SKKN mở RỘNG bài tập PHẢN ỨNG OXI hóa KHỬ TRONG DUNG DỊCH CHẤT điện LI

Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm - Sử dụng bai tập hóa học đê củng cố va phat triên khai niệm phản ưng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li... - Bai tập hóa

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Trong dạy học hóa học, mỗi một phần nội dung kiến thức đều vô cùng quantrọọ̣ng Nóó́ là cơ sở, là tiền đề để tiếp thu, để phát triển những nội dung kiến thứckhác Để nâng cao chất lượng dạy học va phat triên năng lực nhận thưc cho họcsinh ta cóó́ nhiêu biện phap, phương phap khac nhau Trong đó, giải bai tập hóahọc với tư cach la môt phương phap dạy học có tac dụng rất tích cực đên việcgiao dục, rèn luyện va phat triên học sinh, cũng la thước đo thực chất sự nắmvưng kiên thưc va kỹ năng hóa học của học sinh

Trong chương trình hóa học phổ thông dung lượng kiên thưc về phản ưng oxihóa - khử tương đối lớn, phạọ̣m vi sửử̉ dụọ̣ng rộng, xuyên suốó́t cảử̉ quá trìì̀nh hóó́a họọ̣cphổử̉ thông Khai niệm vê phản ưng oxi hóa - khử được củng cố, hoan thiện vaphat triên qua từng lớp học Ở lớp 10 chúng ta nghiên cưu phản ưng oxi hóa khửtrên cơ sơ lý thuyêt chủ đạo vê cấu tạo nguyên tử, liên kêt hóa học và cân bằng,phân loạọ̣i các phảử̉n ứng oxi hóó́a – khửử̉, các bài tậọ̣p về bảử̉o toàn electron Đên lớp

11 khai niệm phản ưng oxi hóa khử được củng cố va mơ rông trong dung dịchchất điện li qua nghiên cưu nhóm nguyên tố VA, IVA Đên lớp 12 khai niệmphản ưng oxi hóa - khử được phat triên va mơ rông ơ phân pin điện hóa va phảnưng điện phân, cac nhóm nguyên tố nhôm, sắt, crom, đồng

La giao viên tham gia giảng dạy môn hóa học ơ trường trung học phổ thông,tôi nhận thấy răng cân có môt hệ thống bai tập cụọ̣ thể, đầy đủử̉, vớó́i độ chíó́nh xáccao, nhăm mục đích củng cố, phat triên va hoan thiện về nội dung kiên thưcphần phản ưng oxi hóa - khử cho học sinh nhằm phụọ̣c vụọ̣ tốó́t nhấó́t cho kìì̀ thi

THPTQG Vì thê, tôi lựa chọn va triên khai đê tai sáng kiến kinh nghiệọ̣m:

“MỞ RỘNG BÀI TẬP PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ TRONG DUNG

DỊCH CHẤT ĐIỆN LI”.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cưu, xây dựng, tuyên chọn va sử dụng bai tập vê phản ưng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch chất điện li

Trang bịọ̣ cho họọ̣c sinh hệ thống bai tập nhăm củng cố va phat triên kiên thưc cho học sinh vê phản ưng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li.

- Nâng cao chấó́t lượọ̣ng dạọ̣y và họọ̣c môn hóó́a họọ̣c trong trường THPT

1.3 Đối tượng nghiên cứu

+ Đối tượng nghiên cưu:

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

+ Khach thê nghiên cưu:

Những họọ̣c sinh lớó́p 11A1, 12A1 Trường PT Nguyễn Mộng Tuân năm họọ̣c

2018 -2019

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tư liệọ̣u và sảử̉n phẩm hoạọ̣t động sư phạọ̣m

- Phương pháp quan sát thựọ̣c tế: quan sát các cách cân bằng phảử̉n ứng oxi hóó́akhửử̉, cách giảử̉i bài tậọ̣p bảử̉o toàn electron, bài tậọ̣p phảử̉n ứng oxi hoá - khửử̉ trongdung dịọ̣ch điệọ̣n li củử̉a họọ̣c sinh

- Phương pháp hỏi đáp: trao đổử̉i trựọ̣c tiếp vớó́i giáo viên, họọ̣c sinh về những vấó́n

đề liên quan đến nội dung đề tài

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm

- Sử dụng bai tập hóa học đê củng cố va phat triên khai niệm phản ưng oxi hóa - khử trong dung dịch chất điện li

