Phân loại bài tập và một số sai lầm khi giải bài tập điện phân trong chương trình hóa học lớp 12 thpt

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN SINH VIÊN: TRỊNH THÚY LIÊN MÃ SV: 1562010022 SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ NHUNG MÃ SV: 1164010042 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: SƢ PHẠM HÓA HỌC THUYẾT MINH ĐỀ CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chun ngành: Kế tốn GVHD: TS HỒNG Mã số:THỊ 401 HƢƠNG THỦY 05 năm “Thực trạng mộtThanh số giải Hóa, pháp tháng hồn thiện kế 2019 tốn Ngun vật liệu Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư Xây dựng Thăng Long” MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hóa học mơn khoa học trƣờng THCS THPT Đây mơn học đƣợc đƣa vào chƣơng trình giáo dục phổ thông từ năm lớp 8, nhiên môn thƣờng xuyên sử dụng thi tốt nghiệp THPT ba môn bắt buộc kỳ thi tuyển sinh vào đại học, cao đẳng trung cấp chuyên nghiệp khối A, B Bài tập hóa học phƣơng tiện để dạy học sinh học tập, vận dụng kiến thức học vào thực tế sống sản xuất tập nghiên cứu khoa học Nó cung cấp cho học sinh kiến thức đƣờng giành lấy kiến thức Bài tập hóa học giữ vai trò quan trọng việc thực mục tiêu đào tạo Nó vừa mục đích vừa nội dung, vừa phƣơng pháp dạy học thực nghiệm Do cần ý đến việc sử dụng tập hóa học cho hợp lý mức nhằm nâng cao khả học tập học sinh Đặc biệt việc sử dụng tập điện phân trƣờng THPT Sự điện phân có vai trị vơ quan trọng cơng nghiệp nhƣ sản xuất khí, sản xuất muối, sản xuất bazơ Lý thuyết điện phân có chƣơng trình hóa học 12 nâng cao ứng dụng điện phân điều chế kim loại Vì tập điện phân cịn ít, dạng tập khó cần yêu cầu cao việc vận dụng kiến thức nên dễ mắc nhầm lẫn học sinh Để có kiến thức vững sâu sắc cần nắm vững sở lý thuyết điện phân đồng thời phải biết vận dụng kiến thức để giải tập điện phân Qua phát huy tích cực linh hoạt sáng tạo học tập nhƣ sống Để giải vấn đề cần hƣớng dẫn học sinh nắm vận dụng sáng tạo nội dung lý thuyết điện phân Nhƣ đòi hỏi ngƣời giáo viên phải có kiến thức vững vàng, phong phú ln tự học hỏi bổ sung kiến thức cho có phƣơng pháp dạy học sinh thích hợp để hƣớng dẫn học sinh vận dụng giải vấn đề đặt Bên cạnh đó, q trình nhận thức học sinh, em lại hay mắc sai lầm định kiến thức, kỹ tƣ Những sai lầm học sinh thƣờng hay dễ mắc phải giải tập hóa học, điều dẫn đến sai lầm khơng đƣợc học sinh nhận thấy kịp thời gây ảnh hƣởng đến lực giải tập hóa học học sinh Việc tìm nguyên nhân sai lầm khắc phục đƣợc sai lầm này, nhằm rèn luyện lực giải tập hóa học cho học sinh đồng thời nâng cao hiệu dạy học hóa học trƣờng THPT cần thiết Với lý trên, mạnh dạn tiến hành triển khai nghiên cứu để tài: Phân loại tập số sai lầm giải tập điện phân chƣơng trình hóa học lớp 12 - THPT Mục đích nghiên cứu Góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học hóa học trƣờng THPT Giúp giáo viên học sinh có nhìn hệ thống tập điện phân, phƣơng pháp giải cho dạng tập sai lầm thƣờng gặp học sinh giải tập điện