Đề tài PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC PHẦN ĐIỆN PHÂN

hệ thống kiến thức phần điện phân, áp dụng chia từng dạng bài điện phân, xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm, tự luận có đáp án và hệ thống bài tập tự rèn luyện. đề tài cung cấp hệ thống kiến thức cơ bản, chủ yếu ,dễ hiểu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

HÓA HỌC PHẦN ĐIỆN PHÂN

Thuộc nhóm ngành khoa học: TN1

Sơn La, tháng 6 năm 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

HÓA HỌC PHẦN ĐIỆN PHÂN

Thuộc nhóm ngành khoa học: TN1

Năm thứ: 3/ Số năm đào tạo: 4

Ngành học: Sư phạm Hóa học

Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Nguyễn Thị Hoài

Người hướng dẫn: ThS Hoàng Thị Bích Nguyệt

Sơn La, tháng 6 năm 2015

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn K53 Đại học sư phạm Hóa Học xin cảm ơn các giáo viên hóa học và các em học sinh trung học phổ thông Mai Sơn, trường trung học phổ thông Mường Bi đã giúp đỡ chúng tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm tại trường.

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sơn La, tháng 6 năm 2015

Nhóm đề tài:

Nguyễn Thị Hoài Trương Thùy Linh

Vũ Hải Ngọc

Lê Thị Thúy Nguyễn Thị Thùy

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài 2

3.1 Đối tượng 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Đóng góp mới của đề tài 3

NỘI DUNG 4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Tự học và năng lực tự học [12,13] 4

1.1.1 Tự học 4

1.1.2 Năng lực tự học và một số năng lực tự học 5

1.1.3 Các kĩ năng tự học 7

1.1.4 Động cơ hoạt động tự học 7

1.1.5 Các hình thức tự học 9

1.1.6 Vai trò của tự học 10

1.2 Bài tập hóa học [11] 11

1.2.1 Khái niệm về bài tập hóa học 11

1.2.2 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học 12

1.2.3 Vai trò của bài tập hóa học trong việc phát triển năng lực tự học cho học sinh 12

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN CƠ BẢN 14

2.1 Lý thuyết về sự điện phân 14

2.1.1 Sự điện phân 14

2.1.2 Chất điện phân 14

2.1.3 Điện cực 14

2.1.4 Quá trình điện phân 16

2.1.5 Các cách mắc bình điện phân 17

2.1.6 Định luật Faraday về quá trình điện phân 18

2.1.7 Các trường hợp điện phân 19

2.1.7.1 Điện phân nóng chảy 19

2.1.7.2 Điện phân dung dịch 21

2.1.7.3 Điện phân hỗn hợp 25

2.1.8 Vai trò và ứng dụng của điện phân 25

2.2 Một số đặc điểm chú ý khi giải bài tập điện phân 27

2.3 Một số dạng bài tập điện phân điển hình 30

2.3.1 Điện phân nóng chảy 30

2.3.2 Điện phân dung dịch 34

2.3.3 Điện phân hỗn hợp 40

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 50

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 50

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 50

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 50

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 50

3.5 Kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

III.1 Kết luận 53

III.2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

đpdd : Điện phân dung dịch

đpnc : Điện phân nóng chảy

nc : Nóng chảy

THPT : Trung học phổ thông

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Tổng hợp kết quả điều traBảng 2: Phân tích kết quả học tập

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, cùng với đổi mới nội dung bài học, vấn đề đổi mớiphương pháp dạy học theo hướng lấy người học làm trung tâm đang là vấn đề cấpbách Sự đổi mới đó nhằm phát huy cao độ tính tích cực, độc lập, sáng tạo của ngườihọc, người học sẽ tự chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo Sự đổi mới đó được

thực hiện trong nghị quyết IV của BCHTW Đảng cộng sản Việt Nam khóa VI: “Áp

dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh, sinh viên năng lực tư duy, sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề ” Hay nghị quyết của hội nghị lần thứ

II-BCHTW khóa II cũng đòi hỏi phải “Từng bước áp dụng những phương pháp tiên

tiến và phương pháp hiện đại vào quá trình dạy học”.

Trong quá trình học tập nói chung và quá trình học hóa học nói riêng, việc nhớkiến thức là một khâu rất quan trọng, song với lượng kiến thức lớn và thời gian thìkhông nhiều, do đó đòi hỏi người học phải biết hệ thống kiến thức lại một cách chínhxác và ngắn gọn nhất để hiệu quả của quá trình học tập được nâng cao Đặc biệt vớinhững sinh viên năm thứ nhất, ban đầu còn tiếp xúc với những môn học đại cương cònkhó khăn cả về kiến thức và phương pháp học tập Vì vậy mà cần phải có những tàiliệu tham khảo một phương pháp học đúng đắn nhằm giúp các sinh viên nắm bắt đượccác kiến thức đại cương một cách hiệu quả hơn

Hóa học là một bộ môn khoa học thực nghiệm, ngoài lý thuyết còn có bài tập.Đồng thời hóa học còn là một môn khoa học trừu tượng do đó để có thể nắm vững lýthuyết và vận dụng được nó thì đòi hỏi giáo viên phải có phương pháp dạy học thíchhợp để học sinh lĩnh hội được kiến thức, phát triển khả năng tư duy và vận dụng kiếnthức giải quyết vấn đề khoa học một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất trong đời sống vàbảo vệ môi trường Một việc góp phần đáng kể trong việc phát triển tư duy cho họcsinh là giải bài tập hóa học Bài tập hóa học trong dạy học hóa học có vai trò vô cùng

to lớn Nó giúp học sinh nắm chính xác các khái niệm, đào sâu mở rộng kiến thức vàcác kĩ năng kĩ xảo Giúp cho giáo viên đánh giá được sự nhận thức của học sinh, từ đócủng cố những nội dung quan trọng cho học sinh, đồng thời cũng là phương tiện kiểmchứng chất lượng dạy và học

Bài tập hóa học có nhiều dạng vậy để phát triển cao độ khả năng tư duy, khảnăng vận dụng kiến thức của học sinh cần lựa chọn bài tập hợp lí Mục đích của việc

làm bài tập không phải chỉ làm được nhiều bài mà là sự khái quát phương pháp giảicủa từng dạng Do đó cần chú ý đến việc sử dụng bài tập hóa học sao cho hợp lí đúngmức nhằm nâng cao khả năng học tập của học sinh

Trong khuôn khổ có giới hạn của đề tài chúng tôi chỉ giới thiệu việc sử dụng bàitập điện phân trong trường trung học phổ thông hiện nay Sự điện phân có vai trò vôcùng quan trọng trong đời sống như sản xuất khí, sản xuất muối, sản xuất bazơ Lýthuyết về sự điện phân mới có trong chương trình hóa học lớp 12 nâng cao và ứngdụng của điện phân trong điều chế kim loại Vì vậy bài tập điện phân là dạng bài khócần yêu cầu cao trong việc vận dụng kiến thức nên dễ mắc nhầm lẫn của học sinh Do

đó để giải quyết các vấn đề trên chúng ta cần hướng dẫn học sinh nắm chắc và vậndụng sáng tạo, linh hoạt nội dung lý thuyết về điện phân Như vậy đòi hỏi người giáoviên phải có kiến thức vững vàng, phong phú, luôn tự mình tìm tòi học hỏi bổ sungkiến thức cho mình và có phương pháp dạy học thích hợp để giúp học sinh vận dụng

và giải quyết các vấn đề đặt ra

Với những lí do trên, nhóm chúng tôi đã mạnh dạn triển khai nghiên cứu đề tài

“Phát triển năng lực tự học của học sinh Trung học phổ thông qua việc sử dụng hệ thống bài tập hóa học phần điện phân”.