- Tríó́ch dẫn đượọ̣c nhiều bài tậọ̣p chuyên sâu về phảử̉n ứng oxi hóó́a – khửử̉ trong dung dịọ̣ch chấó́t điệọ̣n li cóó́ trong các đề thi THPTQG những năm gần đây

- Tôi đã phân ra thành từì̀ng dạọ̣ng từì̀ dễ đến khóó́ Ởử̉ mỗi bài tậọ̣p đều cóó́ hướó́ngdẫn họọ̣c sinh phân tíó́ch đề và cách vậọ̣n dụọ̣ng líó́ thuyết cho từì̀ng dạọ̣ng bài đóó́ Saukhi giảử̉i quyết xong từì̀ng dạọ̣ng bài tậọ̣p tôi đã đưa ra một sốó́ bài tậọ̣p cóó́ đáp án vàkhông cóó́ đáp án để họọ̣c sinh cóó́ thể tựọ̣ giảử̉i, tựọ̣ rèì̀n luyệọ̣n kĩ năng tư duy cũũ̃ng nhưsáng tạọ̣o củử̉a các em

2

2 NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆỆ̣M 2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN

Trong sốó́ các môn họọ̣c tựọ̣ nhiên thìì̀ Hóó́a Họọ̣c là môn khoa họọ̣c nghiên cứu cácchấó́t, sựọ̣ biến đổử̉i các chấó́t và ứng dụọ̣ng củử̉a nóó́ trong đời sốó́ng và sảử̉n xuấó́t Nhưngđốó́i vớó́i họọ̣c sinh THPT, lượọ̣ng kiến thức lạọ̣i rấó́t nhiều, đặc biệọ̣t việọ̣c vậọ̣n dụọ̣ng kiếnthức vào giảử̉i bài tậọ̣p trong đề thi THPTQG còn gặp nhiều khóó́ khăn

- Bai tập hóa học la nhưng vấn đê lí thuyêt, thực tiên thuộc nganh khoa họchóa học được mô hình hóa trong cac dư kiện của cac dạng bai tập nhận thưc đăt

ra cho học sinh dưới dạng câu hoi, bai toan va trong khi tìm lơi giải đap họ setiêp thu được nhưng kiên thưc va ki năng hóa học

- Như vậy, bai tập va lơi giải la nguồn tri thưc mới đối với học sinh Đê giảibai tập, học sinh cân tìm kiêm cac tri thưc đa học, cac nguồn thông tin bổ sung,sử dụng cach thưc tư duy sang tạo va cac phương phap nhận thưc khoa học

- Bai tập hóa học tạo điêu kiện phat triên tư duy học sinh, khi giải bai tập đoihoi học sinh phải suy lí, qui nạp, diên dịch, loại suy Khi kêt hợp bai tập hóa họcvới cac hoạt đông tự lực cung sach giao khoa tai liệu tham khảo, thì bai tập hóahọc có vai tro kích thích, định hướng nhận thưc việc nghiên cưu đê tìm toi, giảiquyêt vấn đê đăt ra

- Kiến thức líó́ thuyết và bài tậọ̣p phần phảử̉n ứng oxi hóó́a – khửử̉ là nội dung kiếnthức vô cùng quan trọọ̣ng, xuyên suốó́t cảử̉ quá trìì̀nh môn hóó́a họọ̣c THPT Đặc biệọ̣t

là bài tậọ̣p phảử̉n ứng oxi hóó́a – khửử̉ trong chương điệọ̣n li

- Trong tấó́t cảử̉ các đề thi THPTQG củử̉a những năm gần đây đều cóó́ những bàitậọ̣p ở dạọ̣ng líó́ thuyết cũũ̃ng như bài tậọ̣p ở mức độ thông hiểu hay vậọ̣n dụọ̣ng thấó́p,vậọ̣n dụọ̣ng cao thuộc nội dung kiến thức phảử̉n ứng oxi hóó́a – khửử̉, nhưng họọ̣c sinhthìì̀ thường bịọ̣ vướó́ng mắó́c do kĩ năng và mức độ nắó́m bắó́t kiến thức chưa vững

- Tôi lựa chọn va triên khai đê tai sáng kiến kinh nghiệọ̣m “MỞ RỘNG BÀI TẬP PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI” vớó́i mong muốó́n các em họọ̣c sinh củử̉a mìì̀nh nắó́m vững kiến thức và phương

pháp giảử̉i các bài toán về phảử̉n ứng oxi hóó́a - khửử̉ trong dung dịọ̣ch điệọ̣n li Từì̀ đóó́giúó́p các em tạọ̣o hứng thúó́ trong họọ̣c tậọ̣p môn hóó́a họọ̣c và nâng cao chấó́t lượọ̣ng họọ̣ctậọ̣p Nhằm giúó́p các em đạọ̣t kết quảử̉ cao nhấó́t trong kìì̀ thi THPTQG.

