Интегрированный урок (физика + химия) в 11-м классе на тему "Электропроводность жидкостей. Электролиз"

Разделы: Физика, Химия

Цель:

  1. Способствовать формированию знаний учащихся о природе электрического тока в растворах электролитов. Понимать химизм процесса электролиза и суть законов Фарадея, их значимость в доказательстве существования электронного заряда в природе. Знать области практического применения электролиза.
  2. Способствовать формированию идеи познаваемости природы материи, окружающего мира, активности и информационной культуры обучаемых.
  3. Развитие логического мышления, самостоятельности, умение делать выводы, анализировать, обобщать. Обеспечение санитарно-гигиенических норм при проведении урока, предупреждение утомляемости через смену деятельности учащихся.

Оборудование и реактивы: раствор сульфата меди (ІІ), электрическая ванна, электроды, соединительные провода, весы, амперметр, картофель, микроамперметр, миллиамперметр, стакан с растворами сахара и поваренной соли, вода, концентрированная уксусная кислота, твердые хлорид натрия, сахар.

На столах учащихся:
штатив с пробирками, растворы сульфата меди (ІІ), сульфата железа (ІІ), медная проволока, железная кнопка.

Методы обучения: частично-поисковый, проблемный, экспериментальный.

Методы контроля: устный, письменный, тесты.

Формы работы: индивидуальная, групповая, фронтальная, Т.С.О., Т.V, компьютерная поддержка.

«Химия – это физика плюс математика».

Ход урока

I. Организационный момент – 1 минута.

Учитель химии:  приветствие и готовность к уроку учащихся.

Создание эмоционального настроя – 1 минута.

Вопрос: О чем конкретно будем вести разговор?

Стихотворение:

Жил один кристалл ионный
Для ионов дом огромный.
Был красивый он и ровный,
Но случилась с ни беда.
Капля на него упала и
Кристалла вмиг на стало.
На ионы распластала его ловкая вода
Все семейство удивилось.
Что снаружи приключилось?
Это разом появилось.

II. Повторение материала.

1. Учитель физики:

  1. Что понимают под электрическим током?
  2. Назовите условия возникновения электрического тока?
  3. Каковы функции источника тока?
  4. Каковы действия электрического тока?

Остановимся на химическом действии тока.

Проблемный вопрос: Каков теоретический выход меди?

Для определения теоретического выхода меди заложим опыт.

III. Изучение нового материала

Вопрос:  Имеет ли практическое применение прохождение тока через растворы жидкостей?

2. Учитель физики:

  1. Что вы понимаете под выражением проводники и не проводники тока?
  2. Какова природа электрического тока в металлах? Проводимость металлов? Основной носитель  заряда в металлах (проводника)?

Разобраться в этом вопросе нам поможет химия.

Вывод: в растворах электролитов основные носители зарядов – ионы (положительные и отрицательные).

3. Учитель химии.

Демонстрация опытов (проверка электропроводности веществ): соль, сахар, вода, водные растворы, соли сахара. Механизм электролитической диссоциации. Понятие электролиты, электролитическая диссоциация. Теория электрической диссоциации. (компьютер). (Задание 1а. Задание 1б) – индивидуальная работа. Все ли электролиты распадаются на ионы? (Демонстрация опыта: разбавление раствора соли, раствора уксусной кислоты). Что является количественной характеристикой распада электролитов на ионы? (степень электролитической диссоциации) (компьютер)сильные и слабые электролиты.

(Задание 2) – индивидуальная работа.

Вывод: жидкости проводника электрического тока в том случае, если в растворе появляются – свободные носители  зарядов (+), (-) ионы.

4. Учитель физики:

Посмотрим такой эксперимент: гальванометр, картофель.

Вопрос: В чем причина отклонения стрелки гальванометра.

Вывод: сок фруктов и овощей слабый раствор электролита.

Как вы думаете это долговечный источник тока? Почему?  Израсходуется ионный заряд, останется одна сахароза.

5. Учитель химии.

Соки фруктов и овощей природные электролиты проводят электрический ток подобно металлам. В металлах проводимость электронная, а в жидкостях ионная.

Металлы различаются по своей активности. Проведем лабораторные опыты. Опустим железную кнопку в раствор сульфата меди (ІІ), а медную проволоку в раствор соли железа (ІІІ).

В какой пробирке наблюдаем реакцию, по каким признакам?

Объясните явление, используя электрохимический ряд напряжений металлов.

Запишите окислительно-восстановительные процессы.

Вывод: более активный металл вытесняет из раствора ионы менее активного металла. При передаче иону электронов он осаждается на железной кнопке.

6. Учитель физики:

На различной активности металлов и наличии в растворах подвижных носителей зарядов основано устройство гальванических элементов.

