Интегрированное занятие физика + химия по теме Электролиз с точки зрения физики и химии

   Цели занятия: расширить представления учащихся об электролизе как физико-химическом процессе, формировать представление о процессе научного познания и творческое отношение к учебной деятельности; развивать логическое мышление и способствовать овладению исследовательскими умениями; воспитывать чувство коллективизма и умение работать в команде.

   Задачи занятия: совершенствовать знания о связях процессов в природе. Способствовать совершенствованию интеллектуальных умений (анализа, прогнозирования, умения устанавливать причинно-следственные связи). Продолжить формирование ценностного отношения к исследовательской деятельности как основному способу получения знаний в химии и физике.

Ход занятия

Учащиеся разбиваются на 4 группы, каждая группа получает своё задание. На выполнение задания даётся 20-30 минут. В группах учащиеся могут разделиться на подгруппы для выполнения каждой части задания. Работа оформляется письменно и представляется группой устно в конце занятия.
Ребята повторяют правила техники безопасности. После чего группы приступают к работе.

   Группа физиков- исследователей занимается практическими исследованиями, не производя вычислений, но, стараясь объяснить полученный результат.

Задания:
1. Картофельный элемент. Получите картофельный элемент и зафиксируйте электрический ток при помощи гальванометра. (Можно использовать яблоко).
К клеммам гальванометра демонстрационного амперметра присоединяют медные провода. К концу одного из них прикрепляют железный провод. Втыкают медный и железный провод в картофелину – стрелка гальванометра отклоняется.
Возможное объяснение: в картофелине содержится раствор минеральных солей, являющийся электролитом. Разнородные проволоки образуют гальванический элемент.
2. Проверьте, является ли обычная вода электролитом? Как зависит сила тока от расстояния между пластинками и от площади их погружения в воду? Как зависит сила тока от концентрации раствора соли?
Латунную и цинковую пластину соединяют с гальванометром и опускают в сосуд с водой. Гальванометр обнаруживает ток. После этого расстояние между пластинами уменьшают, а затем увеличивают. Наблюдают, что при увеличении расстояния между пластинами сила тока уменьшается, а при уменьшении – увеличивается. При изменении площади погружения пластинок сила тока изменяется. В воде растворяют немного поваренной соли, сила тока в цепи увеличивается.
Возможное объяснение: вода всегда содержит в растворённом состоянии минеральные соли. При опускании двух разнородных пластин получается гальванический элемент.
Всякий источник тока обладает внутренним сопротивлением. Оно зависит от расстояния между пластинами и площади, погружённой в раствор.
При растворении поваренной соли в воде сопротивление элемента уменьшается, а сила тока увеличивается.
3. Исследуйте почву на содержание в ней соли.

В алюминиевый сосуд от калориметра помещают исследуемую почву и дистиллированную воду. Стакан и цинковую пластину подсоединяют к миллиамперметру (гальванометру). По степени отклонения стрелки гальванометра судят о содержании соли в почве.
Возможное объяснение: полученный прибор представляет собой гальванический солемер, предназначенный для определения содержания соли в почве. Чем больше в почве соли, тем более концентрированный электролит получается, тем большую силу тока фиксирует гальванометр.

Группа физиков – практиков проводят эксперименты, производя измерения и вычисления. Эту работу поручают более подготовленным учащимся.
Задание: Используя сосуд с раствором медного купороса, медные электроды, весы с гирями, амперметр, источник постоянного напряжения, часы, реостат, ключ, электрическую плитку, соединительные провода, определите элементарный заряд.
Можно дать инструкцию к проведению опыта.

   Следующая группа формируется из учащихся, проявляющих интерес к химии. Этой группе присваивается статус химиков-исследователей. Они получают задание: провести электролиз раствора сульфата меди с графитовым и медными электродами.
Налить в электролизер 5% раствор сульфата меди, опустить в него угольные электроды, включить ток. Через несколько минут выключить ток, отметить красный налёт меди на катоде. Написать уравнение катодного и анодного процессов.
Поменять электроды местами (так, чтобы анодом стал электрод, покрытый слоем меди), снова пропустить электрический ток. Что происходит с медью на аноде? Какое вещество выделяется на катоде? Написать уравнение катодного и анодного процессов.

   Следующая группа учащихся-химиков получают задание на составление схем электролиза некоторых солей с выполнением расчётных задач.
1. Составьте схемы электролиза водного раствора хлорида меди с использованием инертного электрода.
Задача. При электролизе раствора хлорида меди (ІІ) масса катода увеличилась на 8г. Какой газ выделился и каковы его масса и объём (н. у.)?
2. Составьте схемы электролиза водного раствора хлорида натрия с использованием инертного электрода.
Задача. При электролизе водного раствора хлорида натрия выделилось 7,2л водорода (н. у). Вычислите, сколько по массе и количеству вещества образовалось гидроксида натрия в растворе?

Следующий: