[19 мая!] Практическая онлайн-конференция «Компетенции XXI века» Подтвердить участие→
Конкурс разработок «Пять с плюсом» май 2021
Добавляйте свои материалы в библиотеку и получайте ценные подарки
Конкурс проводится с 1 мая по 31 мая

Интегрированный урок ( физика- химия) по теме "Электролиз"

Интегрированный урок по теме " Электролиз" проводится совместно с учителями физики и химии, чтобы показать общность процесса электролиза с точки зрения наук физики и химии.Цель учителя химии- закрепить знания о теории электролитической диссоциации, а целью учителя физике на данном уроке- повторить знания по теме : « Электрический ток в жидкостях» , понятие электрический ток; алгоритм работы с электрической цепью;
Просмотр
содержимого документа

Интегрированный урок (физика – химия) по теме «Электролиз» 11 класс

Раздел: преподавание химии.

Цели.

1.Закрепить знания о теории электролитической диссоциации, процессах окисления и восстановления, используя возможности химического эксперимента.

2.Повторить знания  по теме : « Электрический ток в жидкостях» , понятие электрический ток; алгоритм работы с электрической цепью;

3.Показать общность процесса электролиза с точки зрения наук физики и химии

Оборудование: приборы для электролиза, источник электрического тока, компьютер.

Реактивы.  Растворы: хлорид меди (II), сульфат меди (II), сульфат натрия.

План урока

1.Сообщение цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности.

2.Актуализация(Физика- повторение понятий эл. ток, эл цепи; химия основные правила электролиза расплавов и растворов)

3. Закрепление знаний путем проблемного  демонстрационного химического эксперимента (электроды инертные):

 - опыт 1. Электролиз раствора хлорида меди (II) CuCl2

 - опыт 2 .Электролиз раствора сульфата меди (II) CuSO4

 - опыт 3 .Электролиз раствора сульфата натрия Na2SO4

4. Корректировка опорных знаний.

5.   Выводы по уроку. Подведение итогов работы.

Конспект урока

Учитель химии.

Здравствуйте, садитесь.

Сегодня  урок по проблеме электролиза солей, одного из самых сложных и важных физико-химических процессов. Это понятие дается и в курсе физики и в курсе химии. В заданиях ЕГЭ по физике и химии этот вопрос тоже поставлен. И наша задача: повторить знания о  процессе электролиза с точки зрения теории электролитической диссоциации, окисления и восстановления, вспомнить понятия электрического тока, его характеристик и основных элементов электрической цепи.   

 И, конечно же, ответить, на главный вопрос - где и с какой целью можно использовать этот процесс в практической деятельности.              

С точки зрения химика, процесс электролиза это: «Совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих на электродах при пропускании электрического тока через растворы или расплавы электролитов».                             

А с точки зрения физика: «Электролиз - это процесс выделения на электродах вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями».                                                              

Вопросы для  повторения

1 карточка 

2 карточка

3 карточка 

1. Атом, потерявший 1 или 2 электрона называется. …

2. Направленное движение заряженных частиц ..

3. Электрод с положительным зарядом…

4.Вольтметр в цепь подключают…., а амперметр…

1. Атом, получивший 1 или 2 электрона называется

2. Растворение - это …  -  … процесс.

3.Техническое направление  электрического тока…..

4.Вольтметр в цепь подключают…., а амперметр…

1. Растворы и расплавы, проводящие электрический ток называют…

2. Электрод с отрицательным зарядом…

3 При диссоциации вещества образуются … и…

4.Вольтметр в цепь подключают…., а амперметр…

 

 

 Из определения видно, что это процесс, который протекает на электродах. Но это понятие больше физическое, чем химическое, и поэтому я попрошу учителя физики уточнить, что значит это понятие.

Учитель физики. Катод подключен к отрицательному полюсу и, поэтому, имеет отрицательный заряд, на его поверхности избыток электронов.  К нему движутся-  катионы.  Анод - подключен к положительному полюсу, т.е. на его поверхности недостаток электронов. К нему движутся - анионы. Вследствие этих процессов осуществляется перемещение электронов по внешней цепи- электрический ток.

(Слово учителя химии).

И так на катоде  катионы принимают недостающие электроны и восстанавливаются, а на аноде анионы отдают избыток электронов и окисляются.

И так как эти два процесса происходят одновременно, то, количество отданных и принятых электронов должно быть одинаково.

Вы знаете, что   металлы от лития до алюминия - не восстанавливаются при электролизе, от цинка до свинца - возможно выделение и металла и водорода, от меди до золота — восстанавливаются только ионы металла.                                                                                                                          

Но лучший способ установления истины - это эксперимент, попытаемся осуществить процесс электролиза в группах

 - группа 1 Электролиз раствора хлорида меди (II) CuCl2

 - группа  2 Электролиз раствора сульфата меди (II) CuSO4

 - группа 3 Электролиз раствора сульфата натрия Na2SO4

Учитель физики 

Вспомним правила ТБ.

1.Смыкание и размыкания ключа проводить с разрешения учителя

2. Включать собранную цепь только после проверки учителем

3. Не допускать разбрызгивания электролита

4. При попадании раствора химического вещества на кожу рук немедленно промыть водой с мылом.

 Алгоритм работы на карточке на столе.

1 . Соберите электрическую цепь по схеме

2.Опустите электроды в ванну с раствором

3.Замкните ключ и одновременно включите секундомер

4.Наблюдайте внимательно за процессами, происходящими в электролитической ванне

5. Результаты наблюдения запишите в тетрадь

Алгоритм КАРТОЧКА №1

Проведем электролиз раствора соли бескислородной кислоты, а именно хлорида меди (II).

Нальем в электролизер прибора водный раствор хлорида меди (II), погрузим электроды, присоединим их к источнику постоянного тока и пропустим электрический ток. 1) Что мы наблюдаем?

2) Что происходит в воде с хлоридом меди (II)? Напишите уравнение диссоциации этой соли.   

3)Каково уравнение реакции диссоциации воды?

4) напишите схему электролиза раствора этой соли

 

Вывод: Чем менее активен металл, т.е., чем правее он расположен в электрохимическом ряду напряжений металлов, тем легче его положительно заряженный ион будет приобретать недостающие электроны, и превращаться в нейтральные атомы.

 

Правило 1.Путем химического эксперимента установлено, что существуют металлы, которые никогда не образуются при электролизе растворов солей путем восстановления их ионов из раствора. Это ионы от Li+ до А13+.

Ионы от Zn2 + до Рв2+ - восстанавливаются наряду с ионами водорода Ионы от Си2+ до Аи3+ - восстанавливаются, причем выделяется чистый металл.                        

Алгоритм КАРТОЧКА №2

Проведем электролиз раствора соли раствора сульфат меди (II) - CuS04.  Нальем в электролизер прибора водный раствор сульфат меди (II), погрузим электроды, присоединим их к источнику постоянного тока и пропустим электрический ток.  . 1) Что мы наблюдаем?

2) Что происходит в воде с сульфатом меди (II)  Напишите уравнение диссоциации этой соли.   

3)Каково уравнение реакции диссоциации воды?

4) напишите схему электролиза раствора этой соли

 Как вы считаете, что будет происходить на катоде? Запишите уравнение реакции процесса восстановления.

(О) На катоде будет выделяться медь, на аноде окисление ионов  будет происходить в последнюю очередь. А из смеси анионов в первую очередь будут окисляться ионы бескислородных кислот.

Правило 2. химическая активность уменьшается.

Ну ,а если таковых нет, то будет окисляться вода:                          20 - 4е = O2 + +

Так как, число электронов принятых ионами меди меньше, чем отдано молекулами воды, составим баланс данной окислительно -восстановительной реакции:

К(-) [Сu +2е =Си]                              2/2       восстановление

 А(+)[2Н20 - 4е = 02° + 4]            4 /1         окисление

2CиS04+ 2Н20 = 2Си+ 02 + 2 H2S04

Алгоритм КАРТОЧКА №3

Проведем электролиз раствора соли сульфата натрия. Нальем в электролизер прибора водный раствор сульфата натрия, погрузим электроды, присоединим их к источнику постоянного тока и пропустим электрический ток. 1) Что мы наблюдаем?

2) Что происходит в воде с сульфатом натрия Напишите уравнение диссоциации этой соли.   

3)Каково уравнение реакции диссоциации воды?

4) напишите схему электролиза раствора этой соли 

 

 

 

Na2S04=2Na+ + S042-

Согласно правилу №1 для катодных процессов: катионы натрия не восстанавливаются из раствора, происходит восстановление воды и выделение газа водорода.

Согласно правилу №2 для анодных процессов: анионы сульфата не окисляются на аноде, а происходит окисление молекул воды и выделение кислорода.

К(-) [ 2Н20 + 2е = Н2° + 2 ОН-] 2 /2 восстановление

А(+)[2Н20-4е = О2 + 4] 4/ 1 окисление

           20 = 02 + 2Н20 + 4 Н20;  20 = 02 + 2 Н2

Вывод: При электролизе водного раствора сульфата натрия происходит разложение молекул воды с образованием двух газов: кислорода и водорода, ионы натрия и сульфата непосредственно в процессе электролиза не участвуют, но с их помощью происходит перенос зарядов в растворе, т.е. обеспечивается прохождение электрического тока через раствор.

Итак, мы рассмотрели многочисленные случаи электролиза солей, убедились на опыте, что это совокупность двух процессов: окисления и восстановления, которые протекают на электродах под действием электрического тока.

