ñieän cöïc pin hoaëc trong aêc qui nhö theá naøo ñeå bieán ñoåi naêng löôïng hoaù hoïc thaønh ñieän naêng vaø ngöôïc laïi duøng doøng ñieän moät chieàu ñeå ñieän phaân laïi xaûy ra caùc [r]
(1)BAØI 16 ( TIẾT) DÃY ĐIỆN HOÁ CỦA KIM LOẠI SỰ ĐIỆN PHÂN
I MỤC TIÊU BAØI HỌC 1 Kiến thức
- Biết khái niệm: Cặp oxi hoá khử, suất điện động pin điện hố - Biết điện phân ứng dụng điện phân
- Hiểu phản ứng hoá học xảy điện cực trình điện phân
2 Kó năng
- Dự đốn chiều phản ứng oxi hoá khử dựa vào dãy điện hoá - Xác định điện cực âm dương pin điện hoá
- Viết phản ứng hoá học xảy điện cực cuả pin điện cực q trình điện phân
- Tính suất điện động pin điện hoá II CHUẨN BỊ
1 Đồ dùng dạy học
GV: Chuẩn bị phiếu học tập Trang vẽ phóng to:
- Sơ đồ pin điện hoá Zn-Cu
- Sơ đồ chuyển dời phần tử mang điện pin điện hố Zn-Cu - Mơ hình điện cực hiđro chuẩn
- Sơ đồ pin điện hoá Zn-H2
Nếu có điều kiện giáo viên sử dụng phần mềm mơ sơ đồ pin điện hố Zn- Cu, điện cựu hiđro chuẩn, pin điện hoá Zn-hiđro, dạy máy tính
2 Phương pháp dạy học Phương pháp đàm thoại gợi mở III KIỂM TRA BAØI CŨ
IV TIẾN TRÌNH CỦA BÀI GIẢNG Đặt vấn đề:
- GV giới thiệu mục tiêu học SGK nêu
(2)điện cực pin ăc qui để biến đổi lượng hoá học thành điện ngược lại dùng dòng điện chiều để điện phân lại xảy phản ứng hoá học điện cực nghĩa ta biến đổi điện thành lượng hoá học? Để trả lời câu hỏi nghiên cứu hơm nay:
Dãy điện của kim loại Sự điện phân
Bài dạy tiến hành tiết, GV kết thúc tiết mục III Thế điện cực chuẩn kim loại
TIẾT 1
A DÃY ĐIỆN HỐ CỦA KIM LOẠI
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS
I KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HOÁ KHỬ
Hoạt động 1
Câu hỏi 1: Hồn thành phương trình hố học viết sơ đồ q trình oxi hố- khử phản ứng:
a) Cu + AgNO3 b) Fe + CuSO4
* GV nêu vấn đề Có thể biểu diễn q trình oxi hố khử theo cách khác khơng
Câu hỏi 2: Xác định chất oxi hoá-khử tử rút nhận xét
Hồn thành phương trình hoá học a) Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag Cu - 2e Cu2+
Ag+ + 1e Ag
b) Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Fe - 2e Fe2+
Cu2+ + 2e Cu
Có thể biểu diễn theo cách sau: Cu Cu2+ + 2e
hoặc viết gộp Cu + 2e Cu
T ¬ng tù nh vËy víi Fe vµ Ag Fe + 2e Fe
Ag + 2e Ag
2+
2+ +
Chất oxh Chất khử Nhận xét:
Cation KL nhaän e KL
(3)* GV đưa sơ đồ tổng quát giới thiệu cặp oxi hố-khử
II PIN ĐIỆN HỐ Hoạt động 2
(1) Thí nghiệm
GV tiến hành thí nghiệm SGK mơ tả thí nghiệm (sử dụng sơ đồ pin điện hố Zn-Cu) hình 4.4 Nếu có điều kiện dùng phần mềm mơ pin điện hố cho HS xem (2) Yêu cầu HS:
- Mô tả cấu tạo pin, hoạt động pin, nhận xét giải thích
* GV đung sơ đồ hình 4.5 dùng phần mềm mơ cho HS xem yêu cầu HS nhận xét, giải thích chuyển dịch e điện cực Zn, điện cực Cu, cầu muối trái, cầu muối phải
Chất oxi hoá chất khử nguyên tố tạo nên cặp oxi hoá- khử Cặp oxi hoá khử kim loại viết sau:
Fe Cu Ag Fe Cu Ag
2+
2+ +
1 HS nhận xét tượng thí nghiệm + Kim vơn kế lệch
+ Suất điện động pin hóa học U = 1,10 V
2 Giải thích
* Điện cực Zn (cực âm) nguồn cung cấp e, Zn bị oxi hoá thành Zn2+ tan vào dung dịch:
Zn Zn2+ + 2e
* Điện cực Cu (cực dương) e đến cực Cu, ion Cu2+ bị khử thành kim loại Cu bám bề mặt đồng
Cu2+ + 2e Cu * Cầu muối traùi:
Cation NH4+ Zn2+di chuyển sang cốc đựng dung dịch CuSO4
* Cầu muối phải:
(4)- Viết phương trình ion rút gọn
* GV yêu cầu HS viết cặp oxi hoá-khử
* GV giới thiệu quy tắc
(3) Nhận xét
- GV u cầu HS nhận xét nồng độ ion dung dịch muối CuSO4 ZnSO4 tăng giảm trình điện phân ? Suất điện động (U) pin điện hoá phụ thuộc vào yếu tố nào?
- GV yêu cầu HS vào cặp pin cho SGK cho biết q trình oxi hố khử diễn pin Cu-Ag; Pb-Cu; Zn-Pb ?
III THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI
Hoạt động 3
* Phương trình ion rút gọn biểu diễn q trình oxi hố-khử xảy bề mặt điện cực pin điện hoá:
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ Oxh Kh Kh yeáu Oxh yeáu
Zn Cu Zn Cu
2+ 2+
Zn Cu Zn Cu
2+ 2+
U = 1,10V
ChÊt oxi hoá yếu Chất oxi hoá mạnh
Chất khử mạnh Chất khử yếu
tạo thành
3 Nhaọn xeựt
* CCu2+giảm CZn2+ tăng
* Suất điện động U pin điện hoá phụ thuộc vào:
- Bản chất cặp oxi hoá-khử kim loại - Nồng độ dd muối
- Nhiệt độ
HS vận dụng giải thích q trình oxi hố-khử cặp pin
(5)* GV giới thiệu: Suất điện động cặp pin điện hố Zn-Cu thí nghiệm 1,10 V Vậy suất điện động ?
Cần phải xác định điện cực cho loại cặp oxi hố- khử dùng điện cực chuẩn để so sánh điện cực hiđro chuẩn
* GV phát phiếu học tập số cho HS
Các nhóm HS thảo luận cử đại diện trình bày
HS thảo luận theo nhóm cử đại diện trình bày
1 Cấu tạo điện cực hiđro chuẩn. - Điện cực platin
- Điện cực nhúng vào dd axit H+ M. 2 Cách xác định điện cực chuẩn hiđro chuẩn.
- Cho dịng khí H2 có p =1 atm liên tục qua dd axit để bột Pt hấp thụ khí H2
- Qui ước điện cực hiđro chuẩn cặp oxi hoá khử H+/H2 0,00 V ; E0 (H+/H2)= 0,00 V
3 Cách xác định điện cực chuẩn của kim loại
- Thiết lập pin điện hoá gồm: điện cực chuẩn kim loại bên phải, điện cực chuẩn hiđro bên trái vôn kế hiệu số điện lớn hai điện cực chuẩn Nếu điện cực kim loại cực âm E0<0, điện cực kim loại cực dương E0>0.
* HS trả lời:
- Hiđro điện cực dương (+) - Kẽm điện cực âm (-) Zn + 2H Zn + H+ 2+ 2
2e
* Vôn kế số -0,76 V
(6)Ký hiệu: E0(Zn2+/Zn)= -0,76 V. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Câu 1: Hồn thành phương trình hố học viết sơ đồ q trình oxi hố- khử phản ứng:
a) Cu + AgNO3
b) Fe + CuSO4
Câu 2: Xác định chất oxi hố- khử tử rút nhận xét
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
HS xem hình (4.6), (4.7) phần mềm mơ mơ hình điện cực hiđro chuẩn sơ đồ pin điện hoá kẽm- hiđro, trả lời câu hỏi sau:
1 Cấu tạo điện cực hiđro chuẩn
2 Cách xác định điện cực hiđro chuẩn Các xác định điện cực chuẩn kim loại
TIEÁT (TIEÁP)
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS
IV DÃY ĐIỆN HỐ CHUẨN CỦA KIM LOẠI VÀ Ý NGHĨA Hoạt động 1
1 Dãy điện hoá chuẩn kim loại
HS chữa tậo số (SGK)
-GV thông báo: Bằng thực nghiệm người ta đưa dãy điện hố chuẩn số kim loại thơng dụng SGK
- GV yêu cầu HS vào điện cực chuẩn cho dãy điện hoá rút nhận xét điện cực chuẩn E0 (Mn+/M) với tính
oxi hố cation Mn+.