2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

- Xác định đúng nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Sưu tầm một số dạng bài tập điện phân trong chương trình hóa học phổ thông

và lời giải chi tiết

- Phân tích và rút ra lưu ý cho mỗi bài tập điện phân trong quá trình giải bài tập

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng tính khả thi của đề tài

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài

3.1 Đối tượng

- Lí thuyết và bài tập điện phân thuộc chương trình hóa học phổ thông

- Học sinh ở một số trường trung học phổ thông

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Chương trình hóa học phổ thông

- Áp dụng đối với học sinh phổ thông

4 Giả thuyết khoa học

Bài tập điện phân là một dạng của phản ứng oxi hóa – khử Vì vậy nếu giáo viênđánh giá đúng ý nghĩa của bài tập điện phân, biết cách khai thác việc sử dụng bài tậpđiện phân học sinh sẽ giúp học sinh về phản ứng oxi hóa – khử thì chắc chắn học sinh

sẽ hứng thú với dạng bài tập này và góp phần nâng cao hiệu quả học tập môn Hóa học

ở trường trung học phổ thông

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận: Đọc tài liệu liên quan đến phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu thực tiễn: Trao đổi với giáo viên và học sinh phổ thông để nắmđược việc dạy và học tốt ở trường phổ thông, việc áp dụng để giải bài tập đặc biệt làbài tập điện phân

- Thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả thực nghiệm

6 Đóng góp mới của đề tài

Đây là đề tài đầu tiên nghiên cứu về các dạng bài tập điện phân Đề tài này hoànthành sẽ là tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành hóa của trường Đại học Tây Bắc vànhững độc giả yêu thích môn hóa học Đồng thời có thể là tài liệu tham khảo cho giáoviên và học sinh trong quá trình dạy và học hóa học trong chương trình sách giáo khoaTHPT hiện nay

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tự học và năng lực tự học [12,13]

1.1.1 Tự học

Nói về tự học, Chủ tịch Hồ Chí Minh cho rằng: “Tự học là cách học tự động” và

“phải biết tự động học tập” Theo Người “tự động học tập” tức là tự học một cách

hoàn toàn tự giác, tự chủ, không đợi ai nhắc nhở, không chờ ai giao nhiệm vụ mà tựmình chủ động vạch kế hoạch học tập cho mình, rồi tự mình triển khai, thực hiện kếhoạch đó một cách tự giác, tự mình làm chủ thời gian để học và tự mình kiểm tra đánhgiá việc học của mình”

GS Nguyễn Cảnh Toàn cho rằng: “Tự học là tự mình động não, suy nghĩ, sử

dụng các năng lực trí tuệ và có khi cả cơ bắp và các phẩm chất khác của người học,

cả động cơ tình cảm, nhân sinh quan thế giới quan để chiếm lĩnh một tri thức nào đó của nhân loại, biến tri thức đó thành sở hữu của chính mình” .

Theo Nguyễn Kỳ cho rằng: “Tự học là đặt mình vào tình huống học, vào vị trí

của người tự nghiên cứu, xử lý các tình huống, giải quyết các vấn đề đặt ra: nhận biết vấn đề xử lý thông tin, tái hiện kiến thức, xây dựng các giải pháp giải quyết vấn đề, xử

lý tình huống…”.

GS-TSKH Thái Duy Tuyên khẳng định: “Tự học là một hoạt động độc lập chiếm

lĩnh tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, là tự mình động não, suy nghĩ, sử dụng các năng lực trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp,…) cùng các phẩm chất động cơ, tình cảm

để chiếm lĩnh tri thức một lĩnh vực hiểu biết nào đó hay những kinh nghiệm lịch sử xã hội của nhân loại, biến nó thành sở hữu của chính bản thân người học” (Chuyên đề

Dạy tự học cho sinh viên trong các nhà trường trung học chuyên nghiệp và Cao đẳng,Đại học)

Tóm lại, tổng hợp các quan niệm về tự học của các tác giả có thể đưa ra khái

niệm về tự học như sau: “ Tự học là tự mình động não suy nghĩ, sử dụng các khả năng

trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp,…) và có khi cả cơ bắp (sử dụng cáccông cụ thực hành), cùng các phẩm chất của cá nhân như: động cơ, tình cảm, nhânsinh quan, thế giới quan (trung thực, không ngại khó, có ý trí, kiên trì, nhẫn nại, lòngsay mê khoa học, ) để chiếm lĩnh một lĩnh vực hiểu biết nào đó của nhân loại, biếnlĩnh vực đó thành sở hữu của riêng mình”

1.1.2 Năng lực tự học và nội dung của năng lực tự học

a Năng lực tự học

Năng lực tự học là khả năng tự mình tìm tòi, nhận thức và vận dụng kiến thứcvào tình huống mới hoặc tương tự với chất lượng cao

Năng lực tự học là năng lực hết sức quan trọng vì tự học là chìa khoá tiến vào thế

kỉ XXI, một thế kỉ với quan niệm học suốt đời, xã hội học tập Có năng lực tự học mới

có thể học suốt đời được Vì vậy, quan trọng nhất đối với học sinh là học cách học.Năng lực tự học là khả năng tự mình tìm tòi, nhận thức và vận dụng kiến thức vào tìnhhuống mới hoặc tương tự với chất lượng cao Để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tựhọc, tự nghiên cứu, cần phải xác định được các năng lực và trong quá trình dạy học,giáo viên cần hướng dẫn và tạo các cơ hội, điều kiện thuận lợi cho học sinh hoạt độngnhằm phát triển các năng lực đó

b Nội dung của năng lực tự học

Cần bồi dưỡng và phát triển năm năng lực tự học cơ bản sau cho học sinh:

- Năng lực tự nhận biết, tìm tòi và phát hiện vấn đề

Năng lực nhận biết, tìm tòi, phát hiện vấn đề hết sức quan trọng đối với mọingười, đặc biệt học sinh giỏi Nhờ năng lực này học sinh vừa tự làm giàu kiến thức củamình, vừa rèn luyện tư duy và thói quen phát hiện, tìm tòi,… Năng lực này đòi hỏi họcsinh phải nhận biết, hiểu, phân tích, tổng hợp, so sánh sự vật hiện tượng được tiếp xúc,suy xét từ nhiều góc độ, có hệ thống trên cơ sở những lí luận và hiểu biết đã có củamình, phát hiện ra các khó khăn, mâu thuẫn xung đột, các điểm chưa hoàn chỉnh cầngiải quyết, bổ sung các bế tắc, nghịch lí cần phải khai thông, khám phá, làm sáng tỏ,…

Để phát hiện đúng vấn đề, đòi hỏi người học phải thâm nhập, hiểu biết khá sâu sắc đốitượng, đồng thời biết liên tưởng, vận dụng những hiểu biết và tri thức khoa học củamình đã có tương ứng Trên cơ sở đó, dường như xuất hiện “linh cảm”, và từ đó mạchsuy luận được hình thành Phải sau nhiều lần suy xét thêm trong óc, vấn đề phát hiệnđược nói lên thành lời, hiện lên rõ ràng, thúc bách việc tìm kiếm con đường và hướng

đi để giải quyết

- Năng lực tự giải quyết vấn đề

Năng lực giải quyết vấn đề bao gồm khả năng trình bày giả thuyết, xác định cáchthức giải quyết và lập kế hoạch giải quyết vấn đề, khảo sát các khía cạnh, thu thập và

xử lí thông tin, đề xuất các giải pháp, kiến nghị các kết luận Kinh nghiệm thực tế cho

thấy nhiều học sinh thu thập được một khối lượng thông tin phong phú nhưng khôngbiết hệ thống và xử lí như thế nào để tìm ra con đường đến với giả thuyết Điều nàyđòi hỏi sự hướng dẫn cẩn thận và kiên trì của các giáo viên ngay từ những hoạt độngđầu của giải quyết vấn đề Nếu nói rằng trong dạy học đối với học sinh giỏi, quantrọng nhất là dạy cho học sinh cách học, thì trong đó cần coi trọng dạy cho học sinh kĩthuật giải quyết vấn đề Kĩ thuật giải quyết vấn đề vừa là công cụ nhận thức, nhưngđồng thời là mục tiêu của việc dạy học cho học sinh phương pháp tự học.

- Năng lực tự xác định những kết luận đúng (kiến thức, cách thức, con đường,giải pháp, biện pháp…) từ quá trình giải quyết vấn đề

Đây là một năng lực quan trọng cần cho người học đạt đến những kết luận đúngcủa quá trình giải quyết vấn đề Năng lực này bao gồm các khả năng khẳng định haybác bỏ giả thuyết, hình thành kết quả và đề xuất vấn đề mới, hoặc áp dụng (nếu cầnthiết) Trên thực tế có rất nhiều trường hợp được đề cập đến trong lúc giải quyết vấn đề,nên học sinh có thể đi chệch ra khỏi vấn đề chính đang giải quyết hoặc lạc với mục tiêu đề

ra ban đầu Vì vậy, hướng dẫn cho học sinh kĩ thuật xác định kết luận đúng không kémphần quan trọng so với các kĩ thuật phát hiện và giải quyết vấn đề Các quyết định phảiđược dựa trên logic của quá trình giải quyết vấn đề và nhắm đúng mục tiêu

- Năng lực tự vận dụng kiến thức vào thực tiễn (hoặc vào nhận thức kiến thức mới) Kết quả cuối cùng của việc học tập phải được thể hiện ở chính ngay trong thựctiễn cuộc sống, hoặc là học sinh vận dụng kiến thức đã học để nhận thức, cải tạo thựctiễn, hoặc trên cơ sở kiến thức và phương pháp đã có, nghiên cứu, khám phá, thu nhậnthêm kiến thức mới Cả hai đều đòi hỏi người học phải có năng lực vận dụng kiếnthức Việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đặc biệt trong các trường hợp mới, lạilàm xuất hiện các vấn đề đòi hỏi phải giải quyết Như vậy kĩ năng giải quyết vấn đề lại

có cơ hội để rèn luyện và kết quả của việc giải quyết vấn đề giúp cho người học thâmnhập sâu hơn vào thực tiễn Từ đó hứng thú học tập, niềm say mê và khao khát đượctìm tòi, khám phá, áp dụng kiến thức và kinh nghiệm tăng lên, các động cơ học tậpđúng đắn càng được bồi dưỡng vững chắc Học sinh thấy tự tin, chủ động hơn, đồngthời họ lại phải có thái độ dám chịu trách nhiệm về các quyết định mình đã lựa chọn và

có kĩ năng lập luận, bảo vệ các quyết định của mình

- Năng lực đánh giá và tự đánh giá

Dạy học đề cao vai trò tự chủ của học sinh (hay tập trung vào người học), đòihỏi phải tạo điều kiện, cơ hội và khuyến khích (thậm chí bắt buộc) học sinh đánh giá

và tự đánh giá mình Chỉ có như vậy, họ mới dám suy nghĩ, dám chịu trách nhiệm vàluôn luôn tìm tòi sáng tạo, tìm ra cái mới, cái hợp lí, cái có hiệu quả hơn Mặt khác, kếtquả tất yếu của việc rèn luyện các kĩ năng phát hiện và giải quyết vấn đề, kết luận và

áp dụng kết quả của qui trình giải quyết vấn đề đòi hỏi học sinh phải luôn đánh giá và

tự đánh giá Học sinh phải biết được mặt mạnh, hạn chế của mình, cái đúng sai trongviệc mình làm mới có thể tiếp tục vững bước tiếp trên con đường học tập chủ động củamình Không có khả năng đánh giá, học sinh khó có thể tự tin trong phát hiện, giảiquyết vấn đề và áp dụng kiến thức đã học

- Biết xây dựng kế hoạch học tập trong tuần, tháng, học kì, cả năm, cả khoá học

- Biết và sử dụng có hiệu quả các kĩ thuật đọc sách, nghe giảng, trao đổi, thảo luận,tranh luận, xây dựng đề cương, viết báo cáo, thu thập và xử lí thông tin

- Biết sử dụng các phương tiện học tập, đặc biệt là công nghệ thông tin

- Biết lắng nghe và thông tin trí thức, giải thích tài liệu cho người khác

- Biết phân tích, đánh giá và sử dụng các thông tin

- Biết kiểm tra, đánh giá chất lượng học tập của bản thân và bạn học

- Biết vận dụng thực hành, tham gia nghiên cứu, thực nghiệm, ứng dụng

thành thạo nghề nghiệp cho tới cấp độ cao là thoả mãn nhu cầu hiểu biết, lòng khaokhát tri thức và được nảy sinh trong mối quan hệ với đối tượng tự học.

