Kỹ năng phân tích và giải nhanh bài toán điện phân dung dịch bằng phương pháp bảo toàn electron hóa vô cơ lớp 12 THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HẬU LỘC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI KỸ NĂNG PHÂN TÍCH VÀ GIẢI NHANH BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON Người thực hiện: Đặng Thị Loan Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Hóa học THANH HOÁ NĂM 2017 MỤC LỤC 1.MỞ ĐẦU Trang 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 2 NỘI DUNG 2.1.Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng vấn đề 2.3.Giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1.Khái niệm điiện phân 2.3.2.Những nội dung quan trọng lí thuyêt điện phân dung dịch 2.3.3.Vận dụng lí thuyết để giải tập điện phân dung dịch 2.3.3.1 Điện phân dung dịch muối 2.3.3.2 Điện phân dung dịch axit 12 2.3.3.3 Điện phân dung dịch bazo 12 2.3.3.4 Điện phân hỗn hợp dung dịch điện li 13 2.3.3.5 Bài tập áp dụng 16 2.4.Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 18 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến nghị 19 MỞ ĐẦU 1.1,LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong trình giảng dạy môn Hóa học trường THPT, đặc biệt trình ôn luyện cho học sinh thi học sinh giỏi cấp kì thi Đại học, cao đẳng, THPT quốc gia chuyên đề điện phân dung dịch chuyên đề hay quan trọng nên tập điện phân có mặt kì thi lớn quốc gia Thực tế giảng dạy học sinh lại yếu chuyên đề Vì qua trình tìm tòi, nghiên cứu vài chục năm giảng dạy hệ thống hóa từ lí thuyết đến dạng tập giúp em nắm vững kiến thức giải dạng tập cách dễ dàng, dễ vận dụng, tránh lúng túng, sai lầm này, sai lầm khác, để nâng cao kết kỳ thi đăc biệt kỳ thi THPT quốc gia, dạng chuyên đề để học sinh dễ nghiên cứu dễ nắm bắt vận dụng lí thuyết vào giải tập cách linh hoạt làm Trên sở đó, mạnh dạn chọn đề tài “ Kỹ phân tích giải nhanh toán điện phân dung dịch phương pháp bảo toàn electron- Hóa vô lớp 12 THPT” làm sáng kiến kinh nghiệm cho Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập em học sinh lớp12 ôn thi THPT quốc gia cho công tác giảng dạy mình, bạn đồng nghiệp 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thực sáng kiến nhằm mục đích: -Giúp học sinh viết phân li chất điện phân, viết phương trình điện phân tổng quát tính toán theo phương trình -Giúp học sinh biết áp dụng công thức Faraday vào giải tập điện phân Giúp học sinh viết bán phản ứng xảy điện cực anot catot Giúp học sinh có tư từ kiến thức lí thuyết vận dụng phương pháp bảo toàn electron để giải nhanh toán trắc nghiệm điện phân dung dịch để có kết cao cho học sinh kỳ thi 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Đi sâu vào phân tích lí thuyết góc khuất mà học sinh chưa nắm -Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp bảo toàn mol electron để giải tập điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ kim loại nhôm - Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau nhôm dãy điện hóa - Điện phân hỗn hợp dung dung dịch axit -Điện phân hỗn hợp dung dịch bazo - Điện phân hỗn hợp dung dịch muối - Điện phân hỗn hợp dung dung dịch chất điện li 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Đề tài thực dựa phương pháp sau: Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết cách dựa vào lí thuyết tập điển hình sách rèn luyện kỹ giải tập trắc nghiệm hóa học lớp 12, sách tham khảo thư viện hóa học, đề thi - Từ thực nghiệm giảng dạy cho học sinh nhiều năm học với nhiều lớp học sinh thông qua kiểm tra qua kỳ thi trình ôn tập cho học sinh có dạng tập liên quan đến chuyên đề NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Với hình thức thi trắc nghiệm việc giải nhanh toán Hóa học yêu cầu hàng đầu người học cần phải nắm vững kiến thức tìm phương pháp giải toán cách nhanh nhất, đường ngắn giúp