Hiện tượng điện phân và ứng dụng của sự điện phân vào thực tiễn cuộc sống

1. PHẦN MỞĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài. Như chúng ta đã biết: Tích hợp là một khái niệm rộng không chỉdùng trong lĩnh vực lí luận dạy học. Tích hợp có nguồn gốc từ tiếng La tinh: Integration với nghĩa: xác lập cái chung, cái toàn thể, cái thống nhất trên cơ sở những bộ phận riêng lẻ.Trong dạy học các bộ môn, tích hợp được hiểu là sự kết hợp, tổ hợp các nội dung từ các môn học, lĩnh vực học tập khác nhau thành một “môn học” mới hoặc lồng ghép các nội dung cần thiết vào những nội dung vốn có của môn học, ví dụ: lồng ghép nội dung giáo dục dân số, giáo dục môi trường, giáo dục an toàn giao thông trong các môn học Địa lí, Hoá học,GDCD... xây dựng môn học tích hợp từ các môn học truyền thống. Trong quá trình nghiên cứu để giảng dạy và tham gia các cuộc thi dạy học theo chủ đề tích hợp, sáng tạo, thực hiện dạy học theo chủđề, chủđiểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học và gắn liền với thực tiễn, tôi nhận thấy rằng: Kiến thức của học sinh được học ở các môn học khác nhau có sự lặp lại; những môn học liên quan với nhau lại chưa có sự liên hệ chặt chẽ, logic để cùng giải quyết các tình huống xảy ra trong dạy học và giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Do đó học sinh chưa có một cách nhìn tổng quan, logic của vấn đề, chưa kích thích sự sáng tạo tìm tòi của học sinh nhằm đem lại kết quả thiết thực cho cuộc sống. Mặt khác một thực trạng vẫn tồn tại hiện nay ởcác trường trung học phổ thông là việc dạy và học vẫn chịu tác động nặng nề bởi mục tiêu thi cử. Học để thi, dạy đểthi đua có thành tích thi cử tốt nhất. Do đó giáo viên chưa quan tâm nhiều đến việc giúp học sinh vận dụng kiến thức đã học vào ứng dụng thực tiễn; lí thuyết chưa đi đôi với thực hành. Vậy câu hỏi đặt ra là làm thếnào để học sinh yêu thích môn học, biết vận dụng lí thuyết để giải quyết các vấn đề thực tiễn, được tự mình tạo ra những sản phẩm có giá trị phục vụ cho cuộc sống, hiểu được các ứng dụng của thực tiễn trên cơ sở kiến thức đã được học. Đểlàm được điều đó đòi hỏi mỗi giáo viên trong quá trình giảng dạy không chỉ tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức môn học của mình mà còn phải tìm tòi kiến thức môn học khác, biết xâu chuổi kiến thức đó thành một hệ thống tạo nên các chủđề, chủđiểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học và gắn liền với thực tiễn. Xuất phát từ mục đích đó tôi đã xây dựng dự án dạy học: “ Hiện tượng điện phân và ứng dụng của hiện tượng điện phân trong thực tiễn” dựa vào kiến thức ở các bài học của các môn Vật lí và Hóa học. https://dethithamkhao.com/

1.2. Phạm vi áp dụng của đề tài Dự án dạy học: “ Hiện tượng điện phân và ứng dụng của sựđiện phân vào thực tiễn cuộc sống” áp dụng để giảng dạy cho toàn thể học sinh khối 11,12 sau khi học xong bài “Sự điện li” hóa học lớp 11 và bài “Dòng điện trong chất điện phân” Vật lí lớp 11. Dự án dạy học trên đã được áp dụng để dạy thử nghiệm cho lớp 11A1. 2. PHẦN NỘI DUNG 2.1. Thực trạng của đề tài. Điện phân và ứng dụng của điện phân có vai trò quan trọng trong thực tiễn cuộc sống, hiểu được kiến thức vềđiện phân giúp học sinh giải quyết được nhiều vấn đề trong thực tiễn có liên quan. Kiến thức vềđiện phân học sinh được học ở lớp 11 môn Vật lí và được lặp lại ở lớp 12 môn Hoá học với các nội dung như sau: Môn Vật lí giúp học sinh nắm được bản chất dòng điện trong chất điện phân mà không làm rõ các phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân. Môn hoá học lại làm rõ các phản ứng mà không đi sâu tìm hiểu đến bản chất dòng điện trong chất điện phân. Như vậy kiến thức vềđiện phân mà học sinh đã học có sự lặp lại nhưng chưa có sự logic chặt chẽ với nhau, chưa xây dựng được các nội dung liên quan thành hệ thống giúp học sinh dễ dàng tiếp thu hơn và hiểu sâu sắc bản chất của vấn đềhơn , từđó giúp học sinh vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. Trước khi dạy cho học sinh kiến thức vềđiện phân, tôi đã cho học sinh làm bài kiểm tra 15 phút để đánh giá kiến thức của các em vềđiện phân mà các em đã được học ở Vật lí lớp 11 với nội dung như sau: “ Xác định sản phẩm tạo ra ởđiện cực khi điện phân dung dịch NaCl và ứng dụng của điện phân dung dịch NaCl trong thực tiễn”. Tiến hành kiểm tra với lớp 11A1 là lớp chọn, học theo chương trình nâng cao của trường, kết quảđạt được như sau: - Đa số học sinh xác định được sự di chuyển của các ion vềcác điện cực nhưng lại không viết được các phản ứng xảy ra ởcác điện cực. Do đó không xác định được sản phẩm tạo ra trong điện phân nên không biết được ứng dụng của điện phân dung dịch NaCl có và không có màng ngăn trong thực tiễn. - Hs chưa biết kết hợp kiến thức sựđiện li với sựđiện phân đểđánh giá khảnăng dẫn điện của dung dịch chất điện phân. - Chưa vận dụng được định luật Faraday để làm các bài tập định lượng trong điện phân. Từ kết quảđó tôi đã nghiên cứu kiến thức hiện tượng điện phân ở môn Vật lí 11 kết hợp với các bài có liên quan đến hiện tượng điện phân ở môn Hóa học để xây dựng dự án dạy https://dethithamkhao.com/

