Giải pháp để học sinh lớp 12 giải một số bài tập trắc nghiệm đồ thị về điện phân

Lí do chọn đề tài Trong quá trình dạy học, tôi đã tích lũy được một số kinh nghiệm khi giải bài tập trắc nghiệm đồ thị.. Năm học 2016 -2017 tôi viết đề tài “Kinh nghiệm dạy học sinh lớp

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài

Trong quá trình dạy học, tôi đã tích lũy được một số kinh nghiệm khi giải

bài tập trắc nghiệm đồ thị Năm học 2016 -2017 tôi viết đề tài “Kinh nghiệm dạy

học sinh lớp 12 giải một số bài tập trắc nghiệm đồ thị dạng CO2, muối nhôm tác

dụng với dung dịch kiềm” đã góp phần nâng cao được hiệu quả học tập của các

em học sinh Phần lớn các em học sinh đã học đều làm tốt dạng bài tập này Tuynhiên năm học 2018 -2019 học sinh bắt gặp một dạng bài tập trắc nghiệm hóahọc dạng đồ thị mới là bài tập đồ thị về điện phân Đặc biệt là những bài tập đềbiểu diễn dữ liệu, số liệu dưới dạng đồ thị Đây là dạng bài tập rất mới và khó,phần lớn học sinh chưa bắt gặp trong tài liệu cũng như đề kiểm tra, nên khôngbiết cách vận dụng những kiến thức đã học vào giải dạng bài tập này

Qua quá trình dạy học, tôi thấy phần lớn các em không biết cách làm bàitập đồ thị điện phân vì lâu nay bài tập điện phân học sinh chưa hề thấy có dạng

đồ thị, chủ yếu chỉ có dạng lí thuyết và dạng số liệu Từ những băn khoăn đó tôinghiên cứu tài liệu, rút kinh nghiệm từ giảng dạy để tìm câu trả lời cho câu hỏi:

“ Làm thế nào để tháo gỡ những khó khăn trong việc học bài tập trắc nghiệm đồ thị về điện phân cho học sinh lớp 12?”, “ Làm thế nào để nâng cao hiệu quả học tập của các em?”.

Xuất phát từ yêu cầu dạy và học môn Hóa học tại trường THPT Triệu Sơn 3 hiện nay, không ngừng đổi mới phương pháp dạy và học Là một giáo

viên giảng dạy môn Hóa học, tôi luôn cố gắng nghiên cứu, tìm tòi kiến thức,kinh nghiệm giảng dạy của đồng nghiệp nhằm cùng học sinh giải quyết nhữngvướng mắc trong học tập môn Hóa học của các em Tôi đã tìm tòi và rút ra một

số giải pháp hiệu quả để giải nhanh bài tập trắc nghiệm đồ thị về điện phân Tôi

đã vận dụng vào dạy học ở những lớp 12 tôi giảng dạy đã đem lại những hiệu

quả tích cực Vì vậy, tôi mạnh dạn đưa ra đề tài: “GIẢI PHÁP ĐỂ HỌC SINH LỚP 12 GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM ĐỒ THỊ VỀ ĐIỆN PHÂN ” mong các đồng nghiệp cùng tham khảo và góp ý.

1.2 Mục đích nghiên cứu

* Đối với tác giả của đề tài: Qua quá trình nghiên cứu và viết đề tài sángkiến kinh nghiệm tôi đã giải tỏa được các vướng mắc mà trước đây khi dạy họcsinh những bài tập trắc nghiệm Hóa học có đồ thị về điện phân tôi gặp phải, đặcbiệt là học sinh lớp 12 ôn thi tốt nghiệp THPT Từ đó bản thân đã không ngừngbồi dưỡng nâng cao chuyên môn nghiệp vụ, tạo niềm tin cho đồng nghiệp và họcsinh

* Đối với đồng nghiệp và học sinh tại trường THPT Triệu Sơn 3

- Đối với đồng nghiệp: Đề tài sáng kiến kinh nghiệm này là tài liệu để cácđồng nghiệp tham khảo khi hướng dẫn học sinh học ôn tập kiến thức nhằm nângcao chất lượng giảng dạy

- Đối với học sinh khi được triển khai áp dụng: Học sinh biết vận dụngnội dung đề tài một cách tư duy, sáng tạo giải quyết được phần lớn các bài tập

trắc nghiệm đồ thị về điện phân Qua đó, giúp học sinh nâng cao chất lượng vàhứng thú học tập môn Hóa học.

