CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.4.12. Thí nghiệm mô phỏng tốc độ ăn mòn hóa học và tốc độ ăn mòn điện hóa
Phân loại thí nghiệm: Thí nghiệm mô phỏng hiện tượng Mục đích của thí nghiệm:
- HS phân biệt được ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học. Dụng cụ, hóa chất:
Dụng cụ Hóa chất
- Cốc thủy tinh: 2 - Phèn xanh - Giấy bạc - Giấm ăn Cách tiến hành thí nghiệm:
- Rót 50 ml giấm vào 2 cốc thủy tinh. - Cho vào mỗi ly thủy tinh một ít giấy bạc.
- Cho thêm vào cốc thủy tinh thứ nhất một ít phèn xanh. Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm:
- Giấy bạc sau khi cắt ra cần phải sử dụng ngay.
- Cốc thủy tinh cần được rửa sạch để hiện tượng được nhìn rõ ràng. Hiện tượng xảy ra:
- Sau khi cho thêm phèn xanh vào cốc 1. Cốc 1 xuất hiện bọt khí không màu li ti, dung dịch chuyển dần sang màu xanh lam.
Hình 2. 14. Cốc 1: Giấy bạc trong giấm ăn và phèn xanh; Cốc 2: Giấy bạc trong giấm ăn
Giải thích hiện tượng:
- Khi cho nhôm vào giấm xảy ra phản ứng sau:
2Al + 6CH3COOH → 2(CH3COO)3Al + 3H2
- Tuy nhiên nhôm có lớp oxit bảo vệ, mặt khác giấm có tính acid yếu, khí sinh ra sẽ có một phần bám trên bề mặt của nhôm ngăn cản nhôm tiếp xúc với acid nên bọt khí hầu như không xuất hiện.
- Khi cho phèn xanh (thành phần chính là CuSO4) vào thì nhôm sẽ phản ứng với CuSO4 :
Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu↓
- Đồng tạo ra bám lên trên giấy bạc. Lúc này sẽ tạo nên một hệ thống pin điện hóa, nhôm là cực âm, còn đồng là cực dương. Nhôm sẽ bị ăn mòn, khí thoát ra trên bề mặt của dồng, vì vậy không có bọt khí cản trở việc nhô tiếp xúc với acid nên phản ứng tiếp tục xảy ra.
- Dung dịch chuyển sang màu xanh lam là do phèn xanh (CuSO4) tan trong nước tạo thành dung dịch có màu xanh lam
- Qua đây rút ra được nhận xét: tốc độ ăn mòn điện hóa học lớn hơn rất nhiều so với tốc độ ăn mòn hóa học.
Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm và cách sử dụng thí nghiệm: - Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình hiện hành:
+ Hóa học 12, Chương 5: Bài 20: Sự ăn mòn kim loại.
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình GDPT mới: Hóa học 12, Chủ đề: Đại cương về kim loại; Nội dung: Sự ăn mòn kim loại.
- Cách sử dụng thí nghiệm: sử dụng thí nghiệm này khi dạy bài mới bằng: + Phương pháp tổ chức cho HS nghiên cứu sự ăn mòn kim loại.
+ Phương pháp đối chứng: GV giới thiệu cho HS biết tính chất hóa học của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại. GV hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.
Các câu hỏi liên quan đến thí nghiệm và lời giải:
1. Vì sao khi cho giấy bạc vào dung dịch giấm thì bọt khí không xuất hiện?
→ Lời giải: Ở điều kiện thường nhôm có lớp oxit bảo vệ, mặt khác giấm có tính
acid yếu, khí sinh ra sẽ có một phần bám trên bề mặt của nhôm ngăn cản nhôm tiếp xúc với acid nên bọt khí hầu như không xuất hiện.
2. Theo em tại sao bọt khí lại xuất hiện nhiều hơn khi cho phèn xanh vào?
→ Lời giải: Phèn xanh thành phần chính là CuSO4. Khi cho phèn xanh vào thì
nhôm sẽ phản ứng với CuSO4 :
2Al3+ + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu↓
- Đồng tạo ra bám lên trên giấy bạc. Lúc này sẽ tạo ra một hệ thống pin điện hóa, nhôm là cực âm, còn đồng là cực dương. Nhôm sẽ bị ăn mòn, khí thoát ra trên bề mặt của đồng, vì vậy không có bọt khí cản trở việc nhôm tiếp xúc với acid nên phản ứng tiếp tục xảy ra.
