PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Bộ môn Hoá học là môn khoa học tự nhiên có vai trò quan trọng trong chương trình cấp trung học phổ thông. Là bộ môn có nhiều ứng dụng và liên hệ thực tế. Giúp học sinh có thêm kiến thức bổ ích, những hiểu biết sâu và niềm đam mê yêu thích bộ môn là điều mong muốn không chỉ riêng tôi mà là mong muốn của tất các giáo viên dạy môn Hóa học . Vì vậy giáo viên bộ môn hoá học cần tìm ra phương pháp dạy phù hợp với đối tượng học sinh nhằm hình thành ở các em một thói quen học tập và làm việc khoa học làm nền tảng để các em phát triển khả năng nhận thức và năng lực hành động. Trong các phương pháp dạy đó, riêng tôi nhận thấy rằng việc phát hiện ra sai sót và kịp thời sửa sai cho học sinh trong quá trình học là điều rất cần thiết, từ đó rèn luyện cho các em những đức tính như cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu thích khoa học. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, do đó dạy và học hóa học không chỉ dừng lại ở việc truyền đạt và lĩnh hội kiến thức khoa học mà còn phải nâng cao tính thực tiễn của môn học: rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo thực hành, nâng cao khả năng vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn sản xuất. Trong những năm gần đây, các kì thi quan trọng được thi bằng hình thức trắc nghiệm, do đó đa số học sinh THPT hiện nay gặp rất nhiều khó khăn trong việc phân loại và tìm ra phương pháp giải phù hợp, nhanh tìm ra đáp số. Một trong những dạng bài tập khó, học sinh thường mắc sai lầm trong quá trình giải nhưng lại ít có tài liệu viết về phương pháp giải, đó là bài tập điện phân và đặc biệt là dạng bài tập về điện phân dung dịch. Là một giáo viên đang trực tiếp giảng dạy môn Hóa tại trường THPT Yên Định II, rút ra từ thực tiễn giảng dạy tôi nhận thấy có một số sai lầm thường mắc phải khi các em làm bài tập điện phân. Vì vậy để giúp các em học sinh có thể giải đúng dạng bài tập này, tôi đã đi từ những sai lầm của các em. Trên đây là lí do tôi chọn đề tài “ Một số sai lầm học sinh thường gặp khi giải bài tập điện phân” làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình. Với hy vọng đề tài này sẽ là một tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh 12 và cho công tác giảng dạy của các bạn đồng nghiệp. Do thời gian và năng lực có hạn. Tôi chỉ đi sâu giải quyết được một số sai lầm thường gặp để thực hiện đề tài: “ Một số sai lầm học sinh thường gặp khi giải bài tập điện phân”. 1 PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I- CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: Tài liệu viết về điện phân còn ít, nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu còn hạn chế. Do đó nội dung phần điện phân cung cấp cho học sinh chưa được nhiều. Qua những sai lầm dễ mắc của học sinh trong phạm vi đề tài, tôi mong muốn giáo viên sẽ chủ động hơn khi hướng dẫn học sinh giải các dạng bài tập điện phân, đặc biệt bài tập điện phân dung dịch. Còn đối với học sinh từ những nhận định sai lầm dễ mắc ấy sẽ rút ra được bài học bổ ích cho bản thân để có thể làm tốt các bài tập điện phân kể cả tự luận và trắc nghiệm mà vẫn đảm bảo được thời gian. Từ đó các em không ngừng phát huy tính tích cực chủ động, sáng tạo trong học tập bộ môn Hóa. II- THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 