phân Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu sở lý luận tập điện phân Nghiên cứu, phƣơng pháp giải sai lầm học sinh q trình giải tập hóa học THPT Đối tƣợng nghiên cứu Quá trình dạy học hóa học trƣờng phổ thơng Hệ thống phƣơng pháp giải sai lầm thƣờng gặp học sinh giải số dạng tập điện phân Phạm vi nghiên cứu Phân loại tập số sai lầm học sinh giải tập điện phân giảng dạy trƣờng THPH Giả thuyết khoa học Nếu giáo viên biết cách khai thác việc sử dụng tập điện phân cho học sinh cách có hiệu góp phần dạy học hóa học nói chung tập điện phân nói riêng Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực khóa luận tơi sử dụng phƣơng pháp: Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận ( nghiên cứu lý thuyết lý luận dạy học nói chung lí luận tập nói riêng, nghiên cứu SGK, sách tham khảo tập điện phân) Phƣơng pháp phân tích tổng hợp Thực nghiêm học sinh THPT Đóng góp đề tài 8.1 Về mặt lí luận Xây dựng đƣợc sở lí luận tập hóa học, làm sáng tỏ tác dụng vai trị to lớn tập hóa học việc dạy học hóa hoc trƣờng phổ thông Đƣa hệ thống dạng tập điện phân sai lầm thƣờng gặp học sinh giải tập điện phân 8.2 Về mặt thực tiễn Cung cấp hệ thống tập theo cách phân loại, đƣa phƣơng pháp giải cho dạng tập khắc phục sai lầm học sinh giải tập điện phân Điểm đề tài Xây dựng đƣợc nhiều tập hay lựa chọn tập nhằm vào lĩnh vực tri thức trọng tâm để đào tạo điều kiện cho học sinh phân loại Sắp xếp làm sáng tỏ vấn đề chủ chốt q trình hóa học điện phân Thơng qua nhiều dạng tập học sinh biết cách vân dụng tri thức lực vào thực tiễn, đồng thời làm quen với tình vận dụng Hệ thống tập theo cách phân loại dạng tập số sai lầm học sinh giải tập phần điện phân lớp 12 cho giáo viên học sinh CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN A Tổng quan điện phân 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Sự điện phân [1] 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 - Sự điện phân trình sử dụng điện để tạo biến đổi hóa học - Trong q trình điện phân, dƣới tác dụng điện trƣờng cation chạy cực âm (catot) anion chạy cực dƣơng (anot), xảy phản ứng điện cực (sự phóng điện) - Tại catot xảy q trình khử cation (Mn+ + ne → M) anot xảy q trình oxi hóa anion (Xn- → X + ne) - Ngƣời ta phân biệt: Điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch chất điện li nƣớc, điện phân dùng điện cực dƣơng tan hay tƣợng dƣơng cực tan 1.1.2 Điện cực [3] Vật dụng làm điện cực có ảnh hƣởng tới tiến hành trình điện phân Điện cực dùng điện phân gồm loại sau: điện cực trơ, điện cực khí, điện cực tan, điện cực rắn Xong chủ yếu loại điện cực: điện cực trơ điện cực tan 1.1.2.1 Điện cực trơ Điện cực trơ thƣờng đƣợc chế tạo than, platin, graphit chúng nguyên tố có giá trị đại số điện cực lớn, điện phân chúng khơng bị biến đổi mặt hóa học sử dụng điện cực trơ có electron đƣợc chuyển mạch ngồi nhờ oxi hố anion phân tử nƣớc Ví dụ: Điện cực graphit nhúng dung dịch chứa đồng thời dạng oxi hóa dạng khử cặp oxi hóa – khử: Pt/Fe3+, Fe2+: Pt/Sn4+, Sn2+… Phản ứng xảy điện cực: oxh + ne  khử Ta điện cực: E = E0 + [ ] 1.1.2.2 Điện cực tan Điện cực tan đƣợc chế tạo từ kim loại nhƣ Cu, Zn, Ag, Ni… Khi sử dụng anot tan, thân anot cho electron qua mạch ngồi cịn ion vào dung dịch Phản ứng xảy điện cực: Mn+ aq +ne  M(r) Thế điện cực: E = E0 + [ ] 1.1.2.3 Điện cực khí Điện cực khí gồm kim loại trơ hay graphit đóng vai trị vật dẫn điện đồng thời vật mang phân tử khí đƣợc nhúng dung dịch chứa ion tƣơng ứng đƣợc bão hịa khí tƣơng ứng Ví dụ: Điện cực hidro H2(pt) Phản ứng điện cực: H3O+ + e  H2 (k) + H2O Thế điện cực: E = E0 + [ ] √ 1.1.2.4 Điện cực rắn Điện cự rắn điện cực kim loại tiếp xúc với muối tan dung dịch muối khác có anion Ví dụ: Điện cực bạc – bạc clorua: Ag/AgCl, KCl Calomen: Hg/Hg2Cl2, KCl Phản ứng xảy điện cực calomen: Hg2Cl2 + 2e  2Hg +2ClThế điện cực: E = E0 + [ ] Vì [ Mn+ ] tồn dung dịch anion tạo thành với muối tan [ Mn+ ] đƣợc xác định tích số tan ( T) muối khó tan nồng độ anion tƣơng ứng Chẳng hạn điện cực calomen [ ]= [ ] 1.2 Khảo sát điện phân [3] 1.2.1 Quá trình điện phân 1.2.1.1 Quá trình phân li chất Viết q trình phân li chất Ví dụ: NaCl  Na+ + ClCần ý điều kiện điện phân điện phân nóng chảy hay điện phân dung dịch mà xét trình điện li nƣớc Nếu chất điện phân dung dịch (dung mơi H2O) viết phƣơng trình điện li H2O nhƣng điện li không đáng kể nên không xét khảo sát thu gọn 1.2.1.2 Quá trình cho nhận eletron điện cực Trƣớc hết cần nắm rõ di chuyển ion trình điện phân Các cation di chuyển dung dịch theo chiều dòng điện quy ƣớc có nghĩa chúng di chuyển catot (âm) anion ngƣợc lại chúng di chuyển anot (dƣơng) Trên bề mặt điện cực xảy phản ứng ion electron đƣợc gọi phản ứng oxh - khử bề mặt điện cực Chẳng hạn dung dịch CuBr2 Ở catot: xảy khử ion Cu2+ thành Cu: Cu2+ +2e  Cu Ở anot: xảy oxi hóa ion Br- thành Br2: 2Br-  Br2 + 2e Đây giai đoạn quan trọng cần xác định rõ ion đƣợc ƣu tiên nhận nhƣờng electron sản phẩm đƣợc tạo 1.2.1.3 Phương trình điện phân Đây phƣơng trình điện phân điện phân việc thu gọn phƣơng trình điện li, trình xảy điện cực Ví dụ: NaCl  Na+ + ClNa+ +1e  Na 2Cl-  Cl2 +2e Phƣơng trình điện phân : 2NaCl → 2Na + Cl2 1.2.1.4 Một số phản ứng phụ trình điên phân Xét phản ứng phụ xảy cặp sau: + Chất tạo thành điện cực + Chất tan dung dịch + Chất dùng làm điện cực Do để tránh phản ứng phụ xảy phải có màng ngăn xốp, có thêm chất phụ gia khác hay biện pháp cụ thể để khắc phục hao hụt tốn  Lƣu ý: Trong khảo sát điện phân, làm tập điện phân cần ý đến trƣờng hợp điện phân có phản ứng phụ 1.2.2 Định luật Faraday[3] Lƣợng chất điện cực q trình điện phân đƣợc xác định biểu thức Faraday Mx = Trong đó: Mx: khối lƣợng chất X điện cực ( g/mol ) A: kim loại mol chất X I: cƣờng độ dòng điện I (A) T: thời gian điện phân (s) Q = It điện lƣợng ( C ) n: số electron trao đổi phản ứng điện cực F: số Faraday phụ thuộc đơn vị thời gian F = 96500 với thời gian tính giây (s) Giá trị tính gam gọi đƣơng lƣợng gam chất X Kí hiệu Đx *Lƣu ý: + Tổng số đƣơng