HS chữa tập số (SGK)
a) Zn kim loại có tính khử mạnh b) Cation Pb2+ có tính oxi hố mạnh nhất.
c) Sắp xếp cặp oxi hoá-khử kim loại theo chiều tính oxi hố cation tăng dần
Zn Co Pb Zn Co Pb
2+ 2+ 2+
d) Viết phương trình phản ứng hố học xảy cặp oxi hoá-khử
Co2+ + Zn
Co + Zn2+
Pb2+ + Co
Pb + Co2+
Pb2+ + Zn
(7)Hoạt động
2 ý nghĩa dãy điện hố chuẩn kim loại
- GV phát phiếu học tập số cho HS
a) Thảo luận trường hợp a.
GV bổ sung đưa ý nghĩa thứ dãy điện hoá chuẩn kim loại : dự đoán chiều phản ứng hai cặp oxi hoá-khử (như SGK)
b) Thảo luận trường hợp b trong phiếu học tập số 3
Caùc thông tin:
Hoạt động bình điện phân: Khi có dịng điện chiều chạy qua anot (điện cực dương) xảy phản ứng oxi hoá, catot (điện cực
Dãy điện hoá chuẩn (như SGK) HS nhận xét:
* Thế điện cực chuẩn E0 (Mn+/ M) lớn tính
oxi hố cation Mn+ mạnh tính khử của
kim loại M yếu ngược lại * HS thảo luận trường hợp a: - Phản ứng hoá học xảy ra: Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag
Sơ đồ phản ứng cặp oxi hoá-khử: Cu Ag
Cu Ag
+ 2+
E0=+0,34 V E0= +0,80 V
- Giải thích: Cation Ag+ oxi hố Cu thành cation
Cu2+ cation Ag+ bị khử thành Ag.
Phương trình ion rút gọn: Cu + 2Ag+
Cu2++ 2Ag
- Nhận xét 1: kim loại cặp oxi hoá-khử Cu
Cu
2+
có đin cực nhỏ kh đ c cation kim lo¹i cặp oxi hố-khử
Ag Ag
+
có điện cực chuẩn lớn khái dd muèi
HS thảo luận trường hợp b: - Phản ứng hoá học xảy ra: Mg + 2HCl MgCl2 + H2
- Sơ đồ phản ứng cặp oxi hoá-khử: Mg H
Mg H
+ 2+
2
E0= -2,37 V E0= 0,00 V
- Giải thích: Cation H+ dd axit oxi hoá Mg
thành cation Mg2+ cation H+ bị khử thành H
- Phương trình ion rút gọn: Mg + 2H+
(8)âm) xảy khử
GV bổ sung đưa ý nghĩa thứ dãy điện hoá chuẩn kim loại (như SGK)
c) Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hoá.
ở thí nghiệm (tiết 1) pin điện hố Zn-Cu U = 1,10 V Cách xác định U nào? GV hướng dẫn cách tính E = E - E 0 Cu
Cu 2+
Zn Zn 2+
pin
= 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V Biết điện cực Cu cực dương điện cực Zn cực âm
Yêu cầu HS rút nhận xét cách tính suất điện động chuẩn:
GV bổ sung: Suất điện động pin điện hố ln số dương GV yêu cầu HS vận dụng tính chất điện động pin điện hố Zn-Pb; Cu-Ag; Pb-Cu
- Nhận xét 2:
Mg Mg
2+
cã thÕ ®iƯn cực nhỏ 0,00 V đẩy đ ợc hiđro khỏi dd axit
Kim loại cặp oxi hoá-khử
- Nhận xét 3:
Suất điện động chuẩn pin điện hoá điện cực chuẩn cực dương trừ điện cực chuẩn cực âm
+ Pin Zn-Pb E0
pin=-0,13 V - (-0,76 V) = 0,63 V
+ Pin Cu-Ag E0
pin= 0,80V - (-0,13 V) = 0,46 V
+ Pin Pb-Cu E0
pin= 0,34V - (-0,13 V) = 0,47 V
(9)HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS I MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ SỰ
ĐIỆN PHÂN Hoạt động 3
Cho HS xem sơ đồ hình 4.9 yêu cầu HS mơ tả bình điện phân, hoạt động bình điện phân
Chú ý phân biệt cực pin điện hố cực bình điện phân
GV bổ sung thông tin
Từ u cầu HS rút kết luận điện phân
* Thiết bị điện phân gồm có: - Bình điện phân
- điện cực
Cực âm cực dương; anôt nối với cực (+) nguồn điện chiều; catot nối với cực (-) nguồn điện chiều
* Hoạt động bình điện phân:
Khi có dịng điện chiều chạy qua điện cực dương (anot) xảy oxi hoá, điện cực âm (catot) xảy khử
Sự điện phân q trình oxi hóa khử xảy bề mặt điện cực cho dòng điện chiều qua chất điện phân (hợp chất nóng chảy, dd điện li)
II SỰ ĐIỆN PHÂN CÁC CHẤT ĐIỆN LY
Hoạt động 4
1 Sự điện phân NaCl nóng chảy Sử dụng phương pháp đàm thoại: GV yêu cấu HS:
- Cho biết ion di chuyển dd ?
