6. Phương pháp nghiên cứu
2.3.3. Các thí nghiệm lớp 12 về lí thuyết phản ứng
2.3.3.1. Pin điện hĩa Zn - Cu
* Mục đích thí nghiệm
Hình thành cho học sinh cách thiết lập một pin điện háo thơng dụng, xác định suất điện động của pin và cơ chế phát sinh dịng điện trong phin điện hĩa thơng qua phản ứng xảy ra ở các điện cực
* Tiến hành
Contents Electrochemistry Batteries
- Cho điện cực Cu vào dung dịch CuSO4 và nối với đầu dây dẫn bên phải của vơn kế. - Cho điện cực Zn vào dung dịch ZnSO4và nối với dây dẫn bên trái.
- Mở chi tiết phản ứng của mỗi cực để theo dõi bán phản ứng. Ghi nhận hiệu điện thế pin.
Hình 2.19. Sơ đồ pin điện hĩa Zn - Cu
2.3.3.2. Thế điện cực tiêu chuẩn của kim loại
* Mục đích thí nghiệm
- Nêu lên cách xác định thế điện cực chuẩn của kim loại.
- Thế điện cực chuẩn của kim loại cần đo được chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hidro chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo.
* Hĩa chất và dụng cụ
Vào Parts library
- Chemicals Acids Sulfuric acid
- Chemicals Sulfates Solutions Zinc sulfate - Chemicals Gases Hydrogen
- Equipment Electrochemistry Electrodes Zinc, Platium
- Equipment Electrochemistry Equipment Salt bridge, Voltmeter - Glasswares Standard Bath, Dilivery tube
- Nhấp chuột vào biểu tượng chậu thuỷ tinh, giữ, rê chuột, kéo ra màn hình. Ta cần 2 chậu.
- Lấy lọ acid sunfuric 1M ra và cho vào chậu bên tay trái, cho lọ kẽm sunfat vào chậu bên tay phải.
- Đặt cầu muối vào giữa hai chậu.
- Nối bình đựng khí H2với ống thủy tinh rồi đưa vào trong chậu bên trái. Di chuyển con trượt trên Slider bên cạnh bình đựng khí để đưa H2 vào chậu .
- Lần lượt đưa các điện cực Pt vào chậu bên tay trái và Zn vào chậu bên tay phải.
- Nối hai đầu điện cực với nguồn điện: nhấp chuột vào dấu vuơng ở đoạn cuối bên phải của nguồn điện và di chuyển chuột về phía điện cực Platin, ta sẽ thấy một dây nối xuất hiện theo đường rê con trỏ rồi nhấp chuột vào dấu vuơng trên điện cực platin.Như vậy ta đã nối điện cực bạc với nguồn điện.Tương tự ta nối điện cực kẽm với nguồn điện.
- Mở chi tiết phản ứng của mỗi cực để theo dõi bán phản ứng.Ghi nhận thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+
/Zn trên Vơn-kế.
Hình 2.20. Cách xác định thế điện cực tiêu chuẩn Zn2+
/Zn
2.3.3.3. Điện phân dung dịch axit
* Mục đích thí nghiệm
- Sự điện phân là quá trình oxi hĩa- khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi cĩ dịng điện một chiều đi qua chất điện li nĩng chảy hoặc dung dịch chất điện li.
- Cho học sinh thấy được sự khác nhau giũa điện phân dung dịch axit mạnh khơng cĩ oxi như HCl và cĩ oxi như H2SO4 và HNO3.
- Đối với H2SO4 và HNO3: Nước bị điện phân chứ khơng phải axit tạo thành khí H2 và O2.
* Hĩa chất và dụng cụ
Vào Parts Library
- Chemicals Acids Hydrochlodric, Sulfuric và Nitric acid
- Equipment Electrochemistry Electrodes Platinum hay Cacbon - Equipment Electrochemistry Equipment Battery
- Glasswares Standard Bath
- Presentation Part Tray. Cho tất cả hĩa chất và dụng cụ vào khay.
* Tiến hành
- Drag chậu thủy tinh ra khỏi khay.
- Đặt 2 điện cực cacbon (than chì) vào chậu, nguồn điện 3V đặt ở trên (cĩ thể thay đổi giá trị hiệu điện thế bằng cách nhắp vào giá trị 9V, điền vào giá trị ta cần).