lƣợng chất thoát catot + Khối lƣợng chất thoát điện cực tỉ lệ thuận với đƣơng lƣợng chúng = + Số mol chất thu đƣợc điện cực tỉ lệ nghịch với hóa trị chúng: = Định luật Faraday có ý nghĩa lớn tiến hành phép tính có liên quan đến điện phân 1.2.3 Các trường hợp điện phân 1.2.3.1 Điện phân nóng chảy [3] Áp dụng MCln , M(OH)n Al2O3 (M kim loại nhóm IA IIA) kim loại có tính khử mạnh nhƣ K, Na, Mg, Al a Điện phân nóng chảy oxit: Nhơm kim loại đƣợc sản xuất cách điện phân Al2O3 nóng chảy Al2O3 nguyên chất nóng chảy nhiệt độ 20000C Một phƣơng pháp thành công để sản xuất nhôm tạo dung dịch dẫn điện có nhiệt độ nóng chảy thấp 20000C cách hịa tan Al2O3 vào criolit nóng chảy (Na3AlF6) Phƣơng trình điện phân: 2Al2O3 → 4Al + 3O2 Sơ đồ phản ứng: • Tác dụng Na3AlF6 (criolit) - Hạ nhiệt độ nóng chảy cho hỗn hợp phản ứng Al2O3 từ 2050oC xuống khoảng 900oC - Tăng khả dẫn điện cho hệ phản ứng - Ngăn chặn tiếp xúc oxi khơng khí với Al - Chú ý: Do điện cực làm graphit (than chì) nên bị khí sinh anot ăn mòn: 2C + O2 → 2CO↑ 2CO + O2 → 2CO2↑ Vì vậy, trình điện phân nóng chảy oxit, anot thƣờng thu đƣợc hỗn hợp khí CO, CO2 , O2 b Điện phân nóng chảy hydroxit kim loại kiềm: 2MOH → 2M + O2↑ + H2O↑ (M = Na, K,…) Ví dụ: Điện phân NaOH nóng chảy biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) NaOH Anot ( + ) 4| Na+ + 1e → Na 4OH- → O2 + 2H2O + 4e Phƣơng trình điện phân là: 4NaOH 4Na + O2 + 2H2O c Điện phân muối clorua (thường dùng điều chế KL kiềm kiềm thổ) 2MClx → 2M + xCl2 (x = 1, 2) Ví dụ: Điện phân NaCl nóng chảy biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) NaCl / Na+ + e → Na Anot ( + ) 2Cl- → Cl2 + 2e Phƣơng trình điện phân là: 2NaCl 2Na + Cl2 Cần có màng ngăn khơng cho Cl2 tác dụng trở lại với Na trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất trình điện phân Một số chất phụ gia nhƣ NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy hệ… 1.2.3.2 Điện phân dung dịch Trong điện phân dung dịch tuân theo quy tắc chung (quy tắc A, quy tắc K) Các trƣờng hợp dung dịch điện phân thực chất vận dụng quy tắc vào ví dụ cụ thể a Điện phân dung dịch chất điện li nước: [1] - Vai trò nƣớc: Trƣớc hết dung mơi hịa tan chất điện phân, sau tham gia trực tiếp vào trình điện phân Trong điện phân dung dịch, ngồi ion chất điện li phân li có ion H+ OH- nƣớc Do việc xác định sản phẩm điện phân phức tạp Tùy thuộc vào tính khử tính oxi hóa ion có bình điện phân mà ta thu đƣợc sản phẩm khác Ví dụ: điện phân dung dịch NaCl, ion Na+, H+ (H2O) chạy catot ion Cl- , OH- (H2O) chạy anot Ion số chúng phóng điện điện cực? Cơ sở để giải đề dựa vào giá trị oxi hóa – khử cặp Trong trình điện phân, catot diễn khử Vì có nhiều dạng oxi hóa trƣớc hết dạng oxi hóa cặp lớn bị khử trƣớc 10  Lời giải đúng: - Sơ đồ điện phân Antot ( - ) 2Cl- → Cl2 ↑ + 2e Catot ( + ) 2Na+ + 2e → 2Na PTĐP: 2NaCl → 2Na + Cl2 2.2.2 Sai lầm xác định thứ tự bán phản ửng xảy điện cực: [3] Ví dụ: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl3 1M, FeCl2 2M, CuCl2 1M HCl 2M với điện cực có màng ngăn xốp cƣờng độ dịng điện 5A 40 phút 50 giây Tính khối lƣợng kim loại thu đƣợc cattot?  