sáng kiến kinh nghiệm phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch

Phương ph p g p n ph n ng h n h h PHẦN A ĐẶT VẤN ĐỀ Trong học tập hoá học, việc giải tập có ý nghĩa quan trọng Ngoài việc rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động; tập hoá học dùng để ôn tập, rèn luyện số kỹ hoá học Thông qua giải tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải tập lại có ý nghĩa quan trọng Mỗi tập có nhiều phương pháp giải khác Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, giúp học sinh nắm vững chất tượng hoá học Trong trình giảng dạy môn Hóa học trường THPT, đặc biệt trình ôn luyện cho học sinh thi học sinh kì thi Đại học; chuyên đề điện phân dung dịch chuyên đề hay quan trọng nên tập điện phân thường có mặt kì thi lớn quốc gia Qua trình tìm tòi, nghiên cứu nhiều năm hệ thống hóa dạng tập điện phân dung dịch phương pháp giải dạng tập cho học sinh cách d hiểu, d vận dụng, tránh lúng túng, sai l m nâng cao kết k thi T lí chọn đề tài Phương pháp giải tập điện phân dung dịch” 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 Phương ph p g p n ph n PHẦN B ng h T n h H TH H h N ĐỀT Những thuận lợi khó khăn giải tập điện phân dung dịch Thuận lợi: - HS viết phương trình điện phân tổng quát tính toán theo phương trình - HS biết áp dụng công thức Faraday vào giải tập điện phân - HS viết bán phản ứng xảy điện cực Khó khăn: - Học sinh sử dụng công thức hệ Faraday ( ne trao đổi) để giải nhanh toán điện phân - Đa số tập điện phân thường tính toán theo bán phản ứng điện cực học sinh thường viết phương trình điện phân tổng quát giải theo - Học sinh thường lúng túng xác định trường hợp H2O bắt đ u điện phân điện cực (khi bắt đ u sủi bọt khí catot pH dung dịch không đổi) - Học sinh nh m lẫn trình xảy điện cực - Học sinh viết sai thứ tự bán phản ứng xảy điện cực →tính toán sai - Học sinh thường bỏ qua phản ứng phụ xảy sản phẩm tạo thành như: điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo nước Gia–ven có khí H2 thoát catot ; Phản ứng axit dung dịch với kim loại bám catot II PHƯƠNG PHÁP G Ả B A t 1) kh i niệ v điện phân: cho d ng điện TẬP Đ N PHÂN TRONG DUNG DỊ H điện phân: qu tr nh o i hóa-kh ảy b t c c điện c c t chi u qua hợp ch t nóng chảy ho c dung dịch ch t điện li 2) Trong thi t bị điện phân : - Anot (A) đ ợc n i v i c c d ng t chi u, ảy - Catot (K)đ ợc n i v i c c â ngu n điện t chi u o i hóa ảy kh B c qu tr nh điện phân: Điện phân dung dịch muối: Phương ph p g p n ph n ng h n h h 1.1 Điện phân dung dịch muối Kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm a Ở catot (c c â ) 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– b Ở anot (c c d ng): - Nếu S2-, Cl-, Br-, I- chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân Ví dụ V ế P x a kh n ph n ng h aCl NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH→ Phương trình : 2Cl- + 2H2O → Cl2 + H2 + 2OH2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2 * Xảy tương tự điện phân dung dịch : NaCl , CaCl2 , MgCl2 , BaCl2 , AlCl3 → Không thể điều chế kim loại từ : Na → Al phương pháp điện phân dung dịch Ví dụ V ế P Na2SO4 x a kh n ph n ng h a2SO4 : → 2Na+ + SO42- Catot(-):Na+, H2O Na+ không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Anot (+):SO42-, H2O SO42-không bị điện phân 2H2O → O2 + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O→ 2H2 + O2 * Xảy tương tự điện phân dung dịch: NaNO3, K2SO4 , Na2CO3 , MgSO4 , Al2(SO4)3 Phương ph p g p n ph n ng Ví dụ 3: Đ n ph n 100ml ngăn, ường ộ òng = 12, hể í h H n h h hứa aCl vớ n I = 1.93A ính hờ g an ng A 50s ng h h ượ xem không B 100s n ự , ó m ng n ph n ể ượ ổ,h C 150s s ấ h ng hp n ph n l 100% D 200s ng dẫn giải Vì dung dịch có PH = 12 → Môi trường kiềm pH = 12 → [H+] = 10-12 → [OH-] = 0,01 → Số mol OH- = 0,001 mol NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) Na+ không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Cl- → Cl2 + 2e 0,001 ← 0,001 → Số mol e trao đổi : n = 0,001 mol Áp dụng công thức Faraday : n = It / F → t= n F /I → Chọn đáp án A Áp dụng tương tự để giải tập V.7 1.2 Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau Al dãy điện hóa a Ở catot (c c â ) - Các cation kim loại bị khử theo phương trình: Mn+ + ne → M Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– b Ở anot (c c d ng): (Xảy tương tự mục.I.1b) Ví dụ : V ế P x a n ph n ng h C SO4 : CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-):Cu2+ Anot (+):SO42-, H2O SO42- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2+ 4e → Phương trình điện phân : Cu2+ + H2O → Cu + 2H+ + ½ O2 CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + ½ O2 Xảy tương tự điện phân dung dịch muối kim loại từ Zn → Hg với gốc axit NO3- , SO42- : Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + ½ O2 Ví dụ : V ế P x a n ph n ng h ZnCl2 : Phương ph p g p n ph n ng h n h h ZnCl2 → Zn2+ + 2ClCatot (-) Anot (+) Zn2+ + 2e → Zn 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân: ZnCl2 → Zn + Cl2 Ví dụ 3: Đ n ph n 100ml kh vừa ắ vớ h ọ h C SO4 0,1M vớ ên a o hì ngừng s ấ l 100% hể í h A pH = 0,1 H s ng ng B.pH = 0,7 n ự n ph n ính p ng ho ến h nga kh ấ h ượ xem không ổ Lấ lg2 = 0,3 C.pH = 2,0 D pH = 1,3 ng dẫn giải Đến v a bắt đ u sủi bọt khí bên catot Cu2+ v a hết Điện phân dung dịch : CuSO4 : → Cu2+ + CuSO4 SO42- Catot(-) Anot (+) SO42- không bị điện phân Cu2+ + 2e → 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Cu 0,02 ← 0,02 0,01→ 0,02 → Số mol e cho anot = số mol e nhận catot → n H+ = 0,02 mol → [H+] = 0,02/0,1 = 0,2 → pH = -lg0,2 = 0,7 → Chọn đáp án B Áp dụng tương tự để giải tập: V.3, V.4, V.5 1.3 Điện phân hỗn hợp dung dịch muối * Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): M n+ + ne → M * Ở anot : (Xảy tương tự mục I.1b) Ví dụ 1: V ế P NaCl x a n ph n ng h hỗn hợp aCl v C ( O3)2 : → Na+ + Cl- Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3- Catot(-):Na+, Cu2+, H2O Anot(+):NO3-, Cl-, H2O Phương ph p g p n ph n ng h n h Na+ không bị điện phân h NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 Cu(NO3)2 + H2O → Cu + ½ O2 + 2HNO3 Phương trình điện phân tổng quát: 2NaCl + Cu(NO3)2 → Cu + Cl2 + 2NaNO3 Ví dụ 2: (Trích Đại học khối A- 2010) Đ n ph n (vớ n ự ơ) mộ ng h gồm aCl v C SO4 ó ùng số mol, ến kh a o x ấ h n ọ khí hì ừng s n phẩm h n ph n ong q ình n ph n ên, ượ ano l A khí Cl2 O2 B khí H2 O2 C hỉ ó khí Cl2 D khí Cl H2 → Chọn đáp án: A Ví dụ 3: Đ n ph n ho n o n aCl vớ n ự ng h hỗn hợp gồm a mol C ( O3)2 b mol , m ng ngăn xốp Để ng h h ượ sa kh n ph n ó kh ph n ứng vớ Al2O3 A.b = 2a H B.b > 2a C b 2a ng dẫn giải Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3a a → Na+ + NaCl b Cl- b Catot(-) Anot (+) Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình : Cu2+ + 2Cl- → Cu + Cl2 (1) a b Nếu dư Cu2+ sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) có phản ứng : Cu2+ + 2H2O→ Cu + 4H+ + O2 Phương ph p g p n ph n ng h n h h → Dung dịch thu có axit nên có phản ứng với Al2O3 Nếu dư Cl- sau (1) : a < b/2 ( b > 2a) → có phản ứng : 2H2O + 2Cl- → 2OH- + H2 + Cl2 → Dung dịch thu có môi trường bazơ → Có phản ứng với Al2O3 : NaOH + Al2O3 → NaAlO2 + H2O → Chọn đáp án D Áp dụng tương tự để giải tập V.2 Ví dụ 4: (Trích Đại học khối A- 2010) Đ n ph n ( òng n ự ơ) ng h X hứa 0,2 mol CuSO4 v 0,12 mol n ó ường ộ 2A hể í h khí ( k ) ho aCl ằng a ano sa 9650 g n ph n A.2,240 lít H B.2,912 lít C.1,792 lít D.1,344 lít ng dẫn giải NaCl CuSO4 → Na+ + Cl- → Cu2+ + SO42- n e trao đổi) = It/F= 0,2 mol Catot (-) Anot (+) (Cu2+; Na+, H2O) (SO42-, Cl-, H2O) Na+ không điện phân Cu2+ + 2e → SO42- không điện phân 2Cl- → Cl2 + Cu 0,12 0,02 2e 0,06 ← 0,12 2H2O → 4H+ +O2 + 4e 0,02 ←0,08 Vkhí = (0,06 + 0,02) 22,4 = 1,792 lít → Đáp án C Áp dụng tương tự để giải tập V.8 Ví dụ 5: Đ n ph n 100 ml ộ òng ng n I = 3.86A ính hờ g an h C SO4 0,2M AgNO3 0.1M vớ n ph n ể ượ mộ khố lượng k m loạ ường m bên catot 1.72g ? A 250s H B.1000s C.500s D 750s ng dẫn giải Số gam kim loại Ag tối đa tạo thành : 0,01.108 = 1,08 gam Số gam Cu tối đa tạo thành : 0,02.64 = 1,28 gam Vì 1,08 < 1,72 < 1,08 + 1,28 → Điện phân hết AgNO3 , Phương ph p g p n ph n ng h n h h Và dư ph n CuSO4 → Khối lượng Cu tạo thành : 1,72 – 1,08 = 0,64 gam → n Cu = 0,01 mol Áp dụng công thức Faraday : Cho Ag : 0,01 = 3,86.t1 / 96500.1 → t1 = 250s Cho Cu : 0,01 = 3,86.t2 / 96500.2 → t2 = 500 s → Tổng thời gian : 250 + 500 = 750 s → Chọn Đáp án D Áp dụng tương tự để giải tập V.9 Ví dụ 6: (Trích Đại học khối B– 2009) Đ n ph n ó m ng ngăn 500 ml aCl 0,5M ( n ự 3860 g D ng lớn nhấ aml ơ, h h h s ấ H h hứa hỗn hợp gồm C Cl2 0,1M n ph n 100%) vớ ường ộ òng ượ sa A 4,05 ng n ph n ó kh ho B 2,70 n 5A ong an m gam Al G C 1,35 D 5,40 ng dẫn giải Số mol e trao đổi điện phân : mol n CuCl2 = 0,1.0,5 = 0,05 mol ; n NaCl = 0,5.0,5 = 0,25 mol → n Cu2+ = 0,05 mol , n Cl- = 0,25 + 0,05.2 = 0,35 mol → Vậy Cl- dư , Cu2+ hết , nên catot có phản ứng điện phân nước (sao cho đủ số mol e nhận catot 0,2) Tại catot : Tại anot : Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05→ 0,1 0,2 ← 0,2 2H2O + 2e → H2 + 2OH0,1 →(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 0,1← 0,1 mAl max = 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn Đáp án B Ví dụ 8: Mắ nố ình (2) hứa gam k m loạ hấ A Zn khí ng B Cu ình n ph n h Ag O3 Sa phú 13 g òn a o ếp ình (2) h ao C Ni ình (1) hứa hì a o ng ình (1) h ượ 5,4 gam k m loạ C ho a Km h MCl2 loạ ượ 1,6 ình ề không M l D Pb Phương ph p g H p n ph n ng h n h h ng dẫn giải Do hai bình mắc nối tiếp nên ta có: Q = I.t = → M = 64 → Cu → Chọn đáp án B Áp dụng tương tự để giải tập V.10, V.11 .2 Đ N PHÂN Á DUNG DỊ H AX T: *Ở catot: Các ion H+ (axit) d bị khử ion H+ (H2O): 2H+ + 2e → H2 Khi ion H+ (axit) hết , tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– * Ở anot: (Xảy tương tự mục2.1b) Ví dụ 1: V ế P → HCl x a n ph n ng h Cl H+ + Cl- Catot(-) Anot (+) 2H+ + 2e → H2 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: Ví dụ 2: V ế P HCl x → H2 + Cl2 a n ph n ng h 2SO4 H2SO4 → 2H+ + SO42Catot(-) Anot (+) 2H+ + 2e → H2 SO42- Không điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 Đ N PHÂN Á DUNG DỊ H BAZƠ * Ở catot: - Nếu tạo ion kim loại t 2H2O + Li+ → Al3+ H2O bị điện phân : 2e → H2 + 2OH– - Nếu tạo ion kim loại sau Al dãy điện hóa : bazơ không tan → điện li yếu → không xét trình điện phân  Ở anot: ion OH- điện phân theo phương trình sau: 4OH- → 2H2O + O2 + 4e Nếu tiếp tục điện phân H2O điện phân: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Ví dụ : V ế P x a n ph n ng h aO Phương ph p g p NaOH n ph n ng h n h h Na+ + OH- → Catot(-) Anot (+) Na+ không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 4OH- → 2H2O + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 Ví dụ 2: ến kh khí ng (ở ến h nh h aO k ) A.149,3 lít n ph n (vớ ng ong ình ó nồng ộ 25 % hì ngừng ho n ự P ) 200 gam 74,7 a lít C 78,4 lít 156,8 lít ano v B ao 156,8 h aO 10 % n ph n hể í h l n lít lượ 78,4 l lít D 74,7 lít 149,3 lít Hướng dẫn giải: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước Phương trình điện phân: : H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam → nH2O điện phân = 20/3 mol → VO2 = 74,7 lít VH2 = 149,3 lít → Chọn đáp án D Đ N PHÂN HỖN HỢP Á DUNG DỊ H Đ N ( dd u i a it baz ) * Ở catot: Thứ tự điện phân: ion có tính oxi hóa mạnh bị điện phân trước: * Ở anot: Thứ tự điện phân: S2-> I- > Br- > Cl- > OH- > H2O theo phương trình sau: S2- → S + 2e 2X- → X2 + 2e 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H2O → O2 + 4H+ + 4e 10 Phương ph p g p n ph n ng h Ví dụ 1: Đ n ph n hỗn hợp ó m ng ngăn G p a n h ng ng h h Cl, C Cl2, aCl vớ ổ hế n o h n ự ơ, ình n ong q phân: A ăng B.G m C ăng g m D.G m ăng → Chọn đáp án