- Cho 250 cm3dung dịch axit chlohydric vào chậu. Nối nguồn điện 3V với các điện cực. Quan sát các bán phản ứng xảy ra ờ các điện cực và phương trình điện phân bằng cách nhắp vào kí hiệu chữ i bên cạnh các điện cực và chậu thủy tinh.
Hình 2.21. Điện phân dung dịch axit clohidric
Hình 2.22. Điện phân dung dịch axit sunfuric
2.3.3.4. Điện phân dung dịch bazơ
* Mục đích thí nghiệm
Thực chất của quá trình điện phân các dung dịch bazo mạnh như NaOH, KOH, Ba(OH)2 và Ca(OH)2chính là quá trình điện phân nước tạo thành O2 và H2.
* Hĩa chất và dụng cụ
Vào Parts Library
- Chemicals Alkalis Solutions Sodium hidroxide, Potassium hidroxide và Calcium hidroxide.
- Equipment Electrochemistry Electrodes Platinum hay Cacbon - Equipment Electrochemistry Equipment Battery
- Glasswares Standard Bath
- Presentation Part Tray. Cho tất cả hĩa chất và dụng cụ vào khay.
* Tiến hành
- Drag chậu thủy tinh ra khỏi khay.
- Đặt 2 điện cực cacbon (than chì) vào chậu, nguồn điện 4V đặt ở trên.
- Cho 250 cm3 dung dịch natri hidroxit vào chậu. Nối nguồn điện với các điện cực. Quan sát các bán phản ứng xảy ra ờ các điện cực và phương trình điện phân bằng cách nhắp vào kí hiệu chữ i bên cạnh các điện cực và chậu thủy tinh.
- Làm trống cốc, tiếp tục làm với kali và canxi hidroxit.
2.3.3.5. Điện phân dung dịch muối
a. Điện phân dung dịch muối clorua * Mục đích thí nghiệm
Cho học sinh thấy được sự khác nhau giũa điện phân dung dịch muối clorua của kim loại cĩ tính khử mạnh-trung bình và yếu.
- Điện phân muối của kim loại kiềm (như NaCl) cĩ màng ngăn sẽ thu được bazo tương ứng, khí H2 và Cl2.
- Điện phân dung dịch muối clorua của kim loại kém hoạt động cĩ tính khử yếu thu được kim loại tương ứng và khí Cl2.
* Hĩa chất và dụng cụ
Vào Parts Library
- Chemicals Halides Solution Sodium chloride và Copper (II) chloride - Equipment Electrochemistry Electrodes Platinum hay Cacbon - Equipment Electrochemistry Equipment Battery
- Glasswares Standard Bath
- Presentation Part Tray. Cho tất cả hĩa chất và dụng cụ vào khay.
* Tiến hành
- Drag chậu thủy tinh ra khỏi khay.
- Đặt 2 điện cực Platinum vào chậu, nguồn điện 9V đặt ở trên.
- Cho 250 cm3 dung dịch natri clorua vào chậu. Nối nguồn điện với các điện cực. Quan sát các bán phản ứng xảy ra ờ các điện cực và phương trình điện phân bằng cách nhắp vào kí hiệu chữ i bên cạnh các điện cực và chậu thủy tinh.
- Làm trống cốc, tiếp tục làm với đồng (II) clorua.
Hình 2.25. Điện phân dung dịch đồng (II) clorua
b. Điện phân dung dịch muối sunfat * Mục đích thí nghiệm
Cho học sinh thấy được sự khác nhau giũa điện phân dung dịch muối sunfat của kim loại mạnh (như K2SO4, Na2SO4…) và trung bình, yếu (như CuSO4)
- Điện phân dung dịch muối của kim loại mạnh thực chất là quá tình điện phân nước thu được khí H2 và O2.
- Điện phân dung dịch muối của kim loại trung bình, yếu thu được kim loại tương ứng, axit sunfuric và khí oxi..
* Hĩa chất và dụng cụ
Vào Parts Library
- Chemicals Sulfates Solution Sodium sulfate và Copper (II) sulfate - Equipment Electrochemistry Electrodes Platinum hay Cacbon
- Equipment Electrochemistry Equipment Battery - Glasswares Standard Bath
- Presentation Part Tray. Cho tất cả hĩa chất và dụng cụ vào khay.
* Tiến hành
- Drag chậu thủy tinh ra khỏi khay.
- Đặt 2 điện cực Platinum vào chậu, nguồn điện 15V đặt ở trên.