người học tiết kiệm thời gian làm mà rèn luyện tư lực phát vấn đề người học -Trên thực tế tài liệu viết lí thuyết điện phân dung dịch 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 Do đó, gặp toán điện phân em thường lúng túng không tìm cách giải mạnh dạn đưa đề tài giúp em nắm vững góc khuất kiến thức lí thuyết vận dụng phương pháp bảo toàn mol electron để giải nhanh toán điện phân dung dịch để em có kết cao kỳ thi 2.2.THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG - Khi chưa áp dụng lí thuyết học sinh giải toán vướng mắc nhiều làm nhiều thời gian -Trên thực tế 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 lúng túng xác định trường hợp H 2O 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 anot catot - 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.Vì xin đưa kiến thức lí thuyết nhằm giúp em giải nhanh xác tập điện phân dung dịch 2.3.CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.3.1.Khái niệm điện phân: Sự điện phân: Là trình oxi hóa-khử xảy bề mặt điện cực cho dòng điện chiều qua hợp chất nóng chảy, dung dịch chất điện li [1] Trong thiết bị điện phân : - Anot (A) nối với cực dương nguồn điện chiều xảy oxihóa - Catot (K) nối với cực âm nguồn điện chiều xảy khử[2] -Điện cực trơ điện cực làm chất liệu trơ khả phản ứng hóa học trình điện phân than chì hay Pt [3] 2.3.2 Những nội dung quan trọng lí thuyết điện phân (1) H2O bắt đầu điện phân điện cực khi: + Ở catot: bắt đầu xuất bọt khí khối lượng catot không đổi nghĩa ion kim loại bị điện phân dung dịch bị điện phân hết + 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 H2O bị điện phân [4] (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) [4] (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] (4) Có thể có phản ứng phụ xảy 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 [4] (5) Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào [4] (6) Viết bán phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát sử dụng CT: n=It/F(*)[4] (7) Từ công thức Faraday → số mol chất thu điện cực - Nếu đề cho I t trước hết tính số mol electron trao đổi 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 [4] (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 [3] (9) Nếu đề yêu cầu tính điện lượng cần cho trình điện phân áp dụng công thức: Q = I.t = ne.F [4] (10) Có thể tính thời gian t’ cần 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 [ 3] (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 [4] (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 2.3.3 Vận dụng kiến thức lí thuyết để giải nhanh tập trắc nghiệm 2.3.3.1 Điện phân dung dịch muối 2.3.3.1.a Điện phân dung dịch muối Kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm * Ở catot (cực âm) 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– [4] * Ở anot (cực dương): - 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 H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e [4] - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân [4] Ví dụ 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaCl [3] 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 [3] * Xảy tương tự điện phân dd : CaCl2, MgCl2 , BaCl2, AlCl3 Không thể điều chế kim loại từ: Na→Al pp điện phân dung dịch [3] Ví dụ 2: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch Na2SO4 [4] Na2SO4 → 2Na+ + SO42Catot(-):Na+, H2O Anot (+):SO42-, H2O Na+ không bị điện phân SO42-không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → O2 + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O→ 2H2 + O2 *Xảy tương tự điện phân dd: NaNO3,K2SO4,Na2CO3,MgSO4, Al2(SO4)3…[4] Bài tập vận dụng: Bài tập1: Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ ,có màng ngăn, cường độ dòng điện I = 1,93A Tính thời gian điện phân để dung dịch có pH = 12, thể tích dung