SKKN Mở rộng bài tập về phản ứng oxi hóa - Khử trong dung dịch chất điện li

SKKN Mở rộng bài tập về phản ứng oxi hóa Khử trong dung dịch chất điện li 1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỞ RỘNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Người thực hiện Nguyễn Thị Hương Chức vụ Giáo viên SKKN thuộc môn Hoá học THANH HÓA NĂM 2018 SangKienKinhNghiem net 2 MỤC LỤC Trang A MỞ ĐẦU 3 I Lí do chọn đề tài 3 II Mục đích nghiên cứu 3 III Đối tượng nghiên cứu 3 IV Phương pháp nghiên cứu 4 B NỘI DUNG SÁNG KIẾN K[.]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MỞ RỘNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ

Người thực hiện : Nguyễn Thị Hương

Chức vụ : Giáo viên

SKKN thuộc môn : Hoá học

THANH HÓA NĂM 2018

MỤC LỤC Trang

A MỞ ĐẦU 3

I Lí do chọn đề tài 3

II Mục đích nghiên cứu 3

III Đối tượng nghiên cứu 3

IV Phương pháp nghiên cứu 4

B.NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 4

I Cơ sơ lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 4

II.Thực trạng của vấn đề 4

4 III Giải pháp, biện pháp: 5

1.Mục tiêu của giải pháp, biện pháp 5

2 Nội dung cách thức thực hiện giải pháp, biện pháp 5

IV Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 21

C KẾT LUẬN 22

A – MỞ ĐẦU

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong học tập hóa học, việc giải bài tập có một ý nghĩa hết sức quan trọng Ngoài việc rèn luyện kĩ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, bài tập hóa học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng về hóa học Thông qua việc giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh,

khử tương đối lớn, khái niệm về phản ứng oxi hóa - khử được củng cố, hoàn thiện và

cơ sở lý thuyết chủ đạo về cấu tạo nguyên tử, liên kết hóa học Đến lớp 11 khái niệm phản ứng oxi hóa khử được củng cố và mở rộng trong dung dịch chất điện li qua

được phát triển và mở rộng ở phần pin điện hóa và phản ứng điện phân, các nhóm

củng cố và hoàn thiện qua từng lớp học

nhận thấy rằng cần có một hệ thống bài tập tốt nhằm mục đích củng cố, phát triển và

triển khai đề tài: MỞ RỘNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ TRONG

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Làm bài tập giúp các em củng cố khắc sâu thêm kiến thức đồng thời rèn luyện óc tư duy của các em Trong quá trình dạy học, nếu giáo viên xây dựng được hệ thống phương pháp luận đúng, sử dụng bài tập phù hợp thì có tác dụng phát huy tích cực,

học, đáp ứng yêu cầu chung của xã hội

- Mục đích của đề tài

+ Nghiên cứu xây dựng, tuyển chọn và sử dụng bài tập về phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trong dung dịch chất điện li

thức cho học sinh về phản ứng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li

+ Đánh giá rút kinh nghiệm

phản ứng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li cho học sinh

III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Bài tập oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li

IV GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Để học sinh học tốt phần bài tập oxi hóa khử trong dung dịch chất điện li tôi giới hạn phạm vi nghiên cứu trong học sinh khối 11,12 trường THPT Triệu Sơn I

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu tư liệu và sản phẩm hoạt động sư phạm

Phương pháp quan sát thực tế: quan sát các cách làm bài tập của học sinh

Phương pháp hỏi đáp: trao đổi trực tiếp với giáo viên, học sinh về những vấn đề liên quan đến nội dung đề tài

Phương pháp thống kê, phân tích số liệu

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

giữa các nguyên tử và phản ứng không có sự trao đổi electron giữa các nguyên tử

nguyên tử của các chất tham gia phản ứng do đó làm biến đổi số oxi hóa của chúng

* Qui tắc tính số oxi hóa

ion đó

là điện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó

Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử trong phản ứng oxi hóa – khử mà

ta xác định được sự cho, nhận electron

II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ

- Thuận lợi

học

Chương trình Sách giáo khoa hóa học mới có nhiều đổi mới về mục tiêu, cấu

học, học sinh có thể tự hoạt động tích cực, chủ động sáng tạo tìm tòi phát hiện và chiếm lĩnh nội dung bài học