A Ví dụ Đ n ph n 200 ml ằng H ng h hỗn hợp gồm n ự Kh a o ó 3,2 gam C A.0,56 lít B.0,84 lít C.0,672 lít Cl 0,1M v C SO4 0,5M hì hể í h khí ho a Ano l D.0,448 lít ng dẫn giải CuSO4 0,1 HCl 0,02 → Cu2+ + SO420,1 → H+ + Cl0,02 Catot(-) Anot (+) Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- 0,1 ← 0,05 0,02 SO42- không bị điện phân → Cl2 + 2e → 0,01 2H2O → 4H++ O2 + 4e 0,02 ← 0,08 mol Khi catot thoát 3,2 gam Cu tức 0,05 mol → Số mol Cu2+ nhận 0,1 mol , mà Cl- cho tối đa 0,02 mol → 0,08 mol lại H2O cho → T sơ đồ điện phân khí thoát anot : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol → Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít → Chọn đáp án C Ví dụ 3: Đ n ph n 100 ml hỗn hợp CuCl2 1M v Cl 2M vớ ong g 40 phú 50 g A.5,6 g Fe H n ự ao h B.2,8 g Fe ng h gồm FeCl3 1M , FeCl2 2M , ó m ng ngăn xốp ường ộ òng n l 5A ượ C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu ng dẫn giải 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 d n : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ → Thứ tự bị điện phân catot (-) : 11 Phương ph p g p n ph n ng h n h h Fe3+ + 1e → Fe2+ (1) 0,1 → 0,1→ 0,1 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 H+ + 1e → Ho (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 → Không có phản ứng (4) , kim loại thu phản ứng (2) → Khối lượng kim loại thu catot : 0,1.64 = 6,4 gam → Chọn đáp án C Áp dụng tương tự để giải tập V.12, I.13 u ý: * - Môi trường dung dịch sau điện phân: + Dung dịch sau điện phân có môi trường axit điện phân muối tạo kim loại sau Al (trong dãy điện hóa) gốc axit có oxi như: CuSO4, 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 oxi như: NaCl, AlCl3, KBr + Dung dịch sau điện phân có môi trường trung tính: điện phân dung dịch điện li lại : HCl, H2SO4, Na2SO4 - Các loại điện cực: * Điện cực trơ: (ví dụ : platin ) * Điện cực tan: ( ví dụ: bạc, đồng ) Chính anot bị oxi hóa, ăn mòn d n (tan d n) Các ion khác có mặt dung dịch h u nguyên vẹn, không bị oxi hóa Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO4 với bình điện phân có anot làm kim loại Cu: Phương trình điện phân: Cu2+ + Cu → Cu(r) + Cu2+ - Ý nghĩa điện phân: phương pháp điện phân ứng dụng rộng rãi thực tế sản xuất phòng thí nghiệm nghiên cứu dùng để điều chế kim loại 12 Phương ph p g p n ph n ng h n h h tinh khiết; điều chế số phi kim số hợp chất; tinh chế số kin loại lĩnh vực mạ điện ĐỊNH ƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH Đ N PHÂN * Muốn tính khối lượng chất giải phóng điện cực ta tính theo phương trình điện phân Ví dụ: 64(g) →11,2(lit) →1(mol) 160(g ) a(g) x (g) → y (lit) →z(mol)  Khi biết cường độ dòng điện ( I) thời gian điện phân (t) ta tính theo công thức Faraday:  m=AIt/Fn Trong đó: m - khối lượng chất (rắn, lỏng, khí) thoát 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 : n= I t / F * Tỉ lệ A/n gọi đương lượng điện hóa (Đ) Một đương lượng gam điện hóa có khối lượng A/n (gam) Số đương lượng gam đơn chất (hay ion ) X = Số mol nguyên tử( hay ion) X n Ta có : Q= 96500C hay 1F III Á BƯỚ THÔNG THƯỜNG G Ả ỘT B TẬP Đ N PHÂN Bước 1: Viết phương trình điện li tất chất điện phân; Xác định ion điện cực Bước 2: Viết PTHH bán phản ứng (Viết phương trình cho, nhận e ion điện cực); Tính số e trao đổi điện cực (Nếu giả thiết cho cường độ dòng điện thời gian điện phân) : ne (cho anot) = ne (nhận catot) Bước 3: Biểu di n đại lượng theo bán phản ứng theo phương trình điện phân chung Bước 4: Tính theo yêu c u toán 13 Phương ph p g + ele p ong nh ề on h n ph n h n h ường hợp, ó hể ùng ượ a o ằng số mol ele ỘT Ố K NH NGH IV ng GẢ B nh l o o n mol ele on nhường ano ) ể g TẬP TRẮ NGH h on (số mol ho nhanh Đ N PHÂN (1) H2O bắt đ u điện phân điện cực khi: + Ở catot: bắt đ u xuất bọt khí khối lượng catot không đổi nghĩa ion kim loại bị điện phân dung dịch bị điện phân hết + Khi pH dung dịch không đổi có nghĩa ion âm dương (hay hai