1. Thực trạng vấn đề nghiên cứu: Qua công tác giảng dạy và kiểm tra khảo sát chất lượng những năm học gần đây: 2009-2010; 2010-2011, 2011-2012 ở khối 12 tôi thấy đa số các em khi làm dạng bài tập phần điện phân đều gặp phải những sai lầm cơ bản sau: - Nhầm lẫn các điện cực dẫn đến nhầm lẫn các quá trình xảy ra ở điện cực - Các em chưa biết sử dụng hệ quả của Faraday ( n e trao đổi I.t F = ) để giải nhanh bài tập điện phân . - Học sinh xác định nhầm lẫn trường hợp H 2 O bắt đầu điện phân ở các điện cực. - Nhầm lẫn thứ tự các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực. - Không để ý đến những phản ứng phụ có thể xảy ra giữa các sản phẩm trong quá trình điện phân. - Nhầm lẫn khi viết phương trình điện phân với điện cực anot hòa tan. - Nhầm lẫn khi tính khối lượng chất tạo thành ở điện cực. Với những sai lầm đó dẫn đến các em sẽ giải sai hoặc không giải được các bài tập điện phân. Từ đó các em cho rằng bài tập điện phân rất khó, dẫn đến tình trạng các em ngại và sợ khi gặp những bài tập điện phân. Tôi thiết nghĩ việc tìm ra những hạn chế và khắc phục hạn chế trong qúa trình học của học sinh là điều rất thiết giúp các em học tập tốt hơn các môn học nói chung và môn Hóa học nói riêng. Từ những thực trạng trên học kì I năm học 2012-2013 tôi đã thực hiện đề tài trên lớp 12B10 . Song song với việc thực hiện đề tài ở 12B10 tôi đã dùng lớp 12B11 làm lớp đối chứng đã cho kết quả thực sự khả quan. 2. Phương pháp nghiên cứu: 2.1. Đối với giáo viên: Phải hệ thống hóa kiến thức trọng tâm một cách logic và khái quát nhất về phần điện phân. Tham khảo các tài liệu có liên quan đến điện phân. Đưa ra những ví dụ cụ thể để chỉ ra những sai lầm học sinh thường gặp. 2 Nắm vững các phương pháp giải bài tập và xây dựng hệ thống bài tập phải thật sự đa dạng, nhưng vẫn đảm bảo trọng tâm của chương trình phù hợp với đối tượng học sinh. Luôn quan tâm và có biện pháp giúp đỡ các em học sinh có học lực yếu, kém. Cung cấp bài tập tương tự phù hợp với đối tượng học sinh. Xây dựng đề kiểm tra đối chứng kết quả ở các lớp thực hiện và không thực hiện đề tài. 2.2. Đối với học sinh: Phải tích cực rèn kỹ năng hệ thống hóa kiến thức sau mỗi bài, mỗi chương, đặc biệt là phần lí thuyết và bài tập có liên quan đến điện phân. Tích cực làm bài tập ở lớp và đặc biệt là ở nhà. Phải rèn cho bản thân năng lực tự học, tự đánh giá. 2.3. Đối tượng nghiên cứu : Thực hiện với học sinh lớp 12 đang chuẩn bị cho kì thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học, Cao đẳng. Cụ thể ở lớp 12B10 và lớp đối chứng là 12B11 Giáo viên lồng ghép dạy vào các tiết luyện tập bài tập trên lớp cho học sinh hoặc có thể dạy vào các buổi dạy thêm theo quy định. 2.4. Ý nghĩa của đề tài: Giúp học sinh học tập nhanh hơn, hiệu quả hơn. Gây hứng thú học tập đối với bộ môn. Từ đó học sinh say mê học tập và có kết quả học tập tốt hơn với bộ môn Hóa học. III. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT LIÊN QUAN: 1.1. Điện phân nóng chảy: Lưu ý: Chỉ áp dụng để điều chế các kim loại hoạt động rất mạnh, đó là kim loại kiềm (Na, K….), kiềm thổ (Mg, Ca, Ba,… ) và nhôm(Al). a. Điện phân oxit nóng chảy: Al 2 O 3 điều chế Al: - Sơ đồ điện phân: Ở cực âm - Catot (-): Al 3+ +3e → Al Ở cực dương – Anot (+): 2O 2- → O 2 + 4e - PTĐP: 2Al 2 O 3  → dpnc 4Al + 3O 2 ↑ Các phản ứng phụ xảy ra với điện cực dương(anot) bằng grafit( than chì) 2C + O 2 → 2CO C + O 2 → CO 2 Sau một thời gian điện phân cần bổ sung lượng điện cực dương. b. Điện phân hiđroxit nóng chảy: MOH để điều chế M ( kim loại kiềm). - Sơ đồ điện phân: MOH → M + + OH - Catot (-) Anot (+) 2M + + 2e → 2M 2OH - → 1/2O 2 ↑ + H 2 O + 2e + PTĐP : 2MOH  → dpnc 2M + 1/2O 2 ↑ + H 2 O. 3 Nóng chảy c. Điện phân muối halogenua nóng chảy: RX để điều chế R ( R kim loại kiềm, X là halogen). MX 2 để điều chế M (M kim loại kiềm thổ, X là halogen). Ví dụ 1: - Sơ đồ điện phân: RX → R + + X - Catot (-) Anot (+) 2R + + 2e → 2M 2X - → X 2 ↑ + 2e + PTĐP : 2RX  → dpnc 2R + X 2 ↑ . Ví dụ 2: - Sơ đồ điện phân: MX 2 → M 2+ + 2X - Catot (-) Anot (+) M 2+ + 2e → M 2X - → X 2 ↑ + 2e + PTĐP : MX 2  → dpnc M + X 2 ↑ . 1.2. Điện phân dung dịch: a. Ở catot (cực âm: - ) - xảy ra quá trình khử: - Các ion kim loại kiềm, ion kim loại kiềm thổ và ion Nhôm không bị điện phân vì chúng có tính oxi hóa yếu hơn H 2 O; H 2 O bị điện phân theo phương trình: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH – . - Các cation kim loại đứng sau nhôm, càng đứng cuối trong dãy thế điện hóa thì càng được ưu tiên khử theo phương trình: M n+ + ne → M (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước). Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H 2 O sẽ điện phân theo phương trình: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH – . - Riêng hiđro, tuy đứng sau Ni, Fe, … nhưng ion H + (H 2 O) khó bị khử hơn Ni 2+ , Fe 3+ , Fe 2+ …. b. Ở anot (cực dương): ( + ) - xảy ra quá trình oxi hóa: * Với anot hoạt động: - Dễ bị oxi hóa nhất là Zn, Fe, Ni, Cu,… làm anot. Khi điện phân các kim loại này (trừ Pt) bị oxi hóa tan vào dung dịch: M(anot) → M n+ + ne ( dung dịch) Do đó anot bị mòn dần, gọi là anot hoạt động. - Với anot hoạt động thì các anion trong dung dịch không được điện phân. * Với anot trơ: - Chỉ anion không có oxi (trừ F - ) và ion OH - mới tham gia điện phân theo thứ tự : S 2- > I - > Br - > Cl - > OH - ˃ H 2 O (F - không bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S 2- → S + 2e; 4 Nóng chảy Nóng chảy 2X - → X 2 + 2e 4OH - → 2H 2 O + O 2 + 4e 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H 2 O sẽ điện phân theo phương trình: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - Các ion: F - , NO 3 - , ClO 4 - , SO 4 2- , CO 3 2- , PO 4 3- không bị điện phân mà H 2 O bị điện phân. 1.3. Biểu thức điện phân: * Khi biết cường độ dòng điện ( I) và thời gian điện phân (t) ta có thể tính theo công thức Faraday: . . . . . AQ A I t m n F n F = = hoặc . . x m I t n A n F = = Trong đó: m - khối lượng chất (rắn, lỏng, khí) thoát ra ở điện cực (gam). A - Khối lượng nguyên tử (đối với kim loại) hoặc khối lượng phân tử (đối với chất khí) n - số electron trao đổi I - Cường độ dòng điện ( A) t - Thời gian điện phân (s) F - Hằng số Faraday F= 96500C - Số mol e trao đổi ở mỗi điện cực : F I.t n = . 2. MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH KHI GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC: 2.1. Sai lầm khi xác định điện cực và các quá trình xảy ra ở điện cực: Ví dụ 1: Viết sơ đồ và phương trình điện phân muối NaCl, MgCl 2 nóng chảy để điều chế các kim loại tương ứng? * Lời giải sai lầm: Học sinh cho rằng: ion (-) nằm ở điện cực (-) còn ion dương (+) nằm ở điện cực (+) do vậy sẽ có cách viết: - Sơ đồ điện phân: NaCl → Na + + Cl - Catot (-) 2Cl - → Cl 2 ↑ + 2e Anot (+) 2Na + + 2e → 2Na + PTĐP : 2NaCl  → dpnc 2Na + Cl 2 ↑ . - Sơ đồ điện phân: MgCl 2 → Mg 2+ + 2Cl - Catot (-) 2Cl - → Cl 2 ↑ + 2e Anot (+) Mg 2+ + 2e → Mg 5 + PTĐP : MgCl 2  → dpnc Mg + Cl 2 ↑ . * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Đây là câu hỏi dễ, đối với học sinh khá, giỏi ít bị mắc sai lầm này, bị mắc chỉ do các em chủ quan trong khi làm. Việc nhầm lẫm này chủ yếu xảy ra đối với các em học sinh có lực học trung bình và yếu do hạn chế về mặt tư duy, cũng như trí nhớ. * Cách khắc phục: Giáo viên cần nhắc lại kiến thức điện phân nóng chảy, đồng thời cho các em luyện tập nhiều thông qua bài tập tương tự. - Sơ đồ điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm. RX → R + + X - Catot (-) Anot (+) 2R + + 2e → 2M 2X - → X 2 ↑ + 2e + PTĐP : 2RX  → dpnc 2R + X 2 ↑ . - Sơ đồ điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm thổ: MX 2 → M 2+ + 2X - Catot (-) Anot (+) M 2+ + 2e → M 2X - → X 2 ↑ + 2e + PTĐP : MX 2  → dpnc M + X 2 ↑ . * Lời giải đúng: - Sơ đồ điện phân: NaCl → Na + + Cl - Catot (-) 2Na + + 2e → 2Na Anot (+) 2Cl - → Cl 2 ↑ + 2e + PTĐP : 2NaCl  → dpnc 2Na + Cl 2 ↑ . - Sơ đồ điện phân: MgCl 2 → Mg 2+ + 2Cl - Catot (-) Mg 2+ + 2e → Mg Anot (+) 2Cl - → Cl 2 ↑ + 2e + PTĐP : MgCl 2  → dpnc Mg + Cl 2 ↑ . * Bài tập vận dụng: Viết PTHH xảy ra khi điện phân nóng chảy các chất: KCl, CaCl 2 và các dung dịch : CaCl 2 , MgCl 2 , BaCl 2 , AlCl 3 . Lưu ý: Catot (-) có mặt ion dương: ở đây xảy ra quá trình khử Aanot (+) có mặt ion âm: ở đây xảy ra quá trình oxi hóa. 6 Nóng chảy Các kim loại từ : Na → Al chỉ có thể điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy , không thể điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch . 2.2. Sai lầm khi xác định thứ tự các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực: Ví dụ 2: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl 3 1M , FeCl 2 2M , CuCl 2 1M và HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện là 5A trong 2 giờ 40 phút 50 giây . Tính khối lượng kim loại thu được ở catot? * Lời giải sai lầm: Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa của các ion theo chiều tăng dần : Fe 2+ < H + < Cu 2+ < Fe 3+ → Thứ tự bị điện phân ở catot (-) : Fe 3+ + 3e → Fe (1) 0,1 0,3 0,3 Cu 2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 2H + + 2e → H 2 (3) Fe 2+ + 2e → Fe (4) Theo công thức Faraday số mol e trao đổi ở hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol Vì số mol e trao đổi chỉ là 0,5 mol → Không có phản ứng (3) , (4) kim loại thu được ở phản ứng (1), (2)→ Khối lượng kim loại thu được ở catot là : 0,3.56 gam Fe + 0,1.64 gam Cu = 16,8 g + 6,4 gam = 23,2 g. * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Đây là dạng bài khó, với học sinh có lực học trung bình và yếu hầu như không làm được bài này, còn với học sinh có lực học khá, giỏi biết vận dụng hệ quả của định luật Faraday nhưng lại sai lầm khi xác định : Fe 3+ + 3e → Fe. Do các em quên thứ tự dãy điện hóa hoặc nhầm lẫn do chủ quan. * Cách khắc phục: Giáo viên cần nhấn mạnh quá trình khử : Fe 3+ + 1e → Fe 2+ . Đồng thời cung cấp lại kiến thức cần nhớ: Kiến thức cần nhớ: Các cation kim loại đứng sau nhôm, càng đứng cuối trong dãy thế điện hóa thì càng được ưu tiên khử theo phương trình: M n+ + ne → M (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước). 