ 3: Viết sơ đồ điện phân dung dịch ZnSO4 với anot trơ? Yêu cầu: PT điện li: ZnSO4 (dd) → Zn2+ + SO42Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ Zn , H2O H2O, SO42 Zn2+ + 2e → Zn 2H2O→ O2 + 4H+ + 4e 2ZnSO4 +2H2O đpdd 2Zn +2H2SO4 +O2 Ví dụ 4: Viết sơ đồ điện phân dung dịch hỗn hợp chứa NaCl, CuSO4 với anot trơ, thứ tự xảy điện cực Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ + Cu Na , H2O Cl-, SO42-, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e →H2 + 2OH2H2O→ O2 + 4H+ + 4e Ví dụ 5: Viết sơ đồ điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, Cu(NO3)2,HNO3 với anot trơ, thứ tự xảy điện cực Catot ( – ) Anot ( + ) 3+ 2+ + Fe , Cu , H , H2O Cl , NO3-, H2O Fe3+ + 1e → Fe2+ Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H+ + 2e → H2 2H2O→ O2 + 4H+ + 4e Fe2+ + 2e → Fe skkn 2H2O + 2e →H2 + 2OH2.3.3.Vận dụng giải toán điện phân Để giải tốn điên phân ngồi vận dụng linh hoạt phương pháp hai yếu tố quan trọng là: Nắm thứ tự oxi hóa khử ion xảy điện cực Xác định phản ứng điện phân thuộc phản ứng oxi hóa khử , nên phương pháp giải toán đặc biệt hiệu sử dụng phương pháp bảo toàn (e) Cơ sở dựa vào công thức biểu diễn định luật Faraday: (*) Trong đó: m : khối lượng chất thu điện cực( gam) A: Khối lượng mol nguyên tử khối lượng mol phân tử thu điện cực n: Số electron mà nguyên tử ion cho nhận I : Cường độ dịng điện ,tính ampe(A) t : Thời gian điện phân ,tính giây (s) F : Hằng số Faraday (F = 96500 culông/mol) Từ (*) suy Số mol electron nhường nhận điện cực : Ví dụ 1: (Bài tập SGK Hóa học 12 ) Điện phân ( điện cực trơ ) dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị với dòng điện cường độ 3A Sau 1930 giây điện phân thấy khối lượng catot tăng 1,92gam a.Viết phương trình hóa học phản ứng xảy điện cực b Xác định tên kim loại Hướng dẫn: a PT điện li: MSO4 (dd) → M2+ + SO42Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ M , H2O H2O, SO42 M2+ + 2e → M 2H2O→ O2 + 4H+ + 4e b = 0,06 mol ]nM = 0,03 mol ] M=m/n =64 ]kim loại M Cu Ví dụ 2: (Bài tập SGK Hóa học nâng cao12 ) Điện phân 200ml dung dịch có chứa muối Cu(NO3)2 AgNO3 với cường độ dòng điện 0,804A đến bọt khí bắt đầu cực âm thời gian giờ, khối lượng cực âm tăng thêm 3,44gam Hãy xác định nồng độ mol muối dung dịch ban đầu Hướng dẫn: Khi bọt khí bắt đầu xảy cực âm tức Cu2+ vừa hết, từ ta có : Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ + Cu , Ag , H2O H2O, NO3 Ag+ + 1e → Ag Cu2+ + 2e →Cu 2H2O→ O2 + 4H+ + 4e skkn Gọi = a mol ; = b mol Theo giả thiết : mKL = 64a + 108b = 3,44 g ne = 2nCu + nAg = = 0,06 mol (ne nhận = điện tích ion KL nKL ) ] Ta có Hệ PT : Vậy CM = CM = 0,1M Ví dụ 3:( phương pháp giải tốn vô – Phạm Văn Hoan) Cho 200ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 0,2M AgNO3 0,1M Điện phân dung dịch với điện cực trơ cường độ dòng điện I = 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân thấy khối lượng catot tăng m gam Giá trị m = ? Hướng dẫn: ne = = mol Thứ tự nhận e catot: Ag+, Cu2+ Ag+ + e → Ag 0,02→0,02→0,02 < 0,06 ] ne ] Cu2+ tiếp tục PƯ Cu2+ + 2e → Cu n Cu2+ ban đầu = 0,04 > 0,02 ← 0,04→ 0,02 ] Cu2+ dư : 0,02 mol ] mKL ( catot) = (108+64).0,02 = 3,44 g Ví dụ 4: (Đề đại học khối A năm 2013 ) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp hiệu suất 100%) đến nước bắt đầu bị điện phân hai điện cực ngừng điện phân, thu dung dịch Xvà 6,72 lít khí (đktc) anot Dung dịch X hịa tan tối đa 20,4g Al2O3 Giá trị m là: A 23,5 B 25,6 C 50,4 D 51,1 Hướng dẫn: Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ + Cu , Na , H2O