- Cho 250 cm3 dung dịch natri sunfat vào chậu. Nối nguồn điện với các điện cực. Quan sát các bán phản ứng xảy ra ờ các điện cực và phương trình điện phân bằng cách nhắp vào kí hiệu chữ i bên cạnh các điện cực và chậu thủy tinh.
- Làm trống cốc, tiếp tục làm với đồng (II) sunfat. Chú ý màu của điện cực Platin đĩng vai trị catot cĩ Cu bám vào (cĩ màu nâu).
Hình 2.26. Điện phân dung dịch natri sunfat
Hình 2.27. Điện phân dung dịch đồng sunfat
c. Điện phân dung dịch muối nitrat
Cho học sinh thấy được sự khác nhau giũa điện phân dung dịch muối nitrat của kim loại mạnh (như KNO3, NaNO3…) và trung bình, yếu (như AgNO3)
- Điện phân dung dịch muối của kim loại mạnh thực chất là quá trình điện phân nước thu được khí H2 và O2.
- Điện phân dung dịch muối của kim loại trung bình, yếu thu được kim loại tương ứng, axit nitric và khí oxi..
* Hĩa chất và dụng cụ
Vào Parts Library
- Chemicals Sulfates Solution Potasium nitrate và Silver nitrate - Equipment Electrochemistry Electrodes Platinum hay Cacbon - Equipment Electrochemistry Equipment Battery
- Glasswares Standard Bath
- Presentation Part Tray. Cho tất cả hĩa chất và dụng cụ vào khay.
* Tiến hành
- Cho 250 cm3dung dịch kali nitrat vào chậu. Nối nguồn điện với các điện cực.
Quan sát các bán phản ứng xảy ra ờ các điện cực và phương trình điện phân bằng cách nhắp vào kí hiệu chữ i bên cạnh các điện cực và chậu thủy tinh.
- Làm trống cốc, tiếp tục làm với bạc nitrat. Chú ý màu của điện cực Platin đĩng vai trị catot cĩ Ag bám vào (sẫm màu hơn).
Hình 2.28. Điện phân dung dịch kali nitrat
Hình 2.29. Điện phân dung dịch bạc nitrat
2.3.3.6. Điện phân dung dịch CuSO4 với anot đồng (anot tan )
* Mục đích thí nghiệm
Khi điện phân dung dịch CuSO4, nếu dùng anot bằng một đoạn dây đồng mảnh thì sau một thời gian điện phân, đoạn dây đồng nhúng trong dung dịch CuSO4 bị tan hết và cĩ kim loại Cu bám trên bề mặt catot.
* Hĩa chất và dụng cụ:tương tự như điện phân dung dịch CuSO4 ở trên nhưng ta sử dụng nguồn điện 9V và 2 điện cực: 1 điện cực Platin và 1 điện cực Cu.
* Tiến hành
- Drag chậu thủy tinh ra khỏi khay.
- Xác định khối lượng của 2 điện cực trước khi điện phân.
- Cho 250cm3 dung dịch CuSO4 vào bắt đầu điện phân. Quan sát bán phản ứng ở các điện cực và sự thay đổi khối lượng của các điện cực ở bảng Reaction detail.
Hình 2.30. Điện phân dung dịch đồng sunfat với anot tan
2.3.3.7. Sự mạ điện
* Mục đích thí nghiệm
Một vật thể bằng kim loại cĩ thể được tráng bên ngồi bởi một kim loại khác bằng cách điện phân.
* Hĩa chất và dụng cụ
Contents Electrochemistry Electroplating
* Tiến hành
- Cho dung dịch bạc nitrat vào chậu.
- Drag điện cực Ag vào chậu, nối với cực dương của pin.
Hình 2.31. Cách lắp mạch điện để điện phân
- Bật cơng tắc để hồn thành mạch điện, quan sát thí nghiệm, chú ý sự thay đổi màu sắc và khối lượng của cái muỗng ở Reation detail (nhấn vào kí hiệu chữ i).
- Phản ứng xảy ra chậm nên ta nhấn nút Simulation speed đến 10 và nâng hiệu điện thế từ 9V lên 12V hoặc 15V để tốc độ nhanh hơn.
Hình 2.32. Sự mạ điện
- Mở lại và làm thí nghiệm với các dung dịch và các điện cực khác.
2.4. Giáo án cĩ sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry 6.05 trong dạy học phần lí thuyết phản ứng ở THPT