Động cơ có thể có nguồn gốc từ bên ngoài, được hình thành từ những tác độngbên ngoài và được cá nhân hoá thành hứng thú, tâm thế, niềm tin, của mình Hìnhthành động cơ hoạt động cho cá nhân phải bắt đầu xây dựng các điều kiện bên ngoàicho phù hợp với nhận thức, tình cảm của cá nhân Từ những động cơ có thứ bậc thấptới động cơ có thứ bậc cao hơn Sự nảy sinh động cơ tự học lúc đầu xuất phát từ ý thứctrách nhiệm buộc phải hoàn thành các nhiệm vụ học tập đã thúc đẩy hoạt động tự họccủa học sinh

Động cơ có nguồn gốc bên trong: Xuất phát từ logic chính nội dung tri thứckhoa học làm nảy sinh trong học sinh lòng khao khát hiểu biết sâu sắc, thoả mãn sự tò

mò, hoàn chỉnh kiến thức, thử thách năng lực trí tuệ của chính mình

Động cơ tự học không có sẵn, không thể áp đặt từ bên ngoài mà phải được hìnhthành dần chính trong quá trình học sinh ngày càng đi sâu chiếm lĩnh đối tượng họctập Khi bắt tay vào giải quyết các nhiệm vụ tự học, mục đích tự học xuất hiện dướihình thức một biểu tượng chung về sự hoàn thành nhiệm vụ đó Xét về nội dung, biểutượng đó còn nghèo nàn, thô sơ và có nguồn gốc từ động cơ học tập Quá trình giảiquyết các nhiệm vụ tự học, biểu tượng ban đầu ngày càng được cụ thể hoá, những mụcđích bộ phận tiếp theo được hình thành, dẫn học sinh tới mục đích cuối cùng là chiếmlĩnh được tri thức khoa học

Động cơ tự học của học sinh được hình thành bởi sự tác động của các yếu tố bênngoài như: sự bất cập giữa trình độ bản thân với yêu cầu của công việc, nhu cầu thăngtiến, do tự ái bạn bè, đồng nghiệp, thoả mãn nhu cầu hiểu biết, lòng khao khát trithức và cả những khó khăn về thời gian, trường lớp nếu đi học tập trung Chínhnhững mâu thuẫn giữa yêu cầu của công việc, cuộc sống với khả năng của học sinhlàm xuất hiện nhu cầu tự học để nâng cao trình độ học vấn của họ Động cơ tự học củahọc sinh xuất phát từ sự nhận thức, về yêu cầu nâng cao trình độ, từ sự thúc bách củanhu cầu thực tiễn nên động cơ tự học bền vững và do vậy trong hoạt động tự học họthực sự tích cực, tự giác hướng tới sự tự giáo dục, tự đào tạo bản thân

Khi động cơ đủ mạnh, tuỳ vào điều kiện của bản thân để lựa chọn hình thức, nộidung và xây dựng kế hoạch tự học thích hợp cho mình Trong quá trình tiến hành tựhọc, việc chiếm lĩnh được tri thức sẽ nâng tầm hiểu biết của người học, làm tăng khả

năng thích ứng với công việc và cuộc sống, do đó làm nảy sinh tiếp ham muốn nângcao hiểu biết, động cơ học tập được củng cố và nâng lên mức cao hơn.

Như vậy, động cơ tự học hoàn toàn không xuất hiện một cách ngẫu nhiên hay dongười khác mang đến mà chỉ có thể nảy sinh một cách có ý thức trong từng cá nhânnhờ các tác động phù hợp từ bên ngoài và chỉ có thể được nâng cao khi quá trình tựhọc có hiệu quả

1.1.5 Các hình thức tự học

Có một số hình thức tự học cơ bản sau:

- Tự học hoàn toàn (không có giáo viên): Thông qua tài liệu, qua tìm hiểu thực

tế, học kinh nghiệm của người khác Học sinh gặp nhiều khó khăn do có nhiều lổ hỏngkiến thức, học sinh khó thu xếp tiến độ, kế hoạch tự học, không tự đánh giá được kếtquả tự học của mình Từ đó tự học dễ chán nản và không tiếp tục tự học

- Tự học trong một giai đoạn của quá trình học tập như học bài hay làm bài tập ởnhà (khâu vận dụng kiến thức) là công việc thường xuyên của học sinh phổ thông Đểgiúp học sinh có thể tự học ở nhà, giáo viên cần tăng cường kiểm tra đánh giá kết quảhọc bài, làm bài tập ở nhà của họ

- Tự học qua phương tiện truyền thông (học từ xa): học sinh được nghe giáo viêngiảng giải minh họa, nhưng không được tiếp xúc với giáo viên, không được hỏi han,không nhận được sự giúp đỡ khi gặp khó khăn Với hình thức tự học này, học sinhcũng không đánh giá được kết quả học tập của mình

- Tự học qua tài liệu hướng dẫn: trong tài liệu trình bày cả nội dung, cách xâydựng kiến thức, cách kiểm tra kết quả sau mỗi phần, nếu chưa đạt thì chỉ dẫn cách tracứu, bổ sung, làm lại cho đến khi đạt được Song nếu chỉ dùng tài liệu tự học, học sinhcũng có thể gặp khó khăn và không biết hỏi ai

- Tự lực thực hiện một số hoạt động học dưới sự hướng dẫn chặt chẽ của giáoviên ở lớp: với hình thức này cũng đem lại kết quả nhất định, song nếu học sinh vẫn sửdụng sách giáo khoa hóa học như hiện nay thì họ cũng gặp khó khăn khi tiến hành tựhọc hì thiếu sự hướng dẫn về phương pháp học

- Tự học có hướng dẫn: giáo viên hướng dẫn để học sinh tự học Trong tự học cóhướng dẫn, học sinh nhận được sự hướng dẫn từ hai nguồn:

Nguồn hướng dẫn qua tài liệu: Tài liệu sách giáo khoa hóa học, tài liệu hướngdẫn tự học của giáo viên cung cấp (ngoài việc trình bày nội dung kiến thức, còn hướng

dẫn cả cách thức hoạt động để phát hiện vấn đề, thu thập thông tin, xử lí thông tin, rút

ra kết luận, kiểm tra đánh giá kết quả )