Được sự đồng tình của xã hội, nhất là các bậc cha mẹ học sinh tích cực phối hợp cùng với nhà trường trong công tác giáo dục đạo đức cho học sinh

- Khó khăn:

Đối với học sinh trung học thì chương trình học nặng về cả số môn học và với

cả lượng kiến thức khổng lồ Môn hóa học cũng thế, kiến thức nhiều mà đòi hỏi các

em phải học nhớ rất kĩ thì mới có thể làm bất cứ dạng bài tập nào

Nhiều học sinh không thể phân biệt được các dạng bài tập và không nhớ nổi các phương pháp giải bài toán Nhiều học sinh còn tình trạng lười học, không xác định được mục đích học tập, dẫn đến mất gốc ngay từ đầu nên khi học phần phản ứng oxi

III GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP

1.Mục tiêu của giải pháp, biện pháp:

học sinh về phản ứng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li

a Các phương pháp lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử

Có bốn phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa- khử, nhưng thông thường ta sử dụng chủ yếu hai phương pháp đó là: Phương pháp thăng bằng

Bước 2: Chọn hệ số thích hợp đặc trước công thức hóa học của mỗi chất trong

sơ đồ phản ứng thể hiện sự bảo toàn nguyên tử của mỗi nguyên tố hóa học trong phản ứng hóa học Bước này gọi là cân bằng hóa học

Một số phương pháp lập phương trình oxi hóa - khử hay gặp trong chương trình trung học phổ thông

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: Tổng sô electron do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận ( ne cho=n e nhận)

Ví dụ: Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử sau:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi

2 3 3

3 5

3

2

)







Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình

Fe2+   Fe3+ + 1e (1) quá trình oxi hóa

N+5 +3e  N+2 (2) quá trình khử Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho: ne cho=n e nhận

Hệ số của (1) là 3;

Hệ số của (2) là 1

Bước 4: Đặt hệ số vừa chọn vào công thức hóa học tương ứng, hoàn thành phương trình hóa học

Nhận xét: Phương pháp thăng bằng electron không những thiết lập được mọi

phương trình hóa học mà còn chỉ ra được chất oxi hóa, chất khử, sự oxi hóa, sự khử

Từ phương pháp thăng bằng electron ta còn ứng dụng trong giải bài tập có nhiều phản ứng oxi hóa - khử trên cơ sở sự bảo toàn electron

phản ứng oxi hóa- khử trong dung dịch chất điện li

* Phương pháp thăng bằng ion - electron

Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc:

Tổng số e chất khử nhường = Tổng số e chất oxi hóa nhận

O H Mn NO

H MnO

NO2  4     3  2  2

5 3 4

7 3





Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình theo nguyên tắc

bị khử và bị oxi hóa

phương trình khử hoặc nửa phương trình oxi hóa như sau:

dư oxi Thêm vào Thiếu oxivế

-Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho: ne cho= n e nhận sau đó cộng 2 quá trình oxi

O H Mn

NO H

MnO NO

O H Mn

e H MnO

H e O N O

H NO

2 2

3 4

2

7

2 2

4

_ 3 5 2

2

3 2

5 6

2 5

4 5

8

2 2 2

5

























































Nhận xét: Đây là phương pháp khoa học nhất để lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch chất điện li Phương pháp này phân tích rõ:

+ Chất oxi hóa - sự khử; chất khử- sự oxi hóa

+ Vai trò của môi trường trong phản ứng oxi hóa - khử

+ Bản chất của phản ứng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li

a1 Phát triển kiến thức về phản ứng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li chương trình hóa học 11

Ở chương trình lớp 11, trên cơ sở thuyết điện li và sự nghiên cứu các nhóm

cố và phát triển là chỉ ra được bản chất của phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong dung dịch chất điện li Từ các kiến thức đã được mở rộng, đào sâu của khái niệm phản ứng

