Một trong những dạng bài tập khó, học sinh thường mắc sai lầm trong quá trình giải nhưng lại ít có tài liệu viết về phương pháp giải, đó là bài tập điện phân, đặc biệt là dạng bài tập về điện phân dung dịch.
Nhiều năm giảng dạy môn Hóa học, cô Mai Thị Hợi - giáo viên Trường THPT Yên Định 2 (Thanh Hóa) - chia sẻ một số sai lầm học sinh thường mắc phải khi làm bài tập điện phân và đưa ra phương hướng giúp giải đúng dạng bài tập này.
Những sai lầm thường gặp
Cô Mai Thị Hợi cho rằng, nhiều học sinh khối 12 khi làm dạng bài tập phần điện phân đều mắc sai lầm cơ bản sau:
Nhầm lẫn các điện cực dẫn đến nhầm lẫn các quá trình xảy ra ở điện cực;
Chưa biết sử dụng hệ quả của Faraday để giải nhanh bài tập điện phân;
Học sinh xác định nhầm lẫn trường hợp H2O bắt đầu điện phân ở các điện cực;
Nhầm lẫn thứ tự các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực; không để ý đến những phản ứng phụ có thể xảy ra giữa các sản phẩm trong quá trình điện phân;
Nhầm lẫn khi viết phương trình điện phân với điện cực anot hòa tan; nhầm lẫn khi tính khối lượng chất tạo thành ở điện cực.
Những sai lầm đó dẫn đến sẽ giải sai hoặc không giải được các bài tập điện phân.
Để khắc phục những sai lầm nói trên, cô Hợi cho rằng, giáo viên phải hệ thống hóa kiến thức trọng tâm một cách logic và khái quát nhất về phần điện phân. Đồng thời, tham khảo các tài liệu có liên quan đến điện phân và đưa ra những ví dụ cụ thể để chỉ ra những sai lầm học sinh thường gặp.
Giáo viên cũng cần nắm vững các phương pháp giải bài tập và xây dựng hệ thống bài tập phải thật sự đa dạng, nhưng vẫn đảm bảo trọng tâm của chương trình phù hợp với đối tượng học sinh; luôn quan tâm và có biện pháp giúp đỡ các em học sinh có học lực yếu, kém; cung cấp bài tập tương tự phù hợp với đối tượng học sinh và xây dựng đề kiểm tra đối chứng kết quả ở các lớp thực hiện và không thực hiện đề tài.
Đối với học sinh, phải tích cực rèn kỹ năng hệ thống hóa kiến thức sau mỗi bài, mỗi chương, đặc biệt là phần lí thuyết và bài tập có liên quan đến điện phân; tích cực làm bài tập ở lớp và đặc biệt là ở nhà và rèn cho bản thân năng lực tự học, tự đánh giá.
Sai lầm và cách khắc phục trong những bài toán cụ thể
Sai lầm khi xác định điện cực và các quá trình xảy ra ở điện cực:
Ví dụ: Viết sơ đồ và phương trình điện phân muối NaCl, MgCl2 nóng chảy để điều chế các kim loại tương ứng.
Lời giải sai: Học sinh cho rằng: ion (-) nằm ở điện cực (-) còn ion dương (+) nằm ở điện cực (+).
Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Đây là câu hỏi dễ, đối với học sinh khá, giỏi ít bị mắc sai lầm này, bị mắc chỉ do các em chủ quan trong khi làm. Việc nhầm lẫm này chủ yếu xảy ra đối với các em học sinh có lực học trung bình và yếu do hạn chế về mặt tư duy, cũng như trí nhớ.
Cách khắc phục: Giáo viên cần nhắc lại kiến thức điện phân nóng chảy, đồng thời cho các em luyện tập nhiều thông qua bài tập tương tự.
Sai lầm khi xác định thứ tự các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực:
Ví dụ: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl3 1M , FeCl2 2M , CuCl2 1M và HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện là 5A trong 2 giờ 40 phút 50 giây . Tính khối lượng kim loại thu được ở catot?
Đây là dạng bài khó, với học sinh có lực học trung bình và yếu hầu như không làm được bài này. Còn với học sinh có lực học khá, giỏi biết vận dụng hệ quả của định luật Faraday nhưng lại sai lầm khi xác định: Fe3+ + 3e → Fe. Do các em quên thứ tự dãy điện hóa hoặc nhầm lẫn do chủ quan.
Cách khắc phục: Giáo viên cần nhấn mạnh quá trình khử: Fe3+ + 1e → Fe2+. Đồng thời cung cấp lại kiến thức cần nhớ.