học: “ Hiện tượng điện phân và ứng dụng của hiện tượng điện phân trong thực tiễn” với các nội dung liên quan chặt chẽ với nhau giúp học sinh hiểu được bản chất của sựđiện phân và ứng dụng của sựđiện phân vào thực tiễn cuộc sống. 2.2 . Nội dung của đề tài 2.2.1. Xây dựng dự án dạy học: “ Hiện tượng điện phân và ứng dụng của điện phân trong thực tiễn ” Xuất phát từ thực trạng trên, qua thời gian dài nghiên cứu dạy học theo chủđề tích hợp liên quan tới nhiều môn học gắn liền với thực tiễn, bằng các kiến thức vềđiện phân tìm hiểu ở sách giáo khoa môn Vật lí lớp 11 và môn Hoá học lớp 11, 12 tôi đã xây dựng dự án dạy học: “ Hiện tượng điện phân và ứng dụng của hiện tượng điện phân trong thực tiễn” Cụ thể: Dựa vào kiến thức của các bài học: Bài: “ Sựđiện li” ở môn Hóa học 11nc – 11cb. Bài: “ Dòng điện trong chất điện phân “ ở môn Vật lí 11-Nc; 11-Cb Bài : “ Sựđiện phân” ở môn Hóa học lớp 12 Nc Bài : “ Điều chế kim loại” ở môn Hóa học lớp 12- Nc; 12- Cb tôi đã hệ thống và xây dựng dự án với các nội dung như sau: Nội dung 1: Tìm hiểu sựđiện li, từđó biết được chất điện phân. Nội dung 2: Bản chất dòng điện trong chất điện phân. Nội dung 3: Tìm hiểu khái niệm sựđiện phân thông qua các ví dụđiện phân. Nội dung 4: Tìm hiểu các trường hợp điện phân: + Điện phân nóng chảy đểđiều chế các kim loại từ Al trở vềtrước. + Điện phân dung dịch các chất điện li với điện cực trơ. + Điện phân dung dịch các chất điện phân với anot tan – Hiện tượng dương cực tan. Nội dung 5: Định luật Faraday – Vận dụng định luật Faraday đểđịnh lượng trong điện phân. Nội dung 6: Ứng dụng của hiện tượng điện phân trong công nghiệp và thực tiễn . Nội dung 7: Kiểm tra sự vận dụng của học sinh sau khi học dự án. Các nội dung trên được thể hiện cụ thể và rõ ràng ở trong giáo án của dự án dạy học mà tôi đã thiết kếnhư sau: (Thời gian thực hiện dự án: 4 tiết và trình chiếu bằng power point ) DỰ ÁN DẠY HỌC :”HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN PHÂN TRONG THỰC TIỄN “ A.MỤC TIÊU 1. Kiến thức https://dethithamkhao.com/

Môn hóa học: Hs biết được: + Thế nào là sựđiện phân; hiện tượng điện phân. + Ứng dụng của sựđiện phân trong thực tiễn. Hs hiểu: + Thế nào là chất điện li và viết được phương trình điện li của các axit, bazơ, muối. + Những phản ứng hóa học xảy ra trên các điện cực trong quá trình điện phân và viết được phương trình điện phân. + Nguyên tắc mạđiện, đúc điện, tinh chếvà điều chế kim loại. Môn vật lí: + Biết được chất điện phân; + Hiểu được bản chất dòng điện trong chất điện phân; sự dịch chuyển của các ion trong quá trình điện phân. + Phân biệt nội dung các định luật Faraday, viết được biểu thức và giải thích ý nghĩa các đại lượng. 2. Kỹnăng Môn vật lí: + Thực hiện được một số thí nghiệm điện phân như: Điện phân dung dịch NaCl, CuSO4, AgNO3..( với anot trơ) và điện phân dung dịch CuSO4 với anot tan. Vận dụng hiện tượng dương cực tan để mạđiện, tinh chế kim loại, đúc điện... + Biết xác định tên các điện cực trong trong bình điện phân. + Vận dụng định luật Faraday để giải được các bài toán liên quan đến sựđiện phân như tính toán khối lượng kim loại tạo ra sau một thời gian điện phân, tính q, A, bề dày của lớp mạ.... Môn hóa học: + Xác định đúng sản phẩm tạo ra trong quá trình điện phân. Viết được PTHH xảy ra trên các điện cực và viết được phương trình điện phân. + Vận dụng định luật Faraday để giải được các bài toán liên quan đến sựđiện phân. c. Vềthái độ: Hs liên hệ với thực tiễn của sựđiện phân để thấy được tầm quan trọng của sựđiện phân đối với thực tiễn cuộc sống: Điều chế hóa chất như Cl2, NaOH, H2, nước giaven,...; điều chế kim loại; ứng dụng hiện tượng dương cực tan vào tinh chế kim loại, đúc điện, mạđiện tạo lớp https://dethithamkhao.com/