Это сложный и многогранный процесс, который полностью мы сегодня еще не рассмотрели и продолжим разговор на следующем уроке. Но сегодня мы должны ответить еще на один вопрос. Где применяется этот процесс?

 

Учитель физики.

Теоретические основы электролиза вы разобрали относительно хорошо, но для вас не секрет, что этот процесс был изучен и с количественной стороны.

1) С именем какого ученого физика связывают процесс электролиза?

2) Попытайтесь, пожалуйста, вспомнить, как формулируется закон электролиза Фарадея?

3) А теперь воспроизведите, пожалуйста, на доске математическую запись этого закона, т.е. формулу, отображающую этот закон:  m = k*I*t

4) Расшифруйте эту формулу, все величины и единицы их измерения

 

мы предлагаем подборку  разноуровневых  заданий по теме «Электролиз», решение которых поможет вам в подготовке к итоговой аттестации в форме ЕГЭ                

Учитель физики: А сейчас решим задачу на данный закон Фарадея. 

Рассчитайте массу серебра которая образуется при электролизе  водного раствора нитрата серебра с графитовыми электродами на аноде, если выделился кислород массой 6 г.

Учитель физики: Как будем решать поставленную перед нами задачу? (составим химические схемы процесса и из уравнения найдём массу серебра.)

Решение 1. (химическое)

Составим схемы электродных процессов электролиза:

4 на катоде: Ag+ + e- Ag0

1 на аноде: 2H2O          O2 + 4H+ + 4e-

Суммарный процесс:

4Ag+ +  2H2O            4Ag  + O2 + 4H+

Из суммарного уравнения видно, что при образовании 1 моль кислорода выделяется 4 моль серебра, т.е.

m(Ag0) =4n(O2) = 4*6/32 = 0,75(моль).

m(Ag0) = 0,75* 108 = 81(г)

Решение 2. (физическое)

Из объединенной формулы законов Фарадея масса выделившегося вещества равна:

m = Q*M / z *F

гдеQ - количество электричества, пропущенного через электролизер;

М - молярная масса выделившегося вещества; F - постоянная Фарадея, равная 96 500 Кл/моль; z - число электронов, участвующих в электродном процессе. Преобразовав формулу, получаем:

Q = m*z*F/M;

Q = 6*4*96 500/32 = 723,75 (Kл).

Такое же количество электричества было затрачено на выделение серебра.

Следовательно, масса выделившегося серебра равна:

m = 72 375 *108/1*96 500 = 81 (г).

В заключительной части урока учителя еще раз с помощью учеников формулируют выводы.

  •            Электролиз - это окислительно-восстановительный процесс, протекающий под воздействием постоянного электрического тока;
  •        электролиз протекает в электролитах при наличии подвижных ионов, а они есть в их расплавах и растворах;
  •         для определения продуктов электролиза водных растворов электролитов необходимо учитывать ряд напряжений металлов и окислительный ряд анионов;
  •         активные металлы, стоящие в р.н.м. до алюминия(включительно), можно получить только электролизом расплавов электролитов;

неактивные металлы можно получить электролизом расплавов и растворов их солей наряду с другими методами (пиро- и гидрометаллургией).

 

Рефлексия:  1 Знал-     ;  2 Узнал-               ; 3 Остался вопрос-

               

 

Литература,используемая для подготовки информации, для работы в классе:

     Касьянов В. А. Учебник физики. – М.: Дрофа, 2002.

  • Подабаев Н.И. Электролиз. Пособие для учителей. - М.; «Просвещение», 1969.
  • Настольная книга учителя. Химия. 9 кл. - М.: Дрофа, 2002.
  • Энциклопедия для детей. Том 14. Техника. - М.: Аванта+, 2000.
  • Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. - М.: Аванта+, 2000.
  • «Элементарный учебник физики». Том 2 / Автор Лансдберг Г.С. - М.: Наука, 1999.
  • http ://www. alhimik.ru/
  • О.B. Вятченникова. Электролиз.//Химия. Приложение к газете «Первое сентября», №24, 1998.
  • А.Ф. Аспицкая. К изучению электролиза в курсе химии, Химия в школе, «Педагогика», 1991.
  • Г.М. Чернобельская, И.Н. Чертков Химия, «Учебная литература для медицинских училищ». М.: Медицина, 1986г.

 

Информация о публикации
Загружено: 13 апреля
Просмотров: 57
Скачиваний: 0
Бессонова Марина Геннадиевна
Химия, 11 класс, Уроки

Проверьте знания своих учеников интересными заданиями

Красочные наградные дипломы и сертификаты для участников, свидетельства и благодарности каждому учителю, ежемесячный розыгрыш ценных призов!

Скачать материал