7 Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H 2 O sẽ điện phân theo phương trình: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH – . * Lời giải đúng: Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa của các ion theo chiều tăng dần : → Thứ tự bị điện phân ở catot (-) : Fe 3+ + 1e → Fe 2+ (1) 0,1 → 0,1→ 0,1 Cu 2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 2H + + 2e → H 2 (3) 0,2→ 0,2 Fe 2+ + 2e → Fe (4) Theo công thức Faraday số mol (e) trao đổi ở hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol Vì số mol e trao đổi chỉ là 0,5 mol → Không có phản ứng (4) , kim loại thu được chỉ ở phản ứng (2) → Khối lượng kim loại thu được ở catot là : 0,1.64 = 6,4 gam Ví dụ 3 : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M và CuSO 4 0,5M bằng điện cực trơ . Khi ở catot có 3,2 gam Cu thì thể tích khí thoát ra ở Anot là A.0,56 lít B.0,784 lít C.0,672 lít D.0,448 lít * Lời giải sai lầm: n CuSO4 = 0,5.0,2 = 0,1 mol = n Cu m Cu = 0,1.64 = 6,4 gam n HCl = 0,2.0,1 = 0,02 mol. Ở catot có 3,2 gam Cu chứng tỏ Cu chưa điện phân hết. Vậy HCl chưa điện phân. Sơ đồ điện phân: CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2- Catot(-) Cu 2+ + 2e → Cu 0,1 ← 0,05 Anot (+) SO 4 2- không bị điện phân . 2H 2 O → 4H + + O 2 + 4e 0,025←0,1 → Từ sơ đồ điện phân thấy khí thoát ra tại anot là :O 2 0,025 mol → Thể tích = 0,025.22,4 = 0,56lít. 8 → Chọn đáp án A . * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Khả năng tư duy và những hiểu biết về quá trình điện phân xảy ra ở các điện cực còn hạn chế. Học sinh cho rằng quá trình điện phân xảy ra lần lượt, hết CuSO 4 mới đến HCl nên đã xác định sai chất khí sinh ra và thể tích của khí. * Cách khắc phục: Giáo viên lưu ý học sinh quá trình điện phân được diễn ra đồng thời. Điện cực (-) là Cu 2+ điện phân còn ở điện cực (+) là ion Cl - điện phân. * Lời giải đúng: CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2- 0,1 0,1 HCl → H + + Cl- 0,02 0,02 Catot(-) Cu 2+ + 2e → Cu 0,1 ← 0,05 Anot (+) SO 4 2- không bị điện phân . 2Cl - → Cl 2 + 2e 0,02→ 0,01 0,02 2H 2 O → 4H + + O 2 + 4e 0,02←0,08 Khi ở K(-) thoát ra 3,2 gam Cu = 0,05 mol → n(e)Cu 2+ nhận là 0,1 mol. Cl - nhường 0,02 mol e → 0,08 mol e còn lại là H 2 O cho → Từ sơ đồ điện phân khí thoát ra tại anot là : Cl 2 0,01mol ; O 2 0,02 mol → Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít → Chọn đáp án C . Ví dụ 4. Điện phân (với điện cực trơ) một dung dịch gồm NaCl và CuSO 4 có cùng số mol, đến khi ở catot xuất hiện bọt khí thì dừng điện phân. Trong cả quá trình điện phân trên, sản phẩm thu được ở anot là A. khí Cl 2 và O 2 . B. Chỉ có khí O 2 . C. Chỉ có khí Cl 2 . D. khí Cl 2 và H 2 . * Lời giải sai lầm: CuSO 4 điện phân hết thì dừng điện phân còn NaCl chưa điện phân: CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2- Catot(-) Cu 2+ + 2e → Cu Anot (+) SO 4 2- không bị điện phân . 