dịch xem không thay đổi, H điện phân 100% A 50s B 100s C 150s D 200s [4] Hướng 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 + 2OHCl- → 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 Bài tập 2: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2M AgNO3 0.1M với cường độ dòng điện I = 3.86A.Tính thời gian điện phân để khối lượng kim loại bám bên catot 1,72g ? [5] A 250s B.568s C.640S D 750s Hướng 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, dư phần 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 2.3.3.1.b Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau Al dãy điện hóa * Ở catot (cực âm) -Các cation kim loại bị khử theo phương trình: M n+ + ne → M Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– [4] *.Ở anot (cực dương): (Xảy tương tự 3.1.a) [4] Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch CuSO4 [3] 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 [3] Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch ZnCl2 [3] ZnCl2 → Zn2+ + 2ClCatot (-) Anot (+) 2+ Zn + 2e → Zn 2Cl → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân: ZnCl2 → Zn + Cl2 Bài tập vận dụng: Bài 1:Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0,1M với điện cực trơ vừa bắt đầu sủi bọt bên catot ngừng điện phân Tính pH dung dịch (Hiệu suất 100%) Thể tích dung dịch xem không đổi Lấy lg2 = 0,3 A pH = 0,1 B.pH = 0,7 C.pH = 2,0 D pH = 1,3 [3] Hướng dẫn giải Đến vừa bắt đầu sủi bọt khí bên catot Cu2+ vừa hết Điện phân dung dịch CuSO4 CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) SO42- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 0,01→ 0,02 0,02 ← 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 Bài 2: 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 t = 200s t2 = 500s (với hiệu suất 100%) A 0.32g ; 0.64g C 0.64g ; 1.32g B 0.64g ; 1.28g D 0.32g ; 1.28g [6] Hướng dẫn giải T1 = 200s → ne trao đổi : n = It / F = 0,02 mol T1 = 500s → ne trao đổi : n = It / F = 0,05 mol Cu2+ + 2e → Cu T1 = 200s 0,01 0,02 0,01 → mCu = 0,01.64 = 0,64g T1 = 500s 0,02 0,04 0,02 → mCu = 0,02.64 = 1,28g Chọn đáp án B Bài 3: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa Ag 2SO4 CuSO4 thời gian thấy khối lượng catot tăng lên 4,96g khí thoát anot tích 0,336 lit (đktc) Khối lượng kim loại bám catot là: A 4,32g 0,64g C 4,12g 0,84g B 3,32g 1,64g D 3,2g 4,5g.[6] Hướng dẫn giải: Ptđp: 2Ag2SO4 + 2H2O → 4Ag + O2 +2H2SO4 amol 2a mol a/2 mol 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 +2H2SO4 bmol 2b mol b/2 mol Ta có pt: 2a.108 + b.64 = 4,96 a/2 + b/2 = 0,015 → a= 0,02, b=0,01 mAg = 0,04 108 = 4,32g mCu = 0,01 64 = 0,64g → Chọn Đáp án A 2.3.3.1.c 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 [4] * Ở anot : (Xảy tương tự 3.1.a) [4] Ví dụ 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl Cu(NO3)2 [4] NaCl → Na+ + ClCu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3Catot(-) Anot(+) + 2+ Na , Cu , H2O NO3-, Cl-, H2O Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → 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 Bài 1: Điện phân (với điện cực trơ) dung dịch gồm NaCl CuSO có số mol, đến catot xuất bọt khí dừng điện phân Trong trình điện phân trên, sản phẩm thu anot A khí Cl2 O2 C có khí Cl2 B khí H2 O2 D khí Cl H2.[7] → Chọn đáp án: A Bài 2: Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO 3)2 b mol NaCl với điện cực trơ , màng ngăn xốp Để dung dịch thu sau điện phân có khả phản ứng với Al2O3 A b = 2a B b > 2a C b 2a [8] Hướng dẫn giải Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3a a + NaCl → Na + Clb b Catot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân NO3 không bị điện phân 2+ Cu + 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 → Dung dịch thu có axit nên có phản ứng với Al2O3 Nếu dư Cl- sau (1) : a < b/2 ( b > 2a) → có pư: 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 Bài 3: Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO 0,12 mol NaCl dòng điện có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) thoát anot sau 9650 giây điện phân là: A.2,240 lít B.2,912 lít C.1,792 lít D.1,344lit.