Lời giải sai : Theo: nFe3+ = 0,1 mol ; nFe2+ = 0,2 mol ; nCu2+ = 0,1 mol ; nHCl = 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 0,1 0,3 0,3 Cu2+ + 2e → Cu 0,1 0,2 0,1 2H- + 2e → H2 Fe2+ + 2e → Fe Theo công thức Faraday số mol e trao đổi hai điện cực: n= = = 0,5 mol số mol e trao đổi 0,5 mol → khơng có phản ứng ( ), ( ) kim loại thu đƣợc phản ứng ( ), ( ) → khối lƣợng kim loại thu đƣợc catot là: 0,3 x 56 gam Fe + 0,164 gam Cu = 16,8 g + 6,4 gam = 23,2 gam Nguyên nhân sai lầm: 55 Đây dạng khó, với học sinh có lực học trung bình yếu hầu nhƣ khơng làm đƣợc này, cịn học sinh có học lực khá, giỏi biết vận dụng hệ định luật Faraday nhƣng lại sai làm xác định: Fe3+ + 3e → Fe2+ Do em quên thứ tự dãy điện hóa nhầm lẫn chủ quan Cách khắc phục Giáo viên cần nhấn mạnh trình khử: Fe3+ + 3e → Fe2+ Đồng thời cung cấp lại kiến thức cần nhớ cho học sinh 2.2.3 Chưa biết sử dụng hệ Faraday ( ne , trao đổi = ) để giải nhanh tập điện phân: Ví dụ: Điện phân có màng ngăn 500 ml dd chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M NaCl 0,5M ( điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cƣờng độ dòng điện 5A 3860s Dung dịch thu sau điện phân có khả hịa tan m (g) Al Giá trị lớn m là: Hƣớng giải thơng thƣờng có sai lầm: nCuCl2 = 0,1 0,5 = 0,05 mol → nCu2+ = 0,05 mol nNaCl = 0,5 0,5 = 0,25 mol → nCl- = 0,25 + 0,05 x = 0,35 mol → Cl- dƣ, Cu2+ điện phân hết catot có phản ứng điện phân nƣớc K (-) A (+) Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05→0,1 0,35 → 0,35 2H2O + 2e → H2 + 2OH0,25 ← 0,25 → 0,25 Dung dịch sau điện phân có 0,25 mol OH- có khả phản ứng với Al theo phƣơng trình Al + OH- + H2O → AlO2 – + 3/2 H2 0,25←0,25  mAl max = 0,25 27 = 6,75 (g) 56 Hƣớng giải thông thƣờng Thời gian cần để điện phân hết Cu t = = 1930s Thời gian nƣớc điện phân catot t = 3860 – 1930 = 1930s Vậy catot Cu điện phân hết đến H2O nH2 thu đƣợc là: n = = 0,05 mol K (-) A (+) Cu2+ + 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 phƣơng trình Al + OH- + H2O → AlO2 – + 3/2 H2 0,1← 0,1  mAl max = 0,1 27 = 2,7 (g) Ngun nhân dẫn đến sai lầm: Tính thơng thƣờng nhƣng khơng so sánh với kết tính theo định luật Faraday Học sinh cho trình điện phân hết ClCách khắc phục : Lƣu ý thời điện phân, học sinh cần biết thời gian điện phân đƣợc chất để làm tốn 2.2.4 Sai lầm tính lượng chất tạo điện cực : Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch chứa NaCl 0,05M với điện cực trơ, có màng ngăn, cƣờng độ dịng điện I 1,93A Tính thời gian điện phân để đƣợc dung dịch PH = 12, thể tích dung dịch đƣợc xem nhƣ khơng thay đổi, hiệu suất điện phân 100 % Lời giải sai: nNaCl = 0,005 mol = nNa+ NaCl → Na+ + Cl57 Catot ( - ) Anot ( + ) 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH0,005 →0,0025 0,005 → 0,005 Áp dụng công thức Faraday: Thời gian điện phân đƣợc H2 là: t = = = 125 s Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: 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 lƣu ý để làm đƣợc toán này, cần xác định nhanh số mol e trao đổi để vào giá trị cho phù hợp Lời giải đúng: Vì PH = 12 → Mơi trƣờng kiềm → [H+] = 10-12 → [OH- ] = 0,01 mol → nOH- = 0,001 mol Catot ( - ) Anot ( + ) 2H2O + 2e → H2 + 2OH0,001 → 2Cl- → Cl2 + 2e 0,001 Số mol e trao đổi là: n = 0,001 mol Áp dụng công thức hệ Faraday: t= = = 50s 2.2.5 Sai lầm xác định trƣờng hợp H2O điện phân điện cực: [3] Ví dụ: Điện phân lit dung dịch hỗn hợp gồm NaCl CuSO4 đến H2O bị điện phân hai điện cực dừng lại ,tại catot thu đƣợc 1,28 g kim loại anot thu 0,336 lit khí ( đktc ) Coi thể tích dung dịch khơng đổi Tính PH dung dịch thu đƣợc? Lời giải sai lầm: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm NaCl, CuSO4 NaCl → Na+ + Cl- 58 Catot anot Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OHCuSO4 → Cu2+ + SO42Catot anot Cu2+ + 2e → Cu SO42- không bị điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Kim loại thu đƣợc catot Cu có n = 0,02 mol → n e nhƣờng = 0,04 mol Khí thu đƣợc anot Cl có nCl2 = 0,015 mol → ne nhận = 0,03 mol Nhận thấy số mol e nhƣờng không e nhận → A ( + ) điện phân tiếp nƣớc là: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 0,01 → [ H+] = 0,01 = 0,005 → PH = -log ( 0,005 ) = 2,3 Nguyên nhân dẫn đến sai lầm; Xác định có điện phân H2O nhƣng lại xác định sai số mol e trao đổi không xác định đƣợc thời điểm nƣớc bắt đầu điện điện phân điện cực Cách khắc phục: GV lƣu ý cho học sinh thể tích khí sinh có khí oxi nƣớc 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 trƣớc hết lúc Mặt khác: Kim loại thu đƣợc catot Cu có n = 0,02 mol Khí thu đƣợc anot có n = 0,015 mol Nếu khí Cl khơng thỏa mãn ta có q trình điện phân dung dịch hỗn hợp gồm; NaCl, CuSO4 nhƣ sau: NaCl → Na+ + Cl59 Catot anot Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OHCuSO4 → Cu2+ + SO42Catot anot Cu2+ + 2e → Cu SO42- không bị điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 0,04← 0,02x → 2x y→ 4y Áp dụng định luật bảo toàn e theo đề ta có hệ pt x + y = 0,015 2x + 4y = 0,04 Giải hệ ta đƣợc x = 0,01 ; y = 0,005 → n = 0,005 = 0,02 mol → [ H+] = 0,02/2 = 0,01 → PH= -Log (0,01) = 2.3 Thực nghiệm Từ thực tế giảng dạy trƣờng trung học phổ thông Lam Kinh, rút đƣợc số sai lầm mà học sinh thƣờng vấp trình làm tập điện phân, đặc biệt điện phân dung dịch; từ giúp em có đƣợc hƣớng trình làm tập để đạt hiệu cao Bằng chứng cụ thể chứng minh thực đề tài lớp 12C1 lớp học khối B nhƣng nhìn chung em học tập tích cực, hứng thú làm tập so với lớp không thực đề tài Bài tập: 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: Sơ đồ điện phân: NaCl → Na+ + ClCatot Anot Na+ không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2Cl- → Cl2 +2e + phƣơng trình điện phân: 60 2NaCl + 2H2O → H2 + Cl2 + 2NaOH Phản ứng phụ: Cl2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O Vậy dung dịch sau điện phân chứa NaClO, NaCl + Sai lầm học sinh xác định sai dung dịch sau điện phân học sinh khơng lƣờng trƣớc đƣợc có phản ứng phụ xảy trình điện phân Nên cho dung dịch sau phản ứng chứa NaOH Tôi đề kiểm tra cho lớp để đánh giá chất lƣợng kết là: Ở lớp đối chứng : Giỏi Lớp Sỹ số Tỉ SL lệ SL (%) 12C7 46 0 Trung Khá 18 Yếu bình Tỉ lệ SL (%) 39,13 16 Tỉ lệ Tỉ lệ SL (%) Kém (%) 34,78 10 Tỉ SL lệ (%) 21,73 4,36 Ở lớp tiến hành đề tài: Lớp SL Giỏi Sỹ số 12C1 45 SL Tỉ lệ (%) Trung Khá SL 13,33 20 Tỉ lệ (%) Yếu bình SL 43,47 15 61 Tỉ lệ (%) SL 33,33 Tỉ (%) 9,87 Kém lệ SL Tỉ lệ (%) KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu hồn thành đề tài tơi thu đƣợc số kết sau: Nghiên cứu sở lý luận đề tài, từ đề cập cách phân loại tập học sử dụng tập trình dạy học theo mức độ nhận thức học sinh, theo kiểu học Dựa nội dung, chƣơng trình, tính đặc thù chƣơng trình mục tiêu dạy học tập điện phân, xây dựng hệ thống tập gồm tất dạng: Bài tập lý thuyết tập tính toán số sai lầm học sinh giải tập điện phân Phƣơng án tập: Mỗi câu hỏi vừa có nội dung nâng cao, nhƣng khơng làm tính hệ thống chƣơng trình Phần đáp án cho tập đầy đủ, rõ ràng có tính khoa học, tạo điều kiên tốt cho học sinh tự đọc, tự nghiên cứu Kết nghiên cứu đề tài làm tài liệu tham khảo cho học sinh q trình học sinh học tập ơn tập, ôn thi Hệ thống tập lựa chọn tƣơng đối đầy đủ hợp lý việc rèn luyện kỹ cho học sinh, góp phần cao hiệu dạy học Xây dựng đƣợc sai lầm thƣờng gặp học sinh giải tập điện phân Việc đƣa định hƣớng theo đƣờng định hƣớng tìm tịi định hƣớng khái qt chƣơng trình hóa học có tác dụng phát triển trí lực, góp phần phát triển lực tƣ khả sáng tạo cho học sinh, đồng thời tích cực hóa hoạt động học sinh trình học tập Tuy nhiên hạn chế thời gian kinh nghiệm thân cịn nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy giáo để mở rộng đề tài đƣa nhiều hƣớng giải nhanh cho dạng tập 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Lê Xuân Trọng ( chủ biên ) , SGK Hóa Học 12 Nâng cao – NXB Giáo dục, Hà Nội 2008 2) Đề thi Đại học – Cao đẳng năm 2009, 2010, 2011, 2012, 2015 3) Nguyễn Hồnh Thi, Phương Pháp Mới Giải Tốn Hóa – Chuyên đề: Điện phân – NXB ĐH Quốc Gia Hà Nội 2000 4) Võ Tƣờng Huy, Phân Loại Giải Chi Tiết Câu Hỏi Lý Thuyết – Hóa Đại Cương Vô Cơ – NXB Tổng hợp Đồng Nai, 2003 5) Cao Cự Giác, Tuyển Tập Bài Giảng Hóa Học Vơ Cơ – NXB Sp Hà Nội 2005 6) Sách giáo viên hóa học lớp 12 – nâng cao – NXB giáo dục (2008) 7) Sách giáo khoa hóa học lớp 12 – – NXB giáo dục (2008) 8) Sách giáo viên hóa học lớp 12 – – NXB giáo dục ( 2008 ) 9) PGS.TS.Lê Tự Hải, giáo trình điện hóa học – Đà nẵng 2009 Thanh Hóa, ngày… tháng… năm 2019 Giảng viên hƣớng dẫn Sinh viên thực TS Hoàng Thị Hƣơng Thủy Trịnh Thúy Liên 63 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến TS Hoàng Thị Hƣơng Thủy –đã tận tình giúp đỡ tơi q trình thực khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn thầy mơn hóa học, Khoa Khoa học tự nhiên, Trƣờng Đại học Hồng Đức, ngƣời trực tiếp giảng dạy, trang bị cho tơi kiến thức q