2H 2 O → 4H + + O 2 + 4e → Từ sơ đồ điện phân thấy khí thoát ra tại anot là :O 2 → Chọn đáp án B. - Một số khác lại lập luận rằng NaCl điện phân trước CuSO 4 nên: NaCl → Na + + Cl - 9 Catot(-) Na + không điện phân 2H 2 O + 2e → 2OH - + H 2 Anot (+) 2Cl - → Cl 2 + 2e → Từ sơ đồ điện phân thấy khí thoát ra tại anot là :H 2 và Cl 2 → Chọn đáp án D. * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Khả năng tư duy và những hiểu biết về quá trình điện phân xảy ra ở các điện cực còn hạn chế. Học sinh cho rằng quá trình điện phân xảy ra lần lượt, hết CuSO 4 mới đến NaCl nên đã xác định sai chất khí sinh ra và thể tích của khí. * Cách khắc phục: Giáo viên lưu ý học sinh quá trình điện phân được diễn ra đồng thời. Điện cực (-) là Cu 2+ điện phân còn ở điện cực (+) là ion Cl - điện phân. * Lời giải đúng: CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2- x x NaCl → Na + + Cl - x x Catot(-) Cu 2+ + 2e → Cu x → 2x Anot (+) 2Cl - → Cl 2 + 2e x x 2H 2 O → 4H + + O 2 + 4e x/4←x → Từ sơ đồ điện phân thấy khí thoát ra tại anot là : Cl 2 và O 2 → Chọn đáp án A . * Bài tập vận dụng: 1. Điện phân hỗn hợp các chất trong dung dịch:HCl, CuCl 2 , NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn. Giá trị pH của dung dịch thay đổi như thế nào trong quá trình điện phân: A. Tăng B. Giảm √C. Tăng rồi giảm D. Giảm rồi tăng 2. Viết PTHH xảy ra trên 2 điện cực và phương trình điện phân tổng quát khi điện phân các dung dịch ( có màng ngăn, điện cực trơ) Cu(NO 3 ) 2 + NiCl 2 + KBr có tỉ lệ nồng độ mol 2:1:2. Đáp án: Phương trình điện phân tổng quát: - Mới đầu: Cu(NO 3 ) 2 + 2KBr Cu + Br 2 + 2KNO 3 (1) Cu(NO 3 ) 2 + NiCl 2 Cu + Cl 2 + Ni(NO 3 ) 2 (2) Ni (NO 3 ) 2 + 2H 2 O Ni + 1/2O 2 + HNO 3 (3) 2H 2 O O 2 + 2H 2 (4) 3. A là dung dịch hỗn hợp gồm KBr + Ni(NO 3 ) 2 + NaCl + HCl có tỉ lệ mol 10 đpdd đpdd đpdd đpdd [...]... 2 20 2 Phương pháp nghiên cứu 2 III Nội dung nghiên cứu 3 1 Cơ sở lí thuyết có liên quan 3 1.1 Điện phân nóng chảy 3 1 .2 Điện phân dung dịch 4 1.3 Biểu thức điện phân 5 2 Một số sai lầm của học sinh khi giải bài tập điện phân , nguyên nhân và cách khắc phục 5 2. 1 Sai lầm khi xác định điện cực và các quá trình xảy ra ở điện cực 5 2. 2 Sai lầm khi xác định thứ tự các bán phản ứng xảy ra ở điện cực 7 2. 3... 0 ,25 + 0,05 .2 = 0,35 mol → Vậy Cl - dư , Cu2+ điện phân hết , nên tại catot sẽ có phản ứng điện phân nước K (-) : A (+) : 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl → Cl2 + 2e 0,05→0,1 0,35 → 0,35 2H2O + 2e → H2 + 2OH 0 ,25  0 ,25 → 0 ,25 Dung dịch sau khi điện phân có 0 ,25 mol OH - có khả năng phản ứng với Al theo phương trình : Al + OH- + H2O → AlO2- + 3 /2 H2 0 ,25 0 ,25 mAl max = 0 ,25 .27 = 6,75 (g) → Chọn đáp án C * Hướng giải. .. + 1e → Ag 0 ,2 0 ,2 0 ,2 Cu2+ + 2e 2Cl- → Cl2 + 2e 4H2O → 4H+ + O2 + 4e → Cu 0 ,2 → 0,4 → 0 ,2 Quá trình điện phân hết nên mcatot = 0 ,2. 108 + 0 ,2. 64 = 34,4g * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Học sinh chủ quan, nóng vội khi giải bài tập này Một số suy nghĩ rằng đã là điện phân thì phải áp dụng định luật Faraday và thời gian điện phân bài cho là để tiến hành điện phân cả 2 kim loại như nhau Số khác cho rằng... nhanh: Số mol e trao đổi khi điện phân : n = I.t 5.3860 = = 0 ,2 mol F 96500 K (-) : A (+) : 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05→0,1 0 ,2 0 ,2 2H2O + 2e → H2 + 2OH 0,1 (0 ,2- 0,1) → 0,1 Dung dịch sau khi điện phân có 0,1 mol OH - có khả năng phản ứng với Al theo phương trình : Al + OH- + H2O → AlO2- + 3 /2 H2 0,10,1 mAl max = 0,1 .27 = 2, 7 (g) → Chọn đáp án C Ưu điểm: Làm bài tập điện phân theo số mol e... ứng điện phân cần chú ý các phản ứng