[7] Hướng dẫn giải NaCl → Na+ + Cl- CuSO4 → Cu2+ + SO42n e trao đổi) = It/F= 0,2 mol Catot (-) Anot (+) 2+ + (Cu ; Na , H2O) (SO42-, Cl-, H2O) Na+ không điện phân SO42- không điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,02 0,12 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 Bài 4: Điện phân lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl CuSO đến H2O bị điện phân hai cực dừng 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 bằng: A B 13 C 12 D [8] Hướng dẫn giải Catot (-) Anot (+) 2+ + (Cu ; Na , H2O) (SO42-, Cl-, H2O) Na+ không điện phân SO42- không điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,04 0,02 2a a 2a + 2H2O → 4H + O2 + 4e 0,04-2a 0,01-a 0,04-2a → a + 0,01 – 0,5a = 0,015 → a = 0,01mol → n H+ = 0,04 – 0,02 = 0,02→ CM = 0,02 : = 0,01M → PH = Chọn đáp án A Bài 5: 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 dừng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Giá trị m là: A 5,16 gam B 1,72 gam C 2,58 gam D 3,44 g.[4] Hướng dẫn giải nAgNO3 = 0,02 mol n Cu(NO3)2 = 0,04 mol 10 n e trao đổi) = It/F= 0,06 mol Ag+ + 1e → Ag Cu2+ + 2e → Cu 0,02 0,02 0,04 0,02 Khối lượng catôt tăng : m = 0,02.108 + 0,02.64 = 3,44g Chọn đáp án D 2.3.3.2 Điện phân dung dịch axit *Ở catot: Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O): 2H+ + 2e → H2 Khi ion H+ (axit) hết , tiếp tục điện phân H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– * Ở anot: (Xảy tương tự 3.1.a) Ví dụ 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dich HCl [4] HCl → H+ + ClCatot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: HCl → H2 + Cl2 Ví dụ 2: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch H2SO4 [4] H2SO4 → 2H+ + SO42Catot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 SO42- Không điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 2.3.3.3 Điện phân dung dịch bazo * Ở catot: - Nếu tạo ion kim loại từ Li+ → Al3+ H2O bị điện phân : H2O + 2e → H2 + OH- Nếu tạo ion kim loại sau Al dãy điện hóa : bazơ không tan → điện li yếu → không xét trình điện phân.[4] *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.[4] Bài tập 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaOH [4] NaOH → Na+ + OHCatot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 4OH- → 2H2O + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 Bài tập 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200g dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (đktc) thoát anot catot là: A.149,3 lít 74,7 lít B 156,8 lít 78,4 lít C 78,4 lít 156,8 lít D 74,7 lít 149,3 lít [3] 11 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 2.3.3.4 Điện phân hỗn hợp dung dịch điện li ( dd muối, axit, bazơ) * 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 pt sau: S2-→S+2e 2X- → X2 + 2e 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H2O → O2 + 4H+ + 4e [4] Bài tập vận dụng: Bài 1:Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M CuSO 0,5M điện cực trơ Khi catot có 3,2 gam Cu thể tích khí thoát Anot là: A.0,56 lít B.0,84 lít C.0,672 lít D.0,448 lít [10] Hướng dẫn giải CuSO4 → Cu2+ + SO42- HCl → H+ + Cl0,1 0,1 0,02 0,02 Catot(-) Anot (+) 2SO4 không bị điện phân 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,1 ← 0,05 0,02 → 0,01 + 2H2O → 4H + O2 + 4e 0,02 ← 0,08 mol Khi catot thoát 3,2 gam Cu tức 0,05 mol → Số mol Cu 2+ nhận 0,1 mol , mà Cl- cho tối đa 0,02 mol → 0,08 mol lại H2O cho → Từ 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 Bài 