1.3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Đề tài khảo sát, đánh giá được thực trạng việc học tập của học sinh một

số lớp được chọn làm đối tượng nghiên cứu trước và sau tác động

- Đề tài đưa ra được kinh nghiệm của tác giả về một số giải pháp cụ thểtrong giảng dạy hướng dẫn học sinh giải một số bài tập trắc nghiệm đồ thị vềđiện phân

1.4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết: Tìm đọc, nghiêncứu, phân tích các tài liệu liên quan Rút kinh nghiệm trong thực tế giảng dạy

Từ đó xây dựng cơ sở lí luận của đề tài

- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin: Tiến hànhkiểm tra chất lượng học sinh trước và sau tác động (ở cả lớp thực nghiệm và lớpđối chứng)

- Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: Sử dụng phương pháp thống kê để

xử lý số liệu So sánh kết quả thu thập được ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

Sử dụng các công thức tính toán trên phần mền excel để xử lý số liệu

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Trong quá trình dạy học và ôn thi tốt nghiệp THPT cho học sinh lớp 12năm học 2019 -2020, tôi nhận thấy dạng bài tập trắc nghiệm đồ thị về điện phânkhá mới mẻ, có trong các đề thi thử THPT Quốc gia từ năm học 2018-2019,nhưng chưa có nhiều tài liệu đề cập hướng dẫn cách giải nên gây khó khăn chohọc sinh Sau khi tìm đọc tham khảo các tài liệu, nghiên cứu tìm tòi kiến thức vàđổi mới cách dạy, tôi dạy thực nghiệm ở lớp 12E4 nhận thấy hiệu quả học tậpcủa các em tăng lên đáng kể Trong đó tài liệu của Thầy Nguyễn Khắc Hậu

(Trang 123doc.net) giúp tôi rất tâm đắc Tuy nhiên khi đưa cho học sinh tự

nghiêm cứu các em không hiểu bài

Từ cơ sở đó thôi thúc tôi viết sáng kiến kinh nghiệm Tôi sử dụng các ví

dụ chọn lọc trong các tài liệu trên internet , trích trong các đề thi thử THPTQG của các trường phổ thông và trường chuyên trong nước và hướng dẫn học sinh giải theo kinh nghiệm đã đúc rút được của bản thân, chủ yếu theo 4 bước:

- Bước 1 hướng dẫn học sinh nắm vững kiến thức cần nhớ

- Bước 2 hướng dẫn học sinh nhận biết và phân tích tốt dáng đồ thị tươngứng với dạng bài tập hóa học và phần lí thuyết cần vận dụng

- Bước 3 hướng dẫn các em giải dựa vào dáng đồ thị và Định luật bảotoàn electron để giải nhanh bài toán Hóa học

- Bước 4 hướng dẫn bài tập vận dụng

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Từ năm học 2018 – 2019, trong đề thi THPT Quốc gia có gặp bài tập trắcnghiệm đồ thị về điện phân Với dạng câu hỏi này tôi thấy học sinh gặp nhiều

phân còn chưa gặp những năm trước đó Chủ yếu các tài liệu chỉ viết về đồ thịdạng bài tập trắc nghiệm về CO2 (hoặc SO2), muối nhôm tác dụng với dung dịchkiềm Mặt khác, tài liệu tham khảo về đồ thị điện phân rất hạn chế và chưa đầy

đủ Đặc biệt một số bài tập trắc nghiệm đề biểu diễn dữ liệu, số liệu dưới dạng

đồ thị thì học sinh khá lúng túng quên mất bản chất của bài toán nên không tìm

ra kết quả chính xác

Từ thực trạng nêu trên cho thấy

Người dạy cần tìm hiểu kiến thức, đúc rút kinh nghiệm giảng dạy để tìm ra phương pháp dạy học nhằm giúp các em khắc phục các khó khăn trên Trăn trở vấn đề này nên tôi đã viết đề tài sáng kiến kinh nghiệm, đưa ra một số giải pháp