2.2 THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆỆ̣N ĐỀ TÀÀ̀I

* Qui tắc tính số oxi hóa

+ Sốó́ oxi hóó́a củử̉a các nguyên tốó́ trong đơn chấó́t bằng 0

+ Tổng số oxi hóa của cac nguyên tử trong môt phân tử băng 0

+ Trong hợọ̣p chấó́t sốó́ oxi hóó́a củử̉a nguyên tửử̉ H thường là +1 (trừì̀ các hidruakim loạọ̣i),củử̉a nguyên tửử̉ oxi thường là -2 (trừì̀ OF2, các peroxit) Của kim loại lađiện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó

4

+ Tổng số oxi hóa của cac nguyên tử trong môt ion băng điện tích của ion đó.Dựa vao sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử trong phản ưng oxi hóa – khử

ma ta xac định được sự cho, nhận electron

2.3.1.2 Cac phương phap lâp phương trình hoa học cua phan ưng oxi hoa - khư

Thông thương ta sử dụng chủ yêu hai phương phap đó la: Phương phap thăngbăng electron va phương phap thăng băng ion - electron

* Phương pháp thăng bằng electron

Phương phap nay dựa trên nguyên tắc: Tổng sô electron do chất khử nhươngphải đúng băng tổng số electron ma chất oxi hóa nhận ( ne cho = n e nhận)

Ví dụ: Lập phương trình hóa học của phản ưng oxi hóa - khử theo sơ đồ sau:FeO + HNO3 ⃗

Fe(NO3)3 + NO + H2O

Bước 1: Xac định số oxi hóa của nhưng nguyên tố có số oxi hóa thay đổi.

FeO H NO 3 Fe(NO 3 ) 3 N O H 2 O

Bước 2: Viêt qua trình oxi hóa, qua trình khử va cân băng môi qua trình

Fe2+⃗ Fe3+ + 1e (1) qua trình oxi hóa

N+5 +3e ⃗ N+2 (2) qua trình khử

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho: ne cho = n e nhận

Hệ số của (1) la 3; Hệ số của (2) la 1

Bước 4: Đăt hệ số vừa chọn vao công thưc hóa học tương ưng, hoan thanh

phương trình hóa học

3FeO + 10HNO3 ⃗

3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

Nhận xét: Phương phap thăng băng electron không nhưngthiêt lập được mọi

phương trình hóa học ma con chỉ ra được chất oxi hóa, chất khử, sự oxi hóa, sựkhử

Từ phương phap thăng băng electron ta con ưng dụng trong giải bai tập cónhiêu phản ưng oxi hóa - khử trên cơ sơ sự bảo toan electron

Tuy nhiên phương phap thăng băng electron không phân tích rõ bản chất của phản ưng oxi hóa- khử trong dung dịch chất điện li.

* Phương pháp thăng bằng ion - electron

Phương phap nay cũng dựa trên nguyên tắc:

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

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

Thêm vao vê Thêm vao vê

Môi trương axit hoăc sinh ra axit H+ H2O

Môi trương bazo hoăc sinh ra bazo H2O OH

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

oxi hóa va qua trình khử vao phương trình ion của phản ưng đa cho

H 2 ON O 3_ 2e 2H

MnO 4 8H 5e Mn 2 4H 2 O

5NO 2 2MnO 4 6H 5NO 3 2Mn 2 3H 2 O

Nhận xét: Đây la phương phap khoa học nhất đê lập phương trình hóa học

của phản ưng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch chất điện li Phương phap nayphân tích rõ:

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

6

+ Vai tro của môi trương trong phản ưng oxi hóa - khử

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

2.3.2 Phat triên kiên thưc về phan ưng oxi hoa - khư trong dung dịch chất điên li chương trình hoa học 11

Ở chương trình lớp 11, trên cơ sơ thuyêt điện li va sự nghiên cưu cac nhómnguyên tố: Nhóm nitơ, Nhóm cacbon Khai niệm vê phản ưng oxi hóa - khửđược củng cố va phat triên la chỉ ra được bản chất của phản ưng oxi hóa - khửxảy ra trong dung dịch chất điện li Từ cac kiên thưc đa được mơ rông, đao sâucủa khai niệm phản ưng oxi hóa - khử ma học sinh có thê vận dụng giải quyêtnhưng vấn đê học tập như:

Ví dụ: Vì sao kim loại Cu không tan trong dung dịch HCl hoăc dung dịchNaNO3, nhưng lại tan trong hôn hợp dung dịch HCl, NaNO3?