Вопрос: Что представляет собой гальванический элемент? Соберите гальванический элемент, используя то оборудование, которое перед вами. Зарисуйте батарею гальванического элемента, ее обозначение.

Устройство источника тока аккумулятора.

(Презентация учащихся).

Обозначение аккумулятора.

7. Учитель химии.

Электропроводны не только водные растворы электролитов, но и их расплавы. (Задание 4)

Какой процесс мы описали? В чем особенность электролиза водных растворов электролитов? (Объяснение химизма процесса электролиза, с помощью компьютера)
(Задание 5) – групповая работа.
(обсуждение выполненной работы, проверка на кадоскопе).

8. Учитель физики:

Вспомним законы электролиза: (презентация учащихся).

Вопрос: как связаны между собой физические величины: m, I, t?

(Вернемся к опыту)

m~g;     m~I*t;     m= К*I*t

Запишем данные опыта и проведем расчет  - теоретический выход меди.

9. Учитель химии.

Ребята мы определили массу теоретическую. Как определить массу практическую? Как определить выход меди в % по отношению к теоретическому
Рассмотрим химизм процесса.

2CuSО4+2H2O=2Cu↓+2H2SO4+О2↑

Проведем расчеты.

10. Учитель физики:

Вспомним II закон Фарадея:

11. Учитель химии.

Заключение.

  1. Электрический ток в жидкостях создается движением ионов.
  2. Причины их появление электрическая диссоциация.
  3. Электролиз – сложный процесс, происходящий не только внутри жидкости, но и на электродах.
  4. При создании определенных условий можно получить целевой продукт с заранее заданными свойствами.

12. Учитель физики.

Теперь определите стоимость процесса:

13. Учитель физики:

Применение электролиза:

  1. презентации учащихся;
  2. электролиз и его определение, направление применение (общая схема);
  3. получение металлов;
  4. гальванопластика;
  5. гальваностегия;
  6. ТV ролик – прикладные применения электролиза.

Обобщение и систематизация в виде задачи-шутки.

Имя –  Диссоциация

Фамилия – Электролитическая

Год рождения –  1882 год

Место жительство – раствор электролитов

Родители – дед – С. Аррениус, отец – Фарадей

Характер поведения –  вне поля – хаотичный, в электрическом поле – упорядоченный.

Будущее – получение цветных металлов, защита от коррозии, источники постоянного тока. Слова Аррениуса: «Электрическая диссоциация будет применима и полезна во всех областях современной науки».

Значение – развитие цветной металлургии, инкрустация металлов, получение отслаиваемого покрытия.

14. Учитель химии.

Учащиеся получают домашнее задание индивидуально для каждой группы.

А теперь после обобщения, закрепление темы приступаем к проверке своих знаний.

(Выполнение тестовой работы на компьютере).

Тесты

1. Электрический ток в жидкостях обусловлен упорядоченным движением: 

  1. только электронов;
  2. только отрицательных ионов;
  3. только положительных ионов;
  4. отрицательных и положительных ионов.

2.  Каким типом проводимости обладают растворы электролитов?

  1. электронной.
  2. ионной.
  3. дырочной.
  4. элетронно-ионной.

3. Электролитическая диссоциация – это:

  1. распад молекул электролитов на положительные и отрицательные ионы.
  2. соединение ионов в нейтральные молекулы.
  3. соединение атомов в нейтральную молекулу.

4. Электролиты являются:    

  1. проводниками тока.
  2. непроводниками тока.
  3. в зависимости от температуры могут быть проводниками.
  4. в зависимости от температуры могут быть непроводниками.

5. Одинаковое ли количество газов выделяется при электролизе воды  на каждом из электродов?                                  

  1. на катоде вдвое больше
  2. одинаковое.
  3. на аноде вдвое больше.

6. Влияет ли валентность  вещества на массу этого вещества, выделяемую на электродах?

  1. не влияет.
  2. выделяемая масса прямо пропорциональна валентности.
  3. выделяемая масса обратно пропорциональна валентности.

7. Зависит ли масса выделившегося на электроде вещества от концентрации раствора электролита?                                     

  1. да
  2. нет

8.  Как изменится сопротивление электролита, если его нагреть?

  1. увеличится.
  2. уменьшится.
  3. не изменится.

9. Анион – это:

  1. ион кальция.
  2. ион хлора.
  3. атом меди.

10. Вещество, при растворении которого в воде, электролитической диссоциации практически не происходит:                                                 

  1. гидроксид натрия.
  2. сульфат калия.
  3. хлорид серебра.

11. Какое вещество выделится на катоде при электролизе раствора сульфата меди?

  1. сера.
  2. кислород.
  3. цинк.
  4. медь

Презентации к уроку. Приложение 1.

Буклет. Приложение 2.