mạ trang trí hoặc bảo vệ kim loại không bịăn mòn; Xửlí nước thải có chứa các chất độc như xianua,kim loại nặng.... B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Bộ dụng cụ thí nghiệm vềdòng điện trong chất điện phân. - Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học - Các thí nghiệm: + Điện phân dung dịch muối ăn có màng ngăn và không có màng ngăn. + Điện phân dung dịch CuSO4 , AgNO3 với anot trơ. + Điện phân dung dịch CuSO4 với anot tan và vận dụng mạ Ag cho một đoạn dây dẫn - Hình ảnh về mạđiện, đúc điện 2. Học sinh: Ôn lại: Môn vật lí: + Các kiến thức vềdòng điện trong kim loại; dòng điện trong chất điện phân. + Định luật Faraday. Môn hóa học: + Sựđiện li của axit, bazơ, muối và cơ chế của sựđiện li. + Phản ứng oxi hóa-khử và các quá trình cho và nhận electron. + Sựđiện li của nước. C.LÊN LỚP 1. Bài cũ (5’) Hãy nêu bản chất dòng điện trong kim loại? Hạt tải điện trong kim loại là gì? Vì sao kim loại dẫn điện tốt? 2. Bài mới Vào bài(5’): Kim loại dẫn điện, chất lỏng có dẫn điện không. Giáo viên chiếu hình ảnh: Đánh bắt cá bằng điện, khi bị ngập lụt tại sao phải tắt hệ thống điện và một số hình ảnh khác: Bức tượng phật mạvàng, huy chương vàng, bạc.... và đặt câu hỏi : có phải chúng được làm bằng vàng, bạc hay không ? Để tạo ra các sản phẩm đẹp như vậy người ta đã làm như thế nào. Để trả lời cho câu hỏi đó các em hãy tìm hiểu về sựđiện phân và ứng dụng của điện phân thông qua nội dung của các bài học: Bài: “ Dòng điện trong chất điện phân “ ở vật lí 11-Nc; 11-Cb https://dethithamkhao.com/

Bài : “ Sựđiện phân” ở môn hóa học lớp 12 Nc Bài : “ Điều chế kim loại” ở môn hóa học lớp 12- Nc; 12- Cb Hoạt động 1: Tìm hiểu về thuyết điện li - chất điện phân (25’) Hoạt động của giáo viên - Giáo viên chuẩn bị 2 cốc : + Cốc 1: chứa nước cất + Cốc 2: chứa dung dịch NaCl -Tiến hành thí nghiệm: Lắp 2 cốc chứa các dung dịch trên vào bộ dụng cụ hình 1.1(SGK Vật lí 11 - NC).Nối các đầu dây dẫn với cùng một nguồn điện => Quan sát và nêu hiện tượng? => Giải thích và rút ra kết luận? -Gv: Dựa vào bài “Sựđiện li “ hóa học lớp 11-NC hãy nêu cơ chếquá trình điện li của NaCl trong nước? -Gv: Viết phương trình điện li của NaCl trong nước? -Gv chiếu file flash cơ chế của sựđiện li của NaCl trong nước? - Gv nêu nội dung thuyết điện li - Gv yêu cầu hs lấy ví dụ về sự phân li của muối, axít, bazơ trong nước? Viết phương trình điện li? -Giáo viên: làm thí nghiệm tương tự với các dung dịch khác nhau thấy: + Dung dịch axit, bazơ,muối + Các muối nóng chảy Hoạt động của học sinh - Hs quan sát và nêu hiện tượng: + Cốc 1 bóng đèn không sáng + Cốc 2 bóng đèn sáng Nước cất không dẫn được điện Nước cất là chất điện môi Dung dịch NaCl là chất dẫn diện. - Hs giải thích: Nước là chất điện li rất yếu → mật độ hạt tải điện rất ít nên dòng điện qua nó rất nhỏ→ nước cất không dẫn được điện. NaCl khi tan trong nước điện li mạnh tạo ra các ion làm tăng mật độ hạt tải điện nên cường độdòng điện tăng → dung dịch NaCl dẫn được điện. -Hs nêu cơ chế của quá trình điện li NaCl trong nước: - NaCl là hợp chất ion . Khi cho NaCl tinh thể vào nước những ion Na+ và Cl- trên bề mặt tinh thể hút về chúng các phân tử H2O (cation hút đầu âm và anion hút đầu dương). Quá trình tương tác giữa các phần tửnước có cực và các ion của muối kết hợp với sự chuyển động hỗn loạn không ngừng của các phần tửnước làm cho các ion Na+ và Cl-tách đầu ra khỏi tinh thể và hòa tan trong nước. NaCl → Na+ + Cl- - Hs lấy ví dụ: NaCl → Na+ + Cl- AnBm→ nAm+ + mBn- NaOH → Na+ + OH- M(OH)n → Mn+ + nOH- HCl → H+ + Cl- HnA → nH+ + An- -Hs rút ra kết luận: Những chất khi tan trong nước hoặc ở trạng thái nóng chảy của chúng phân li thành các ion  Các dung dịch muối, axit, bazơ gọi là https://dethithamkhao.com/

đều dẫn điện. Chúng là những chất điện phân. Vậy những chất như thế nào là chất điện phân? Hoạt động 2: Bản chất dòng điện trong chất điện phân (20’) chất điện phân. Các muối nóng chảy cũng là chất điện phân. Hoạt động của giáo viên -Gv: Để tìm hiểu bản chất dòng điện trong chất điện phân chúng ta cần nghiên cứu thí nghiệm sau: Bình điện phân dung dịch NaCl, hai điện cực trơ catot (-) và anot (+) , một điện trở, một ampe kế, một nguồn điện. Gv yêu cầu hs quan sát hiện tượng khi: + Khóa K mở. + Khóa K đóng Gv: Tại sao khi mở khóa K trong mạch không có dòng điện còn khi đóng khóa K trong mạch có dòng điện? Gợi ý: -Giáo viên chiếu thí nghiệm mô phỏng: + Sự chuyển động của các ion Na+, Cl- khi không có dòng điện đi qua. + Sự chuyển động của các ion Na+, Cl- khi có dòng điện đi qua. Yêu cầu hs giải thích và rút ra nhận xét ? Gv bổsung: Ion dương(cation) di chuyển về phía catot ; ion âm (anion) di chuyển về phía anot . => Kết luận dòng điện trong chất điện phân? -Trong kim loại và trong chất điện phân chất nào dẫn điện tốt hơn? Vì sao? Hoạt động 3: Sựđiện phân (15’) Hoạt động của học sinh Hs quan sát TN và nêu hiện tượng: + Khi khóa K mởkhông có dòng điện chạy trong mạch, bóng đèn không sáng. + Khi khóa K đóng bóng đèn sáng → có dòng điện chạy trong mạch. -Hs quan sát và rút ra nhận xét: + Khi chưa có dòng điện: Các ion chuyển động nhiệt hỗn loạn. +Khi có dòng điện: Các ion chuyển động thành dòng có hướng: Các ion dương (+) theo chiều điện trường. Các ion âm (-) ngược chiều điện trường. -Hs rút ra kết luận bản chất dòng điện trong chất điện phân: - Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường - Kim loại dẫn điện tốt hơn chất điện phân. - Hiện tượng điện phân thường kèm theo các phản ứng phụ. Ô Hoạt động của giáo viên Giáo viên chiếu sơ đồđiện phân muối NaCl nóng chảy. Yêu cầu học sinh xác định sản phẩm thu được ởcác điện cực? Giải thích? Giáo viên hướng dẫn: - Chiều di chuyển của các ion Na+, Cl- khi cho dòng điện một chiều đi qua ? Hoạt động của học sinh - Khi cho dòng điện đi qua: Na+ di chuyển theo chiều điện trường (đến cực âm (-) )và Cl- di chuyển ngược chiều điện trường (đến cực dương (+)). https://dethithamkhao.com/

