- Các ion chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực hoặc với dung môi tạo nên các phản ứng hoá học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng ñieän phaân.. - Hiện tượng[r]
(1) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang Baøi 14 DOØNG ÑIEÄN TRONG CHAÁT ÑIEÄN PHAÂN Ngày soạn: 10/9/08 Tieát 26-27 I MUÏC TIEÂU + Thực câu hỏi nào là chất điện phân, tượng điện phân, nêu chất dòng điện chất điện phân và trình bày thuyết điện li + Phát biểu định luật Faraday điện phân + Vận dụng kiến thức để giải thích các ứng dụng tượng điện phân và giải các bài tập có vaän duïng ñònh luaät Faraday II CHUAÅN BÒ Giáo viên : - Chuẩn bị thí nghiệm biểu diễn cho học sinh dẫn điện nước tinh khiết (nước cất nước mưa), nước pha muối ; điện phân - Chuẩn bị bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học để tiện dụng làm bài tập Hoïc sinh: OÂn laïi : + Các kiến thức dòng điện kim loại + Kiến thức hoá học, cấu tạo các axit, bazơ, và liên kết ion Khái niệm hoá trị III TIEÁN TRÌNH DAÏY – HOÏC Tieát Hoạt động 1: Oån định lớp Hoạt động : Kiểm tra bài cũ : -Nêu loại hạt tải điện kim loại, chất dòng điện kim loại, nguyên nhân gây điện trở kim loại ? -Tại kim loại là môi trường dẫn điện tốt ? Hoạt động (15 phút) : Tìm hiểu thuyết điện li Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn I Thuyeát ñieän li - Cho học sinh nêu cấu tạo - Nêu cấu tạo axit, bazơ và - Trong dung dịch, các hợp chất hoá học axit, bazô vaø muoái muoái nhö axit, bazô vaø muoái bò phaân li (moät phần toàn bộ) thành ion : anion mang điện âm là gốc axit nhóm (OH), còn cation mang ñieän döông laø caùc ion kim loại, ion H+ số nhóm nguyên tử khaùc -Giới thiệu phân li các - Ghi nhận hình thành các hạt - Các ion dương và âm vốn đã tồn sẵn phân tử axit, bazơ và muối taûi ñieän chaát ñieän phaân các phân tử axit, bazơ và muối Chúng liên kết chặt với lực hút Cu-lông Khi tan vào nước dung môi khác, lực hút Cu-lông yếu đi, liên kết trở nên lỏng lẻo Một số phân tử bị chuyển động nhiệt tách thành các ion - Yêu cầu học sinh nêu hạt tải - Nêu loại hạt tải điện chất Ion có thể chuyển động tự dung ñieän chaát ñieän phaân ñieän phaân dịch và trở thành hạt tải điện - Giới thiệu chất điện phân - Ghi nhận khái niệm - Ta gọi chung dung dịch và chất thực tế noùng chaûy cuûa axit, bazô vaø muoái laø chaát ñieän phaân Hoạt động (10 phút) : Tìm hiểu chất dòng điện chất điện phân Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn -Baûn chaát doøng ñieän chaát -Neâu baûn chaát doøng ñieän II.Baûn chaát doøng ñieän chaát ñieän ñieän phaân laø gì ? chaát ñieän phaân phaân GV giaûi thích: ion+ chaïy veà phía -Nghe GV giaûi thích - Doøng ñieän chaát ñieän phaân laø doøng catoât goïi laø cation, coøn ion- chaïy chuyển dời có hướng các ion phía anôt gọi là anion Mật độ điện trường ê tự kim loại nhiều - Chaát ñieän phaân khoâng daãn ñieän toát baèng mật độ ion chất điện phân kim loại nên kim loại dẫn điện tốt Sau - Doøng ñieän chaát ñieän phaân khoâng thời gian điện phân ta thấy có tải điện lượng mà còn tải vật chất lớp Cu bám catôt Như các theo Tới điện cực có các electron có hạt tải điện không tải điện thể tiếp, còn lượng vật chất đọng lại Lop11.com (2) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang maø taûi caû vaät chaát (Cu) điện cực, gây tượng điện phân Hoạt động 5: Các tượng diễn điện cực Hiện tượng dương cực tan Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn Trên sở hình vẽ 14.3 và 14.4 và Quan sát hình vẽ III Các tượng diễn điện cực 14.5 sgk( hình vẽ sẳn trên tờ giấy Hiện tượng dương cực tan phóng to), hướng dẫn hs tự phân tích các tượng xẩy bình ñieän phaân: -Tại cực âm ? -Các ion+ chuyển động catôt (gọi là cation Cu2+ ) nhận ê từ nguồn điện tới: Cu2+ + 2e- ->Cu vaäy Cu baùm vaøo catoât -Tại cực dương ? -Ở anôt, ê bị kéo dương cực Sau đó GV trình bày thí nghiệm nguồn, tạo điều kiện hình thành hình vẽ 14.3 và 14.4 và ion Cu2+ trên bề mặt tiếp xúc với cho hs thấy đồng thời tượng dung dịch: Cu > Cu2+ + 2exẩy ra: Khi anion(So42+ ) chaïy veà anoât, noù -Hiện tượng kim loại bám vào catôt kéo ion Cu2+ vào dung dịch Vậy sau thời gian điện phân Cu tan dần vào dung dịch > -Đồng thời anôt bị mòn tượng cực dương tan -Giaûi thích: -Nghe GV giaûi thích +Phân tích tượng kim loại bám vào catôt phản ứng hoá học: Cu > Cu2+ + 2e+Phân tích tượng anôt (cực dương) tan dần phản ứng hoá hoïc : Cu > Cu2+ + 2e- Thoâng baùo: -Nghe GV thoâng baùo + Các tượng diễn cactôt vaø anoât bình ñieän phaân coù cùng phản ứng cân xẩy theo chiều ngược + Khi So42- chaïy veà anoât noù keùo Cu42- vào dung dịch.Đó là tượng cực dương tan + Nếu phản ứng diễn theo chiều này thu lượng thì phản ứng điễn theo chiều ngược lại toả lượng > tổng lượng ñieän khoâng bò tieâu hao quaù trình ñieän phaân maø chæ tieâu hao vì toả nhiệt - Trong trường hợp nào thì định -Nếu nhiệt độ không đổi dòng điện luật ôm nghiệm đúng cho dđiện chất điện phân tuân theo ñieän phaân ? ñònh luaät oâm -Nếu chất điện phân khác với kim -Nếu kim loại làm điện cực khác loại làm điện cực (hình 14.5) ? với chất điện phân thì tượng cực dương không tan vào ddịch, mà các phản ứng xẩy phức tạp -Phân tích các phản ứng xẩy các điện cực ? -Phaân tích: + Vì chaát ñieän phaân laø H2So4 vaø các điện cực inôc, H2So4 bị phaân li thaønh ion H+ vaø So42- Lop11.com (3) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang inoâc daãn ñieän nhöng khoâng taïo thaønh ion tan vaøo dung dòch điện phân.Khi có điện trường bình điện phân, H+ bị đẩy catôt còn So42- bị đẩy phía anôt, gây thăng nồng độ các ion điện cực + Quanh catôt thừa H+ nhận ê catoât theo pö 4H+ + 4e- -> 2H 2 và H2 bay catôt + Quanh anôt thừa H+ tạo điều kiện cho nước phân li thành H+ và OH- , các HO- nhường ê cho anôt theo phaûn ứng 2(OH ) H O O2 4e -Cho keát quaû veà keát quaû taïo thaønh tượng điện phân ? - Thoâng baùo: + Năng lượng dùng để tách nước (H2O) thành H+ và OH- lấy từ lượng dòng điện, nên nó tỉ lệ với điện lượng chạy qua bình ñieän phaân Vaäy naêng lượng dùng để thực tách nước laø W p It , p laø suaát phaûn nghĩa là O2 bay anôt, các SO42không trao đổi điện tích với điện cực -Kết là có nước bị phân tích thaønh hidroâ vaø oxi Hidroâ bay khỏi điện cực catôt, còn oxi bay anôt -Chuù yù nghe GV thoâng baùo ñieän, phuï thuoäc vaøo