2: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl 31M, FeCl22M, CuCl2 1M HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện 5A 40 phút 50 giây catot thu được: A.5,6 g Fe B.2,8 g Fe C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu [6] Hướng dẫn giải 12 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 dần : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ → Thứ tự bị điện phân catot (-) : 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 Bài : Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl 3; 0,3 mol CuCl2; 0,1mol NaCl đến catot bắt đầu sủi bọt khí ngừng điện phân Tại thời điểm này, catot tăng: A 27,6 gam B 8,4 gam C 19,2 gam D 29,9 gam[6] Hướng dẫn giải Fe3+ + 3e → Fe (1) 0,15 → 0,45→ 0,15 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,3 → 0,6→ 0,3 mtăng = mFe + mCu = 0,15 0,15 + 0,3.64 = 27,6 gam Chọn đáp án A Bài 4: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hoà tan m gam Al Giá trị lớn m là: A 4,05 B 2,70 C 1,35 D.5,40 [5] Hướng dẫn: 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 + 2OH 0,1 →(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 13 0,1← 0,1 mAl max = 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn Đáp án B 2.3.3.5.BÀI TẬP CỦNG CỐ Bài 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 là: A Fe B Cu C Zn D Mg [11] Bài 2.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 đầu dung dịch NaOH (cho Cu = 64) A 0,15M B 0,2M C 0,1M D 0,05M [7] Bài 3: Điện phân lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl CuSO đến H2O bị điện phân hai cực dừng 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 bằng: A B 13 C 12 D [6] Bài Có hai bình điện phân mắc nối tiếp Bình chứa dung dịch CuCl 2, 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 B 3,24 gam C 5,40 gam D 10,8 gam [10] Bài 5.Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl 3; 0,3 mol CuCl2; 0,1mol NaCl đến catot bắt đầu sủi bọt khí ngừng điện phân Tại thời điểm này, catot tăng: A 27,6 gam B 8,4 gam C 19,2 gam D 29,9 gam [5] Bài 6: Hoà tan a mol Fe3O4 dung dịch H2SO4 vừa 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 đầu thoát bọt khí Giá trị a là: A 0,025 B 0,050 C 0,0125 D 0,075.[13] Bài 7: 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 [9] Bài 8: Điện phân( với điện cực trơ) 200ml dung dịch CuSO nồng độ x M/l , sau thời gian thu dung dịch Y màu xanh, có khối lượng giảm gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 12,4 gam kim loại Gía trị x là: 14 A 1,5 B 3,25 C 2,25 D 1,25 [13] Bài 9: Điện phân với điện cực trơ, có màng ngăn xốp 500 ml dung dịch NaCl 4M (d = 1,2g/ml) Sau anot thoát 17,92 lít Cl (đktc) ngừng điện phân Nồng độ % NaOH dung dịch sau điện phân (nước bay không đáng kể) là: A 8,26 % B 11,82 % C 12,14 % D 15,06 % [12] 2.4.HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGIỆM ĐỐI VỚI HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC, VỚI BẢN THÂN,ĐỒNG NGHIỆP VÀ NHÀ TRƯỜNG - Điện phân dung dịch muối, dung dịch axit, dung dịch bazo,dung dịch hỗn hợp chất điện li phần tập mà em hay mắc phải sai lầm chưa nắm vững kiến thức Vì kiến thức lí thuyết giúp em đơn giản hóa vấn đề để giải trường hợp toán cách xác - Khắc phục khó khăn toán từ đơn giản đến phức tạp qua hướng dẫn học sinh biết cách vận dụng lí thuyết để giải tập nhà cho thân từ tạo điều kiện cho học sinh tìm hiểu sâu môn hóa học tạo tiền đề tốt cho việc nâng cao chất lượng giáo dục môn - Nhờ nắm vững kiến thức vận dụng tốt nên chất lượng đội ngũ học sinh khá, giỏi môn nâng cao rõ rệt , học sinh không lúng túng, lo ngại bước vào học, làm - Sử dụng phương pháp giảng dạy thầy cô giáo nhiều thời gian tìm tòi tài liệu riêng rẽ khác gói gọn tất kiến thức lí thuyết phần điện phân dung dịch Qua giúp đồng nghiệp nâng cao thêm chất lượng chuyên môn Sau kết đối chứng lớp hướng dẫn học