Nguồn hướng dẫn trực tiếp của giáo viên qua các giờ lên lớp: thời gian lên lớpnếu để giảng giải kiến thức thì quá ít và sẽ phiến diện nếu để học sinh hoàn toàn tự họcthì cũng không được Rất nhiều học sinh từ trước đến nay vẫn học tập một cách thụđộng, ghi chép học thuộc, áp dụng máy móc, chỉ dựa vào lời giảng của giáo viên, hầunhư không có thói quen tự học Rèn luyện kĩ năng tự học cho học sinh là một quá trìnhlâu dài phức tạp và luôn luôn được củng cố, nâng cao và bổ sung thêm, bởi vậy tốtnhất là nên dành thời gian tiếp xúc giữa giáo viên và học sinh ở trên lớp để thực hiệncông việc đó, quá trình tổ chức dạy học phải làm cho hoạt động học của học sinhchuyển từ trạng thái bị động sang chủ động Học sinh phải tự sắp xếp, bố trí các côngviệc sẽ tiến hành trong thời gian tự học, biết huy động các điều kiện, phương tiện cầnthiết để hoàn thành từng công việc, biết tự kiểm tra, tự đánh giá kết quả hoạt động tựhọc của chính mình

- Tự học khắc phục nghịch lý: học vấn thì vô hạn mà tuổi học đường thì có hạn

Sự bùng nổ thông tin làm cho người thầy không có cách nào truyền thụ hết kiến thứccho trò, trò phải học cách học, tự học, tự đào tạo để không bị rơi vào tình trạng “tụthậu” Đối với học sinh trung học phổ thông, quỹ thời gian 3 năm được đào tạo ở bậchọc này chắc chắn sẽ không thể nào tiếp thu được hết khối lượng kiến thức khổng lồtrong chương trình Vì vậy, tự học là một giải pháp khoa học giúp giải quyết mâuthuẫn giữa khối lượng kiến thức đồ sộ với quỹ thời gian ít ỏi ở nhà trường

- Tự học là con đường tạo ra tri thức bền vững cho mỗi người Quá trình tự họckhác hẳn với quá trình học tập thụ động, nhồi nhét, áp đặt Quá trình tự học diễn ratheo đúng quy luật của hoạt động nhận thức Kiến thức có được do tự học là kết quảcủa sự hứng thú, của sự tìm tòi, lựa chọn nên bao giờ cũng vững chắc bền lâu Cóphương pháp tự học tốt sẽ đem lại kết quả học tập cao hơn Khi học sinh biết cách tự

học, học sinh sẽ “có ý thức và xây dựng thời gian tự học, tự nghiên cứu giáo trình, tàiliệu, gắn lý thuyết với thực hành, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, biến quátrình đào tạo thành quá trình tự đào tạo”.

- Người học phải biết cách tự học vì học tập là một quá trình suốt đời Đối vớihọc sinh trung học phổ thông, nếu không có khả năng và phương pháp tự học, tựnghiên cứu thì khi lên đến các bậc học cao hơn như đại học, cao đẳng… Học sinh sẽkhó thích ứng với cách học đòi hỏi phải tự học tập, tự nghiên cứu thường xuyên do đókhó có thể thu được một kết quả học tập tốt

- Tự học của học sinh trung học phổ thông còn có vai trò quan trọng đối với yêucầu đổi mới giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lượng đào tạo tại các trường phổ thông.Với lối dạy theo hướng “nhồi nhét” trong các nhà trường phổ thông hiện nay, học sinhkhó có thể có thời gian để tự học và tự học có hiệu quả Đổi mới phương pháp dạy họctheo hướng tích cực hóa người học sẽ phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sángtạo của người học trong việc lĩnh hội tri thức khoa học Vì vậy, tự học chính là conđường phát triển phù hợp với quy luật tiến hóa của nhân loại và là biện pháp sư phạmđúng đắn cần được phát huy ở các trường phổ thông

Tóm lại, có thể nói tự học chính là con đường để mỗi chúng ta tự khẳng định khảnăng của mình Nó có ý nghĩa quyết định quan trọng đối với sự thành đạt của mỗingười Tuy tự học có một vai trò hết sức quan trọng nhưng tự học của học sinh cũngkhông thể đạt được kết quả cao nhất nếu không có sự hướng dẫn, chỉ dạy của ngườithầy Chính vì vậy, “trong nhà trường điều chủ yếu không phải là nhồi nhét cho học tròmột mớ kiến thức hỗn độn… mà là giáo dục cho học trò phương pháp suy nghĩ, phươngpháp nghiên cứu, phương pháp học tập, phương pháp giải quyết vấn đề” (Thủ tướngPhạm Văn Đồng-1969) Giáo viên cần giúp cho học sinh tìm ra phương pháp tự học thíchhợp và cung cấp cho học sinh những phương tiện tự học có hiệu quả chính là một trongnhững cách giúp học sinh tìm ra chiếc chìa khóa vàng để mở kho tàng kiến thức vô tậncủa nhân loại

1.2 Bài tập hóa học [11]

1.2.1 Khái niệm về bài tập hóa học

Bài tập hóa học là hệ thống các câu hỏi buộc nguời học (học sinh) vận dụng cáckiến thức lý thuyết để giải

Là phương tiện cơ bản để dạy cho học sinh vận dụng kiến thức vào đời sống, sảnxuất, bài tập hóa học trong nghiên cứu khoa học

1.2.2 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học

- Rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng được các kiến thức đã học biếnnhững kiến thức tiếp thu được qua các bài giảng, của thầy thành kiến thức của chínhmình Khi vận dụng được một kiến thức nào đó, kiến thức đó sẽ nhớ được lâu

- Đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấpdẫn Chỉ có vận dụng kiến thức vào giải bài tập, học sinh mới nắm vững kiến thứcmột cách sâu sắc

- Ôn tập củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi nhất Trong khi ôntập nếu chỉ đơn thuần ôn lại kiến thức học sinh sẽ chán vì không có gì mới, hấp dẫn Thực

tế cho thấy học sinh khá và giỏi chỉ thích giải bài tập trong giờ ôn tập

- Rèn luyện cho học sinh các kỹ năng cần thiết về hóa học như cân bằng phảnứng, kĩ năng tính toán theo công thức hóa học và phản ứng hóa học, kĩ năng thực hànhnhư đun nóng, nung, sấy, hòa tan, lọc, ….kĩ năng nhận biết các hóa chất góp phần vàoviệc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh

- Phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện trí thông minh cho học sinh Một bàitập có nhiều cách giải, có cách giải thông thường theo các bước quen thuộc nhưngcũng có cách giải độc đáo, thông minh, rất ngắn gọn, mà lại chính xác Đưa ra một bàitập rồi yêu cầu học sinh giải bằng nhiều cách, tìm những cách giải ngắn nhất là mộtcách rèn luyện trí thông minh cho các em

- Giáo dục tư tưởng, đạo đức tác phong như rèn luyện tính kiên nhẫn, trung thực,sáng tạo, chính xác, khoa học Nâng cao lòng yêu thích bộ môn Rèn luyện tác phonglao động có văn hóa, lao động có tổ chức, có kế hoạch, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽnơi làm việc thông qua việc giải các bài tập thực nghiệm