- Xác định chiều di chuyển của các electron trong điện cực và mạch ngoài ? - Phản ứng hóa học nào xảy ra trên bề mặt catot, anot của bình điện phân? Viết phương trình điện phân NaCl nóng chảy => sản phẩm thu được ởcác điện cực. Gv: Đứng vềphương diện hóa học nguồn điện một chiều có vai trò như thế nào? Gv: Từ các ví dụtrên hãy nêu định nghĩa sự điện phân ? Gv: Vì sao anot và catot trong pin điện hóa và trong pin điện phân khác nhau? - Các electron di chuyển từanot đến catot trong điện cực và mạch ngoài. - Ở anot (+) Catot (-) 2Cl-→ Cl2 + 2e Na++ 1e → Na (xảy ra sự oxi hóa) (xảy ra sự khử) Phương trình điện phân: 2NaCl ⎯ ⎯→ ⎯đpnc 2Na + Cl2 Hs: Đứng vềphương diện hóa học nguồn điện một chiều có vai trò như một máy bơm electron từcatot đến anot. - Học sinh nêu định nghĩa: Sựđiện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện 1 chiều đi qua chất điện li nóng chảy hay dung dịch chất điện li. - Vì sựđiện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa học khác với trong pin điện hóa: sử dụng phản ứng oxi hóa khử -> sản sinh dòng điện. Hoạt động 4: Điện phân chất điện li nóng chảy (20’) Hoạt động của giáo viên - Gv: Ngoài quá trình điện phân NaCl nóng chảy đểthu được Na và Cl2 còn có quá trình điện phân các chất nóng chảy như MgCl2, Al2O3, NaOH,... -Gv chiếu sơ đồđiện phân Al2O3đểđiều chế Al trong công nghiệp .Yêu cầu hs xác định sản phẩm và viết phương trình điện phân . Hoạt động của học sinh Hs quan sát và xác định sản phẩm: + Catot: Thu được Al + Anot: Thu được khí oxi Sơ đồđiện phân nóng chảy Al2O3 Al2O3→ 2Al3++ 3O2- Catot (-) Anot (+) Al3++ 3e → Al 2O2-→O2 + 4e Pt điện phân: 2Al2O3 - Học sinh viết phương trình điện phân các chất: + Điện phân nóng chảy MgCl2: MgCl2 ⎯ ⎯→ ⎯đpnc Mg + Cl2 + Điện phân nóng chảy NaOH : 4NaOH ⎯ ⎯→ ⎯đpnc 4Na + O2 + 2H2O Hs: Điện phân nóng chảy dùng đểđiều chế các kim loại đứng từ Al trở vềtrước. ⎯ ⎯→ ⎯đpnc 4Al + 3O2 Giáo viên yêu cầu học sinh viết phương trình điện phân các chất: MgCl2, NaOH. Gv: Điện phân nóng chảy dùng đểđiều chế những kim loại nào? https://dethithamkhao.com/

Hoạt động 5: Điện phân dung dich các chất điện li trong nước với các điên cực trơ (35’) Hoạt động của giáo viên a.Điện phân dung dịch muối của kim loại kiềm, thổ, nhôm. Gv cho học sinh quan sát mô hình thí nghiệm điện phân dung dịch NaCl. Yêu cầu học sinh xác định sản phẩm thu được ởcác điện cực? Giải thích? -Gv rút ra kết luận : + Ở catot: các ion kim loại kiềm, thổ, nhôm không nhận electron vì chúng có tính oxi hóa yếu hơn nước. H2O nhận electron theo phương trình: 2H2O + 2e -> H2 + 2OH- + Ở anot: •Nếu S2-, Cl-,Br-, I- thì chúng điên phân trước nước theo thứ tự tính khử: S2- > I- > Br- > Cl- > H2O •Nếu các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43-.... thì chúng không cho electron mà nước cho electron theo phương trình: 2H2O -> O2+4H+ + 4e b. Điện phân các dung dịch muối của các kim loại đứng sau nhôm trong dãy điện hóa: - Gv yêu cầu học sinh quan sát thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO4 xác định sản phẩm ở catot và anot?  Từ ví dụđiện phân dung dịch CuSO4 trên hãy xác định các phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt catot, anot của bình điện phân khi điện phân dung dịch muối của các kim loại đứng sau nhôm trong dãy điện hóa ? Gv rút ra kết luận chung: + Ở catot: các cation kim loại bị khử Hoạt động của học sinh Hs viết các phản ứng xảy ra ởđiện cực khi điện phân dung dịch NaCl: NaCl → Na++Cl- Anot (+) Catot (-) (Cl-, H2O) (Na+,H2O) 2Cl- → Cl2↑ +2e H2O+2e → H2↑+ 2OH-  2 NaCl + 2H2O → Cl2 ↑ + H2↑ + 2NaOH Hs nhận xét: + Ở catot: ion kim loại không nhận e mà H+ của H2O nhận electron giải phóng khí H2.  Tạo ra môi trường kiềm. - Học sinh quan sát thí nghiệm, nêu hiện tượng: Ởcatot: có đồng bám vào Ở anot: có khí thoát ra - Viết sơ đồđiện phân: CuSO4→ Cu2+ + SO42- Anot (+) Catot (-) SO42-, H2O Cu2+, H2O 2H2O→O2↑ +4e +4H+ Cu2++2e→Cu Pt điện phân: 2CuSO4+2H2O ⎯ ⎯ → ⎯đpdd 2Cu+O2+2H2SO4 Hs rút ra : + Ở catot: các cation kim loại bị khửtheo phương trình: Mn++ ne -> M. Sau khi hết các ion đó nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽđiện phân theo phương trình : 2H2O + 2e -> H2 + 2 OH- https://dethithamkhao.com/