Sai lầm khi tính lượng chất tạo trên điện cực:
Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch CuCl2 2 M và AgNO3 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện là 5A trong 2 giờ 40 phút 50 giây. Tính khối lượng kim loại thu được ở catot?
Học sinh chủ quan, nóng vội khi giải bài tập này. Một số suy nghĩ rằng đã là điện phân thì phải áp dụng định luật Faraday và thời gian điện phân bài cho là để tiến hành điện phân cả 2 kim loại như nhau.
Số khác cho rằng có cố mol kim loại là có khối lượng rồi, áp dụng công thức Faraday chỉ khi không cho số mol.
Cách khắc phục: Chỉnh sửa những suy nghĩ lệch lạc của học sinh bằng cách dùng sơ đồ điện phân thực tế để giải thích. Giáo viên cần hướng dẫn học sinh áp dụng hệ quả của định luật Faraday để tính nhanh, đồng thời lại chính xác.
Sai lầm khi xác định trường hợp H2O điện phân các điện cực:
Ví dụ: Điện phân 2 lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl và CuSO4 đến khi H2O bị điện phân ở hai cực thì dừng lại, tại catốt thu 1,28 gam kim loại và anôt thu 0.336 lít khí (ở điều kiện chuẩn). Coi thể tích dung dịch không đổi. Tính pH của dung dịch thu được?
Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Xác định có sự điện phân của H2O nhưng lại xác định sai về số mol e trao đổi do không xác định được thời điểm nước bắt đầu điện phân ở điện cực.
Cách khắc phục: Giáo viên lưu ý cho học sinh về thể tích khí sinh ra trong đó có cả khí oxi do nước điện phân; củng cố lại kiến thức điện phân dung dịch của các ion, yêu cầu học sinh phải nhớ.
Không để ý đến những phản ứng phụ có thể xảy ra giữa các sản phẩm trong quá trình điện phân:
Ví dụ: Tiến hành điện phân dung dịch NaCl (điện cực trơ, không màng ngăn) sau thời gian. Hãy xác định các chất tan trong dung dịch sau điện phân?
Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Học sinh không lường được sẽ có phản ứng phụ xảy ra trong quá trình điện phân.
Cách khắc phục: Giáo viên giới thiệu một số trường hợp xảy ra phản ứng phụ giữa các chất trong phản ứng. Lưu ý học sinh viết phản ứng điện phân cần chú ý các phản ứng phụ xảy ra giữa các sản phẩm đó; yêu cầu học sinh phải nhớ.
Sai lầm trong điện phân dung dịch với điện cực anot hòa tan:
Ví dụ: Viết sơ đồ và phương trình điện phân dung dịch CuSO4 (với anot Cu- anot tan)?
Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Ít được tiếp xúc với các dạng viết sơ đồ điện phân điện cực anot hòa tan, mà chỉ là điện cực trơ. Do đó học sinh nhầm lẫn theo thói quen là rất dễ.
Cách khắc phục: Học sinh viết theo thói quen sự điện phân của dung dịch CuSO4 mà quên không để ý đến sự điện phân dùng điện cực anot hòa tan. Giáo viên cần nhấn mạnh và cho thêm ví dụ để học sinh dễ nhớ.
Chưa biết sử dụng hệ quả của Faraday để giải nhanh bài tập điện phân:
Ví dụ 10: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 3860 giây. Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hoà tan m gam Al. Giá trị lớn nhất của m là:
A. 4,05; B. 2,70; C. 6,75; D. 5,40
Nguyên nhân dẫn đến sai lầm: Tính thông thường nhưng không so sánh với kết quả tính theo định luật Faraday. Học sinh cho rằng qúa trình điện phân là hết Cl-
Cách khắc phục: Lưu ý thời gian điện phân, học sinh cần biết thời gian đó điện phân được những chất nào để có thể làm đúng bài toán này.
Những sai lầm nói trên phần lớn xuất phát từ sự thiếu chắc chắn về kiến thức, cộng với thói quen làm bài thường gặp những “tình huống thuận lợi” dẫn tới tư tưởng chủ quan, nóng vội, cẩu thả.
Đôi khi cũng gặp phải ở tình huống học sinh bị áp lực tâm lí khi làm bài dẫn tới trạng thái không kiểm soát nổi hành vi của bản thân.
Để khắc phục những sai lầm đó, ngoài những biện pháp đã nêu, cô Hợi cho rằng, giáo viên vẫn cần giúp học sinh rèn luyện các đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, kiên trì và đặc biệt là khắc phục những điểm yếu tâm lí khi làm bài. Giáo viên cũng nên tạo cho học sinh thói quen “tự vấn”, “tự phản biện” khi làm bài để phát hiện và hạn chế tối đa các sai lầm mắc phải.