Phân tích

NaNO3 thì Cu tan ra tạo dung dịch màu xanh và khí không màu bay lên hoá nâu

3Cu + 8 HCl + 2NaNO3   3 CuCl2 + 2 NaCl + 2NO + 4 H2O

2NO + O2   2NO2 (Không màu) ( nâu đỏ) Bản chất của phản ứng trên là trong dung dịch các chất phân li thành ion :

HCl   H+ + Cl- NaNO3   Na+ + NO3

3Cu + 8 H+ + 2 NO3  3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2O Nhờ có sự tiếp xúc đồng thời của chất khử (Cu) và chất oxi hoá (có trong

Như vậy có thể khái quát: muối nitrat có khả năng oxi hoá được Cu trong môi trường axit

dạng ion và xác định vai trò của các chất phản ứng?

Phân tích

3Fe2+ + NO3+ 4 H+   3Fe3+ + NO + 2H2O

Vận dụng kiến thức này học sinh có thể hiểu rõ hơn bản chất của quá trình oxi hoá- khử xảy ra trong dung dịch chất điện li có ảnh hưởng bởi môi trường, thường gặp

là môi trường axit

a2 Phát triển kiến thức về phản ứng oxi hóa - khử trong phản ứng điện phân hóa học lớp 12

* Một số khái niệm về sự điện phân:

- Sự điện phân: Là quá trình oxi hóa-khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua hợp chất nóng chảy, hoặc dung dịch chất điện li

- Trong thiết bị điện phân :

+ Anot (A) được nối với cực dương của nguồn điện một chiều,ở đây xảy ra sự oxi hóa

ở đây xảy ra sự khử

* Các quá trình điện phân:

a 2.1 Điện phân dung dịch muối:

a2.1.1 Điện phân các dung dịch muối của Kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm

Ở catot (cực âm)

chúng có tính oxi hóa yếu hơn H2O; H2O bị điện phân theo phương trình:

Ở anot (cực dương):

- Nếu là S2-, Cl-, Br-, I- thì chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử:

S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân )

Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình:

- Nếu là các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- thì chúng không bị điện phân mà

Ví dụ 1:Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl :

NaCl → Na+ + Cl

Catot (-) Anot (+)

Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e

2H2O + 2e → H2 + 2OH-

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2

→ Không thể điều chế kim loại từ : Na → Al bằng phương pháp điện phân

Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch Na 2 SO 4 :

Na2SO4 → 2Na+ + SO4

Catot(-):Na+, H2O Anot (+):SO42- , H2O

Na+ không bị điện phân SO42-không bị điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2H2O → O2 + 4H+ + 4e

MgSO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3

a2.1.2 Điện phân các dung dịch muối của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa

Ở catot (cực âm)

Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình:

Ở anot (cực dương): (Xảy ra tương tự mục a2.1.1)

Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO 4 :

CuSO4 → Cu2+ + SO4

Catot(-):Cu2+ Anot (+):SO42-, H2O

SO42- không bị điện phân

Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2+ 4e

CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + ½ O2

Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn → Hg

Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch ZnCl 2 :

ZnCl2 → Zn2+ + 2Cl

Catot (-) Anot (+)

Zn2+ + 2e → Zn 2Cl-→ Cl2 + 2e

a2.1.3 Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối

* Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn

* Ở anot : (Xảy ra tương tự mục a2.1.1)

Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và Cu(NO 3 ) 2 :

NaCl → Na+ + Cl

Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3

-Hướng dẫn giải

Catot(-):Na+, Cu2+, H2O Anot(+):NO3

-, Cl-, H2O

Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2H2O → 4H+ + O2 + 4e

Cu(NO3)2 + H2O → Cu + ½ O2 + 2HNO3

Phương trình điện phân tổng quát:

2NaCl + Cu(NO3)2 → Cu + Cl2 + 2NaNO3

Ví dụ 2: Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO 3 ) 2 và b mol

Hướng dẫn giải

Cu(NO3)2 → Cu 2+ + 2NO3

a a

NaCl → Na+ + Cl

b b

Catot(-) Anot (+)

Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân

Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e

→ Phương trình : Cu2+ + 2Cl- → Cu + Cl2 (1)

a b

Nếu dư Cu2+ sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) thì có phản ứng :

