Năng lực sử dụng kiến thức: Trình bày được kiến thức về: Hiện tượng điện phân, bản chất dòng điện trong chất điện phân, phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân, hiện tượng cực dương tan.[r]
Trang 1XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
( Thời lượng dự định dạy học: 3 tiết)
I LÍ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ
-Dòng điện trong chất điện phân là một dòng điện được trình bày trong chương trình phổ thông nhằm góp phần hoàn thiện bức tranh về dòng điện trong các môi trường -Dòng điện này gần gũi và có nhiều ứng dụng thú vị trong đời sống, khoa học kỹ thuật Hiện nay, sở giáo dục đang phát động cuộc thi sáng tạo trẻ nếu học sinh hiểu được bản chất dòng điện trong chất điện phân có thể sáng tạo ra nhiều sản phẩm như
mạ kim loại , điều chế hóa chất, đặc biệt các sản phẩm bảo vệ môi trường tích kiệm năng lượng như thay xăng bằng nước
-Chính vì thế chúng tôi xây dựng chuyên đề dòng điện trong chất điện phân nhằm mục đích giúp HS vận dụng được kiến thức vào thực tế cuộc sống tốt hơn và phát triển các năng lực của HS
II MỤC TIÊU CHUYÊN ĐỀ.
1 Kiến thức
- Hiểu hiện tượng điện phân, bản chất dòng điện trong chất điện phân, phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân, hiện tượng cực dương tan
- Hiểu và vận dụng được định luật Fa-ra-đây
- Hiểu nguyên tắc mạ điện, đúc điện, tinh chế và điều chế kim loại
2 Kĩ năng
- Rèn luyện kỹ năng quan sát thí nghiệm và tư duy logic
- Vận dụng kiến thức đã học giải thích được đường đặc trưng Vôn - Ampe
- Tìm hiểu các hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức trong bài học
3 Thái độ:
- Say mê khoa học, kĩ thuật
- Nghiêm túc trong công việc tập thể
- Tự tin khi báo cáo các công việc thực hiện
- Cầu thị, học tập các bạn, mọi người và thầy cô trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu chuyên đề
4 Năng lực hướng tới:
a Năng lực sử dụng kiến thức:
Trình bày được kiến thức về:
Hiện tượng điện phân, bản chất dòng điện trong chất điện phân, phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân, hiện tượng cực dương tan
b Năng lực phương pháp:
+ Đề xuất được phương án chứng tỏ nước tinh khiết không dẫn điện
+ Đề xuất được phương án TN hiện tượng điện phân, hiện tượng cực dương tan + Đề xuất cách điều chế kim loại tinh khiết, mạ kim loại
Trang 2c Năng lực trao đổi thông tin: Thực hiện trao đổi, thảo luận trong nhóm và nghe giảng để
+ Từ kết quả thí nghiệm hiểu được hiện tượng điện phân, hiện tượng dương cực tan + Từ hiện tượng dương cực tan giải thích hiện tượng mạ điện
d Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân:
+ Trình bày được : Ứng dụng hiện tượng điện phân, hiện tương dương cực tan, diện phân với điện cực trơ
+ Mức độ an toàn thí nghiệm cao:
Yêu cầu ở nhà không được làm thí nghiệm với các axit H2SO4, HCl
Khi xảy ra hoả hoạn cháy do chập điện không được dập lửa bằng cách đổ nước vào…
III NỘI DUNG KIẾN THỨC CẦN XÂY DỰNG TRONG CHUYÊN ĐỀ:
I Thuyết điện li : Giảm tải
II Bản chất dòng điện trong chất điện phân
+ Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường
Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại
Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất đi theo Tới điện cực chỉ có các electron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân
III Các hiện tượng diễn ra ở điện cực Hiện tượng dương cực tan
Các ion chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực hoặc với dung môi tạo nên các phản ứng hoá học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân
Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của diện cực vào trong dung dịch
IV Các định luật Fa-ra-đây
* Định luật Fa-ra-đây thứ nhất
Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó
m = kq
k gọi là đương lượng hoá học của chất được giải phóng ở điện cực
* Định luật Fa-ra-đây thứ hai
Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam n
A
của nguyên tố đó Hệ số tỉ lệ F
1
, trong đó F gọi là số Fa-ra-đây
Trang 3k = n
A
F.