để giải nhanh bài tập trắc nghiệm đồ thị về điện phân Hi vọng đề tài này là một tài liệu tham khảo hữu ích và bổ ích cho các em học sinh và đồng nghiệp

Để có cơ sở đánh giá về hiệu quả của việc áp dụng đề tài vào thực tế dạyhọc, tôi chọn 2 lớp nguyên vẹn của trường THPT Triệu Sơn 3, cụ thể:

- Lớp đối chứng: + Lớp 12E5 (Năm học 2019 -2020)

- Lớp thực nghiệm: + Lớp 12E4 (Năm học 2019 -2020)

Trong quá trình giàng dạy, ở hai lớp 12 trên tôi nhận thấy khi gặp các dạngbài tập trắc nghiệm đồ thị, đa số học sinh của cả 2 lớp 12E4 và 12E5 đều khônggiải quyết được Mặt khác, hai lớp được chọn tham gia nghiên cứu cho đề tài có

nhiều điểm tương đồng về khả năng nhận thức, tỉ lệ giới tính, dân tộc, về ý thức học tập và về năng lực học tập môn Hóa học.

Sử dụng kết quả bài kiểm tra học kì I môn Hóa học năm học 2019 -2020làm bài kiểm tra trước tác động Kết quả cho thấy điểm trung bình của hai lớp12E4 và 12E5 có sự khác nhau Trong đó điểm TBC của lớp thực nghiệm 12E4

là 6,3; điểm TBC của lớp đối chứng 12E5 là 6,0 Tôi dùng phép kiểm chứng Test độc lập để kiểm chứng sự chênh lệch giữa điểm số trung bình môn của 2lớp trước khi tác động Kết quả tính p= 0,19171 > 0,05=> sự chênh lệch điểm sốtrung bình của hai lớp thực nghiệm và lớp đối chứng là không có ý nghĩa, hailớp được coi là tương đương

T-2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện đề tài

Tôi chọn lớp 12E4 là lớp thực nghiệm, lớp 12E5 là lớp đối chứng Ở lớpđối chứng tôi hướng dẫn học sinh tự tìm hiểu nghiên cứu tài liệu (Giáo viên phô

tô tài liệu cho học sinh) về bài tập trắc nghiệm đồ thị Ở lớp thực nghiệm, tôi dạy thực nghiệm theo giải pháp của đề tài sáng kiến kinh nghiệm như sau:

BIỆN PHÁP TỔ CHỨC THỰC HIỆN CỤ THỂ

2.3.1 Giải pháp chung.

Kinh nghiệm giải một số bài tập trắc nghiệm về đồ thị như sau:

- Bước 1 hướng dẫn học sinh nắm vững kiến thức cần nhớ

- Bước 2: Giáo viên hướng dẫn học sinh nhận biết, phân tích dáng đồ thị của từng dạng bài tập

1 Giáo viên hướng dẫn học sinh nhận biết dáng đồ thị tương ứng với từngdạng bài tập

2 Giáo viên hướng dẫn học sinh dựa vào tọa độ các điểm quan trọng đồthị đã cho, xác định các chất hoặc ion đã điện phân hết hay chưa? Xác địnhnhững khí nào tạo thành trong quá trình điện phân

- Bước 3: Giải quyết bài toán

Giáo viên lấy ví dụ cụ thể hướng dẫn học sinh giải bài toán đồ thị điện phân

- Bước 4: Hướng dẫn học sinh làm bài tập vận dụng

2.3.2 Giải pháp cụ thể.

Giáo viên cần hướng dẫn học sinh nắm vững lí thuyết điện phân trọng tâm sau đó mới hướng dẫn học sinh giải bài toán

Việc nắm vững lí thuyết rất quan trọng, từ kiến thức lí thuyết học sinh trả

lời được các câu hỏi: Tại từng điện cực ion nào bị điện phân trước? ion nào điện phân hết, ion nào còn dư, khí nào sinh ra trước, khí nào sinh ra sau? dung

dịch sau điện phân còn lại những ion gì?