loại) bị điện phân bị điện phân hết Khi tiếp tục điện phân H 2O bị điện phân (2) Khi điện phân dung dịch: + Hiđroxit kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…) + Muối tạo axit có oxi bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…) → Thực tế điện phân H2O H2 (ở catot) O2 (ở anot) (3) Khi điện phân dung dịch với anot kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) anot xảy trình oxi hóa điện cực (4) Có thể có phản ứng phụ xảy t ng cặp: chất tạo thành điện cực, chất tan dung dịch, chất dùng làm điện cực như: Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo nước Gia–ven có khí H2 thoát catot ; Phản ứng axit dung dịch với kim loại bám catot (5) Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - Độ giảm khối lượng dung dịch: Δm = (mkết tủa + mkhí) (6) Viết bán phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, không c n viết phương trình điện phân tổng quát sử dụng CT: - Viết phương trình điện phân tổng quát (như phương trình hóa học thông thường) để tính toán c n thiết (7) T công thức Faraday → số mol chất thu điện cực - Nếu đề cho I t trước hết tính số mol electron trao đổi t ng điện cực (ne) theo công thức: (*) (với F = 96500 t = giây F = 26,8 t = giờ) Sau dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường nhận với ne để biết mức độ điện phân xảy 14 Phương ph p g p n ph n ng h n h h (8) Nếu đề cho lượng khí thoát điện cực thay đổi khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,thì dựa vào bán phản ứng để tính số mol electron thu nhường điện cực thay vào công thức (*)để tính I t (9) Nếu đề yêu c u tính điện lượng c n cho trình điện phân áp dụng công thức: Q = I.t = ne.F (10) Có thể tính thời gian t’ c n điện phân hết lượng ion mà đề cho so sánh với thời gian t đề Nếu t’ < t lượng ion bị điện phân hết t’ > t lượng ion chưa bị điện phân hết (11) Khi điện phân dung dịch bình điện phân mắc nối tiếp cường độ dòng điện thời gian điện phân bình → thu nhường electron điện cực tên phải chất sinh điện cực tên tỉ lệ mol với (12) Trong nhiều trường hợp dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu catot = số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh V B TẬP ÁP DỤNG V.1 Khi điện phân dung dịch: NaCl, KNO3, AgNO3, CuSO4 với điện cực trơ, màng ngăn xốp Dung dịch có pH tăng trình điện phân là: A NaCl B KNO3 C AgNO3 D CuSO4 V.2.(Trích Đại học khối B-2007): Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 b mol NaCl ( với điện cực trơ, có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng điều kiện a b là:A b = 2a =a C b > 2a B 2b D b < 2a V.3: Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0.2M với cường độ I = 9.65 A.Tính khối lượng Cu bám bên catot thời gian điện phân t1 = 200s t2 = 500s (với hiệu suất 100%) A 0.32g ; 0.64g B 0.64g ; 1.28g C 0.64g ; 1.32g D 0.32g ; 1.28g V.4.(Trích Đại học khối B-2010): Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO4 nồng độ x mol/l, sau thời gian thu dung dịch màu xanh, có khối lượng giảm 8g so với dung dịch ban đ u Cho 16,8g bột Fe vào , sau 15 Phương ph p g p n ph n ng h n h h phản ứng xảy hoàn toàn, thu 12,4g kim loại Giá trị x A 2,25 B 1,5 C 1,25 D 3,25 V.5 Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O vào nước dung dịch X Điện phân dung dịch X với điện cực trơ cường độ dòng điện 1,93A Nếu thời gian điện phân t (s) thu kim loại M catot 156,8 ml khí anot Nếu thời gian điện phân 2t (s) thu 537,6 ml khí Biết thể tích khí đo đktc Kim loại M thời gian A Ni 1400 s B Cu 2800 s t l n lượt là: C Ni 2800 s D Cu 1400 s V.6 (Trích Đại học khối A-2007): Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau thời gian thu 0,32 gam Cu catôt lượng khí X anôt Hấp thụ hoàn toàn lượng khí X vào 200 ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường) Sau phản ứng, nồng độ NaOH lại 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi) Nồng độ ban đ u dung dịch NaOH (cho