Cl , SO42-, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e →H2 + 2OH2H2O→ O2 + 4H+ + 4e +Hướng dẫn học sinh phân tích: Dung dịch X hịa tan Al2O3 nên X phải có mơi trường axit kiềm Điện phân đến nước bắt đầu bị điện phân hai điện cực ngừng điện phân tức nướcchỉ tham gia điện cực Đặt a,b số mol CuSO4 NaCl Trường hợp 1: dd sau điện phân có mơi trường axit (H+) ; ca tot Cu2+ vừa hết ] nH+ = 1,2 mol ]nO2 =0,3 =nkhí anot ]khơng có Cl2 vơ lí (loại) Trường hợp 2: dd sau điện phân có mơi trường kiềm (OH-) ; a not Cl- vừa hết Al2O3 +2OH- → 2AlO2- +H2O 10 skkn ] nOH- =0,4 mol ] nH2 = 0,2 mol ]nCl2 = nkhi anot= b/2=0,3 ]ne= b=0,6 mol ]2a+ 0,2.2 =0,6 ]a=0,1 ]m=51,1 gam Ví dụ 5: (Đề cao đẳng năm 2014 ) Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 0,05 mol NaCl dịng điện có cường độ khơng đổi 2A (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Sau thời gian t giây ngừng điện phân, thu dung dịch Y khí hai điện cực có tổng thể tích 2,24 lít (đktc) Dung dịch Y hịa tan tối đa 0,8g MgO Biết hiệu suất điện phân 100%, khí sinh không tan dung dịch Giá trị t A 6755 B 772 C 8685 D 4825 +Hướng dẫn học sinh phân tích: Bài cho dung dịch Y hòa tan MgO oxit bazơ ,nên có trường hợp mơi trường axit (tức anot có nước tham gia) Khí sinh điện cực nên catot nước tham gia Vậy Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ + Cu , Na , H2O Cl , SO42-, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e →H2 + 2OH2H2O→ O2 + 4H+ + 4e Khi dừng điện phân phản ứng xảy là: H+ +OH- → H2O sau 2H+ + MgO →Mg2+ + H2O Ta có nH+ =2nMgO =0,04 mol Y chứa H+ (0,04 mol); SO42- (0,05 mol);Na+ Theo bảo tồn điện tích ; nNa+ = 0,06 mol ]Taị anot: nCl2 = 0,03 mol nO2 =a mol Tại catot: nCu =0,05 mol nH2 =b mol ] nkhí = a+ b+ 0,03= 0,1 Bảo toàn e: 4a+0,03.2 =2b +0,05.2 ] a=0,03 b= 0,04 ] ne =0,05.2 +0,04.2 =0,18 ] ne = It/F ]t=8685s Ví dụ 6: (Đề đại học khối A năm 2011 ) Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl 28,2 gam Cu(NO3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khối lượng dung dịch giảm 10,75 gam ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay không đáng kể) Tất chất tan dung dịch sau điện phân A KNO3 KOH B KNO3, KCl KOH C KNO3 Cu(NO3)2 D KNO3, HNO3 Cu(NO3)2 +Hướng dẫn học sinh phân tích: Khối lượng dung dịch giảm chất rắn sinh bám điện cực khí khỏi dung dịch Khối lượng dd giảm gồm có Cu khí Cl2 có O2, Cu2+ hết chưa hay Cl- hết chưa O2 có sinh khơng? Giả thuyết lại cho lượng chất ban đầu ] để xét trường hơp (dài) ta dùng phương pháp so mốc Cụ thể: 11 skkn Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ + -Cu , K , H2O Cl , NO3 , H2O 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e →H2 + 2OH2H2O→ O2 + 4H+ + 4e Giả sử Cu2+ vừa hết ]nCu = 0,15 mol ]ne = 0,3 ] nCl2 = 0,05 ]nO2 = 0,05 ] mdd giam =14,75 > 10,75 ] Cu2+ dư Giả sử Cl- vừa hết ] nCl2 =0,05 ]ne = 0,1 ] nCu =0,05 ] mdd giam =6,75 < 10,75 ] Cl- hết H2O tham gia anot Vậy Cu2+ dư anot Cl- hết H2O tham gia, tất chất tan dung dịch sau điện phân KNO3, HNO3 Cu(NO3)2 Ví dụ 7: (Trong 216 tập hóa vơ cực hay ) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm CuSO4 KCl diện cực trơ, màng ngăm xốp với cường độ dịng điện khơng đổi Kết trình điện phân ghi theo bảng sau: Thời gian t ( giây ) 2t ( giây ) Catot (-) Khối lượng tăng 10,24 gam Khối lương tăng 15,36 gam Anot (+) 2,24 lít hợp khí (đktc) V lít hợp khí (đktc) Khẳng định A.Giá trị V 4,480 lít B.Giá trị m 44,36 gam C.Giá trị V 4,928 lít D.Giá trị m 43,08 gam +Hướng dẫn học sinh phân tích: Khi tăng thời gian điện phân lên 