Bước 1: GV hướng dẫn nội dung lí thuyết cần nắm vững.

I Khái niệm.

Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi códòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li

+ Tại Catot (cực âm – ) xảy ra quá trình khử (nhận e)

+ Tại Anot (cực dương +) xảy ra quá trình oxi hóa (cho e)

So sánh phản ứng oxi hóa khử thông thường và phản ứng điện phân:

Khác với phản ứng oxi hóa – khử thông thường, phản ứng điện phân do tácdụng của điện năng và các chất trong môi trường điện phân không trực tiếp chonhau electron mà phải truyền qua dây dẫn Tuy nhiên quá trình điện phân cũng

là quá trình oxi hóa khử nên khi giải bài tập điện phân nên áp dụng các định luậtbảo toàn, nhất là định luật bảo toàn electron

II Phân loại.

1 Điện phân nóng chảy

Phương pháp điện phân nóng chảy chỉ áp dụng điều chế các kim loại hoạt động rất mạnh như: Na, K, Ca, Ba, Mg, Al

a) Điện phân nóng chảy oxit: chỉ áp dụng điều chế Al

6

NaAlF

2Al O ���� 4Al+3O

b) Điện phân nóng chảy hiđroxit

Điện phân nóng chảy hiđroxit của kim loại nhóm IA… để điều chế cáckim loại tương ứng

c) Điện phân nóng chảy muối clorua

Điện phân nóng chảy muối clorua của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ

để điều chế các kim loại tương ứng

2 Điện phân dung dịch

Điều chế kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu

+ Là môi trường để các cation và anion di chuyển về 2 cực.

+ Nước có thể tham gia vào quá trình điện phân

* Thứ tự điện phân ở các điện cực

Học sinh cần nắm vững thứ tự điện phân của các ion tại các điện cực thì quá trình phân tích đồ thị mới có kết quả chính xác.

Nguyên tắc: Cũng giống phản ứng oxi hóa khử thông thường thì cation kim loại có tính oxi hóa càng mạnh sẽ tham gia quá trình khử trước, cation kim loại có tính oxi hóa yếu hơn sẽ tham gia quá trình khử sau và ngược lại

+ m: số gam dạng sảm phẩm sinh ra trên điện cực

+ n: số electron trao đổi

+ Q = It: điện lượng đi qua dung dịch với cường độ dòng điện là I, thờigian t và có đơn vị là culong; I (A); t(giây)



Bước 2: Giáo viên hướng dẫn học sinh nhận biết, phân tích dáng đồ thị của từng dạng bài tập.

Sau khi hướng dẫn học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, giáo viên đưa dạng bài tập đồ thị và hướng dẫn các em phân tích các điểm tọa độ quan trọng trong đồ thị nhằm tìm ra hướng giải quyết vấn đề.

Dạng 1: Bài toán đồ thị điện phân dung dịch hỗn hợp muối chứa ion

Cu 2+ và X - , khi điện phân X - hết trước Cu 2+

Tổng số mol khí thu được trên cả 2 điện cực n (mol) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) được mô tả theo dạng đồ thị sau:

=> Độ dốc của đồ thị: NP > OM > MN.

n (mol)

t (gi ây) a

Đoạn NP: Độ dốc cao nhất (H2;O2)

+ Tại thời điểm t=a giây: Cu2+ và X- bị điện phân, khí sinh ra đoạn OM là

X2 nên có độ dốc cao thứ hai

Catot (-) Anot (+)

2 2

Cu  e�Cu 2X �X2 �  2e + Đoạn MN: độ dốc thấp nhất do X

hết, tại anot H2O tham gia vào quátrình điện phân, khí là O2

-2 2

Dạng 2: Bài toán đồ thị điện phân dung dịch hỗn hợp muối chứa ion

Cu 2+ và X - , khi điện phân Cu 2+ hết trước X -

Tổng số mol khí thu được trên cả 2 điện cực n (mol) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) được mô tả theo dạng đồ thị sau:

=> Độ dốc của đồ thị: MN > NP > OM.

t (giây) a

Catot (-) Anot (+)

Dựa vào dữ liệu của đồ thị ta có tổng số mol các khí và áp dụng định luậtbảo toàn electron, lập hệ phương trình ta giải bài toán.