Cu = 64) A 0,15M B 0,2M C 0,1M D 0,05M V.7 Điện phân dung dịch NaCl (d=1,2g/ml) thu chất khí điện cực Cô cạn dung dịch sau điện phân, lại 125g cặn khô Nhiệt phân cặn thấy giảm 8g Hiệu suất trình điện phân là:A 25% B 30% C 50% D.60% V.8: Điện phân lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl CuSO4 đến H2O bị điện phân hai cực d ng lại, catốt thu 1.28 gam kim loại anôt thu 0.336 lít khí (ở điều kiện chuẩn) Coi thể tích dung dịch không đổi pH dung dịch thu A B 13 C 12 D V.9: 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 d ng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Giá trị m là: A 5,16 gam gam C 2,58 gam B 1,72 D 3,44 gam V.10 Có hai bình điện phân mắc nối tiếp Bình chứa dung dịch CuCl2, bình chứa dung dịch AgNO3 Tiến hành điện phân điện cực trơ, kết thúc điện phân thấy catot bình tăng 1,6 gam Khối lượng catot bình tăng:A 2,52 gam 3,24 gam C 5,40 gam B D 10,8 gam 16 Phương ph p g p n ph n ng h n h h V.11 Mắc nối tiếp bình điện phân A, B, C đựng dung dịch tương ứng CuCl2, XSO4, Ag2SO4 tiến hành điện phân với điện cực trơ cường độ dòng điện 5A Sau thời gian điện phân t thấy khối lượng kim loại thoát catot bình A bình C 0,76g, catot bình C nhiều catot bình B bình A 0,485g Khối lượng nguyên tử X thời gian t là: A 55 193s B.30 và133s C 28 193s D 55 965s V.12 Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl3; 0,3 mol CuCl2; 0,1mol NaCl đến catot bắt đ u sủi bọt khí ng ng điện phân Tại thời điểm này, catot tăng: A 27,6 gam B 8,4 gam C 19,2 gam D 29,9 gam V.13 Hoà tan a mol Fe3O4 dung dịch H2SO4 v a 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 đ u thoát bọt khí Giá trị a A 0,025 B 0,050 C 0,0125 PHẦN : K T QUẢ TH H D 0,075 N: Việc vận dụng sáng kiến kinh nghiệm thân đạt số kết khả quan Trước hết kinh nghiệm phù hợp với chương trình, SGK Học sinh có hứng thú học tập hơn, tích cực chủ động sáng tạo để mở rộng vốn hiểu biết, đồng thời linh hoạt việc thực nhiệm vụ lĩnh hội kiến thức phát triển kỹ Học sinh có hội để khẳng định mình, không lúng túng, lo ngại bước vào học Đây nguyên nhân đến kết tương đối khả quan đợt khảo sát v a qua.Cụ thể:.Kh hưa p ụng s ng k ến k nh ngh m Đối tượng Lớp Tổng Số 12A 46 Kết kiểm tra (điểm số kiểm tra) 8.0 – 10.0 6,5 – 7,9 5.0 – 6.4 3.5 – 4.9 SL % SL % SL % SL % 0.0 – 3.4 SL % 17,4 10 21,7 16 34,8 12 26.1 0 12A5 38 2,6 7,9 14 36,9 18 47,3 5,3 4,5 4,5 15 34,3 21 47,7 9,0 11 8,6 15 11,7 45 35,2 51 39.8 4,7 12A 44 Tổng 128 17 Phương ph p g p n ph n ng h Trên TB: 71 chiếm 55,5% n h h Dưới TB 57 chiếm 44,5 Kh p ụng s ng k ến k nh ngh m Đối tượng Kết kiểm tra (điểm số kiểm tra) 8.0 – 10.0 6,5 – 7,9 5.0 – 6.4 3.5 – 4.9 Lớp Tổng Số SL % SL % SL % SL % 12A 46 12 26,1 20 43,5 13 28,3 2,1 0.0 – 3.4 SL % 12A5 38 5,3 21,0 15 39,5 12 31,6 2,6 12A6 44 6,8 18,2 20 45,4 11 25,0 4,6 17 13,3 36 28,1 48 37,5 24 18,7 2,4 128 Tổng Trên TB: 101, chiếm 78,9% Dưới TB 27, chiếm 21,1% PHẦN D: K T UẬN Trên số kỹ phương pháp giải số dạng toán điện phân dung dịch Quá trình tìm tòi nghiên cứu giải vấn đề sau: - Nghiên cứu sở lí thuyết điện phân dung dịch; trình xảy - T rút bước thông thường để giải toán điện phân - Sắp xếp cách có hệ thống dạng tập điện phân dung dịch - Đưa dạng tập hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn dạng tập Trong năm giảng dạy ôn luyện thi với việc áp dụng phương pháp thấy khả giải tập điện phân dung dịch học sinh nâng cao ; em hứng thú học tập Ở lớp luyện thi với đối tượng học sinh trung bình số học sinh hiểu có kỹ giải dạng tập tương đối Mặc dù cố gắng tìm tòi, nghiên cứu song không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Rất mong nhận quan tâm đóng góp bạn đồng nghiệp Phú Bình ngày 15 tháng năm 2012 18 Phương ph p g p n ph n ng h n h h Người thực Tr n Thị Thủy T U THA KHẢO Lê Xuân Trọng (chủ biên), Sgk óa họ 12 (n ng ao)- NXB giáo dục, Hà nội 2008 Đề thi Đại học – Cao đẳng năm 2007, 2008, 2009, 2010, 