(Tiết 29 - 30 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao)
I. Mục tiêu:
1. Kiến thức:
Nêu được các định nghĩa: chất điện phân, hiện tượng điện phân, phản ứng phụ
trong hiện tượng điện phân, hiện tượng dương cực tan.
Phát biểu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân.
Phát biểu được các định luật Faraday về hiện tượng điện phân và viết được các biểu thức tương ứng.
Nêu và giải thích được nguyên tắc đúc điện, mạ điện, tinh chế và điều chế kim loại.
2. Kĩ năng:
Vận dụng được thuyết điện li để giải thích cơ chế của quá trình phát sinh hạt tải
điện trong chất điện phân
Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật lý.
Vận dụng được các định luật Faraday và công thức Faraday để giải các bài toán về hiện tượng điện phân.
3. Thái độ:
Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức. Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.
Tích cực sưu tầm và tìm hiểu thêm các ứng dụng của dòng điện trong chất điện phân.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên:
a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức.
Vấn đề 1- Tìm hiểu về hiện tượng điện phân: phương pháp đàm thoại và thí nghiệm biểu diễn.
Vấn đề 2- Bản chất dòng điện trong chất điện phân:đàm thoại gợi mở.
Vấn đề 3- Phản ứng phụ trong chất điện phân và hiện tượng dương cực tan:
đàm thoại gợi mở với sự trợ giúp của mô hình.
Vấn đề 4- Định luật Faraday vềđiện phân: thuyết trình
Vấn đề 5- Ứng dụng của hiện tượng điện phân: HS tự nghiên cứu theo nhóm rồi báo cáo.
b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng Mô hình (Mh2.1): mô tả cơ chế của hiện tượng dương cực tan.
Mô hình (Mh2.2): thiết lập mối quan hệ giữa U và I khi có hiện tượng dương cực tan.
c. Thiết kế phiếu học tập
d. Chuẩn bị bộ dụng cụ thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân
2. Học sinh:
Giấy kẻ ô milimet dùng để vẽđồ thị.
Sưu tầm một số sản phẩm, tranh ảnh về mạđiện, đúc điện,…
III. Tiến trình bài học Kiểm tra bài cũ:
Câu hỏi 1: Mô tả chuyển động của các elctron tự do trong mạng tinh thể kim loại khi không có và có điện trường ngoài đặt vào?
Câu hỏi 2: Giải thích sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ?
Câu hỏi 3: Thế nào là hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng siêu dẫn? Kể tên ứng dụng của chúng?
Bài mới:
Vấn đề 1: Hiện tượng điện phân
HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Quan sát
Trả lời: nước cất không dẫn điện vì kim
điện kế không lệch. - Quan sát
Trả lời: dung dịch muối ăn dẫn điện vì kim điện kế không lệch.
- HS kết luận chung cho các trường hợp muối, axit, bazơ nói chung
- Tiến hành thí nghiệm điện phân:
+ Thí nghiệm 1: đổ nước cất vào bình
điện phân.
Nêu câu hỏi: nước cất có dẫn điện không? Vì sao?
+ Thí nghiệm 2: cho vào bình điện phân đã có nước cất một ít muối ăn (NaCl).
Nêu câu hỏi: dung dịch muối ăn có dẫn
điện không? Vì sao?
- Nếu thay muối ăn bằng một muối tan khác hoặc axit hoặc bazơ tan thì kim
điện kế có lệch không?
- Gọi tên hiện tượng điện phân và chất
Vấn đề 2: Bản chất dòng điện trong chất điện phân
HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Cá nhân tự lực trả lời câu hỏi.
- Vì trong các môi trường đó có hạt tải
điện tự do.
- Là các ion dương và ion âm. Các hạt này được tạo thành do quá trình điện li.
Na Cl NaCl
- Khi không có điện trường các ion chuyển động hỗn loạn trong dung dịch. - Khi có điện trường, các ion có thêm chuyển động có hướng: ion dương chạy cùng chiều và ion âm chạy ngược chiều
điện trường.
- Phát biểu bản chất dòng điện.
- Nêu câu hỏi: Nhắc lại những vấn đề cần nghiên cứu về bản chất dòng điện trong một môi trường?
- Vì sao các môi trường dung dịch muối, axit, bazơ dẫn điện được?
- Vậy hạt tải điện trong các môi trường này (gọi chung là chất điện phân) là gì? Các hạt tải điện này được tạo thành như
thế nào?
- Yêu cầu HS viết phương trình phản ứng minh hoạ.
-Khi không có điện trường ngoài, các hạt tải điện này chuyển động như thế nào? - Nếu đặt vào giữa hai điện cực thì các hạt tải điện này chuyển động như thế
nào?
- Hãy phát biểu bản chất dòng điện trong chất điện phân?
Vấn đề 3: Phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân và hiện tượng dương cực tan
HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Thảo luận nhóm và đưa ra câu trả lời:
+ Cực dương: Ion âm nhường e cho
- Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các ion chuyển động có hướng đến các
điện cực.