1.2.3 Vai trò của bài tập hóa học trong việc phát triển năng lực tự học cho học sinh

Trong chương trình hóa học phổ thông, cùng với các bộ môn khoa học khác, mônHóa học giữ một vai trò quan trọng trong việc rèn luyện và phát triển năng lực tự họccho học sinh Nó giúp các em có một nền tảng kiến thức ban đầu vững chắc để tiếp tụchọc cao hơn hay tham gia vào lao động sản xuất, có khả năng thích ứng và ứng dụngkhoa học kĩ thuật vào thực tiễn cuộc sống Một trong những xu hướng phát triển củabài tập hóa học hiện nay là tăng cường khả năng tự học cho học sinh ở cả ba phươngdiện: lí thuyết, thực hành, ứng dụng Trong dạy và học môn hóa học, bài tập hóa họcgiữ vai trò hết sức quan trọng và được sử dụng trong nhiều giai đoạn của quá trình học

tập Giải bài tập hóa học thể hiện khả năng vận dụng sáng tạo kiến thức lí thuyết củahọc sinh vào từng trường hợp cụ thể.

Bài tập hóa học giúp cho học sinh mở rộng, đào sâu, củng cố, hệ thống hóa lạikiến thức một cách đa dạng, phong phú, hấp dẫn Trong giai đoạn bài học mới, họcsinh đã biết và nắm vững được các lí thuyết chung như các khái niệm, định luật, tínhchất các chất….là những kiến thức tổng quát, trừu tượng Đến khi giải bài tập học sinhvận dụng lí thuyết vào từng trường hợp cụ thể rất phong phú đa dạng Từ đó mà cáckiến thức lí thuyết dần được củng cố và chính xác hơn Mặt khác khi giải bài tập họcsinh không chỉ nhớ lại kiến thức mà còn giúp các em tổng hợp và khái quát kiến thức

từ nhiều bài, nhiều chương khác nhau Vì vậy các em nắm kiến thức một cách bềnvững, tăng hiệu quả của việc tự học

Bài tập hóa học là một trong những phương pháp để nâng cao hứng thú cho họcsinh trong quá trình học tập Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh các kĩ năng, kĩ xảohóa học như cân bằng phương trình phản ứng theo phương trình hóa học và công thứchóa học,….khả năng vận dụng kiến thức đã biết vào thực tiễn cuộc sống, lao động sảnxuất và bảo vệ môi trường Do đó việc tự học của học sinh không còn nhàm chán,không chống đối, nâng cao ý thức tự giác, làm việc độc lập cho các em

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN CƠ BẢN

2.1 Lý thuyết về sự điện phân

Quá trình hóa học xảy ra trong bình điện phân phân phụ thuộc vào bản chất điện

ly, bản chất điện cực, nhiệt độ

- Điện cực trơ

Điện cực trơ thường được chế tạo bằng than chì graphit, platin, chúng là nhữngnguyên tố có giá trị thế điện cực lớn vì vậy khi điện phân chúng không bị biến đổi vềmặt hóa học khi sử dụng điện cực trơ có các electron được chuyển ra mạch ngoài nhờ

sự oxi hóa các anion và phân tử nước

Ví dụ: Điện cực graphit nhúng trong dung dịch chứa đồng thời dạng oxi hóa và

dạng khử của cặp oxi hóa khử: Pt/Fe3+, Fe2+; Pt/Sn4+,Sn2+

Phản ứng xảy ra ở điện cực: ox + ne → kh

Ta có thế điện cực: E=E0 +

n

059 0

thành các ion dương Các ion dương này đi vào dung dịch để bổ sung cho số iondương đã bị giảm Hiện tượng đó gọi là hiện tượng dương cực tan.

Điện cực được chế tạo từ các thanh kim loại như Cu, Zn, Ag, Ni

lg[Mn+] Khi đó độ giảm khối lượng của anot bằng độ tăng khối lượng của catot(do khốilượng bị đẩy ra bám vào catot)

Ta có:

∆m (A) = ∆m (K)

(Độ giảm khối lượng) (Độ tăng khối lượng)

Số mol các ion khác trong dung dịch điện li xem như không đổi



Chẳng hạn với điện cực calomen thì: [Hg22+] = 2

] [

2 2

2 2

Cl

T H Cl

2

2.1.4 Quá trình điện phân

a Sơ đồ điện phân

chất điện li → cation + anion

Như vậy khi điện phân muối ăn nóng chảy, ta thu được natri ở catot và khí clo ở anot

Ví dụ: Điện phân nhôm oxit nóng chảy:

Đây là phương trình chính khi điện phân và là việc thu gọn của phương trình điện

li, các quá trình xảy ra ở điện cực lưu ý đơn giản các chất đồng thời có mặt ở hai vếcủa phương trình

Ví dụ: Điện phân NaOH nóng chảy:

NaOH(nc)

Catot ( – ) Anot ( + )

4| Na+ + 1e → Na 4OH- → O2↑ + 2H2O + 4ePhương trình điện phân là:

C + O2↑ CO2 và 2C + O2↑ 2CO

2.1.5 Các cách mắc bình điện phân

- Mắc nối tiếp các bình điện phân:

+ Có cường độ dòng điện (I) ở mỗi bình điện phân bằng nhau (I = I1 = I2 =…) và thờigian điện phân như nhau lên điện lượng (Q = I.t) qua mỗi bình như nhau

+ Sự thu hoặc nhường electron các cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh

ra ở các cực cùng tên tỷ lệ mol với nhau

Ví dụ: Mắc nối tiếp bình điện phân (1) chứa AgNO3 bình điện phân (2) chứaCuSO4 thì khi có dòng điện một chiều đi qua ở catot:

Bình điện phân 1: 2Ag+

+ 2e → 2Ag

Bình điện phân 2: Cu2+

+ 2e → Cu

Và nAg = 2nCu

- Mắc song song các bình điện phân:

+ Thời gian các điện phân các bình là như nhau

+ Cừờng độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện ở các

mạch rẽ (I = I1+I2+ ) Nếu hai bình mắc song song có R1 = R2 thì I1= I2 =2I

+ Số mol electron thu (nhường) ở mạch rẽ: ne = ne1+ ne2

Chú ý: Trong hóa học không nghiên cứu trường hợp mắc song song mà chỉ

nghiên cứu trường hợp mắc nối tiếp

- Trong trường hợp quá trình điện phân gồm nhiều giai đoạn xảy ra kế tiếp:

+ Có thể dự đoán các giai đoạn xảy ra dựa trên lượng sản phẩm xuất hiện ở điệncực vào những thời điểm khác nhau chẳng hạn

+ Nếu thời gian điện phân tăng n lần lượng sản phẩm (khối lượng thoát ra ở catot,cũng tăng lên n lần thì kết luận bên điện cực catot chỉ có phản ứng khử duy nhất)

Mn+ + ne → M + Nếu thời gian tăng n lần nhưng lượng sản phẩm chỉ tăng m lần (m < n) có thểkết luận: Toàn bộ ion Mn+ trong dung dịch đã điện và lượng kim loại ứng với toàn bộ

Mn+ ban đầu trong khi Mn+ điện phân hết bên catot chuẩn qua một giai đoạn khácthường là khử H2O

2.1.6 Định luật Faraday về quá trình điện phân

Trong hóa học, ta sử dụng các công thức sau của Định luật Faraday áp dụng trong quá trình điện phân:

.