- Phương trình điện phân sơ đồ điện phân biểu diễn ?
Khi có dịng điện chiều chạy qua Cực dương (anot) diễn oxi hóa Cực âm (catot) diễn khử
Q trình oxi hố-khử biểu diễn NaCl
Catot (cùc ©m) Anot (cùc d ¬ng) Na+ + 1e
(10)Hoạt động 5
2 Sự điện phân dd CuSO4
Thảo luận phiếu học tập số
Câu hỏi 1: Cấu tạo bình điện phân
Câu hỏi 2: Hoạt động bình điện phân tượng xảy trình điện phân
Câu hỏi 3: Giải thích
* Khi có dòng điện chiều chạy qua ion dd dịch chuyển ?
* Các q trình oxi hoá-khử diễn điện cực ? (xét điện cực chuẩn)
* Viết sơ đồ điện phân
Phương trình điện phân NaCl Na + Cl®pnc 2
* Bình điện phân ống chữ U, điện cực graphit, điện cực âm điện cực dương, dd chất điện phân CuSO4
* Khi cho dòng điện chiều qua (có hiệu điện 1,3 V) có tượng:
- catot: kim loại Cu bám vào điện cực - anot: Bọt khí O2
* Khi tạo nên điện hai điện cực, ion SO42- di chuyển anot Các ion Cu2+ di
chuyển catot
* Catot xảy khử ion Cu2+ hoặc
H2O
Xét điện cực chuẩn: E0 (Cu2+/Cu) = 0,34 V; E0(H
2O/H2)= - 0,83 V
Như ion Cu2+ có tính oxi hố mạnh các
phân tử H2O Vì xảy khử ion
Cu2+ thành Cu bám catot:
Cu2+ + 2e
Cu
* anot: Có thể xảy oxi hoá ion SO4
2-hoặc H2O
Xét điện cực chuẩn E0 (H
2O/ O2) = -0,83 V; E0 (SO42-/H2O) = 1,70 V
Như H2O có tính khử mạnh ion
SO42- nên H2O dễ bị oxi hóa sinh khí O2
anot:
2H2O O2 + H+ + 4e
* Cực (-) CuSO4 Cực (+)
(H2O)
Cu2+, H
2O H2O, SO4
2-Cu2+ + 2e
Cu 2H2O O2 + H+ + 4e
(11)* Viết phương trình điện phân
III ỨNG DỤNG CỦA SỰ ĐIỆN PHÂN
Hoạt động 6
GV cho HS nghiên cứu SGK trình bày ứng dụng điện phân
Hoạt động 7
Tổng kết học, tập nhà
2 CuSO + H O 2Cu + O + H SO4 2 ®p 2 4
1 Điều chế kim loại
2 Điều chế số phi kim (H2 ; O2 )
3 Điều chế số loại hợp chất (NaOH, H2O,
nước giaven )
4 Tính chế số kim loại: Cu, Pb, Zn Mạ điện
CÁC PHIẾU HỌC TẬP PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 Hồn thành phơng trình hố học xảy sau đây:
a) Cu + AgNO3
b) Mg + HCl
2 Từ hai phơng trình lần lợt:
* Thiết lập sơ đồ phản ứng cặp oxi hóa-khử
* Cho biét E0 cặp Mn+/M (dựa vào dãy điện hố chuẩn kim loại )
* Giải thích q trình oxi hố-khử xảy * Viết phơng trình ion rút gọn
(12)PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4 Từ tranh phóng to bình điện phân dd CuSO4
Câu hỏi 1: Mô tả cấu tạo bình điện phân
Câu hỏi 2: Mơ tả hoạt động bình điện phân tợng xảy trình điện phân
Câu hỏi 3: Giải thích tợng
Dựa vào điện cực chuẩn cặp oxi hoá khử biết: E0 (Cu2+/Cu) = +0,34 V ; E0 (H
2O/H2 ) = - 0,83 V; E0 (SO42-/H2O) = 1,70 V
Baøi 17 (Tiết 28,29)
SỰ ĂN MỊN KIM LOẠI
I Mục tiêu học
1 Kiến thức
Hiểu khái niệm: ăn mòn kim loại, ăn mịn hố học ăn mịn điện hoá
Hiểu điều kiện, chế chất ăn mịn hố học ăn mịn điện hoá học Hiểu nguyên tắc biện pháp chống ăn mịn kim loại
2 Kó năng
Phân biệt tượng ăn mịn hố học ăn mịn điện hố kim loại xảy tự nhiên, đời sống gia đình, sản xuất
Biết sử dụng các biện pháp bảo vệ đồ dùng, công cụ lao động kim loại chống ăn mòn kim loại
Biết cách giữ gìn đồ vật kim loại tráng, mạ kẽm, thiếc
II Chuẩn bị
Chuẩn bị thí nghiệm ăn mịn điện hoá :
Dụng cụ : - Cốc thuỷ tinh loại 200 ml - Các Zn Cu
- Bóng đèn pin 1,5 V vơn-kế - Dây dẫn
Hoá chất : - 150 ml dung dịch H2SO4 M.