2011 Hoàng Nhâm, óa họ vô – p – NXB giáo dục, 2003 Ngô Ngọc An, Ph n ứng ox hóa- khử v Nguy n Xuân Trường, B n ph n- NXB giáo dục, Hà nội 2006 p óa họ ường phổ hông - NXB sư phạm, 2003 Nguy n Xuân Trường, Ôn l n k ến hóa họ ương v vô ng họ phổ hông – NXB Giáo dục, Hà Nội 2008 Ụ Ụ Trang Ph n A: Đặt vấn đề Ph n B: Tổ chức thực đề tài I Những thuận lợi khó khăn giải tập điện phân II Phương pháp giải tập điện phân dung dịch A Một số khái niệm điện phân B.Các trình điện phân Điện phân dung dịch muối 1.1 Điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm 1.2 Điện phân dd muối kim loại đứng sau Nhôm dãy điện 1.3 Điện phân hỗn hợp dung dịch muối Điện phân dung dịch axit Điện phân dung dịch bazơ Điện phân hỗn hợp dung dịch điện li ( muối, axit, bazơ) III Định lượng trình điện phân 13 IV Các bước thông thường giải tập điện phân 14 19 Phương ph p g p n ph n ng h n h h V Một số kinh nghiệm giải tập trắc nghiệm điện phân dung dịch 14 Bài tập áp dụng 16 Ph n C: Kết Quả 18 Ph n D: K T L N 19 Tài liệu tham khảo 19 20 Phương ph p g Ơ ƯỢ p n ph n ng h n h h Ý Ị H KHOA HỌ  - THÔNG T N HUNG VỀ Á NHÂN Họ tên : TRẦN THỊ THU Ngày tháng năm sinh : 05-10-1971 Nam, nữ : NỮ Địa : Ấp Phú Dũng, Xã Phú Bình, Huyện Tân Phú, Tỉnh Đồng Nai Điện thoại : Cơ quan 061 3858 146 – Di động : Fax : E-mail : Chức vụ : Giáo viên Hoá Đơn vị công tác : Trường trung học phổ thông Thanh Bình, Xã Phú Bình, Huyện Tân Phú, Tỉnh Đồng Nai TRÌNH ĐỘ Đ O TẠO – Học vị cao : Đại học sư phạm – Chuyên ngành đào tạo : Hoá học K NH NGH KHOA HỌ – Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm : Giảng dạy – Số năm có kinh nghiệm : 20 năm – Các sáng kiến kinh nghiệm có năm g n : – Tích cực hóa hoạt động học sinh thông qua hoạt động giảng dạy ph n Hiđrocacbon 2-.Một số phương pháp giải nhanh tập trắc nghiệm hóa học THPT 3-Sử dụng hiệu đồ dùng dạy học môn hóa học trường THPT 4- "Vận dụng kiến thức hoá học để giải thích tượng thực tế tự nhiên dạy học Hoá học " 21 Phương ph p g p n ph n ng h n h h SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI ỘNG HO XÃ HỘ HỦ NGHĨA V T NA Tr ờng THPT Thanh B nh Đ c lập – T – Hạnh Phúc  -n Phú , ng 16 h ng 05 năm 2012 PH U NHẬN XÉT ĐÁNH G Á ÁNG K Nă học : 2011 - 2012 Tên sáng kiến kinh nghiệm : N K NH NGH Phương pháp giải tập điện phân dung dịch” Họ tên tác giả : Tr n Thị Thuỷ Đơn vị : Tổ Hóa- Trường THPT Thanh Bình, Tân Phú, Đồng Nai ĩnh v c : Quản lý giáo dục……………  Phương pháp …………  Phương pháp giáo dục………  khác……………………………… dạy học môn Lĩnh vực Tính i – Có giải pháp hoàn toàn mới……………………………………… – Có giải pháp cải tiến, đổi t giải pháp có………………  Hiệu – Hoàn toàn triển khai áp dụng toàn ngành có hiệu cao  – Có tính cải tiến đổi t giải pháp có triển khai áp dụng toàn ngành có hiệu cao  – Hoàn toàn triển khai áp dụng đơn vị có hiệu cao  – Có tính cải tiến đổi t giải pháp có triển khai áp dụng đơn vị có hiệu cao  Khả p dụng – Cung cấp luận khoa học cho việc hoạch định đường lối, sách : Tốt  Khá  Đạt  – Đưa giải pháp khuyến nghị có khả ứng dụng thực ti n, d thực d vào sống : Tốt  Khá  Đạt  – Đã áp dụng thực tế đạt hiệu có khả áp dụng đạt hiệu phạm vi rộng : Tốt  Khá  Đạt  XÁ NHẬN ỦA T TRƯỞNG ĐƠN VỊ T TRƯỞNG HUYÊN ÔN THỦ H U TRƯỞNG 22 Phương ph p g p n ph n ng h n h h Tr n Anh Nhật Trường Ở G ÁO DỤ V Đ O TẠO ĐỒNG NA Đ n vị : TRƯỜNG THPT THANH BÌNH - ã ÁNG K : …… N K NH NGH Phương pháp giải tập điện phân dung dịch” : Người thực : TRẦN THỊ THU Lĩnh vực nghiên cứu : – Quản lý giáo dục ……………………  – Phương pháp dạy học môn………  – Phương pháp giáo dục………………… – Lĩnh vực khác…………………………. Có đính kèm :  Mô hình  Ph n mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học : 2011 - 2012 23 [...]... khi giải bài tập về điện phân 2 II Phương pháp giải bài tập điện phân trong dung dịch A Một số khái niệm về sự điện phân 2 B.Các quá trình điện phân 2 1 Điện phân dung dịch muối 3 1.1 Điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm 3 1.2 Điện phân các dd muối của các kim loại đứng sau Nhôm trong dãy điện 4 1.3 Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối 2 Điện phân các dung dịch axit 5 9 3 Điện phân. .. 9 3 Điện phân các dung dịch bazơ 9 4 Điện phân hỗn hợp các dung dịch điện li ( muối, axit, bazơ) III Định lượng trong quá trình điện phân 13 IV Các bước thông thường giải một bài tập điện phân 14 19 Phương ph p g p n ph n ng h n h h V Một số kinh nghiệm giải bài tập trắc nghiệm điện phân dung dịch 14 Bài tập áp dụng 16 Ph n C: Kết Quả 18 Ph n D: K T L N 19 Tài liệu tham khảo 19 20 Phương ph p g Ơ ƯỢ... số dạng bài toán cơ bản về điện phân dung dịch Quá trình tìm tòi nghiên cứu tôi đã giải quyết được những vấn đề sau: - Nghiên cứu cơ sở lí thuyết của điện phân dung dịch; các quá trình xảy ra trong đó - T đó rút ra các bước thông thường để giải một bài toán điện phân - Sắp xếp một cách có hệ thống các dạng bài tập điện phân dung dịch - Đưa ra được các dạng bài tập cơ bản nhất và hướng dẫn giải chi... 2012 Tên sáng kiến kinh nghiệm : N K NH NGH Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Họ và tên tác giả : Tr n Thị Thuỷ Đơn vị : Tổ Hóa- Trường THPT Thanh Bình, Tân Phú, Đồng Nai ĩnh v c : Quản lý giáo dục……………  Phương pháp …………  Phương pháp giáo dục………  khác……………………………… dạy học bộ môn Lĩnh vực 1 Tính i – Có giải pháp hoàn toàn mới……………………………………… – Có giải pháp cải tiến, đổi mới t giải pháp đã... giải bài tập V.12, I.13 u ý: * - Môi trường dung dịch sau điện phân: + Dung dịch sau điện phân có môi trường axit nếu điện phân muối tạo bởi kim loại sau Al (trong dãy điện hóa) và gốc axit có oxi như: CuSO4, FeSO4, Cu(NO3)2 + Dung dịch sau điện phân có môi trường bazơ nếu điện phân muối tạo bởi kim loại đứng trước Al (Al, Kim loại kiềm, kiềm thổ) và gốc axit không có oxi như: NaCl, AlCl3, KBr + Dung. .. electron nhường ở anot) để giải cho nhanh V B TẬP ÁP DỤNG V.1 Khi điện phân các dung dịch: NaCl, KNO3, AgNO3, CuSO4 với điện cực trơ, màng ngăn xốp Dung dịch có pH tăng trong quá trình điện phân là: A NaCl B KNO3 C AgNO3 D CuSO4 V.2.(Trích Đại học khối B-2007): Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl ( với điện cực trơ, có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển... 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi) Nồng độ ban đ u của dung dịch NaOH là (cho Cu = 64) A 0,15M B 0,2M C 0,1M D 0,05M V.7 Điện phân dung dịch NaCl (d=1,2g/ml) chỉ thu được một chất khí ở điện cực Cô cạn dung dịch sau điện phân, còn lại 125g cặn khô Nhiệt phân cặn này thấy giảm 8g Hiệu suất của quá trình điện phân là:A 25% B 30% C 50% D.60% V.8: Điện phân 2 lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl... AlCl3, KBr + Dung dịch sau điện phân có môi trường trung tính: điện phân các dung dịch điện li còn lại như : HCl, H2SO4, Na2SO4 - Các loại điện cực: * Điện cực trơ: (ví dụ : platin ) * Điện cực tan: ( ví dụ: bạc, đồng ) Chính anot bị oxi hóa, ăn mòn d n (tan d n) Các ion khác có mặt trong dung dịch h u như còn nguyên vẹn, không bị oxi hóa Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO4 với bình điện phân có anot làm... bình điện phân mắc nối tiếp nhau Bình 1 chứa dung dịch CuCl2, bình 2 chứa dung dịch AgNO3 Tiến hành điện phân điện cực trơ, kết thúc điện phân thấy trên catot bình 1 tăng 1,6 gam Khối lượng catot bình 2 tăng:A 2,52 gam 3,24 gam C 5,40 gam B D 10,8 gam 16 Phương ph p g p n ph n ng h n h h V.11 Mắc nối tiếp 3 bình điện phân A, B, C đựng 3 dung dịch tương ứng CuCl2, XSO4, và Ag2SO4 rồi tiến hành điện phân. .. + Khi pH của dung dịch không đổi có nghĩa là các ion âm hoặc dương (hay cả hai loại) có thể bị điện phân đã bị điện phân hết Khi đó tiếp tục điện phân sẽ là H 2O bị điện phân (2) Khi điện phân các dung dịch: + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…) + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…) → Thực tế là điện phân H2O để