X

A I t m

n F



Trong đó: mX: khối lượng chất X thoát ra ở điện cực (gam)

A: khối lượng mol của X

I: cường độ dòng điện

t: thời gian điện phân (giây hoặc giờ)

F: hằng số Faraday phụ thuộc vào đơn vị thời gian

F = 96500 nếu t (giây), F=26,8 nếu t (giờ)

Hệ quả: + Tổng số đương lượng các chất thoát ra ở catot phải bằng ở catot

+ Khối lượng các chất thoát ra ở điên cực tỷ lệ thuận với đuơng lượng của

= hóa hóa tri tri Y X

Định luật Faraday có ý nghĩa rất lớn khi tiến hành những phép tính có liên quanđến điện phân

2.1.7 Các trường hợp điện phân

2.1.7.1 Điện phân nóng chảy

Là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện mộtchiều đi qua chất điện ly nóng chảy

Điện phân nóng chảy chỉ có chất điện ly tham gia quá trình điện phân

a Điện phân nóng chảy muối của axit không có oxi

MXn Catot (-) Anot (+)

M+ + 1e → M 2X- → X2↑ + 2e

Phương trình điện phân: 2MXn → 2M + nX2 ↑

Ví dụ: Điện phân muối NaCl

NaCl(nc)

Catot (-) Anot (+)

Na+ + 1e → Na 2Cl- → Cl2↑ + 2e

Phương trình điện phân: 2NaCl 2Na + Cl2↑

b Điện phân nóng chảy muối của axit có oxi

Ví dụ: Điện phân muối NaNO3

NaNO3(nc)

Catot (-) Anot (+)

Na+ + 1e →Na 4NO3- → O2↑+ 2N2O5 + 4e

Phương trình điện phân: 4NaNO3 4Na + O2↑ + N2O5

Lưu ý: Trong điện phân muối nóng chảy người ta chủ yếu dùng muối halogen

của kim loại kiềm, kiềm thổ nóng chảy

c Điện phân oxit kim loại nóng chảy (chỉ áp dụng cho Al 2 O 3 )

MxOy Catot (+) Anot(-)

2 y x

M + e → M 2O

2- → O2↑+ 4e

Phương trình điện phân tổng quát : 2MxOy 2xM + yO2↑

Ví dụ: Điện phân nóng chảy Al2O3 pha thêm criolit ( Na3AlF6 )

Al2O3 nc

Catot (+) Anot(-)

Al3+

+ 3e → Al 2O2- → O2↑ + 4ePhương trình điện phân: 2Al2O3 4Al + 3O2↑

d Điện phân hiđroxit kim loại kiềm và kiềm thổ

M( OH)n Mn+ + nOH

-Ở catot (K): Mn+ + ne M (quá trình khử)

Ở anot (A): 4OH- → O2↑+ 2H2O + 4e (quá trình oxi hóa)

Phương trình điện phân : 4M(OH)n 4M + nO2↑ + 2nH2O

Lưu ý: Điện phân hidroxit kim loại chỉ dùng để điều chế các kim loại kiềm và

kiềm thổ trong điều kiện không cho sản phẩm tiếp xúc với oxi, cho nên phản ứng tổng

quát: 2MOH 2M + O2↑ + H2O (M: Na, K…)

Ví dụ: Điện phân nóng chảy NaOH.

Catot(-) Anot (+)

Na+ OH

Na+ + 1e → Na 4OH- → O2↑+ 2H2O + 4e

Phương trình điện phân: 2NaOH 2Na+ + O2↑+ H2O

Như vậy, tại điện cực (anot hoặc catot) chỉ có một quá trình oxi hóa hoặc khử củaion chất điện phân Hay ở mỗi điện cực chỉ xảy ra một phản ứng duy nhất do đó cácsản phẩm của quá trình điện phân nóng chảy là hoàn toàn xác định

2.1.7.2 Điện phân dung dịch

Là quá trình oxi hoá khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện đi qua

dung dịch chất điện ly

Khi điện phân dung dịch, ngoài chất điện li nước cũng tham gia vào quá trìnhđiện phân

Ở (K) H2O đóng vai trò là chất oxi hoá: 2H2O + 2e → H2↑+ 2OH- (1)

Ở (A) H2O đóng vai trò là chất khử: H2O → O2↑+ 2H+ + 2e (2)

1 Các quy tắc trong điện phân

Quy tắc anpha ( : Trong quá trình điện phân chất nào có tính oxi hóa mạnh

hơn (hoặc tính khử mạnh hơn) thì sẽ bị khử (hoặc bị oxi hoá) trước

Ví dụ: Tiến hành điện phân dung dịch ở điện cực (K) có Cu2+, Fe2+, Ag+, H+ thìthứ tự phản ứng là: Ag+→ Cu2+→ H+→ Fe2+

Quy tắc catot (K): Ở điện cực (K) có ion kim loại Mn+, H+ thì thứ tự điện phânphụ thuộc vào bản chất của ion kim loại Mn+ Quá trình điện phân xảy ra như sau:

Từ Li+→Al3+ Zn2+→Pb2+ Cu2+→Au3+

Chỉ có H+ bị điện phân

- Nếu H+ của H2O thì điện

phân theo phương trình (1):

2H2O + 2e → H2↑+ 2OH

Nếu H+ của axit thì điện

phân theo phương trình: (2)

H+ + 2e → H2↑

Mn+ + ne → MSau đó H2O điện phân:

2H2O+2e→H2↑+ 2OH

-Chỉ có Mn+ bị điện phân

Mn+ + ne → M

Quy tắc anot (A): Ở điện cực (A) có ion gốc axit An-, OH- (do nước hoặc bazơđiện ly)

Thứ tự điện phân như sau: Gốc axit không có Oxi → OH- → gốc axit có oxi

- Nếu OH- của bazo thì bị điện phân theo phương trình:

2 Các trường hợp điện phân dung dịch

Trường hợp 1: Điện phân dung dịch muối của axit có oxi, kim loại không tác dụng với nước

- Các gốc axit (A) có oxi như: NO33- , SO42-, PO43-, CO32-, ClO4- không bị oxi hóa

Ví dụ: Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0,1M cho đến khi catot bắt đầu xuấthiện bọt khí thì ngừng điện phân, dung dịch sản phẩm thu được pH có giá trị là baonhiêu?