vận dụng kiến thức lí thuyết vào giải tập trắc nghiệm điện phân dung dịch thông qua số kiểm tra tiết,15 phút số thi thử kỳ thi quốc gia năm học 2015- 2016 Mức độ Kết học tập Lớp áp dụng Giỏi Khá TB Yếu Kém 12C1(42HS) 12C2(40HS) Áp dụng Không áp dụng 111B1(44HS) Áp dụng 11B2(42HS) Không áp dụng 43% 0% 52% 32,5% 5% 52,5% 0% 10% 0% 5% 45,45% 0% 52,27% 35,7% 2,28% 52,38% 0% 9,5% 0% 2,42% 15 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN: Trên nội dung quan trọng lí thuyết 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 nhằm giúp học sinh sâu chuỗi kiến thức lí thuyết để vận dụng vào việc giải nhanh tập trắc nghiệm hóa học - Sắp xếp cách có hệ thống dạng tập điện phân dung dịch - Đưa dạng tập hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn dạng tập thông qua phương pháp bảo toàn mol electron giúp em học sinh lớp 12 có thêm tự tin tham dự vào kỳ thi quốc gia 3.1 KIẾN NGHỊ: Tôi mong năm Sở giáo dục cần có chương trình thảo luận SKKN đạt giải năm học để giáo viên toàn tỉnh tham khảo từ vận dụng vào giảng Đó cách phát huy tốt nhất, tập trung trí tuệ cho giáo viên Về phía nhà trường cần cung cấp thêm đầu sách tham khảo, sách nâng cao, tạo điều kiện cho giáo viên học sinh nghiên cứu học tập Cuối xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu trường THPT Hậu Lộc 3, Sở Giáo dục Đào tạo Thanh Hóa tạo điều kiện cho thể kinh nghiệm suốt vài chục năm công tác – giảng dạy trường phổ thông Tôi cam đoan SKKN Không chép người khác Xác nhận thủ trưởng đơn vị Thanh hóa: tháng năm 2017 Người viết 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Sách giáo khoa Hóa học 12 nâng cao – Lê Xuân Trọng NXB GD năm 2008 2.Phương pháp giải toán Hóa vô – Quan Hán Thành NXB trẻ năm 1997 3.Cơ sở lí thuyết Hóa học – Đào Hữu Vinh NXB GD năm 1998 4.Rèn luyện kỹ giải tập trắc nghiệm Hóa học 12- Trần Sỹ TuấnLê Thanh Xuân nhà xuất giáo dục Hà Nội năm 2009 Hóa học vô Tập ,Hoàng Nhâm – NXB GD năm 2003 Ôn luyện kiến thức hóa học đại cương vô trung học phổ thông, Nguyễn Xuân Trường – NXB GD Hà Nội 2008 Đề thi Đại học cao đẳng năm 2007 8.Thư viện hóa học Luyện thi trắc nghiệm Hóa học – Trần Thạch Văn NXB GD năm 2003 10 Phương pháp giải tập trắc nghiệm hóa học vô –Nguyễn Thanh Khuyến NXB GD năm 1998 11.Đề thi Đại học khối A năm 2011 12 Phản ứng oxi hóa- khử điện phân- Ngô Ngọc An NXB GD Hà nội 2006 13 Bài tập trắc nghiêm Hóa học vô 12- Nguyễn Kim Hạnh NXB GD Việt Nam 17 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Đặng Thị Loan Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Hâụ Lộc Cấp đánh giá Kết xếp loại đánh giá TT Tên đề tài SKKN (Ngành GD cấp xếp loại huyện/tỉnh; (A, B, Tỉnh ) C) Cách trả lời nhanh câu hỏi trắc Cấp Sở B nghệm khách quan nhiều lựa chọn cách vận dụng định luật hóa học Vận dụng số định luật hóa Cấp Sở B học vào giải toán để trả lời nhanh câu hỏi trắc nghiệm hóa học vô lớp 12 Vận dụng định luật : Bảo Cấp Sở C toàn điện tích, bảo toàn mol nguyên tử, bảo toàn mol electron để giải nhanh tập trắc nghiệm hóa học vô lớp 12 Phân tích giúp học sinh Cấp Sở C khắc phục nhầm lẫn thường gặp giải tập hóa học kim loại lớp 12 THPT Phân tích hướng dẫn học sinh khắc phục sai lầm thường gặp giải toán hóa học sắt hợp chất sắt – Hóa vô lớp 12 THPT Cấp Sở C Năm học đánh giá xếp loại 2008 2009 2011 2014 20016 18 ... dung dịch 2.3.3.Vận dụng lí thuyết để giải tập điện phân dung dịch 2.3.3.1 Điện phân dung dịch muối 2.3.3.2 Điện phân dung dịch axit 12 2.3.3.3 Điện phân dung dịch bazo 12 2.3.3.4 Điện phân hỗn... Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau nhôm dãy điện hóa - Điện phân hỗn hợp dung dung dịch axit -Điện phân hỗn hợp dung dịch bazo - Điện phân hỗn hợp dung dịch muối - Điện phân hỗn hợp dung. .. 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 H2O bị điện phân [4] (2) Khi điện phân