(13)Dụng cụ : - cốc thuỷ tinh loại nhỏ, ống nghiệm - Một số đinh sắt sạch, dây kẽm dây nhơm
Hố chất : - Dung dịch H2SO4 loãng, dung dịch kali feroxinua (thuốc thử nhận biết
ion Fe2+)
Một số tranh vẽ ăn mịn điện hố, bảo vệ vỏ tàu biển phương pháp điện hoá
III Hoạt động dạy học
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS
Hoạt động (3 – phút)
- Thế ăn mòn kim loại ?
Bản chất ăn mịn kim loại ?
Hoạt động (7 – 10 phút).
- Bản chất ăn mịn hố học ? - Sự ăn mịn hố học thường xảy đâu ? -Dẫn phản ứng hoá học minh hoạ
Hoạt động (28 – 30 phút)
1 (9 – 10 phuùt)
GV thực thí nghiệm ăn mịn điện hố (theo hình 4.11)
GV xác hố
GV kết luận lưu ý HS đến yếu tố : khí
I-SỰ ĂN MỊN KIM LOẠI
- Sự ăn mịn kim loại phá huỷ kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường
M Mn+ + ne
1 Sự ăn mịn hố học
- Bản chất ăn mịn hố học q trình oxi hố khử, electron kim loại chuyển trực tiếp đến chất mơi trường
- Thí dụ:
3Fe + 4H2O Fe3O4 + H2
2Fe + Cl2 FeCl3
3 Fe + O2 Fe3O4
2 Sự ăn mịn điện hố
a - Thí nghiệm ăn mịn điện hố Hiện tượng:
HS quan sát tượng (bọt khí H2 thoát điện cực nào, điện cực bị ăn mịn, bóng điện sáng kim vơn-kế bị lệch).
Giải thích:
HS vận dụng hiểu biết mình về pin điện hố để giải thích hiện tượng quan sát
HS phát biểu nội dung khái niệm ăn mịn điện hố.
(14)oxi tan dung dịch chất điện li phát sinh dòng điện
2 (9 – 10 phút)
Thí nghiệm yếu tố gây ăn mịn điện hố :GV dùng thiết bị biểu diễn ăn mịn điện hố trên, thực thí nghiệm sau :
a) Ngắt dây dẫn nối điện cực
b) Thay Cu Zn (2 điện cực chất, có nghĩa kim loại tinh khiết) c) Khơng cho điện cực tiếp xúc với
dung dịch điện li (trong thí nghiệm dung dịch H2SO4) HS quan sát tượng nhận xét
GV xác hố yếu tố cần đủ để xảy ăn mịn điện hố
3 (6 – phuùt)
GV dùng tranh vẽ sẵn theo hình 4.12 SGK có số thích sau : Lớp dung dịch chất điện li, vật gang thép, tinh thể Fe C HS xác định :
a) Các điện cực dương âm
b) Những phản ứng xảy điện cực GV hoàn thiện bổ sung.(3 – phút) GV yêu cầu HS phát biểu chất tượng ăn mịn điện hố
Hoạt động (18 – 20 phút)
GV thông báo cho HS số thông tin tổn thất ăn mòn kim loại gây nước, giới, địa phương
a) GV yêu cầu HS trình bày :
kim loại tác dụng dd chất điện li tạo nên dòng điện
b - Điều kiện xảy ăn mịn điện hố
* HS quan sát tượng (khơng có bọt khí H2 từ đồng (cực +), bóng điện khơng sáng) nhận xét (lá kẽm khơng bị ăn mòn).
* HS quan sát tượng nhận xét.
* HS hệ thống hoá yếu tố gây hiện tượng ăn mịn điện hố.
c - Cơ chế ăn mịn điện hố
* HS xác định :
a) Các điện cực dương âm.
b) Những phản ứng xảy điện cực
Cực dương Xảy pư khử 2H+ + 2e
H2
O2+2H2O+4e 4OH
-Cực âm Xảy pư oxi hoá
Fe Fe2+ + 2e
* HS phát biểu chất hiện tượng ăn mịn điện hố.
