Интегрированный урок в группе физико-химического профиля Электролиз как одна из основных физико-химических процессов и его применение


Цели урока:

  • расширить и углубить знания учащихся по теме: “Электролиз”;
  • показать широкое прикладное значение электролиза.

Задачи:

  • сформировать умение самостоятельно применять и систематизировать знания;
  • продолжить развитие познавательного интереса к предметам физика и химия;
  • воспитание чувства взаимопомощи и ответственности;
  • содействовать развитию у детей умения осуществлять самоконтроль и
    самооценку.

Тип учебного занятия: нетрадиционный урок.

Инструментарий:

  • ноутбук;
  • проектор, экран;
  • презентация урока “Электролиз”;
  • карточки с практическими заданиями;
  • электронный учебник по химии “Виртуальная лаборатория”;
  • оборудования для лабораторной работы.

Этапы урока:

  • организационный;
  • электролиз – физико-химический процесс;
  • виртуальная лабораторная работа № 1: “Электролиз растворов”;
  • применение электролиза;
  • лабораторная работа № 2: “Сборка гальванического элемента и его
    испытание”;
  • решение задач;
  • подведение итогов занятия.

1. Организационный (на экране слайд презентации “Ход урока”).

2. Актуализация знаний (слайд презентации “Портрет Фарадея”).

Фарадей Майкл английский физик, основоположник современной концепции поля в
электродинамике, автор ряда фундаментальных открытий, в том числе закона
электролиза.

Детство и юность.



Фарадей родился в семье кузнеца.

Скромные доходы семьи не позволили Майклу окончить даже среднюю школу, и
тринадцати лет он поступил учеником к владельцу книжной лавки и переплетенной
мастерской, где ему предстояло пробыть 10 лет. Все это время Фарадей упорно
занимался самообразованием – прочитал всю доступную ему литературу по физике и
химии, повторял в устроенной им домашней лаборатории опыты, описанные в книгах,
посещал по вечерам и воскресеньям частные лекции по физике и астрономии.

В 1830, несмотря на стесненное материальное положение, Фарадей решительно
отказывается от всех побочных занятий, выполнения любых научно-технических
исследований и других работ (кроме чтения лекций по химии), чтобы целиком
посвятить себя научным изысканиям. Вскоре он добивается блестящего успеха: 29
августа 1831 открывает явление электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции. Электролиз.

В 1833–1834 Фарадей изучал прохождение электрических токов через растворы
кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза, т.е.
законов Фарадея. m = kIt (масса вещества, выделившегося на электроде,
прямо пропорциональна силе тока и времени прохождения тока через раствор
(расплав) электролита).

k – электрохимический эквивалент.

Если в раствор или расплав электролита опустить электроды и пропустить
постоянный электрический ток, то ионы электролита будут двигаться к электродам:
катионы
к катоду (отрицательно заряженному электроду), анионы
к аноду (положительно заряженному электроду) (Рис. 1). На катоде катионы
принимают электроны и восстанавливаются. На аноде анионы отдают электроны и
окисляются.

Рис. 1

3. Виртуальная лабораторная работа № 1.

“Электролиз раствор”

Учебное электронное издание. Химия, 8–11 кл. Виртуальная лаборатория, 2004,
МарГТУ.

Ход работы:

  1. Соберите прибор, изображенный на рисунке.
  2. В U-образную трубку прилейте раствор хлорида меди.
  3. Опустите в раствор электроды и подайте напряжение.
  4. Поднесите к отростку трубки на аноде влажную лакмусовую бумажку.
    Составьте уравнение реакцию.
  5. Повторите эксперимент с раствором сульфата меди.
  6. Поднесите к отростку трубки на аноде тлеющую лучинку. Составьте
    уравнение реакции.
  7. Повторите эксперимент с раствором иодида калия.
  8. Прилейте в прианодное пространство раствор крахмала. Составьте уравнение
    реакции.
  9. Повторите эксперимент с раствором сульфата натрия, к которому прибавлен
    раствор лакмуса фиолетового цвета.
  10. Результаты экспериментов оформите в тетради.

4. Применение электролиза.

Гальваностегия – декоративное или антикоррозийное покрытие
металлических изделий тонким слоем другого металла (никелирование, хромирование,
омеднение, золочение).

Гальванопластика – электролитическое изготовление металлических копий,
рельефных предметов. Этим способом, например, были сделаны фигуры для
Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге.

Электрометаллургия – получение чистых металлов (Al, Na, Mg, Be) при
электролизе расплавленных руд.

Рафинирование металлов – очистка металлов от примесей с помощью
электролиза, когда неочищенный металл является анодом, а на катоде оседает
очищенный.

Слайд презентации “Портрет Гальвани”.

Гальвани Луиджи (1737–98), итальянский анатом и физиолог, один из
основателей учения об электричестве, основоположник экспериментальной
электрофизиологии. Первым исследовал электрические явления при мышечном
сокращении (“животное электричество”). Обнаружил возникновение разности
потенциалов при контакте металла с электролитом.

Сообщение учащихся об изобретении гальванического элемента.

5. Лабораторная работа.

Сборка гальванического элемента и его испытание.



Цель работы: исследование зависимости напряжения на выводах
гальванического элемента от материала его электродов и электролита.

Оборудование: кювета с двумя медными и цинковыми электродами,
вольтметр, ключ, соединительные провода, кювета с насыщенным раствором
поваренной соли, кювета с насыщенным раствором сахара.

Ход работы

  1. Соберите экспериментальную установку (Рис. 2). Установите в
    кювету медный и цинковый электроды. Медный электрод подключают к клемме
    вольтметра, помеченной знаком “+”.
  2. В кювету залейте раствор поваренной соли, замкните ключ, определите и
    запишите показание вольтметра.
  3. Цинковый электрод замените вторым медным.
  4. Определите и запишите показания вольтметра во втором опыте. Сделайте
    вывод о том , зависти ли напряжение на выводах гальванического элемента от
    вещества электродов.
  5. Раствор соли залейте из кюветы в стан, кювету ополосните и залейте в нее
    раствор сахара.
  6. Опыт повторите с двумя медными электродами и запишите показания
    вольтметра.
  7. Опыт повторите, установив в кювету медный и цинковый электрод.
    Определите показания вольтметра, запишите его и сравните с результатом,
    полученным при заполнении кюветы раствором поваренной соли.
  8. Сделайте вывод о том, зависит ли напряжение на выводах гальванического
    элемента от вещества, которое находится между его электродами.

Рис. 2



6. Решение задач.

  1. При электролизе медного купороса за 1 ч выделилось 10 г меди
    (электрохимический эквивалент меди 3,28 · 10-7 кг/Кл). Найдите
    силу тока через электролит.
  2. В результате электролиза из раствора Ag2NO3
    выделилось 5,6 г серебра (электрохимический эквивалент серебра 1,12·10-6
    кг/Кл). Рассчитайте электрический заряд, прошедший через раствор.

7. Подведение итогов занятия.

Зачетный лист.

Класс …………… Фамилия Имя ……………………………………………..

Теория Лабораторная работа № 1 Лабораторная работа № 2 Задача

Информация о домашнем задании.




Следующий: