Hệ thống câu hỏi và bài tập phần điện hóa học để bồi dưỡng đội tuyển dự thi olympic hóa học sinh viên toàn quốc (Khóa luận tốt nghiệp)

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáoThS. Nguyễn Đức Minh người đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện giúp em trongquá
trình hoàn thành khóa luận của mình.
Bên cạnh đó, cho phép em được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Bộ
môn Hóa học, Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Quảng Bình, các bạn
sinh viên lớp Đại học Sư phạm Hóa k56 đã tạo điều kiện, động viên khích lệ
em trong thời gian vừa qua.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, nên kết quả nghiên
cứu có thể còn nhiều điều chưa thực hiện được như mong muốn. Vì vậy, em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo, các bạn sinh viên để
báo cáo của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đồng Hới, tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Phan Thị Phương Linh


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Hệ thống câu hỏi và bài tập phần
điện hóa học để bồi dưỡng đội tuyển dự thi olympic hóa học sinh viên toàn quốc” là kết
quả nghiên cứu của riêng em dưới sự hướng dẫn của thầy giáoThS. Nguyễn Đức Minh và
chưa được công bố trong bất kì tài liệu nào.

Sinh viên

Phan Thị Phương Linh


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tên đầy đủ

BTHH

Bài tập hóa học

HSGQG

Học sinh giỏi Quốc gia

NĐCB

Nồng độ cân bằng

BĐ

Ban đầu

PƯ

Phản ứng

THPT

Trung học phổ thông

ĐHSP

Đại học sư phạm

(*)

Bài tập tự ra


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................
A. MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
B. NỘI DUNG ..................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ...................................................................... 3
1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu ............................................................................................. 3
1.2. Bài tập hóa học .............................................................................................................. 4
1.2.1. Vai trò và ý nghĩa của bài tập Hóa học ...................................................................... 4
1.2.2. Hệ thống bài tập điện hóa ........................................................................................... 6
1. 3. Một số khái niệm cơ bản về điện hóa ........................................................................... 6
1.3.1. Dung dịch điện li ........................................................................................................ 6
1. 3.2. Điện cực -Phân loại điện cực ..................................................................................... 8
1. 3.3. Thế điện cực ............................................................................................................ 11
1.3.4. Hằng số cân bằng...................................................................................................... 12
1.3.5. Pin điện hóa .............................................................................................................. 14
1.3.5.1. Khái niệm về pin điện hoá: .................................................................................... 14
1.3.5.2. Suất điện động chuẩn của pin điện hoá ................................................................. 15
1.3.5.3. Năng lượng Gibbs và sức điện động chuẩn của pin .............................................. 16
1.3.5.4. Mối liên hệ giữa sức điện động của pin và các hàm nhiệt động ........................... 17
1.3.6. Sự điện phân ............................................................................................................. 17
1.3.6.1. Khái niệm .............................................................................................................. 17
1.3.6.2. Định luật Faraday .................................................................................................. 18

1.3.6.3. Sự phân cực điện cực. Quá thế .............................................................................. 19
CHƯƠNG II. HỆ THỐNG BÀI TẬP ............................................................................. 21
2.1. Bài tập về thế điện cực và pin điện.............................................................................. 21
2.1.1. Tính thế điện cực chuẩn............................................................................................ 21
2.1.2. Thiết lập sơ đồ pin và viết các phản ứng xảy ra ở điện cực ..................................... 29


2.1.3. Các bài tập tổng hợp về pin điện có liên quan đến pH, cân bằng tạo hợp chất ít tan
và cân bằng tạo phức .......................................................................................................... 33
2.2. Bài tập phản ứng oxi hóa-khử ..................................................................................... 43
2.2.1. Chiều của phản ứng oxi hóa-khử, xác định suất điện động của pin ......................... 43
2.2.2. Tính các hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa-khử............................................. 46
2.3. Bài tập điện phân ......................................................................................................... 48
2.3.1. Thứ tự điện phân, tách các ion trong dung dịch bằng phương pháp điện phân. ...... 48
2.3.2. Hiện tượng cực dương tan, mạ điện ......................................................................... 50
CHƯƠNG III. ĐỀ XUẤT CÁC BÀI TẬP ..................................................................... 53
I. Pin điện và dung dịch ...................................................................................................... 54
II. Điện phân và quá thế ..................................................................................................... 58
C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 66
1. Kết luận........................................................................................................................... 64
2. Kiến nghị ........................................................................................................................ 65
3. Hướng phát triển của đề tài ............................................................................................ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 66


A. MỞ ĐẦU
“Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực – Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ trung
tâm của giáo dục - đào tạo cũng như của toàn xã hội để mỗi quốc gia có thể theo kịp với
sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ trong xu thế toàn cầu hóa như hiện nay.
Trong đó việc phát hiện và bồi dưỡng những sinh viên có năng khiếu về các môn học là

bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo các em thành những người đi đầu trong
các lĩnh vực của khoa học và đời sống. Vì vậy, công tác bồi dưỡng đội tuyển dự thi
Olympic sinh viên là một công tác mũi nhọn trong việc bồidưỡng nhân tài cho nhà trường
nói riêng, cho xã hội nói chung đang được nhà nước ta đầu tư, hướng đến. Hội thi
Olympic Hóa học Sinh viên Toàn quốc được tổ chức hai năm một lần. Đây là cơ hội gặp
gỡ, giao lưu và học hỏi của các sinh viên đam mê Hóa học, là dịp để cán bộ, giảng viên
các trường Đại học trao đổi chuyên môn và chia sẻ kinh nghiệm giảng dạy, nghiên cứu
khoa học, xây dựng các cơ hội hợp tác học thuật cũng như các hướng nghiên cứu hiện đại.
Mục đích của cuộc thi là động viên phong trào học tập và nghiên cứu sáng tạo của sinh
viên trong lĩnh vực hóa học, góp phần phát hiện và khuyến khích, bồi dưỡng các tài năng
hóa học trẻ phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đạihóa đất nước.
Đại hội XI của Đảng xác định "Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu. Đổi mới
căn bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội
hoá, dân chủ hoá và hội nhập quốc tế, trong đó đổi mới cơ chế quản lý giáo dục, phát triển
đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý là khâu then chốt. Tập trung nâng cao chất lượng giáo
dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành,
khả năng lập nghiệp. Đổi mới cơ chế tài chính giáo dục. Thực hiện kiểm định chất lượng
giáo dục, đào tạo ở tất cả các bậc học. Xây dựng môi trường giáo dục lành mạnh, kết hợp
chặt chẽ giữa nhà trường với gia đình và xã hội.
Kết quả bước đầu đó được khẳng định bởi số lượng sinh viên đạt giải quốc gia và
quốc tế ngày càng tăng nhanh. Đặc biệt kết quả tham dự các kỳ thi Olympic quốc tế hóa
học của đội tuyển học sinh giỏi nước ta trong ba năm đầu tiên đã ghi nhận nhiều thành
tích đáng tự hào và khích lệ (Olympiad 28th - 1996 tại Nga, Olympiad 29th - 1997 tại
Canada đạt huy chương bạc và đồng, Olympiad 30th - 1998 tại Australia đạt huy chương
1


bạc và đồng). Trong những năm gần đây Olympic Hóa học trong nước và quốc tế được tổ
chức thường xuyên, thu hút sự tham gia của sinh viên các trường đại học và thành tích đạt
được ngày một tăng khẳng định được vị trí của Việt Nam trên đấu trường quốc tế.

Thực tế trong những năm qua, việc dạy và học ở các đội tuyển dự thi Olympic Hóa
học sinh viên ở các trường đại học gặp những khó khăn và thuận lợi nhất định. Bên cạnh
những thuận lợi như cơ sở vật chất được tăng cường, quy mô giáo dục được mở rộng,
ngân sách đầu tư cho giáo dục nhiều hơn thì còn một số khó khăn như: tài liệu dùng bồi
dưỡng Olympic hóa học còn hạn chế, chưa có một hệ thống bài tập chuyên sâu, nội dung
giảng dạy so với nội dung của đề thi Olympic Hóa học sinh viên còn có khoảng cách xa,
không sát. Vì vậy, để bồi dưỡng được đội tuyển dự thi Olympic Hóa học sinh viên ở các
trường Đại học cấp thành phố, quốc gia được tốt thì nhu cầu thiết yếu là phải có một hệ
thống tài liệu cho tất cả các chuyên đề như: cấu tạo chất, nhiệt hóa học, điện hóa học, hóa
hữu cơ... Trong đó bài tập phần điện hóa học thường được ra trong các kì thi Olympic
Hóa học quốc gia bởi những ứng dụng quan trọng của điện hóa học. Mặt khác, tài liệu bồi
dưỡng đội tuyển Olympic Hóa học sinh viên còn thiếu, chưa được đề cập nhiều, nội dung
kiến thức lý thuyết về điện hóa còn sơ sài, bài tập còn rất hạn chế chưa mở rộng nâng cao.
Xuất phát từ thực tế đó, em quyết định lựa chọn đề tài “ Hệ thống câu hỏi và bài
tập phần điện hóa học để bồi dưỡng đội tuyển dự thi olympic hóa học sinh viên toàn
quốc” với mong muốn góp phần nâng cao hiệu quả quá trình bồi dưỡng đội tuyển dự thi
Olympic Hóa học sinh viên toàn quốc.

2


B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu [1], [4]
Ðiện hóa học là một phần của bộ môn Hóa lý, có nhiệm vụ nghiên cứu những
thuộc tính Hóa lý của dung dịch chất điện phân (hệ ion cân bằng) sự chuyển động của các
ion trong dung dịch dưới tác dụng của điện trường (hệ ion không cân bằng) cũng như
những hiện tượng và quá trình (cân bằng hoặc không cân bằng) xảy ra ở ranh giới pha
điện cực và dung dịch điện phân với sự tham gia của các hạt tích điện (ion hoặc điện tử).
Như vậy, lĩnh vực khảo sát của Ðiện hóa học rất rộng bao gồm cả hệ điện hóa đồng thể

của dung dịch lẫn hệ điện hóa dị thể.
Bài tập phần Điện hóa đóng vai trò quan trọng trong việc dạy và học phần Điện
hóa nói riêng và phản ứng oxi hóa khử nói chung. Muốn hiểu được cơ sở lý thuyết hóa
học không thể không tinh thông việc giải các bài tập điện hóa, đặc biệt là trong dạy học
sinh, sinh viên năng khiếu cho môn Hóa học. Kiến thức giữa các phần, các chương của
Hóa học cũng có mối liên hệ mật thiết với nhau. Chính vì vậy mà số lượng bài tập về
phần điện hóa rất đa dạng và phong phú. Sinh viên có thể sử dụng một số tài liệu Điện
hóa sau để phục vụ quá trình học tập, nghiên cứu: PGS. TS Lê Mậu Quyền, Cơ sở lí
thuyết hóa học – Phần bài tập, NXB Khoa học kỹ thuật; Vũ Đăng Độ (chủ biên), Bài tập
cơ sở lí thuyết các quá trình hóa học, NXB giáo dục Việt Nam; Lâm Ngọc Thiềm, Trần
Hiệp Hải, Nguyễn Thị Thu, Bài tập hóa lý cơ sở, NXB Khoa học kỹ thuật.... Bên cạnh đó,
các bài tập này còn nằm ở nhiều tài liệu, ở nhiều dạng khác nhau, chưa được phân loại rõ
ràng. Mặt khác, nội dung kiến thức hóa học trong các kì thi học sinh giỏi, phần kiến thức
về điện hóa là một trong những nội dung thường đề cập tới, với mức độ từ dễ tới khó.
Phần kiến thức điện hóa mang tính trừu tượng cao, đòi hỏi nhiều kỹ năng tính toán, trong
khi nội dung chương trình của tài liệu giáo trình đề cập đến hệ thống bài tập vận dụng
chưa nhiều nên sinh viên khó khăn trong việc tìm tòi hoặc làm các bài tập nâng cao.
Điện hóa học là lĩnh vực được nhiều nhà khoa học cũng như sinh viên chọn làm
đối tượng nghiên cứu. Một số đề tài nghiên cứu về lĩnh vực điện hóa như: Lê Thị Mỹ
Trang_luận văn thạc sĩ, Xây dựng hệ thống lý thuyết, bài tập phần Hóa lý dùng trong bồi
3


dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa THPT, Trường ĐHSP thành phố Hồ Chí Minh; Cao
Cự Giác – luận văn thạc sĩ, Hệ thống lý thuyết – Bài tập dung dịch chất điện li dùng bồi
dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên ngành hóa, Đại học sư phạm Hà Nội...Tuy nhiên,
trong thực tế giảng dạy ở các trường phổ thông, các trường chuyên nói chung cũng như
đại học chuyên ngành nói riêng việc dạy và học phần kiến thức về điện hoá gặp một số
khó khăn:
- Đã có tài liệu giáo trình dành riêng cho học sinh chuyên hóa, học sinh chuyên

ngành hóa học nhưng nội dung kiến thức lí thuyết về điện hoá còn sơ sài, một số kiến
thức còn trừu tượng khiến sinh viên gặp khó khăn trong việc nghiên cứu.
- Tài liệu tham khảo về mặt lí thuyết thường là những tài liệu thuộc các ngành kỹ
thuật, nhiều tài có nội dung chưa phù hợp để sinh viên tham khảo. Khi áp dụng những tài
liệu này cho sinh viên gặp rất nhiều khó khăn.
- Trong các tài liệu giáo khoa chuyên hóa lượng bài tập rất ít, bài tập cơ bản nếu
chỉ làm các bài trong đó thì sinh viên không đủ “lực” để thi HSGQG, Quốc Tế vì nội
dung các đề thi hằng năm thường rộng và sâu hơn nhiều.
- Tài liệu phần bài tập vận dụng các kiến thức lí thuyết về điện hoá cũng rất ít,
chưa có chuyên đề tổng hợp các đề thi điện hóa học qua các kì thi HSGQG, Quốc tế để
sinh viên tham khảo, rèn luyện kĩ năng, tư duy giải toán logic.
1.2. Bài tập hóa học [8]
1.2.1. Vai trò và ý nghĩa của bài tập Hóa học
Trong thực tiễn dạy học, bài tập hóa học giữ vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện
mục tiêu đào tạo. BTHH vừa là mục đích, vừa là nội dung lại vừa là phương pháp dạy học
hiệu quả, nó không chỉ cung cấp cho sinh viên kiến thức, con đường giành lấy kiến thức
mà còn mang lại niềm vui của quá trình khám phá, tìm tòi, phát hiện của việc tìm ra đáp
số. Đặc biệt BTHH còn mang lại cho người học một trạng thái hưng phấn, hứng thú nhận
thức. Đây là một yếu tố tâm lý quan trọng của quá trình nhận thức đang được chúng ta
quan tâm.

4


Bên cạnh vai trò quan trọng như trên, BTHH còn mang ý nghĩa to lớn đối với học sinh,
sinh viên về các mặt trí dục, đức dục, giáo dục kỹ thuật tổng hợp, giáo dục kỹ thuật hướng
nghiệp... cụ thể như sau:
a) Ý nghĩa trí dục
Làm chính xác hóa các khái niệm hóa học. Củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức
một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. Chỉ khi vận dụng được các kiến thức vào việc

giải bài tập, sinh viên mới nắm được các kiến thức một cách sâu sắc.
Ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất, hệ thống hóa cụ thể bài tập
từng chương, từng phần hoặc nhiều chương liên quan với nhau. Rèn luyện các kỹ năng
hóa học như cân bằng phương trình phản ứng, tính toán theo công thức hóa học và
phương trình hóa học.
Nếu là bài tập thực nghiệm sẽ rèn các kỹ năng thực hành, góp phần vào việc giáo
dục kỹ thuật tổng hợp cho sinh viên. Rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực
tiễn đời sống, lao động sản xuất và bảo vệ môi trường. Rèn luyện kỹ năng sử dụng ngôn
ngữ hóa học và các thao tác tư duy. BTHH còn là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kỹ
năng của sinh viên một cách chính xác.
b) Ý nghĩa phát triển
Phát triển ở sinh viên những năng lực tư duy logic biện chứng, khái quát độc lập,
thông minh và sáng tạo; phát huy một cách tích cực trí lực và hình thành phương pháp
học tập hợp lý cho sinh viên.
c) Ý nghĩa giáo dục
BTHH giúp rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê
khoa học Hóa học. Bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa lao động (lao
động có tổ chức, có kế hoạch, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ nơi làm việc...). Ngoài ra,
BTHH còn có tác dụng góp phần giáo dục cho sinh viên về những đổi thay của đất nước,
về nguồn tài nguyên vô giá của đất nước. Những tác dụng của BTHH là to lớn, nếu thầy
cô giáo biết khai thác nó, sử dụng theo đúng mục đích của chương trình học, phù hợp với

5


Khóa luận đủ ở file: Khóa luận full