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 ……………………………………………..

Информация о домашнем задании.