2.4.13. Điện phân dung dịch phèn xanh tại nhà
Phân loại thí nghiệm: Thí nghiệm mô phỏng hiện tượng, thí nghiệm cải tiến Mục đích của thí nghiệm:
- HS trình bày được điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân dung dịch Dụng cụ, hóa chất:
Dụng cụ Hóa chất
- Cốc thủy tinh: 1 - Phèn xanh - Giấy bạc cắt nhỏ - Giấm
Cách tiến hành thí nghiệm:
- Chuẩn bị dung dịch phèn xanh: hòa tan hoàn toàn 20 gam phèn xanh vào 200 ml nước trong ly thủy tinh.
- Tách vỏ 2 đầu dây điện xuất hiện lõi dây đồng, một đầu quấn vào lõi bút chì, một đầu gắn vào nguồn điện (pin).
- Cho 2 lõi bút chì ngập vào dung dịch chứa trong ly thủy tinh. Tiến hành và quan sát hiện tượng xảy ra trên bề mặt 2 lõi bút chì. Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm:
- Đối với lõi dây đồng cũ, nên dùng giấy nhám làm sạch bề mặt dây đồng. - Không cho 2 lõi bút chì tiếp xúc vào nhau.
Hiện tượng xảy ra:
- Một bên lõi bút chì có hiện tượng sủi bọt khí, lõi còn lại xuất hiện một lớp chất rắn màu đỏ gạch bám vào.
Giải thích hiện tượng:
- Thành phần chính của phèn xanh là CuSO4, điện phân phèn xanh chính là điện phân dung dung dịch CuSO4.
- Quá trình điện phân xảy ra tại các điện cực :
Catot (–) Anot (+)
Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2 + 4e - Điện cực có hiện tượng khí thoát ra là anot (+), khí thoát ra là khí oxi
- Điện cực có lớp chất rắn màu đỏ gạch bám vào là catot (–), chất rắn đó chính là đồng.
2CuSO4 + 2H2O Đ𝑃𝐷𝐷→ 2Cu↓ + 2H2SO4 + O2↑
Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm và cách sử dụng thí nghiệm: - Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình hiện hành: Hóa học 12, Chương 5: Bài 20: Sự ăn mòn kim loại.
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình GDPT mới: + Hóa học 12, Chủ đề: Đại cương về kim loại; Nội dung: Sự ăn mòn kim loại.
+ Hóa học 12, Chủ đề: Pin điện và điện phân; Nội dung: Thế điện cực và nguồn điện hóa học.
- Cách sử dụng: Sử dụng thí nghiệm này khi dạy bài mới bằng:
+ Phương pháp tổ chức cho HS nghiên cứu tính chất của các chất: Nghiên cứu sự ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học.
+ Phương pháp đối chứng: GV giới thiệu cho HS thí nghiệm kiểm tra tính chất sự ăn mòn điện hóa và sự ăn mòn hóa học.
Các câu hỏi liên quan đến thí nghiệm và lời giải:
1. Xác định các quá trình xảy ra tại các điện cực và quá trình phản ứng điện
phân dung dịch phèn xanh.
→ Lời giải: Khi điện phân dung dịch phèn xanh :
Anot (+) có H2O, SO42- : xảy ra sự oxi hóa nước tạo H+ và khí O2. Catot (–) có H2O, Cu2+ : xảy ra sự khử Cu2+ tạo thành Cu.
Như vậy cực có hiện tượng sủi bọt khí là anot (+), cực có chất rắn màu đỏ gạch bám lên là catot (–).
2. Viết các quá trình xảy ra tại các điện cực và phương trình phản ứng điện phân
dung dịch phèn xanh
→ Lời giải:
Anot (+): xảy ra sự oxi hóa nước Catot (–): xảy ra sự khử Cu2+ 2H2O → 4e + 4H+ + O2 ↑ Cu2+ + 2e → Cu↓ Phản ứng xảy ra khi điện phân dung dịch phèn xanh:
2CuSO4 + 2H2O Đ𝑃𝐷𝐷→ 2Cu + 2H2SO4 + O2