phụ xảy ra giữa các sản phẩm đó Yêu cầu học sinh phải nhớ * Lời giải đúng: - Sơ đồ điện phân: NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2Cl- → Cl2 + 2e + Phương trình điện phân: đpdd 2NaCl + 2H2O H2 + Cl2 + 2NaOH Phản ứng phụ: Cl2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O Vậy dd sau điện phân chứa NaClO, NaCl * Bài tập vận dụng: Tiến hành điện. .. = 12, thể tích dung dịch được xem như không thay đổi, hiệu suất điện phân là 100% * Lời giải sai lầm: nNaCl = 0,005 mol = nNa+ NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) 2H2O + 2e → H2 + 2OH 2Cl- → Cl2 + 2e 0,005→ 0,0 025 0,005 → 0,005 Áp dụng công thức Faraday : Thời gian điện phân được H2 là: t2 = m.n.F A.I = 0,0 025 .2. 96500 2 1,93 = 125 s Tổng thời gian điện phân là: t = 125 s * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: ... Hướng giải thông thường đúng: Thời gian cần để điện phân hết Cu là t = 0,05.64 .2. 96500/64.5 = 1930s → thời gian nước điện phân ở catot là: t = 3860 – 1930 = 1930 s Vậy ở catot Cu điện phân hết rồi đến H2O nH2 thu được là: n = 2. 5.1930 /2. 2.96500 = 0,05 mol Sơ đồ điện phân: K (-) : A (+) : 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05 →0,05 2H2O + 2e → H2 + 2OH16 0,05 → 0,1 Dung dịch sau khi điện phân có 0,1 mol... Lời giải sai lầm 1: - Sơ đồ điện phân: CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- AgNO3 Catot (-) → Ag+ + NO3Anot (+) Ag+ + 1e → Ag Cu2+ + 2e 2Cl- → Cl2 + 2e → Cu Áp dụng định luật Faraday ta có : 4H2O → 4H+ + O2 + 4e mCu = 64.5.9650 /2. 96500 = 16 gam mAg = 108.5.9650/1.96500 = 54 gam Vậy: m ở catot là = 70 gam Lời giải sai lầm 2: - Sơ đồ điện phân: CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- AgNO3 Catot (-) → Ag+ + NO3Anot (+) Ag+ + 1e → Ag 0 ,2 ... (+) 2+ 2Cu + 2e → Cu SO4 không bị điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e đpdd 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Ít được tiếp xúc với các dạng viết sơ đồ điện phân điện cực anot hòa tan, mà chỉ là điện cực trơ Do đó học sinh nhầm lẫn theo thói quen là rất dễ * Cách khắc phục: Học sinh viết theo thói quen sự điện phân của dung dịch CuSO 4 mà quên không để ý đến sự điện phân dùng điện. .. có sai lầm: - Sơ đồ điện phân: NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) 14 Na+ không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2Cl- → Cl2 + 2e + Phương trình điện phân: đpdd NaCl + 2H2O H2 + Cl2 + NaOH Vậy dung dịch sau điện phân chỉ chứa NaOH * Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Học sinh không lường được sẽ có phản ứng phụ xảy ra trong quá trình điện phân * Cách khắc phục: Giáo viên giới thiệu một số trường hợp xảy ra . số Faraday F= 96500C - Số mol e trao đổi ở mỗi điện cực : F I.t n = . 2. MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH KHI GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC: 2. 1. Sai lầm khi xác định điện. Cu điện phân hết rồi đến H 2 O n H2 thu được là: n = 2. 5.1930 /2. 2.96500 = 0,05 mol Sơ đồ điện phân: K (-) : A (+) : Cu 2+ + 2e → Cu 2Cl - → Cl 2 + 2e 0,05 →0,05 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - 16 đpdd đpdd . Ag 0 ,2 0 ,2 0 ,2 Cu 2+ + 2e → Cu 0 ,2 → 0,4 → 0 ,2 Anot (+) 2Cl - → Cl 2 + 2e 4H 2 O → 4H + + O 2 + 4e Quá trình điện phân hết nên mcatot = 0 ,2. 108 + 0 ,2. 64 = 34,4g * Nguyên nhân dẫn đến sai