theo phương trình: Mn++ ne → M. Sau khi hết các ion đó nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽđiện phân theo phương trình : 2H2O + 2e →H2 + 2 OH- + Ở anot: xảy ra tương tựkhi điện phân dung dịch các muối của kim loại kiềm, thổ, nhôm. - Giáo viên yêu cầu học sinh viết sơ đồ điên phân dung dịch AgNO3, CuCl2 với các điện cực trơ. Xác định sản phẩm và môi trường của dung dịch sau điện phân. + Hs viết sơ đồđiện phân dung dịch AgNO3: AgNO3 -> Ag+ + NO3- Anot (+) Catot (-) NO3-, H2O Ag+, H2O 2H2O->O2+4e +4H+ Ag++1e->Ag Pt điện phân: 4AgNO3+2H2O ⎯ ⎯ → ⎯đpdd 4Ag+O2+4HNO3 Điện phân tạo ra HNO3môi trường axit . + Điện phân dung dịch CuCl2: CuCl2→ Cu2+ + 2Cl- Catot(-) Anot(+) Cu2+, H2O Cl-, H2O Cu2++ 2e → Cu 2Cl-→ Cl2↑+ 2e Phương trình: CuCl2 ⎯ ⎯ → ⎯đpdd Cu + Cl2 Hoạt động 6: Hiện tượng dương cực tan (20’) Hoạt động của giáo viên - Giáo viên làm thí nghiệm: Điện phân dung dịch CuSO4 với anot bằng đồng. Yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng? Giải thích? - Nhận xét nồng độ ion Cu2+trước và sau phản ứng? Gv cho hs quan sát mô hình nghiệm điện phân dung dịch AgNO3 với anôt làm bằng Cu. Yêu cầu học sinh quan sát các hiện tượng diễn ra ởhai điện Hoạt động của học sinh - Học sinh quan sát thí nghiệm và nêu hiện tượng: Anot làm bằng Cu bị tan ra bám vào catot - Hs giải thích: CuSO4→ Cu2++ SO42- Dưới tác dụng của điện trường, các ion Cu2+ di chuyển đến catot, nhận 2e từ nguồn điện đi tới tạo Cu bám vào catot: Cu2+ + 2e → Cu Ở anot, electron bị kéo về cực dương của nguồn điện tạo điều kiện hiện tượng ion Cu2+ trên bề mặt anot tiếp xúc với dung dịch: Cu → Cu2+ + 2e. Khi SO42- chạy về anot nó kéo theo ion Cu2+ vào dung dịch gây ra hiện tượng dương cực tan. Phương trình: Cu(r) + Cu2+(dd) Cu2+(dd) + Cu(r) (anot) (Catot)  Từphương trình cho thấy nồng độ ion Cu2+ trong dung dịch trước và sau phản ứng là không đổi. Sự điện phân này được coi là sự chuyển dời kim loại đồng từanot đến catot - Hs rút ra nhận xét: Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại mà anot làm bằng chính kim loại ấy https://dethithamkhao.com/

cựcNêu điều kiện để có hiện tượng dương cực tan? Gv: Khi không xảy ra hiện tượng dương cực tan điện năng có bị tiêu hao trong quá trình phân tích các chất không? Vì sao? Gv bổ sung:Bình điện phân dương cực không tan có tiêu thụđiện năng vào việc phân tích các chất, do đó nó có suất phản điện P và đóng vai trò là một máy thu điện. Điện năng tiêu thụ W = PIt. Hoạt động 7: (15’) Định lượng trong quá trình điện phân - Vận dụng định luật Faraday Hs: Khi có hiện tượng dương cực tan thì bình điện phân không tiêu thụđiện năng vào việc phân tích các chất mà chỉ tiêu hao vì tỏa nhiệt. Bình điện phân như một điện trở. Hoạt động của giáo viên - Gv cho HS chơi trò chơi tiếp sức để kiểm tra kiến thức đã học và tìm hiểu về nhà bác học Michael Faraday - Gv cho học sinh đọc lần lượt định luật thứ nhất, thứ hai của Faraday và mối quan hệ giữa các đại lượng. Gv: Định luật Faraday áp dụng để tính khối lượng kim loại các chất giải phóng ra ở các điện cực khi biết thời gian điện phân, cường độdòng điện. Từ công thức Faraday => số Hoạt động của học sinh Hs đọc SGK và trình bày được các nội dung: * Định luật I Faraday Nd: SGK +Công thức: m = kq ; + Ý nghĩa các đại lượng: k: đương lượng điện hóa (kg/C) q: điện lượng * Định luật II Faraday A F n  Công thức Faraday vềđiên phân: A F F Hs giải bài tập Cường độdòng điện chạy qua bình điện phân 1 A = =  k C n =1 =1 A     hay m q m I t n n It ne= mol e trao đổi ởcác điện cực: F - Q = ne.F (Điện trường) - Khi điện phân các dung dịch trong các bình điện phân mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện và thời gian điện phân ở mỗi bình là như nhau => sự thu hoặc nhường e ở các điện cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh ra ởđiện cực cùng tên tỉ lệ mol với nhau. Gv yêu cầu hs vận dụng định luật Faraday để giải bài tập: Một bình điện phân chứa dung dich AgNO3có điện trở 2,5Ω. Anôt của bình https://dethithamkhao.com/