+ Cực âm: ion dương nhận e và trở
thành phân tử hay nguyên tử trung hoà. - Quan sát mô hình và tự lực trả lời câu hỏi của GV:
+ Ở cực âm có một lớp đồng đỏ bám vào
điện cực.
+ Cực dương bịăn mòn dần.
- Trường hợp cực dương bằng Ag.
- phát biểu định nghĩa hiện tượng dương cực tan.
- Quan sát kĩ mô hình vận hành một lần nữa và tự lực phân tích cơ chế của hiện tượngđể giải thích.
điện cực. Em hãy mô tả quá trình xảy ra
ở các điện cực? - Nếu điện phân ddCuSO4 và sử dụng kim loại đồng làm cực dương thì có những hiện tượng gì xảy ra tại các điện cực? Chiếu mô hình hỗ trợ (Mh2.1) - Nếu điện phân ddAgNO3 với điện cực dương làm bằng Ag hoặc làm bằng Pb thì trong trường hợp nào cực dương bị
mòn như trên?
- Gọi tên hiện tượng “dương cực tan” và yêu cầu HS phát biểu định nghĩa.
- Chiếu lại mô hình (2.1), giải thích rõ các biểu tượng, yêu cầu HS quan sát và giải thích cơ chế của hiện tượng dương
- Quan sát kĩ mô hình một lần nữa, chú ý
đến sự thay đổi số lượng các ion trong dung dịch, trả lời câu hỏi: số ion trong dung dịch không đổi suy ra nồng độ dung dịch không đổi.
- Quan sát mô hình và tự lực đề xuất dự đoán: I tỉ lệ thuận với U hay dòng điện qua chất điện phân khi có dương cực tan tuân theo định luật Ohm.
- Có thể tự lực đề xuất phương án thí nghiệm như sách giáo khoa.
cực tan.
- Chiếu lại mô hình (2.1) (giảm bớt thông số về số lượng ion trong dung dịch) và nêu câu hỏi: hãy cho biết trong hiện tượng dương cực tan, nồng độ các ion trong dung dịch như thế nào? (tăng, giảm hay không đổi)
- Chiếu mô hình (2.2), thay đổi giá trị U, yêu cầu HS quan sát sự thay đổi số lượng ion về các điện cực và đề xuất dự đoán về mối quan hệ giữa I và U.
- Có thể mở rộng: hãy đề xuất một phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả
thuyết của em?
- GV mở rộng thông báo cho HS: trong trường hợp không có hiện tượng dương cực tan, bình điện phân đóng vai trò như
một máy thu. Vấn đề 4: Định luật Faraday HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Trả lời câu hỏi: o m N m . o
m : là khối lượng một nguyên tử Cu.
- Trong thí nghiệm hiện tượng dương cực tan, cứ một nguyên tử Cu ở Anốt bị
tan ra thì ở Katốt có một nguyên tử Cu bám vào. Nếu gọi N là số nguyên tử đồng bám vào Katốt sau thời gian t thì
- HS có thể quan sát lại thật kĩ mô hình (2.2), suy nghĩ và nêu dự đóan: N phụ
thuộc vào cường độ dòng điện qua bình và thời gian điện phân.
- Suy nghĩ và nêu dựđoán:
t I k m m o. . .
- Làm theo hướng dẫn của GV, ghi nhận kiến thức vềđịnh luật 1.
- Lắng nghe và ghi chép
- Biến đổi đểđưa ra công thức Faraday:
It n A F m 1
khối lượng Cu thu được ở điện cực được tính như thế nào?
- Theo em, số nguyên tử Cu bám vào Katốt có thể phụ thuộc vào những yếu tố
nào?( có thể cho HS xem lại mô hình 2.2).
- Hãy viết biểu thức dự đoán về khối lượng Cu thu được ở Katốt sau thời gian t?
- Hướng dẫn HS điều chỉnh lại biểu thức theo đúng nội dung định luật 1- Faraday. Yêu cầu HS phát biểu và viết biểu thức
định luật 1.
q k m .
- Thông báo nội dung định luật 2.
n A c k .
- Từ các định luật Faraday và công thức q= It, hãy suy ra công thức Faraday cho hiện tượng điện phân nói chung.
Vấn đề 5: Ứng dụng của hiện tượng điện phân
HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV -Ngồi theo nhóm đã phân công.
- Đọc sách giáo khoa, tóm tắt kiến thức,
- Tổ chức cho HS ngồi theo nhóm nhỏ. - Yêu cầu HS các nhóm đọc sách giáo khoa phần ứng dụng, sau đó từng nhóm
liên hệ kiến thức với các sản phẩm mà nhóm mình đã sưu tầm được để giải thích nguyên tắc tạo sản phẩm. - Đại diện nhóm thuyết trình. lên thuyết trình về các ứng dụng và các sản phẩm, hình vẽ mà nhóm mình đã sưu tầm được. - Lắng nghe và nhận xét IV. Củng cố
Thế nào là hiện tượng dương cực tan? Viết biểu thức định luật Ohm cho trường hợp có hiện tượng dương cực tan?
Phát biểu và viết biểu thức các định luật Faraday?