Phân tíí́ch

Cu đưng sau H trong day hoạt đông hoa học của kim loại nên Cu không tantrong HCl hoăc không tac dụng với dd NaNO3 đơn lẻ, nhưng trong hôn hợpHCl, NaNO3 thì Cu tan ra tạo dung dịch mau xanh va khí không mau bay lênhoa nâu ngoai không khí la do NO3- có tính oxi hoa mạnh trong môi trương axit

H+ va Cu có tính khử Trong dung dịọ̣ch cac chất điện li đa xảy ra phản ưng oxihóa - khử sau:

3Cu + 8 HCl + 2NaNO 3⃗

3 CuCl 2 + 2 NaCl + 2NO + 4 H 2 O 2NO + O 2⃗

2NO 2

(Không mau) ( nâu đo)

Bản chất của phản ưng trên la:

3Cu + 8 H+ + 2 NO

3 ⃗ 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2ONhơ có sự tiêp xúc đồng thơi của chất khử (Cu) va chất oxi hoa (có trongNaNO3 cung với chất tạo môi trương: H+ từ HCl ma phản ưng oxi hóa – khử đaxảử̉y ra, cac thanh phân khac như: Na+, Cl- thực chất không tham gia vao phản

ưng hoa học Như vậy có thê khai quat: muối Nitrat có khả năng oxi hoa được

Cu trong môi trương axit

Ví dụ: Thêm dung dịọ̣ch H2SO4 loãng vao dd Fe(NO3)2 thấy bọt khí không mauthoat ra va dung dịch không mau đổi thanh mau vang Viêt phương trình hoa họcdạng ion va xac định vai tro của cac chất phản ưng?

Phân tíí́ch

3Fe2+ + NO

3 + 4 H+ ⃗ 3Fe3+ + NO + 2H2O Phương phap cân băng ion – electron

Vận dụng kiên thưc nay học sinh có thê hiêu rõ hơn bản chất của qua trình oxihoa- khử xảy ra trong dung dịch chất điện li có ảnh hương bơi môi trương,thương găp la môi trương axit

2.3.3 Phat triên kiên thưc về phan ưng oxi hoa - khư trong phan ưng điên phân hoa học lơp 12

* Khái niệm về điện phân:

Điện phân thực ra la qua trình oxi hóa - khử trên bê măt điện cực dưới tacdụng của dong điện môt chiêu bên ngoai

* Cơ chế điện phân

Tại catot: Xảy ra sự khử chất oxi hóa

-8

Tại anot: Xảy ra sự oxi hóa chất khử

R ⃗ R n+ + ne

- Nêu ơ anot có măt đồng thơi nhiêu chất khử thuôc cac căp oxi hóa - khửkhac nhau thì chất khử thuôc thuôc căp oxi hóa – khử nao có thê điện cực thấphơn, tưc la có tính khử mạnh hơn thì bị oxi hóa trước

- Nêu anot la kim loại thông thương thì anot bị oxi hóa, ta có hiện tượng anottan

- Nêu anot trơ thì môt cach gân đúng có thê xêp thư tự sự oxi hóa xảy ra ơ anot khi điện phân dung dịch nước từ dê đên khó la:

(1) Cac anion gốc axit không có oxi: S2-,, I-, Br-, Cl

-(2) Khử H2O: 2H2O ⃗

O2 + 4H+ +4e(3) Khử OH-: 4OH- ⃗

O2 +2H2O +4e(4) Ion F- va cac anion gốc axit có oxi như NO

3; SO2

4 nói chung không bị oxi hóa khi điện phân dung dịch (trừ trương hợp đăc biệt)

* Phân loại điện phân

- Điện phân nóng chảy: Dung đê điêu chê kim loại có tính khử mạnh như Na,

Ca, Al……

- Điện phân dung dịch chất điện li với điện cực trơ (hay anot trơ)

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2

Sơ đồ điện phân:

CuCl 2 ⃗2 Cu 2++ 2Cl

-H O

Anot có: Cl-, H2O sự oxi hóa: 2Cl- ⃗ 2e + Cl2

Catot có: Cu2+, H2O sự khử: Cu2+ +2e ⃗ Cu

Phương trình điện phân: CuCl 2 ⃗ Cu + Cl 2

* Biểu thức của định luật Faraday

Số mol electron trao đổi trên điện cực:

I(ampe): cương đô dong điện; t thơi gian điện phân

Ví dụ: Điện phân dung dịch chưa 0,2 mol CuSO4 va 0,12 mol HCl băng điện cực trơ, I= 1,433 A trong 4 giơ Tính thê tích khí thoat ra ơ anot

Ta thấy Cu2+> H+ vê tính oxi hóa nên trên catot ion Cu2+ bị khử trước

Phản ưng xảy ra trên catot

Cu2+ + 2e ⃗ Cu

Ta thấy Cu2+ chưa khử hêt, dư( 0,2 - 0,1=0,1) Vậy H+ chưa diện phân

Phản ưng xảy ra trên anot: Thư tự xảy ra như sau:

2.3.4 BÀI TẬP PHAN ƯNG OXI HÓA - KHỬ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI VÀ CACH SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DAY HỌC HÓA HỌC

n

e

9600It

10

2.3.4.1 BàÀ̀i tập hóa họỆ̣c giúp địỆ̣nh hướng hoạt động của họỆ̣c sinh nhằm xây dựng vàÀ̀ phát triển kiến thức mới, kỹ năng mới cho họỆ̣c sinh

Sử dụng khi nghiên cứứ́u bài muối nitrat

Vì sao kim loại Cu không tan trong dung dịch HCl, hoăc dung dịch NaNO3,nhưng lại tan trong hôn hợp dung dịch HCl, NaNO3?

Phân tíí́ch

Cu đưng sau H trong day hoạt đông hoa học của kim loại nên Cu không tantrong HCl hoăc không tac dụng với dung dịọ̣ch NaNO3 đơn lẻ, nhưng trong hônhợp HCl, NaNO3 thì Cu tan ra tạo dung dịch mau xanh va khí không mau baylên hoa nâu ngoai không khí la do: NO3- có tính oxi hoa mạnh trong môi trươngaxit H+ va Cu có tính khử Trong dd cac chất điện li đa xảy ra phản ưng oxi hóa– khử sau:

3Cu + 8 HCl + 2NaNO 3⃗

3 CuCl 2 + 2 NaCl + 2NO + 4 H 2 O 2NO + O 2⃗

2NO 2

(Không mau) ( nâu đo)

Bản chất của phản ưng trên la

3Cu + 8 H+ + 2 NO

3 ⃗ 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2OĐến đây họọ̣c sinh củử̉ng cốó́ đượọ̣c kiến thức cũũ̃: Phảử̉n ứng củử̉a Cu trong axit

nitric loãng Qua đây họọ̣c sinh thấó́y đượọ̣c vai trò củử̉a ion NO3 trong môi trườngaxit Vậọ̣y kiến thức mớó́i đượọ̣c hìì̀nh thành và phát triển

Sử dụng khi nghiên cứứ́u tínhchất hóa học củủ̉a hợp chất sắt Fe(II)

Thêm dd H2SO4 loãng vao dd Fe(NO3)2 thấy bọt khí không mau thoat ra vadung dịch không mau đổi thanh mau vang Viêt phương trình hoa học dạng ion

va xac định vai tro của cac chất phản ưng?

2.3.4.2 BàÀ̀i tập nhằm phát triển năng lực vận dụỆ̣ng, củng cốí́ kiến thức vàÀ̀

kỹ năng cho họỆ̣c sinh

Hòa tan một hỗn hợọ̣p gồì̀m 0,01 mol FeO và 0,02 mol Fe2O3 trong dung dịọ̣chcóó́ chứa 0,14 mol HCl thu đượọ̣c dung dịọ̣ch A Cho A tác dụọ̣ng vớó́i dung dịọ̣chKMnO4 dư đã đượọ̣c axit hóó́a bằng dung dịọ̣ch H2SO4 loãng thìì̀ thu đượọ̣c khíó́ B.Viết các phương trìì̀nh hóó́a họọ̣c và tíó́nh thể tíó́ch khíó́ B (ở đktc)

A 2,4 gam va 1,4 lít B 2,4 gam va 1,848 lít.

C 1,28 gam va 1,4 lít C 1,28 gam va 2,744 lít

, H2O)

13