làm bằng Ag và hiệu điện thế dặt vào hai điện cực của bình là 10V. Tính khối lượng m của bạc bám vào catôt sau 16phút 5giây. Khối lượng nguyên tử của bạc là 108. U R = = 4( ) I A Khối lượng bạc bám vào catốt trong thời gian 16phút 5giây: 1 1 108 . . . . 96500 1 F n A = = = .4.965 4,32( ) m I t g Hoạt động 8: Ứng dụng của sựđiện phân (20’) Hoạt động của giáo viên *Gv: Hiện tượng điện phân được ứng dụng rất nhiều trong thực tế. Gv dẫn dắt để học sinh đưa ra được các ứng dụng của điện phân (Bài: Dòng điện trong chất điện phân- vật lí lớp 11): - Điều chế hóa chất: Điều chế một số phi kim như Cl2,H2, O2... và điều chế một số hợp chất như: NaOH, nước Gia-ven, H2O2... -Điều chế kim lọai như Zn, Al, Mg...(Hơn 50 lượng Zn trên thế giới được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch ZnSO4) - Tinh chế kim loại như: Cu, Pb, Au.... Hoạt động của học sinh Hs dựa vào kiến thức đã học và dựa vào thực tếđể hiểu được ứng dụng của hiện tượng điện phân: - Điều chế hóa chất - Điều chế kim loại - Tinh chế kim loại - Mạđiện - Đúc điện - Mạđiện: - Đúc điện. - Gv: Ngoài các ứng dụng trên người ta còn dùng phương pháp điện phân đểxửlí nước thải. Gv trình bày nguyên tắc và các cách xử lí bằng phương pháp điện phân: + Nguyên tắc: Sử dụng các quá trình oxi hóa anot và khử của catotđểlàm nước thải khỏi các https://dethithamkhao.com/

tạp chất hòa tan và phân tán. Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải.Các quá trình đã được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất xyanua, ancol sunfo xyanua, các amin, andehit, hợp chất nitơ, thuốc nhuộm azo, sunfit,kim loại nặng…Trong quá trình oxi hóa, các chất trong nước thải bị phân rã hoàn toàn tạo thành CO2, NH3 và H2O tạo thành các chất không độc và đơn giản hơn để có thể tách ra bằng phương pháp khác. Cụ thể: •Khửđộc xyanua bằng oxi hóa của anot: - + 2 4 CNO + 2H O NH + CO → - - 2CNO + 4OH - 6e N → •Khửđộc xyanua bằng kỹ thuật oxi hóa bởi NaOCl mới sinh Trong kỹ thuật này, NaOCl mới sinh do quá trình điện phân dung dịch NaCl không có màng ngăn sẽ oxi hóa CN- theo phản ứng: - - CN + ClO CNO + Cl 2CNO + 3ClO + 2H O  Phương pháp này có ưu điểm là không cần thêm hóa chất từbên ngoài, nước sau khi xử lý có thể quay lại quá trình sản xuất từban đầu. •Khử kim loại nặng: Phương pháp điện phân có thểđược sử dụng để làm sạch nước thải ra khỏi các ion kim loại nặng như Pb2+, Sn2+, Hg2+, Cu2+, As3+ và Cr6+. Quá trình khử của catot đối với ion kim loại xảy ra như sau: Mn+ + ne → M. Ởđây, các kim loại lắng lên catot và được thu hồi. Gv: Sử dụng phương pháp điện phân để xử lí nước thải có những ưu điểm và nhược điểm gì ? Hs theo dõi nguyên tắc của việc ứng dụng phương pháp điện phân trong xửlí nước thải. Hs theo dõi kỹ thuật khửđộc xyanua Hs theo dõi khử kim loại nặng bằng phương pháp điện phân. Hs nghiên cứu và nêu được ưu và nhược điểm: Phương pháp này có sơ đồ công nghệtương đối đơn giản,tựđộng hóa mà không cần sử dụng các tác nhân hóa học nhưng lại tiêu hao điện năng lớn. 2- 3   +2CO +2H O 2 2 2 −  - − −  - - 2CO + 3Cl + 2OH 2 2 Hoạt động 9: Kiểm tra và đánh giá kiến thức của học sinh (Nhóm học sinh hoàn thành ở nhà) Giáo viên yêu cầu học sinh các nhóm hoàn thành các nội dung theo phân công sau: NHÓM 1 - 2 - 3 ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH MUỐI ĂN VỚI ĐỜI SỐNG Câu 1. Tìm hiểu ứng dụng của điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn và không có màng ngăn trong thực tiễn ? https://dethithamkhao.com/