Bước 3: Giải quyết bài toán

Giáo viên lấy ví dụ cụ thể hướng dẫn học sinh giải bài toán đồ thị điệnphân

Dạng 1: Bài toán đồ thị điện phân dung dịch hỗn hợp muối chứa ion

Cu 2+ và X - , khi điện phân X - hết trước Cu 2+

Câu 1: (Trích đề thi THPT QG 2019 - mã 201)

Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl vào nước thu đượcdung dịch X Tiến hành điện phân X với các điện cực trơ, màng ngăn xốp, dòngđiện có cường độ không đổi Tổng số mol khí thu được trên cả hai điện cực (n)phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) được mô tả như đồ thị bên (đồ thị gấpkhúc tại các điểm M, N) Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, bỏ qua sự bayhơi của nước.Giá trị của m là

A 7,57 B 5,97 C 2,77 D 9,17

n (mol)

t (gi ây) 0,045

a

N

Phân tích, hướng dẫn giải

- Giáo viên hướng dẫn học sinh phân tích dáng đồ thị: Do đoạn MN độ

dốc thấp nhất nên chỉ 1 khí sinh ra (khí là O2), vậy ứng với đoạn MN tại catot ion Cu2+ còn, tại anot ion Cl- hết, H2O tham gia vào quá trình điện phân

Đoạn OM: Độ dốc thứ 2 (Cl2)

Đoạn MN : Độ dốc thấp nhất (O2)

Đoạn N : Độ dốc cao nhất (H2;O2)

- Giáo viên hướng dẫn học sinh giải bài toán.

Gọi số mol CuSO4 và NaCl lần lượt là x, y (đk x,y>0)

+ Tại thời điểm t=a giây: Cu2+ và Cl- bị điện phân, khí sinh ra đoạn OM là Cl2

Giải hệ (I) và (II) ta được a = 0,02; b= 0,005

Theo đó, số mol CuSO4 x = 0,01 + 2a = 0,05 mol

Số mol NaCl y = 0,02 mol

Giá trị m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl là:

m = m C OuS 4 m NaCl

m =0,05.160 + 0,02.58,5 = 9,17 (g) => Đáp án D

Dạng 2: Bài toán đồ thị điện phân dung dịch hỗn hợp muối chứa ion

Cu 2+ và X - , khi điện phân Cu 2+ hết trước X -

A 17,48 B 15,76 C 13,42 D 11,08.

t (giây) a

0,04

3,5 a 0

0,21

M N

n ( mol)

Phân tích, hướng dẫn giải

- Giáo viên hướng dẫn học sinh phân tích dáng đồ thị: Do đoạn MN độ

dốc cao, cao hơn đoạn OM nên phải có 2 khí sinh ra (số mol lớn hơn 1 khí sinh ra), vậy ứng với đoạn MN tại catot ion Cu2+ bị điện phân hết nên H2O tham gia vào quá trình điện phân, tại anot ion Cl- còn (2 khí là H2 và Cl2)

Đoạn OM: Độ dốc thứ 2 (Cl2)

Đoạn MN : Độ dốc thấp nhất (H2; Cl2)

Đoạn N : Độ dốc cao nhất (H2;O2)

- Giáo viên hướng dẫn học sinh giải bài toán.

Gọi số mol CuSO4 và NaCl lần lượt là x, y (đk x,y>0)

2+

và Cl

hết, tại catot và anot H2O đều tham gia vào quá trình điệnphân, khí là H2 và O2

Giải hệ (I) và (II) ta được a = 0,04; b= 0,03

Theo đó, số mol CuSO4 x = 0,04 mol

Số mol NaCl y = 0,08 + 2a = 0,16 mol

Giá trị m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl là:

m = m C OuS 4 m NaCl

m =0,04.160 + 0,16.58,5 = 15,76 (g) => Đáp án B

Bước 4: Hướng dẫn học sinh làm bài tập vận dụng.

Dạng 1: Bài toán đồ thị điện phân dung dịch hỗn hợp muối chứa ion

Cu 2+ và X - , khi điện phân X - hết trước Cu 2+

A.11,94 B.8,74 C.5,54 D.10,77