1
Thường lấy F = 96500 C/mol
* Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta được công thức Fa-ra-đây :
m = n
A
F.
1
It
m là chất được giải phóng ở điện cực, tính bằng gam
V Ứng dụng của hiện tượng điện phân
Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyên nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện, …
1 Luyện nhôm
Dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy
Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm bằng than, chất điện phân là muối nhôm nóng chảy, dòng điện chạy qua khoảng 104A
2 Mạ điện
Bể điện phân có anôt là một tấm kim loại để mạ, catôt là vật cần mạ Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ Dòng điện qua bể mạ được chọn một cách thích hợp để đảm bảo chất lượng của lớp mạ
IV BẢNG MÔ TẢ CÁC CẤP ĐỘ TƯ DUY TRONG CHUYÊN ĐỀ
Nội dung Nhận biết
(Mô tả yêu cầu cần đạt)
Thông hiểu (Mô tả yêu cầu cần đạt)
Vận dụng (Mô tả yêu cầu cần đạt)
Vận dụng cao (Mô tả yêu cầu cần đạt) Nội dung
1: Bản
chất dòng
điện trong
chất điện
phân
- Nêu được các hạt tải trong chất điện phân
Giải thích được bản chất dòng điện trong chất điện phân
Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ
ra các quy luật vật lí trong hiện tượng điện phân
Nội dung
2:
Các hiện
tượng diễn
ra ở điện
cực Hiện
tượng
dương cực
tan
- Hiểu được hiện tượng cực dương tan
- Hiểu được hiện tượng điện phân với điện cực trơ
Vẽ đường đặc trưng Vôn-Ampe trong thí nghiệm CuSO4 với Anot bằng
Cu sau đó so sánh dạng đường với định luật Ôm trong đoạn mạch chứa R
Chứng minh có hiện tượng dương cực tan
Nội dung
3:
Các định
- Nắm được các công thức của định luật Fa - ra
- Áp dụng thành thạo công thức của định luật Fa
Trang 4luật
Fa-ra-đây
quá trình lam bài tập
Nội dung
4:
Ứng dụng
của hiện
tượng điện
phân
- Hiểu nguyên tắc mạ điện, đúc điện, tinh chế và điều chế kim loại
- Tìm hiểu các hiện tượng thực
tế liên quan đến kiến thức trong bài học
Vận dụng kiến thức trong bài họcsáng tạo ra một số sản phẩm tích kiêm năng lượng, thân thiện môi trường
V XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI CHO CHUYÊN ĐỀ
1.1.Nhận biết
Câu1: Dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của:
A các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường
B các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, electron tự do ngược chiều điện trường
C các electron ngược chiều điện trường, lỗ trống theo chiều điện trường
D các ion và electron trong điện trường
Câu 2: Đơn vị của đương lượng điện hóa và của hằng số Farađây lần lượt là:
mol/C
Câu 4 : Hiện tượng cực dương tan xảy ra khi điện phân dung dịch:
A muối kim loại có anốt làm bằng kim loại
B axit có anốt làm bằng kim loại đó
C muối kim loại có anốt làm bằng kim loại đó
D muối, axit, bazơ có anốt làm bằng kim loại
1.2.Thông hiểu
Câu 5: Ở điều kiện thường, hãy xắp xếp độ dẫn điện tăng dần:
A khí, chân không, chất điện phân, kim loại B chất điện phân, kim loại, chân
không, chất khí
C chất khí, chất điện phân, chân không, kim loại
D chân không, chất khí, chất điện phân, kim loại
Câu 6 : Nguyên nhân làm xuất hiện các hạt mang điện tự do trong chất điện phân là
do:
A sự tăng nhiệt độ của chất điện phân
Trang 5B sự chênh lệch điện thế giữa hai điện cực
C sự phân ly của các phân tử chất tan trong dung môi
D sự trao đổi electron với các điện cực
Câu 7: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có anôt bằng bạc, cường độ
dòng điện chạy qua bình điện phân là 5A Lượng bạc bám vào cực âm của bình điện phân trong 2 giờ là bao nhiêu, biết bạc có A = 108, n = 1:
A 40,29g B 40,29.10-3 g C 42,9g D 42,910-3g
1.3 Vận dụng
Câu 8: Mạ kền cho một bề mặt kim loại có diện tích 40cm2 bằng điện phân Biết Ni =
58, hóa trị 2, D = 8,9.103kg/m3 Sau 30 phút bề dày của lớp kền là 0,03mm Dòng điện qua bình điện phân có cường độ:
Câu 9: Bình điện phân có anốt làm bằng kim loại của chất điện phân có hóa trị 2.
Cho dòng điện 0,2A chạy qua bình trong 16 phút 5 giây thì có 0,064g chất thoát ra ở điện cực Kim loại dùng làm anot của bình điện phân là:
Câu 10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa khối lượng chất giải phóng ra
ở điện cực của bình điện phân và điện lượng tải qua bình Đương lượng
điện hóa của chất điện phân trong bình này là:
A 11,18.10-6kg/C B 1,118.10-6kg/C C 1,118.10-6kg.C D.
11,18.10-6kg.C
Câu 11: Một mạch điện như hình vẽ R = 12Ω, Đ: 6V – 9W; bình điện
phân CuSO4 có
anot bằng Cu; ξ = 9V, r = 0,5Ω Đèn sáng bình thường, khối lượng Cu bám vào catot mỗi
phút là bao nhiêu:
A 25mg B 36mg C 40mg D 45mg
Bài tập tìm tòi, mở rộng:
Câu 12: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, các nguồn điện
giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động 4,5V và điện trở
trong 0,5 Ω Rp là bình điện phân chứa dung dịch AgNO3
với hai điện cực bằng đồng Suất phản điện của bình
R1
R2
Rp E,r
R3
2 0 0
22, 2 3 6
m ( 1 0 -4 k g )
Q ( C )
O
ξ , r
R Đ B
Trang 6điện phân là 3V và điện trở là 1 Ω Các điện trở
R1=4 Ω , R2=6 Ω , R3=9 Ω. Hãy tính:
a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân và qua các điện trở
b) Tính lượng bạc bám vào ca tốt sau khi điện phân 1 giờ 4 phút 20 giây c)Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R3 trong thời gian nói trên
Trang 7THIẾT KẾ CHUYÊN ĐỀ ( SOẠN GIẢNG) TIẾT 26,27,28 : DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
(3 tiết)
I MỤC TIÊU CHUYÊN ĐỀ
1 Kiến thức
- Hiểu hiện tượng điện phân, bản chất dòng điện trong chất điện phân, phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân, hiện tượng cực dương tan
- Hiểu và vận dụng được định luật Fa-ra-đây
- Hiểu nguyên tắc mạ điện, đúc điện, tinh chế và điều chế kim loại
2 Kĩ năng
- Rèn luyện kỹ năng quan sát thí nghiệm và tư duy logic
- Tìm hiểu các hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức trong bài học
3 Thái độ:
- Say mê khoa học, kĩ thuật
- Nghiêm túc trong công việc tập thể
- Tự tin khi báo cáo các công việc thực hiện
- Cầu thị, học tập các bạn, mọi người và thầy cô trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu chuyên đề
4 Năng lực hướng tới:
a Năng lực sử dụng kiến thức:
Trình bày được kiến thức về:
Hiện tượng điện phân, bản chất dòng điện trong chất điện phân, phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân, hiện tượng cực dương tan
b Năng lực phương pháp:
+ Đề xuất được phương án chứng tỏ nước tinh khiết không dẫn điện
+ Đề xuất được phương án TN hiện tượng điện phân, hiện tượng cực dương tan + Đề xuất cách điều chế kim loại tinh khiết, mạ kim loại
c Năng lực trao đổi thông tin: Thực hiện trao đổi, thảo luận trong nhóm và nghe giảng để
+ Từ kết quả thí nghiệm hiểu được hiện tượng điện phân, hiện tượng dương cực tan + Từ hiện tượng dương cực tan giải thích hiện tượng mạ điện
d Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân:
+ Trình bày được : Ứng dụng hiện tượng điện phân, hiện tương dương cực tan, diện phân với điện cực trơ
+ Mức độ an toàn thí nghiệm cao:
Trang 8Yêu cầu ở nhà không được làm thí nghiệm với các axit H2SO4, HCl
Khi xảy ra hoả hoạn cháy do chập điện không được dập lửa bằng cách đổ nước vào…
II HÌNH THỨC, PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
Sử dụng phương pháp dạy học theo nhóm: Chia lớp làm 4 nhóm
Phương pháp vấn đáp, thực nghiệm
Phương tiện: Máy chiếu, thí nghiệm
III Chuẩn bị
1.Học sinh: Ôn lại các KT điều kiện để có dòng điện
2.Giáo viên: Máy chiếu,bộ thí nghiệm điện phân
IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1 Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số
BẢNG NHẬT KÍ DẠY HỌC
Lớp
dạy
( Tiết 1 đã dừng lại
ở…)
Tiết 1 Tiết 2 Tiết 1 Tiết 2
11A
11B
11C
2 Kiểm tra bài cũ:
- Hãy nêu bản chất dòng điện trong kim loại ? Hạt tải điện trong kim loại là gì? Vì sao kim loại dẫn điện tốt?
- Nêu điều kiện để có dòng điện trong các môi trường?
3 Xây dựng kiến thức mới.
Hoạt động 1: Khởi động vào bài học
Chuyển giao nhiệm vụ
Thực hiện nhiệm vụ
Báo cáo, thảo luận
Muốn phủ vàng vỏ Iphone 6 phải làm như nào?
Giáo viên đặt câu hỏi cho học sinh
Học sinh sẽ đề xuất các cách giải quyết: + HS 1: Em mang đến cửa hàng vàng Bảo Tín
+ HS 2: Em mang đến xưởng sơn son thiếp vàng
+ HS 4: Em mang đến xưởng đúc vàng + HS 5: Em mang tiền + Iphone 6 ra cửa
Trang 9Kết luận hoặc nhận định hoặc Hợp thức
hóa kiến thức
hàng mạ điện
Giáo viên:
+ Tất cả các phương pháp trên đều khả thi, thậm chí sơn son thiếp vàng lại là mốt hand made
+ Tuy nhiên, để đảm bảo về thẩm mĩ và độ bền cơ - hoá học thì hiện nay người ta dùng giải pháp mạ điện là tốt nhất
Hoạt động 2: Phát triển năng lực đọc hiểu và giải thích hiện tượng tích hợp lý -hoá.
Bước 1: Khởi động.
Vậy môi trường để mạ là gì ?
Bước 2: Chuyển giao nhiệm vụ
Em hãy tìm hiểu nhanh Thuyết điện li
để rút ra khái niệm vể chất điện phân ?
Bước 3: Thực hiện nhiệm vụ
- HS: Tìm hiểu Thuyết điện li
Bước 4: Báo cáo thảo luận:
thảo luận và rút ra khái niệm về chất điện
phân
Bước 5: Kết luận hoặc nhận định hoặc
Hợp thức hóa kiến thức.
- GV: Tổng hợp các ý kiến của học sinh
và nêu kết luận chính xác về chất điện
phân
- GV: Môi trường dùng để mạ điện như
đã nêu ở trên, chính là môi trường điện
phân mà các em vừa tìm hiểu
Các dung dịch axit, bazo,muối hoặc trạng thái nóng chảy của chúng được gọi là chất điện phân
Hoạt động 3: Phát triển năng lực tự chế tạo dụng cụ và tiến hành thí nghiệm để chứng tỏ chất điện phân dẫn điện.
- Khi trời mưa bão, nếu dây điện bị đứt, hai đầu dây trạm xuống đất có nước Theo các
em, ta có được lại gần không ? Tại sao ?