Câu 2. Hãy thực hiện điện phân dung dịch NaCl ? Viết phương trình phản ứng xảy ra ở các điện cực và phương trình tổng quát ? Câu 3. Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước , người ta thu được khí hiđrô vào một bình có thể tích V = 1 lít. Hãy tính công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân? (Biết rằng hiệu điện thếđặt vào hai cực của bình là U = 50V, áp suất của khí hiđrô trong bình bằng p = 0C). NHÓM 4 – 5- 6 1,3 atm và nhiệt độ của khí hiđrô là t = 27 TÌM HIỂU HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN TRONG ĐỜI SỐNG Câu 1. Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng dương cực tan trong thực tiễn ? Trình bày khái niệm, nguyên tắc, mục đích của các ứng dụng đó ? Câu 2. Hãy thực hiện mạđồng cho cái nhẫn ? Viết phương trình phản ứng xảy ra ởcác điện cực và phương trình tổng quát ? 2 một lớp Cu bằng Câu 3. Người ta mạ lên mặt một tấm kim loại có diện tích S = 120 cm phương pháp điện phân trong 2 giờ với cường độdòng điện chạy qua bình điện phân là 4,5A.Tính bề dày của lớp mạ ? Cho biết Cu có A = 64 và n = 2, khối lượng riêng của đồng D = 8,89 g/cm NHÓM 7 – 8- 9 3. ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI TRONG ĐIỆN PHÂN Câu 1. Tìm hiểu điều chế một số kim loai bằng phương pháp điện phân? Câu 2. Hãy thực hiện điện phân dung dịch ZnSO4đểđiều chế Zn ? Viết phương trình phản ứng xảy ra ởcác điện cực và phương trình tổng quát ? Câu 3.Người ta dùng phương pháp điện phân dung dịch ZnSO 4đểđiều chế kẽm. Tính khối lượng kẽm được giải phóng ra ở catốt bình điện phân. Cho biết hiệu điện thếđặt vào hai cực của bình là U = 10V; Điện năng tiêu thụởbình là W=1kWh; đối với kẽm A=65, n =2. 3. Hướng dẫn vềnhà (2’) -Học sinh các nhóm tự tìm kiếm thông tin để hoàn thành nội dung bài tập - Học sinh đăng kí thời gian để làm thí nghiệm tại phòng thực hành và trình bày sản phẩm của nhóm mình. NHÓM 1 - 2 - 3 ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH MUỐI ĂN VỚI ĐỜI SỐNG Câu 1. Tìm hiểu ứng dụng của điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn và không có màng ngăn trong thực tiễn ? Câu 2. Hãy thực hiện điện phân dung dịch NaCl ? Viết phương trình phản ứng xảy ra ở các điện cực và phương trình tổng quát ? Câu 3. Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước , người ta thu được khí hiđrô vào một bình có thể tích V = 1 lít. Hãy tính công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân? (Biết rằng hiệu điện thếđặt vào hai cực của bình là U = 50V, áp suất của khí hiđrô trong bình bằng p = 0C). NHÓM 4 – 5- 6 1,3 atm và nhiệt độ của khí hiđrô là t = 27 TÌM HIỂU HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN TRONG ĐỜI SỐNG https://dethithamkhao.com/

Câu 1. Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng dương cực tan trong thực tiễn ? Trình bày khái niệm, nguyên tắc, mục đích của các ứng dụng đó ? Câu 2. Hãy thực hiện mạđồng cho cái nhẫn ? Viết phương trình phản ứng xảy ra ởcác điện cực và phương trình tổng quát ? 2 một lớp Cu bằng Câu 3. Người ta mạ lên mặt một tấm kim loại có diện tích S = 120 cm phương pháp điện phân trong 2 giờ với cường độdòng điện chạy qua bình điện phân là 4,5A.Tính bề dày của lớp mạ ? Cho biết Cu có A = 64 và n = 2, khối lượng riêng của đồng D = 8,89 g/cm NHÓM 7 – 8- 9 3. ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI TRONG ĐIỆN PHÂN Câu 1. Tìm hiểu điều chế một số kim loai bằng phương pháp điện phân? Câu 2. Hãy thực hiện điện phân dung dịch ZnSO4đểđiều chế Zn ? Viết phương trình phản ứng xảy ra ởcác điện cực và phương trình tổng quát ? Câu 3.Người ta dùng phương pháp điện phân dung dịch ZnSO 4đểđiều chế kẽm. Tính khối lượng kẽm được giải phóng ra ở catốt bình điện phân. Cho biết hiệu điện thếđặt vào hai cực của bình là U = 10V; Điện năng tiêu thụởbình là W=1kWh; đối với kẽm A=65, n =2. 2.2.2. Phương pháp đánh giá kết quả học tập của học sinh. * Sau khi học xong dự án giáo viên đánh giá kết quả học tập của học sinh với hình thức như sau: - Đánh giá sản phẩm chung của cả nhóm: + Bài viết của nhóm học sinh + Nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm thật; + Bài trình chiếu của học sinh đại diện của mỗi nhóm. - Đánh giá kết quả của từng cá nhân thông qua vấn đáp. * Gv xây dựng tiêu chí đểđánh giá sản phẩm của học sinh như sau: Tiêu chí đểđánh giá sản phẩm các nhóm Trường THPT ......... ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM CỦA DỰ ÁN 1.Tên đề tài: ...................................................................................................................... 2.Tên nhóm: .................................................................................................................... Các tiêu chí Sốđiểm Đánh giá của giáo Ghi chú viên Nội dung 30 Trình bày đúng theo yêu cầu các câu hỏi: Câu 1 10 Câu 2 10 Câu 3 10 https://dethithamkhao.com/

Trình bày sản phẩm 20 Trang bìa đẹp, biểu tượng thể hiện được 10 nội dung của sản phẩm Các hình ảnh minh họa đa dạng, phong 5 phú Trình bày logic, chính tả, ngữ pháp 5 Thực hành thí nghiệm 30 Hoàn thành tốt thí nghiệm tạo ra sản phẩm 20 theo yêu cầu Cá nhân trong nhóm hoạt động tích cực 10 Bài trình chiếu của học sinh đại diện 20 nhóm Học sinh trình bày tự tin , trôi chảy 10 Thể hiện rõ nội dung của sản phẩm nhóm 10 trên PowerPoint Tổng điểm 100 Nhóm học sinh đạt từ 80-100 xếp loại giỏi; 65 – 69 xếp loại Khá; 50-64 xếp loại trung bình;dưới 50 điểm chưa đạt yêu cầu. 2.2.3. Kết quảđạt được của các nhóm sau khi hoàn thành dự án: Áp dụng dự án dạy học trên để dạy thử nghiệm với lớp 11A1, kết quảđạt được như sau: Nhóm Nhóm1 Nhóm2 Nhóm3 Nhóm4 Nhóm5 Nhóm6 Nhóm7 Nhóm8 Nhóm9 Điểm 90 65 60 90 75 65 75 85 55 Giỏi Khá Giỏi Khá Khá Khá Giỏi Xếp Trung Trung loại bình bình https://dethithamkhao.com/