2t(s) khối lượng catot tăng 15,36 gam ] catot thời điểm t(s) Cu2+ dư, thời điểm 2t(s) Cu2+ hết H2O tham gia Trên anot thời điểm t(s) thu hổn hợp khí ]là Cl2 O2 Ta có: Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ + 2Cu , K , H2O Cl , SO4 , H2O 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e →H2 + 2OH2H2O→ O2 + 4H+ + 4e Thời điểm t(s): ne = nCu =0,32 mol ; nCl2 = a mol ;nO2 = b mol ] a+b = 0,1 ; theo bảo toàn e ] 2a+4b = 0,32 ] a=0,04 ; b=0,06 Thời điểm 2t(s): ne = 0,32 =0,64 ; Tại catot: nCu =0,24 ] nH2 =0,08 mol Tại anot: nCl2 = 0,04 mol ] nO2 = 0,14 mol ]V=4,032 lít ; m=44,36 gam] Đ/á B Ví dụ 8: (Đề THPTQG năm 2019 ) 12 skkn Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl vào nước, thu dung dịch X Tiến hành điện phân X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, dịng điện có cường độ khơng đổi Tổng số mol khí thu điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên (đồ thị gấp khúc điểm M, N) Giả sử hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua bay H2O Giá trị m A 23,64 B 16,62 C 20,13 D 26,22 +Hướng dẫn học sinh phân tích: Trên đồ thị khí chắn Cl2, đến điểm M hướng đồ thị thay đổi với độ dốc lớn chứng tỏ khí với tốc độ nhanh ]là khí H2 Đến N lại có đổi hướng ]từ M đến N Cl2 H2, từ N Cl2 hết ,có O2 sinh H2 Ta có: Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ + Cu , Na , H2O Cl , SO42-, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e →H2 + 2OH2H2O→ O2 + 4H+ + 4e Đoạn 1: nCl2 = 0,06 mol; ne = 0,12 mol Đoạn 2: nH2 =nCl2 = x mol Đoạn 3: nO2 = y mol ] nH2 =2y mol Tổng số mol khí 0,06+2x+3y =0,288 ne anot = 2(0,06+x)+ y =3,2 0,12 ] x = 0,06; y = 0,036 ] nCuSO4 = nCu = nCl2(đoạn 1) = 0,06 nNaCl = 2nCl2 = 0,24 ] m = 23,64 gam Ví dụ 9: (: (Đề THPTQG năm 2015 ) Điện phân dung dịch muối MSO4 (M kim loại) với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi Sau thời gian t giây thu a mol khí anot Nếu thời gian điện phân 2t giây tổng số mol khí thu hai điện cực 2,5 a mol Giả sử hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước Phát biểu sau sai? A.Tại thời điềm 2t giây có bọt khí catot B.Tại thời điểm t giây, ion M2+ chưa bị điện phân hết C.Dung dịch sau điện phân có pH < D.Khi thu 1,8a mol khí anot chưa xuất bột khí catot +Hướng dẫn học sinh phân tích: Bài đơn giản khí bên anot có khí O2 Ta có: Catot ( – ) Anot ( + ) 2+ M , H2O H2O, SO42 M2+ + 2e → M 2H2O→ O2 + 4H+ + 4e 13 skkn 2H2O + 2e →H2 + 2OHSau thời gian t giây thu a mol khí anot] ne=4a ]thời gian điện phân 2t giây thu 2a mol ] ne=8a ]nH2 =0,5a ]nM =3,5a Vậy : -Tại thời điềm 2t giây có bọt khí catot 0,5a -Tại thời điểm t giây] ne=4a]nM =2a 7a , nên catot nước tham gia ] khí ra] Phát biểu sai D 2.4 Hiệu Sáng kiến kinh nghiệm Đề tài góp phần giúp em học sinh có niềm tin vào mơn, thích thú hăng say học tập,tìm hiểu khai thác nội dung Đề tài giúp em học sinh tích cực tự tin hoạt động tìm kiếm hướng giải cho tập điện phân từ đơn giản đến phức tạp Với việc áp dụng bước giải dạng tập điện phân giúp em có phương pháp tư hoàn toàn Từ chỗ lúng túng gặp toán điện phân chưa biết phân dạng, phần lớn em biết vận dụng kỹ bồi dưỡng để giải thành thạo nhiều tốn phức tạp Có nhiều em biết sáng tạo giải tốn hóa học, có nhiều cách giải nhanh thông minh Đa số em hiểu vận dụng tốt kiến thức truyền thụ kiểm tra học sinh giỏi, đề thi THPT Quốc gia em biết cách giải tập điện phân đạt kết cao Qua đề tài này, kiến thức, kỹ HS củng cố cách vững chắc, sâu sắc, kết học tập học sinh nâng cao 3.Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận: Trong trình vận dụng đề tài, rút số kinh nghiệm sau: Giáo viên cần nghiên cứu kỹ sở lí thuyết điện phân đặt tình có vấn đề Giáo viên phân tích sở lý thuyết sau đưa tập mẫu, hướng dẫn phân tích đề để học sinh xác định hướng giải tự giải, từ em rút phương pháp chung để giải tốn loại Sau phân tích cụ thể tơi tổ chức cho HS giải tập tương tự mẫu; phát triển vượt mẫu cuối nêu tập tổng hợp Cách làm giúp cho giáo viên dễ dàng phát sai lầm nhận thức học sinh, giúp học sinh hiểu lý thuyết sâu sắc Không nên phân nhiều dạng phần khiến học sinh khó nhớ rối mà cần trang bị cho học sinh sở chung Với sáng kiến này, hi vọng tạo thêm tư liệu cho đồng nghiệp công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, tạo tiền đề vững cho việc bồi dưỡng nhân tài đất nước sau 3.2.Kiến nghị: 14 skkn Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm hạn chế, kiến thức đề tài nghiên cứu tương đối rộng khó nên chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong đồng nghiệp,các thầy cơ, nhà quản lí đóng góp ý kiến cho để lại tiếp tục đề tài cách hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn ! XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hoá, ngày 19 tháng 5năm 2021 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết đề tài Bùi thị Tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sách tìm hiểu Chương trình mơn Hóa học - Nghiên cứu lý thuyết sách giáo khoa, sách giáo viên hóa học tài liệu tham khảo - Nghiên cứu số đề thi vào trường Đại học, Cao đẳng THPTQG -Tạp chí hóa học ứng dụng - Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên giáo viên THPT chu kì III (2004-2007) - Tham khảo hỏi ý kiến đồng nghiệp 15 skkn DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SKKN ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN Họ tên tác giả: Bùi thị Tâm Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên – Trường THPT Lương Đắc Bằng TT Tên đề tài SKKN Cấp đánh Kết Năm học giá xếp loại đánh giá đánh giá xếp xếp loại loại Sở B 2004-2005 Sở B Sử dụng phương pháp bảo toàn e để giải tập hoá học Sử dụng phương pháp dùng 2008-2009 phương trình ion thu gọn để giải tập hố học Sử dụng phương pháp bảo tồn điện tích để giải tập 2011-2012 Sở C Sở C hóa học Sử dụng phương pháp bảo tồn điện tích dung 2014-2015 dịch để giải tập hóa học 16 skkn MỤC LỤC Nội dung Trang 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 lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Những kiến thức cần trang bị 2.3.1 Lý thuyết điện phân 2.3.2 Vận dụng số tập lý thuyết 2.3.3 Vận dụng giải toán điện phân 2.4 Hiệu SKKN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Tài liệu tham khảo 1 2 3 3 13 14 14 14 15 17 skkn SỞ GD&ĐT THANH HÓA TRƯỜNG THPT LƯƠNG ĐĂC BẰNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ KHI HỌC CHỦ ĐỀ ĐIỆN PHÂN Người thực hiện: Bùi Thị Tâm Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Lương Đắc Bằng SKKN thuộc mơn: Hóa Học 18 skkn THANH HÓA NĂM 2021 ... từ thực tế dạy học -Tổng hợp so sánh, đúc rút kinh nghiệm skkn NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Đề tài nghiên cứu thực thực tế tiết dạy điện phân vận dụng. .. pin điện hóa thiết bị phát sinh dòng điện ,còn điện phân thiết bị tiêu thụ điện nên lí trái ngược dấu điện cực *Sự điện phân chất điện li *Điện phân chất điện li nóng chảy Trong thực tế, ... thuyết điện phân 2.3.2 Vận dụng số tập lý thuyết 2.3.3 Vận dụng giải toán điện phân 2.4 Hiệu SKKN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Tài liệu tham khảo 1 2 3 3 13 14 14 14 15 17 skkn