báu q trình học tập rèn luyện Tuy nhiên, điều kiện thời gian lực nghiên cứu hạn chế nên đề tài tơi khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận đƣợc thơng cảm, góp ý từ phía thầy bạn Tơi xin chân thành cảm ơn! Thanh Hóa, tháng năm 2019 Sinh viên thực Trịnh Thúy Liên 64 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu, chữ viết tắt Đƣợc hiểu KHTN Khoa học tự nhiên A Anot K Catot THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông DD Dung dịch ĐPNC Điện phân nóng chảy ĐPDD Điện phân dung dịch 65 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 64 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 65 MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu 3 Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài 8.1 Về mặt lí luận 8.2 Về mặt thực tiễn Điểm đề tài CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN A: Tổng quan điện phân 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Sự điện phân [1] 1.1.2 Điện cực [3] 1.1.2.1 Điện cực trơ 1.1.2.2 Điện cực tan 1.1.2.3 Điện cực khí 1.1.2.4 Điện cực rắn 1.2 Khảo sát điện phân [3] 1.2.1 Quá trình điện phân 1.2.1.1 Quá trình phân li chất 1.2.1.2 Quá trình cho nhận eletron điện cực 1.2.1.3 Phƣơng trình điện phân 1.2.1.4 Một số phản ứng phụ trình điên phân 66 1.2.2 Định luật Faraday[3] 1.2.3 Các trƣờng hợp điện phân 1.2.3.1 Điện phân nóng chảy [3] 1.2.3.2 Điện phân dung dịch 10 1.2.4 Quá phân hủy [9] 15 1.3 Vai trò ứng dụng điện phân[3] 16 1.3.1 Sản xuất kim loại 16 1.3.2 Sản xuất khí cơng nghiệp 17 1.3.3 Sản xuất số hợp chất 17 1.3.4 Dùng để tinh chế số kim loại 17 1.3.5 Mạ điện 17 B Tổng quan tập hóa học………………………… ……………… 16 1.4 Khái niệm phân loại tập hóa học 17 1.4.1 Khái niệm 17 1.4.2 Phân loại 18 1.5 Tác dụng tập hóa học 20 1.5.1 Bài tập hóa học có tác dụng làm cho học sinh hiểu sâu làm xác hóa khái niệm học 20 1.5.2 Các tập hóa học đào sâu mở rộng hiểu biết cách sinh động phong phú mà không làm nặng nề khối lƣợng kiến thức học sinh 20 1.5.3 Bài tập hóa học củng cố kiến thức cũ cách thƣờng xuyên hệ thống kiến thức học 21 1.5.4 Bài tập hóa học giúp rèn luyện kỹ hóa học 21 1.5.5 Bài tập hóa học tạo điều kiện để tƣ học sinh phát triển 21 1.5.6 Tác dụng giáo dục tƣ tƣởng 21 1.6 Cơ sở phân loại tập điện phân số lƣu ý giải tập điện phân 22 1.6.1 Cơ sở phân loại tập điện phân 22 1.6.2 Một số lƣu ý giải tập điện phân 22 67 CHƢƠNG PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ MỘT SỐ SAI LẦM KHI GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN 25 2.1 Phân loại tập 25 2.2 Một số sai lầm học sinh giải tập điện phân 54 2.2.1 Sai lầm xác định điện cực trình xảy điện cực: [4] 54 2.2.2 Sai lầm xác định thứ tự bán phản ửng xảy điện cực: [3]55 2.2.3 Chƣa biết sử dụng hệ Faraday ( ne , trao đổi = ) để giải nhanh tập điện phân: 56 2.2.4 Sai lầm tính lƣợng chất tạo điện cực : 57 2.2.5 Sai lầm xác định trƣờng hợp H2O điện phân điện cực: [3] 58 2.3 Thực nghiệm 60 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 68 69