3. PHẦN KẾT LUẬN 3.1. Ý nghĩa của đề tài Qua kết quả ta thấy: - Học sinh sau khi được học dự án nắm được kiến thức vềđiện phân một dễ dàng và có hệ thống hơn. Mặt khác do thời gian thực hiện dự án dạy học không hạn chếdo đó trong dự án này ngoài các kiến thức mà học sinh cần đạt được trong chương trình học, các em còn được mở rộng và nâng cao kiến thức vềđiện phân; hiểu sâu hơn ứng dụng của hiện tượng điện phân và sử dụng điện phân vào xửlí nước thải sinh hoạt góp phần bảo vệmôi trường sống lành mạnh. - Điểm đặc biệt ở trong dự án dạy học này ngoài xây dựng các nội dung để khai thác hiện tượng điện phân như: Bản chất dòng điện trong chất điện phân, các phản ứng xảy ra trong điện phân, định luật Faraday đểđịnh lượng trong điện phân...Ứng dụng của điện phân trong công nghiệp và thực tiễn được trình bày rất kĩ đặc biệt là vai trò của điện phân trong xử lí nước thải, ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này. Không những thế trong dự án dạy học này chúng tôi đã đổi mới phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh bằng khảnăng vận dụng lí thuyết đã được học để giải quyết các bài toán thực tiễn, khảnăng tự học, tự tìm hiểu của học sinh ở nhà qua các tài liệu tham khảo, qua internet... từđó phát huy được tính tích cực của học sinh, học sinh được chủđộng suy nghĩ , hình thành và rèn được nhiều kĩ năng mới như tra tìm thông tin, trình bày, thảo luận ...Điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng bởi xã hội ngày càng phát triển xã hội bùng nổthông tin và con người cần phải biết chắt lọc, thu thập thông tin và hình thành kĩ năng của con người thế kỷ 21. Xa hơn nữa các em trong quá trình học tập suy nghĩ đểnghĩ ra một dự án hóa học mới. - Dạy học theo dự án tích hợp nhiều môn học và áp dụng vào thực tiễn cuộc sống giúp học sinh hiểu biết hơn về hóa học và đời sống. Học sinh biết được lợi ích của hóa học nhưng cũng nhìn thấy được mặt trái của nó và có biện pháp khắc phục một cách có hiệu quả tạo cho xã hội phát triển bền vững , xanh, sạch, đẹp. Từđó giúp học sinh hứng thú hơn với bộ môn hóa học. 3.2. Kiến nghị, đề xuất Qua đề tài tôi nhận thấy dạy học tích hợp là một xu hướng tích cực mà các nước trên thế giới đã áp dụng có hiệu quả. Dạy học tích hợp với các chủđề, chủđiểm có liên quan nhiều môn học và gắn liền với thực tiễn giúp giảm bớt sự trùng lặp kiến thức ở nhiều môn học, vận dụng kiến thức được học để giải thích các vấn đề của thực tiễn cuộc sống ; đồng thời với hình https://dethithamkhao.com/

thức đánh giá kiến thức mà tôi đã đưa ra ở trên phát huy được tính tích cực của học sinh, học sinh được chủđộng suy nghĩ , hình thành và rèn được nhiều kĩ năng mới như tra tìm thông tin, trình bày, thảo luận ...Để khuyến khích giáo viên sáng tạo, thiết kế các dự án dạy học theo chủđề, chủđiểm liên quan đến nhiều môn học và gắn liền với thực tiễn theo tôi: + Cần có sự quan tâm của các cấp lãnh đạo , tổ chức các cuộc thi để thu hút giáo viên và học sinh tham gia. + Nhà trường triển khai các buổi bồi dưỡng chuyên môn chung cho một số bộmôn như: Hoá- Lí; Hoá- Sinh; Văn – Sử; Văn- GDCD... cùng thảo luận đểđưa ra các dự án dạy học thích hợp. + Nhà trường tạo điều kiện tối ưu vềcơ sở vật chất để giáo viên và học sinh hoàn thành các dự án của mình. + Mỗi giáo viên cần bỏ ra nhiều thời gian và công sức để nghiên cứu không những kiến thức của bộ môn mình mà cả kiến thức của các bộ môn khác từđó xây dựng các dự án dạy học thiết thực. Với những vấn đềđã làm được, đề tài trên đạt giải ba về sáng tạo bài giảng tích hợp của sở giáo dục và đào tạo Quảng Bình và được chọn tham gia dự thi cuộc thi thiết kế bài giảng tích hợp do bộ tổ chức năm học 2013-2014. https://dethithamkhao.com/

TÀI LIỆU THAM KHẢO. 1. Sách giáo khoa, giáo viên Vật lí 11Nc- Cb. 2. Sách giáo khoa, giáo viên Hóa học 11Nc- Cb; 12Nc- Cb 3. Bài viết: “ Ý nghĩa của dạy học tích hợp “ của ThS. Đào Thị Hồng Viện NCSP - Trường ĐHSP Hà Nội. 4. Luận văn Thạc sĩ: “Phát triển năng lực chủđộng tích cực học tập của học sinh trong dạy học hóa học thông qua hình thức dạy học dự án” của Đặng Thị Minh Thu. 5. Ngô Ngọc An, Các dạng bài tập nâng cao hóa học 12 , nhà xuất bản Đại học sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 2009. https://dethithamkhao.com/

Hiện tượng điện phân và ứng dụng của sự điện phân vào thực tiễn cuộc sống

Hiện tượng điện phân và ứng dụng của sự điện phân vào thực tiễn cuộc sống

Presentation Transcript