- GV: Để hiểu rõ vấn để nay, chúng ta sẽ tiến hành thí nghiệm của bài học hôm nay
Trang 10Hoạt động Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ.
- Chuẩn bị
+ Chia lớp học thành 4 nhóm
+ Mỗi nhóm có một bộ dụng cụ thí nghiệm
gồm: Bình, điện kế nhạy, nguồn điện, hai
điện cực bằng than chì, nước cất, muôi
CuSO4
+ Phát phiếu học tập
- Giao nhiệm vụ: Với bộ dụng cụ thí
nghiệm hiện có hãy thực hiện các yêu cầu
sau:
+ Lắp ráp mạch điện: Nguồn điện, dây nối,
hai điện cực (Anot, catot)
+ Tiến hành thí nghiệm, ghi hiện tượng đã
quan sát được vào phiếu học tập (thời gian
làm thí nghiệm 2 phút)
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ.
- Các nhóm HS Tiến hành lắp ráp thí
nghiệm và thực hiện 2 thí nghiệm:
+ Với nước tinh khiết
+ Với chất điện phân là dung dịch CuSO4
- Ghi hiện tượng quan sát được và nhận
định của nhóm vào phiếu học tập
Bước 3: Báo cáo thảo luận:
Các nhóm nộp phiếu học tập cho GV;
hoặc đại diện nhóm trình bày
Bước 4: Kết luận.
-Dung dịch điện phân dẫn điện Hạt tại
điện trong chất điện phân là các ion dương,
ion âm trái dấu Các hạt tải điện trên là do
muối, axit, bazo phân li tạo nên
- Điện trường giữa hai điên cực đã làm các
điện tích chuyển động, tạo thành dòng
điện
- GV Trình chiếu hình ảnh về sự hình
thành các ion Cu2+, SO42- và sự chuyển
Có dòng điện chạy qua
Nguyên nhân
Quá trình hình thành hạt tải điện
Sự di chuyển của các hạt tải điện trong điện trường Nước
cất Dung dịch CuSO4
Trang 11động của chúng trong điện trường.
- Hỏi: Bản chất dòng điện trong chất điện
phân ?
- Khẳng định về bản chất dòng điện trong
chất điện phân
Hỏi: Hãy quan sát các hiện tượng xảy ra ở
2 điện cực khi có dòng điện chạy qua bình
điện phân ?
- Yêu cầu HS rút điện cực catot ra khỏi
bình điện phân và quan sát màu sắc
- Hỏi: Vì sao catot lại có màu đỏ gạch ?
- Điều đó chứng tỏ dòng điện trong chất
điện phân có khả năng gì ?
* Tích hợp bảo vệ môi trường và kỹ năng
sống : Cho HS quan sát một số hình ảnh
- Đánh bắt cá bằng xung điện: Hỏi lợi,
hại ?
- Hình ảnh ngập lụt khi vẫn có dòng điện
- Hỏi: Nếu trường hợp cháy nổ do chập
điện và vẫn còn dòng điện thì có nên dùng
nước để dập lửa không ?
-Bản chất dòng điện trong chất điện phân:
là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm theo hai chiều ngược nhau Các hạt tải điện trên là do các mối, axit, bazo phân li tạo nên
+ Đặc điểm:
- Dòng điện trong chất điện phân còn giải phóng các chất ở điện cực
- Dòng điện trong chất điện phân còn có khả năng làm vận chuyển các chất
Hoạt động 4: Các hiện tượng diễn ra ở điện cực.
Làm thế nào để làm mất lớp đồng đang bám vào catot ?
1 Bình điện phân dương cực tan
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ.
-Em hãy tiến hành thí nghiệm để có thể
làm mất lớp đồng đang bám vào điện cực
bằng than này ? Cho biết nguyên nhân của
hiện tượng ?
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ.
- Các nhóm HS tiến hành TN: Đảo vị trí 2
điện cực, điện cực có đồng bám vào làm
Anot, cho phần đồng bám nhiều ở phía đối
diện với catot
- Sau thời gian ngắn, lớp đồng ở Anot biến