II- CHỐNG ĂN MỊN KIM LOẠI. 1 - Phương pháp bảo vệ bề mặt
(15) Mục đích phương pháp bảo vệ bề mặt ?
Giới thiệu số chất dùng làm chất bảo vệ bề mặt ? Những chất cần có đặc tính ?
b) GV yêu cầu HS tìm hiểu : Khái niệm bảo vệ điện hoá
Thí nghiệm bảo vệ điện hố : GV dùng cốc nhỏ ống nghiệm đựng dung dịch H2SO4 loãng Thả vào
cốc thứ đinh sắt sạch, thả vào cốc thứ hai đinh sắt quấn bên ngồi nhiều vịng dây Zn Al Sau đó, nhỏ vào cốc vài giọt dung dịch kali feroxianua
GV dùng hình 4.12, yêu cầu HS xác định : dấu điện cực kim loại, phản ứng xảy điện cực viết phản ứng ăn mịn điện hố xảy Kim loại dùng làm "vật hi sinh" ?
Hoạt động (20 – 22 phút) Củng cố học chữa tập 1, 2, SGK
2 - Phương pháp điện hố
* HS trình bày khái niệm bảo vệ điện hóa
* HS quan sát tượng giải thích (trong cốc thứ thấy xuất màu xanh, chứng tỏ có ion Fe2+, nhận xét là
Fe bị ăn mòn Trong cốc thứ hai khơng xuất màu xanh, khơng có ion Fe2+,
Fe không bị ăn mòn.
* HS nghiên cứu hình vẽ để trình bày.
Cực dương Oxi bị khử
O2+2H2O+4e 4OH
-Cực âm Zn bị oxi hoá Zn Zn2+ + 2e
Kết vỏ tầu bảo vệ, Zn vật hi sinh, bị ăn mòn.
IV Hướng dẫn giải số tập SGK
1 B Phản ứng oxi hoá - khử
2 E Sự oxi hoá xảy cực (–) khử xảy cực (+)
3 Chỗ nối kim loại Al – Cu tự nhiên có đủ điều kiện hình thành tượng ăn mịn điện hố Al cực âm bị ăn mòn nhanh Dây bị đứt Kết luận : Không nên nối kim loại khác nhau, nên nối đoạn dây Cu
(16)năng Trong ăn mịn hố học, lượng chuyển hố thành nhiệt (khơng phát sinh dịng điện)
5 a) Zn Sn kim loại hoạt động, tự nhiên chúng bao phủ lớp màng mỏng oxit đặc khít mà chất khí nước khơng thấm qua Do dùng để bảo vệ sắt
b) Hiện tượng chế ăn mòn : Hiện tượng :
o Ở chỗ xây sát vật xảy tượng ăn mòn điện hoá kim
loại
o Ở vết xây sát vật tráng thiếc (Sn) xuất chất rắn màu nâu đỏ (gỉ sắt)
Trên vật tráng kẽm (Zn) xuất chất rắn dạng bột màu trắng (hợp chất kẽm)
Cơ chế xảy aên moøn :
Cực (–) : Fe Fe2+ + 2e Cực (–) : Zn Zn2+ + 2e
Cực (+) : 2H+ + 2e
H2 Cực (+) : 2H+ + 2e H2
Kết :
Fe bị ăn mịn điện hố nhanh Fe bảo vệ, Zn bị ăn mòn chậm
Bài 18
(17)I Mục tiêu học
1 Kiến thức
Biết nguyên tắc chung điều chế kim loại
Hiểu phương pháp vận dụng để điều chế kim loại Mỗi phương pháp thích hợp với điều chế kim loại Dẫn phản ứng hoá học điều kiện phản ứng điều chế kim loại cụ thể
2 Kó năng
Biết giải toán điều chế kim loại, có tốn điều chế kim loại phương pháp điện phân khơng có sử dụng định luật Farađay
II Chuẩn bị
Bảng Dãy điện hố chuẩn kim loại, Bảng tuần hồn nguyên tố hoá học HS xem lại Bài 16ở nhà
III Hoạt động dạy học
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS
Hoạt động (3 – phút)
GV thông báo, tự nhiên có số kim loại tồn trạng thái tự do, Au, Pt, Hg Hầu hết kim loại khác dạng hợp chất hoá học (oxit, muối)., kim loại tồn dạng ion dương GV đặt câu hỏi, nguyên tắc điều chế kim loại ? Bằng cách chuyển ion kim loại thành kim loại tự ? Hoạt động (8 – 10 phút) GV hướng
dẫn HS nghiên cứu SGK :
Cơ sở việc điều chế kim loại phương pháp thuỷ luyện ?