Hướng dẫn :

Ta có số mol của CuSO4 là : n CuSO4 0,1.0,1 0, 01 (mol)

Phương trình điện phân:

Trường hợp 2: Điện phân dung dịch muối của axit có oxi, kim loại tác dụng với nước

Thực chất đây là quá trình điện phân nước

Chú ý: Khi điện phân axit có oxi, kim loại tác dụng với nước thực chất là điện

phân nước Vì theo quy tắc anot thì thứ tự điện phân là gốc axit không có oxi, đếnnhóm OH của nước rồi cuối cùng mới tới gốc axit có oxi

Mặt khác, đây là điện phân dung dịch do vậy trong quá trình điện phân luôn cómặt của nước Do vậy, kim loại tác dụng với nước không bị điện phân Nên trong quátrình làm bài tập cần chú ý điểm này để xác định chính xác các quá trình xảy tại cácđiện cực và sản phẩm tạo thành

Ví dụ: Điện phân dung dịch Na2SO4

Na2SO4 2Na+ + SO4

Ở catot: Na không bị điện phân:

Phương trình: 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑ + H2↑

Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NaCl, CaCl2, MgCl2, BaCl2, AlCl3

Lưu ý: Không thể điều chế kim loại từ Al trở về trước trong dãy điện hóa bằng

phương pháp điện phân dung dịch

Trường hợp 4: Điện phân dung dịch muối tạo bởi axit không có oxi và kim loại không tác dụng với nước (đứng sau Al trong dãy điện hóa).

MaXb M + X

- Ở catot (cực âm)

+ Các cation kim loại bị khử theo phương trình: Mn+ + ne → M

+ 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)Phương trình điện phân tổng quát:

S2- → S + 2e ; 2X- → X2 + 2e

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

2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e+ Nếu là các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43-… thì chúng không bị điện phân mà

H2O bị điện phân

2.1.8 Vai trò và ứng dụng của điện phân

Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp sản xuất và phòng thí nghiệmnghiên cứu:

- Điều chế các kim loại

Dùng phương pháp điện phân nóng chảy để sản xuất các kim loại có thế điện cựcchuẩn rất âm như kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm Các kim loại từ trung bình đếnyếu (sau Al) dùng phương pháp điện phân dung dịch muối của nó kể cả các kim loại

có thế điện cực chuẩn rất âm

Ví dụ: Sản xuất nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3 có thêm

Na3AlF6 (criolit) để giảm nhiệt độ nóng chảy của nhôm oxit

- Anot trơ: 2Al2O3 → 4Al + 3O2↑

- Anot là Cacbon: 2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2↑

Ví dụ: Sản xuất Natri: Điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH:

2NaCl → 2Na + Cl2↑4NaOH → 2Na + O2↑ + 2H2O

- Điều chế một số phi kim

Phương pháp điện phân được sử dụng để điều chế một số phi kim như: H2, O2, F2,

Cl2

Sản xuất các khí H2, O2 bằng phương pháp điện phân dung dịch K2SO4, H2SO4,NaOH thực chất là điện phân nước, còn các muối, axit, kiềm chỉ đóng vai trò làmtăng độ dẫn điện của dung dịch Trong phòng thí nghiệm, sự điện phân nước thành

H2 và O2 đã được thực hiện từ năm 1800 đến nay vẫn được sử dụng để điều chế H2 và

O2 siêu tinh khiết

- Điều chế một số hợp chất như: NaOH, H2 O 2 , nước Gia–Ven, KClO 3

Ví dụ: + Điện phân dung dịch NaOH không có màng ngăn

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2↑ + H2↑2NaOH + Cl2↑ → NaClO + NaCl + H2O + Sản xuất KClO3 bằng phương pháp điện phân dung dịch KCl nóng

- Điều chế các kim loại tinh khiết

Bằng phương pháp điện phân người ta có thể thu được các kim loại có độ tinhkhiết cao như: Zn, Cd, Mn, Cr, Fe

Ví dụ: Khi điện phân dung dịch ZnSO4 đã được tinh chế và thêm H2SO4, do quáthế của H2 trên Zn quá lớn, nên ở catot không tạo ra H2 và tạo ra Zn Sản phẩm Zn thuđược đạt độ tinh khiết 99,99%

- Tinh chế kim loại

Nhờ phương pháp điện phân có thể tinh chế hàng loạt kim loại như: Cu, Ag, Au,

Ni, Co, Pb Phổ biến nhất là tinh chế đồng Đồng thô (lẫn tạp chất) được dùng làmanot, nhúng trong dung dịch điện phân CuSO4 Đồng tinh khiết được dùng làm catot.Các ion Cu2+ từ sự hòa tan anot chuyển về catot và bị khử thành đồng tinh khiết bámvào catot

Đúc các đồ vật bằng kim loại được tiến hành tương tự như tinh chế kim loại.Trong quá trình điện phân, kim loại anot tan dần thành Mn+ và bị khử thành kim loạibám thành lớp trên khuôn đúc ở catot

- Mạ điện

Trong kĩ thuật, người ta mạ các kim loại như: Zn, Cd, Cu, Ni, Cr, Sn, Ag và Aulên bề mặt các đồ vật bằng kim loại để chống gỉ, tăng vẻ bóng, đẹp của đồ vật bằngphương pháp điện phân Trong mạ điện, kim loại để mạ được dùng làm anot nhúngtrong dung dịch muối của nó Vật cần mạ được dùng làm catot Trong quá trình điệnphân, kim loại làm anot tan dần thành Mn+ còn ở catot, Mn+ bị khử thành lớp kim loạibám trên bề mặt đồ vật làm catot

- Xác định các ion trong dung dịch

Phân tích định tính, định lượng và tách các kim loại trong hỗn hợp của chúng.Nguyên tắc dựa trên thế phóng điện khác nhau của các ion kim loại trong hỗn hợp

Ví dụ: Trong dung dịch có chứa đồng thời một số ion kim loại khác nhau Bằng

cách tăng dần điện thế đặt vào hai điện cực của bình điện phân, các kim loại lần lượtthoát ra ở điện cực Qua đó, xác định được trong dung dịch có những ion kim loại nào

và khối lượng chúng là bao nhiêu

2.2 Một số đặc điểm chú ý khi giải bài tập điện phân

Quá trình oxi hóa –khử xảy ra trên bề mặt các điện cực do tác dụng của dòngđiện một chiều gọi là sự điện phân

Có thể phân loại sự điện phân theo một số căn cứ sau:

- Theo trạng thái chất điện phân

+ Điện phân nóng chảy (đpnc)+ Điện phân dung dịch hay chất lỏng (ví dụ H2O)

- Theo đặc điểm điện cực

+ Điện cực trơ