Cu2+ + 2H2O→ Cu + 4H+ + O2

→ Dung dịch thu được có axit nên có phản ứng với Al2O3

Nếu dư Cl- sau (1) : a < b/2 ( b > 2a) → có phản ứng : 2H2O + 2Cl- → 2OH- + H2 +

Cl2

→ Dung dịch thu được có môi trường bazơ → Có phản ứng với Al2O3 :

NaOH + Al2O3 → NaAlO2 + H2O → Chọn đáp án D

a2.2 Điện phân các dung dịch axit:

*Ở catot: Các ion H+ (axit) dễ bị khử hơn các ion H+ (H2O):

2H+ + 2e → H2

Khi ion H+ (axit) hết , nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình:

* Ở anot: (Xảy ra tương tự mục a2.1.1)

Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dich HCl:

HCl → H+ + Cl

Catot(-) Anot (+)

2H+ + 2e → H2 2Cl - → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân: HCl → H2 + Cl2

Ví dụ 2: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch H 2 SO 4

H2SO4 → 2H+ + SO4

Catot(-) Anot (+)

2H+ + 2e → H2 SO4 2- Không điện phân

2H2O → 4H+ + O2 + 4e

a2.3 Điện phân các dung dịch bazơ:

* Ở catot:

- Nếu tạo bởi các ion kim loại từ Li+→ Al3+ thì H2O sẽ bị điện phân :

2H2O+2e→H2+2OH–

→ điện li yếu → không xét quá trình điện phân

* Ở anot: ion OH- điện phân theo phương trình sau:

4OH-→ 2H2O + O2 + 4e

Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch NaOH:

NaOH → Na+ + OH

Catot(-) Anot (+)

Na+ không bị điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH– 4OH- → 2H2O + O2 + 4e

→ Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2

Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 %

đến khi dung dịch NaOH trong bình có nồng độ 25 % thì ngừng điện phân Thể tích

C 78,4 lít và 156,8 lít D 74,7 lít và 149,3 lít

Hướng dẫn giải:

Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước

Phương trình điện phân: : H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot)

→ mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam

→ nH2O điện phân = 20/3 mol → VO2 = 74,7 lít và VH2 = 149,3 lít → Chọn đáp án D

a2.4 Điện phân hỗn hợp các dung dịch điện li ( dd muối, axit, bazơ)

* Ở catot: Thứ tự điện phân: ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị điện phân trước:

* Ở anot: Thứ tự điện phân: S2-> I- > Br- > Cl- > OH- > H2O theo các phương trình sau:

2X- → X2 + 2e

2H2O → O2 + 4H+ + 4e

Ví dụ 1: Điện phân hỗn hợp các dung dịch: HCl, CuCl 2 , NaCl với điện cực trơ,

phân:

→ Chọn đáp án A

Ví dụ 2 : 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.0,84 lít C.0,672 lít D.0,448 lít

Hướng dẫn giải

CuSO4 → Cu2+ + SO42- 0,1 0,1

HCl → H+ + Cl-

0,02 0,02

Catot(-) Anot (+)

SO42- không bị điện phân

Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e

0,1 ← 0,05 0,02→ 0,01

2H2O → 4H++ O2 + 4e

0,02 ← 0,08 mol

→ Từ sơ đồ điện phân khí thoát ra tại anot là : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol

→ Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít

→ Chọn đáp án C

Ví dụ 3: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl 3 1M , FeCl 2 2M ,

A.5,6 g Fe B.2,8 g Fe C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu

Hướng dẫn giải

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 :

Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+

→ Thứ tự bị điện phân ở catot (-) :

Fe3+ + 1e → Fe2+ (1)

Cu2+ + 2e → Cu (2)

H+ + 1e → Ho (3) 0,2→ 0,2

Fe2+ + 2e → Fe (4)

n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol

phản ứng (2) → Khối lượng kim loại thu được ở catot là : 0,1.64 = 6,4 gam

b Bài tập phản ứng oxi hóa – khử trong dung dịch chất điện li và cách sử dụng bài tập trong dạy học hóa học.

b1 Hệ thống bài tập oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li

b.1.1 Bài tập trắc nghiệm khách quan có lời giải