Dẫn thí dụ viết phương trình phản ứng hố học
Phương pháp thuỷ luyện dùng để điều chế kim loại ?
Hoạt động (5 – phút)
Cơ sở khoa học phương pháp nhiệt
luyện điều chế kim loại ?
I NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI. Thực khử :
Mn+ + ne
M
I1 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI 1.Phương pháp thuỷ luyện
- HS nêu:
Dùng hố chất thích hợp tách hợp chất của kim loại khỏi quặng Sau dùng chất khử để khử ion kim loại thành kim loại tự do
- HS nghiên cứu thí dụ SGK.
2 Phương pháp nhiệt luyện
(18) Dẫn số kim loại điều chế phương pháp nhiệt luyện, viết phương trình phản ứng hoá học, điều kiện phản ứng ? Những kim loại thường điều
chế phương pháp nhiệt luyện ? Hoạt động (13 – 15 phút)
Cơ sở phương pháp điện phân điều chế kim loại ?
Những kim loại điều chế phương pháp điện phân ? Dẫn thí dụ điều chế kim loại hoạt
động phương pháp điện phân, thí dụ, điều chế Na (nguyên liệu, trạng thái, sơ đồ phương trình điện phân) Dẫn thí dụ điều chế kim loại hoạt động trung bình phương pháp điện phân, thí dụ điều chế Zn (nguyên liệu, trạng thái, sơ đồ phương trình điện phân)
GV: Thí dụ, khơng chất hố học oxi hố ion F– thành khí F2 Những phản ứng thực phương pháp điện phân Vì vậy, phương pháp điện phân, người ta điều chế hầu hết kim loại, kể kim loại có tính khử mạnh Người ta điều chế nhiều phi kim, kể phi kim có tính oxi hố mạnh
Hoạt động (7 – phút) Củng cố học. * GV củng cố học cách cho HS làm số tập sau :
C, CO, H2 Al, KL kiềm, KL kiềm
thổ - Thí dụ: :
Fe2O3 +3 CO Fe + CO2
- Dùng CN, để điều chế kim loại hoạt động trung bình.
3 Phương pháp điện phân. HS trả lời:
Phương pháp điện phân dùng lượng của dòng điện để gây biến đổi hố học, phản ứng oxi hoá - khử Trong sự điện phân, tác nhân khử cực (–) mạnh hơn nhiều lần tác nhân khử chất hố học Thí dụ, khơng chất hố học nào có thể khử ion kim loại kiềm thành kim loại Trong điện phân, tác nhân oxi hoá cực (+) mạnh nhiều lần tác nhân oxi hoá chất hoá học.
- Thí dụ: Sơ đồ điện phân dung dịch ZnSO4 Cực (-)
Zn2+, H 2O
ZnSO4
(dd)
Cực (+)
SO42-, H2O
Zn2++2e
Zn H2O4H++O2+ 4e
Phương trình điện phân:
2 ZnSO4 + H2O Zn + H2SO4 + O2
III ĐỊNH LUẬT FARADAY - Công thức:
n AIt m
96500
- Thí dụ:
Tính khối lượng Cu thu cực (-) sau điện phân dd CuCl2 với cường độ dòng
điện ampe
gam
mCu 5,9
(19) Bài tập SGK
Bài tập dẫn làm thí dụ đề mục Định luật Farađay SGK
IV.Giải số tập SGK
1 – Từ NaCl điều chế kim loại Na phương pháp điện phân NaCl nóng chảy
– Từ FeS2 điều chế kim loại Fe cách nướng FeS2 Fe2O3, sau dùng phương
pháp nhiệt luyện
– Từ Cu(OH)2 điều chế kim loại Cu dùng nhiều phương pháp, thích hợp phương pháp điện phân để có Cu tinh khiết
2 c) H2O coù vai trò :
Làm cho Cu(NO3)2 phân li thành ion Cu2+ vaø NO3
Tham gia vào q trình oxi hố cực (+)
d) Nồng độ ion Cu2+ giảm, nồng độ ion H+ tăng, nồng độ ion NO3
không thay đổi 3 a) Ngâm hỗn hợp bột Ag Cu dung dịch AgNO3 dư
b) Oxi hoá hỗn hợp khí oxi nhiệt độ cao : Cu bị oxi hoá thành CuO Ngâm hỗn hợp Ag CuO dung dịch H2SO4 lỗng