chaát ñieän phân Nếu cực dương tan thì p = -GV ruùt yù chính (nhö noäi dung) -Hs ghi nhaän vaøo taäp Tieát Hoạt động : Tìm hiểu các định luật Fa-ra-đây Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Mối liên hệ m,A,n,I.t : - Nghe, kết hợp với xem sgk để m ~ q => m= kq hieåu ~ A k ~ n k A ; đó laø heä F n F soá tæ leä nghòch, coøn F =96500C/mol laø heä soá Farañaây - Giới thiệu định luật Fa-ra-đây thứ nhaát -Giới thiệu định luật Fa-ra-đây thứ hai - Ghi nhaän ñònh luaät -Ghi nhaän ñònh luaät - Các ion chuyển động các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực với dung môi tạo nên các phản ứng hoá học gọi là phản ứng phụ tượng ñieän phaân - Hiện tượng dương cực tan xảy các anion tới anôt kéo các ion kim loại diện cực vào dung dịch Noäi dung cô baûn IV Caùc ñònh luaät Fa-ra-ñaây * Định luật Fa-ra-đây thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó m = kq k gọi là đương lượng hoá học chất giải phóng điện cực * Định luật Fa-ra-đây thứ hai Đương lượng điện hoá k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam nguyên tố đó Hệ số tỉ lệ goïi laø soá Fa-ra-ñaây Lop11.com A cuûa n , đó F F (4) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang k= -Giới thiệu số Fa-ra-đây -Yêu cầu học sinh thực C3 - Yêu cầu học sinh kết hợp hai định luật để đưa công thức Fa-ra-đây - Giới thiệu đơn vị m tính theo công thức trên - Ghi nhaän soá lieäu - Thực C3 -Kết hợp hai định luật để đưa công thức Fa-ra-đây -Ghi nhận đơn vị m để sử dụng giaûi caùc baøi taäp Hoạt động (15 phút) : Tìm hiểu các ứng dụng tượng điện phân Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Giới thệu các ứng dụng các tượng điện phân - Ghi nhận các ứng dụng tượng điện phân - Giới thiệu cách luyện nhôm - Ghi nhaän caùch luyeän nhoâm -Yeâu caàu hoïc sinh neâu caùch laáy baïc (Ag) khoûi moät chieác coác maï baïc bò hoûng - Neâu caùch laáy baïc (Ag) khoûi moät chieác coác maï baïc bò hoûng - Giới thiệu cách mạ điện - Ghi nhaän caùch maï ñieän -Yeâu caàu hoïc sinh neâu caùch maï vàng nhẫn đồng -Neâu caùch maï vaøng moät chieác nhẫn đồng Hoạt động (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên Cho học sinh tóm tắt kiến thức đã học baøi Yêu cầu học sinh nhà làm các bài tập từ đến 11 trang 85 sgk vaø 14.4, 14.6, 14.8 sbt A F n Thường lấy F = 96500 C/mol * Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta công thức Fa-ra-đây : m= A It F n m là chất giải phóng điện cực, tính baèng gam Noäi dung cô baûn V Ứùng dụng tượng điện phân Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng thực tế sản xuất và đời sống luyên nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện, … Luyeän nhoâm Dựa vào tượng điện phân quặng nhoâm noùng chaûy Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm than, chất ñieän phaân laø muoái nhoâm noùng chaûy, doøng điện chạy qua khoảng 104A Maï ñieän Beå ñieän phaân coù anoât laø moät taám kim loại để mạ, catôt là vật cần mạ Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ Dòng điện qua bể mạ chọn cách thích hợp để đảm bảo chất lượng lớp mạ Hoạt động học sinh Tóm tắt kiến thức Ghi caùc baøi taäp veà nhaø Lop11.com (5)