c) Hồ tan hỗn hợp bột Ag Cu dung dịch HNO3 dung dịch chứa muối AgNO3 Cu(NO3)2 Sau đó, dùng phương pháp điện phân với điện cực trơ, ion Ag+ bị khử trước, bám cực (–) (catot) Hoặc dùng lượng Cu vừa đủ để khử hết ion Ag+ thành Ag
4 Phương trình điện phân :
3 2
4AgNO 2H O 4Ag O 4HNO (1)
3 2
2Cu(NO ) 2H O 2CuO 4HNO (2)
Theo định luật Farađay ta tính khối lượng khí O2 thu anot :
2
O
16.0, 804.2.60.60 m
96500.2
= 0,48 (g) nO2= 0,015 (mol)
Đặt x y số mol Ag Cu thu catot sau điện phân, ta có hệ phương trình đại số :
108x + 64y = 3,44
x y
(20) x = y = 0,02 (mol)
Nồng độ mol muối :
3
M (AgNO ) M Cu(NO )
1000.0, 02
C C
200
= 0,1 (M) 5 Đáp số : Muối canxi clorua CaCl2
6 b) Khối lượng Ag thu catot :
Ag
108.5.15.60 m
96500.1
= 5,03 (g) Ag
(21)Baøi 21
(tiết 33) ĂN MỊN KIM LOẠI CHỐNG ĂN MỊN KIM LOẠIBÀI THỰC HÀNH SỐ 4
I Mục tiêu
Củng cố kiến thức ăn mòn chống ăn mòn kim loại
Rèn luyện kĩ thao tác thí nghiệm, quan sát, gthích ăn mịn chống ăn mòn kloại
II Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm hố chất cho nhóm thực hành
1 Dụng cụ thí nghiệm
Lá sắt : Lá đồng : 2Đinh sắt dài cm :
Dây kẽm : Dây điện có kẹp cá sấu hai đầu :
Cốc thuỷ tinh 100 ml : Giá để ống nghiệm :
Tấm bìa cứng để cắm điện cực sắt đồng :
2 Hoá chất : Dung dịch NaCl đậm đặc.Dung dịch K [Fe(CN) ]3 .
III Hoạt động thực hành học sinh
Nên chia số HS lớp nhóm thực hành, nhóm từ đến HS để tiến hành thí nghiệm
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS
Thực SGK viết, GV lưu ý : Có thể thay sắt đinh sắt
đã làm bề mặt làm cực âm Thay đồng đoạn dây đồng
làm bề mặt làm cực dương Dung dịch NaCl bão hoà
Thí nghiệm Ăn mịn điện hố.
a) Tiến hành thí nghiệm.
b) Quan sát tượng xảy sau – 5 phút
Ở cốc (1) dung dịch không đổi màu, mặt sắt sáng, khơng có tượng ăn mịn kim loại
(22)GV lưu ý :
Có thể tự tạo dây kẽm từ vỏ pin khơ cũ Cần tẩy lớp hồ hố chất bám bề mặt kim loại Zn
Trong cốc (1) dung dịch sát đinh sắt chuyển màu xanh đậm, chứng tỏ có ion Fe2+ : sắt bị ăn mịn điện hố
Trong cốc (2) dung dịch không đổi màu, dây kẽm bị ăn mịn dần Hiện tượng làm hồng dung dịch phenolphtalein khó nhận biết
Như sắt bảo vệ phương pháp điện hoá
màu xanh đậm, chứng tỏ có ion Fe2+, sắt bị ăn mịn
Trên mặt đồng cốc (2) có bọt khí lên
c) Giải thích
Trong cốc (2), cực dương (lá đồng) xảy phản ứng khử :
2
2
2H 2e H
O 2H O 4e 4OH
Ở cực âm, sắt bị ăn mòn nguyên tử Fe bị oxi hố thành Fe2+,
tan vào dung dịch : Fe
Fe2+ + 2e
Các electron nguyên tử Fe di chuyển từ sắt sang đồng qua dây dẫn
Thí nghiệm Bảo vệ sắt phương pháp điện hố.
a) Tiến hành thí nghieäm
b) Quan sát tượng xảy Giải thích và kết luận.
Giải thích :
– Chiếc đinh Fe cực dương, dây Zn quấn quanh đinh sắt cực âm – Ở cực âm : Zn bị oxi hoá :
Zn Zn2+ + 2e
Những ion Zn2+ tan vào dung dịch điện li
– Ở cực dương : O2 bị khử 2H2O + O2 + 4e 4OH–
Kết dây Zn bị ăn mòn, đinh sắt bảo vệ
(23)1 Họ tên HS : Lớp :
2 Tên thực hành : Ăn mòn kim loại Chống ăn mòn kim loại.
3 Nội dung tường trình : Trình bày tóm tắt cách tiến hành thí nghiệm, mơ tả tượng quan sát được, giải thích viết phương trình phản ứng hố học (nếu có) thí nghiệm sau :
Thí nghiệm Ăn mịn điện hoá