Урок–практикум по решению задач в 9-м классе по теме "Решение задач на законы электролиза"

Идея урока: Развитие принципов политехнизации.

Девиз: "Чтобы познать, нужно научиться наблюдать!"

Цели:

• Образовательные: использовать свои знания для решения задач.
• Воспитательные: расширить кругозор учащихся и повысить познавательный интерес к изучению химии и физики; способствовать осознанию материального единства явлений;
• Развивающие: развивать логическое мышление учащихся посредством анализа, сравнения, обобщения изучаемого материала;

Использование новых информационных технологий:

• Компьютеры;
• Мультимедиа-проектор;
• Экран.
• Обучающая компьютерная презентация
• слайды "Модель электролиза расплава и растворов солей".
• Видеофрагмент "Электролиз". 1CD Химия 8-11кл. Кирилл и Мефодий,2003г.
• 1С. Образовательная коллекция.SPLINT/Самоучитель. Химия для всех-XXI. Решение задач

Раздаточный материал:

• Инструктивная карта по работе с обучающей программой ;
• Карточки по составлению ОВР электролиза.

ХОД УРОКА

I. Этап мотивации и актуализации знаний.

Организационный момент: Постановка цели урока.

Учитель химии:

Индивидуальная работа:ученик, используя медиапоказ рассказывает злектролиз водного раствора хлорида меди(II) на инертных электродах .

Групповая работа. Остальные выполняют задания ЕГЭ В-4 с дополнением:

1.Составить уравнения ОВР данных веществ на электродах.

2.Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.

(Вывод на экране.)

Совокупность окислительно-восстановительных реакций, которые протекают на электродах в растворах или расплавах электролитов при пропускании через них электрического тока, называют электролизом.

На катоде источника тока происходит процесс передачи электронов катионам из раствора или расплава, поэтому катод является "восстановителем".

На аноде происходит отдача электронов анионами, поэтому анод является "окислителем".

При электролизе, как на аноде, так и на катоде могут происходить конкурирующие процессы.

Правила при составлении электролиза:

1. Процессы на аноде могут образовываться следующие продукты:

а) при электролизе растворов, содержащих в своем составе анионы F⁺, SO₄^2-, NO₃^-, PO₄^3-, а также растворов щелочей выделяется кислород;

б) при окислении анионов бескислородных кислот Cl ^-, Br ^-, I ^-, выделяются соответственно хлор, бром, йод;

2. Процессы на катоде

а) если ионы металлов, расположены в ряду напряжений левее Al³⁺, выделяется водород;

б)если ион расположен в ряду напряжений правее водорода, то на катоде выделяется металл.

в) При электролизе растворов солей, содержащих ионы, расположенные в ряду напряжений между Al³⁺ и H⁺ , на катоде могут протекать конкурирующие процессы как восстановления катионов, так и выделения водорода.

К⁺ , Са²⁺, Na⁺, Mg²⁺, AL³⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Ni²⁺, Sn²⁺,Pb²⁺,H⁺,Cu²⁺,Hg²⁺,Ag⁺,Pt⁴⁺,Au³⁺,

Фронтальный опрос

1. В каких состояниях может находиться вещество?
2. На какие группы делятся вещества по проводимости электрического тока?
3. Какая проводимость в металлах?
4. Чем обусловлена собственная проводимость полупроводников?
5. Какая проводимость в газах?
6. Проводимости каких веществ мы еще не рассматривали?
7. Показ на экране анимации или видеофрагмент процесса электролиза.

II. Этап изучение нового материала

Для решения химических задач учащиеся должны быть готовы уметь составлять окончательный процесс уравнения реакции электролиза. Учитель объясняет ход решения задач на экране. Далее учащиеся решают задачу из учебника

При электролизе на катодах происходит выделение вещества. От чего зависит масса вещества, выделяющегося за определенный промежуток времени? Масса вещества, выделившегося на электроде равна:

m = m_oi * Ni ,

где m_oi - масса одного иона,

N_i - число ионов, достигших электродов.

Из курса физики и химии мы уже энаем:

m_oi = M/N_А,

где М - молярная масса, N_А - число Авогадро.

Ni = q/q_oi, но q_oi = n * e , q = I * t,

где n - валентность,

е - заряд электрона,

I - сила тока,

t - время

Получаем m = M/NA * I t / n * e , или m = M/NA * n * e * I t

Если введем постоянную k = M/NA *  n * e , то получаем m = k * I t ,

где k - электрохимический эквивалент вещества, коэффициент пропорциональности, зависящий от природы вещества.

Вывод: масса вещества, выделившегося на электроде за время t при прохождении электрического тока, пропорциональна силе тока и времени. Это утверждение, полученное нами теоретически, впервые было установлено экспериментально Фарадеем, носит название закона электролиза Фарадея.

Проецирование на экране: Майкл Фарадей (1711 - 1867) - английский физик, основоположник учения об электрических и магнитных полях. М.Фарадей родился в предместье Лондона в семье кузнеца. Свое образование он получил в начальной школе. В возрасте 13 лет ему пришлось поступить учеником в переплетную мастерскую. Увлекшись чтением книг, особенно по электричеству и химии, Фарадей начинает сам проделывать описанные в них опыты. И в 1813 году (22 года) он был принят на работу в лабораторию известного английского химика Г.Дэви. Так сказал о нем Столетов: "Никогда со времени Галилея свет не видел стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы, и едва мы скоро увидим другого Фарадея:"

Учитель: А сейчас решим задачу на данный закон Фарадея.

Задача: При никелировании детали в течении 50 минут сила тока, проходящего через ванну, была равна 2 А. Какова масса, выделившегося вещества на детали, если электрохимический эквивалент никеля k = 3 * 10^-7 кг/Кл?

Учитель: Любое научное открытие интересно только тогда, когда находит практическое применение.

Проецирование на экране

1. Электролиз растворов электролитов проводить энергетически выгоднее, чем расплавов, так как электролиты - соли и щелочи - плавятся при очень высоких температурах Электролиз широко используется для получения наиболее активных металлов (щелочных, щелочно-земельных, алюминия, магния), некоторых активных неметаллов (фтор, хлор) и сложных веществ (гидроксида натрия и калия).

2. Для очистки металлов от примесей (рафинирование). Так полученную из руды неочищенную медь отливают в форме толстых листов, которые помещают в ванну в качестве анодов. При электролизе медь анода будет растворяться, примеси выпадают на дно, на катоде, сделанном из особо чистой меди будет оседать чистая медь.Дорого обходится такая рафинированная медь с примесью всего 0,1% и менее, но все затраты покрываются стоимостью извлеченных из нее серебра, золота, селена, теллура.

3. Электролитическим путем покрывают поверхность одного металла тонким слоем другого ( никелем, хромом, оловом, золотом и т.д) для защиты поверхности от коррозии.

4. Если на поверхность металла нанести слой графита, то электролизом можно получить точную копию с рельефной поверхности. Это гальфанопластика, открыт русским ученым Б.Якоби, который в 1836 г применил этот способ для изготовления полых фигур в Исааковском соборе в Санк-Петербурге.

III этап. Операционно- исполнительский .Индивидуальная работа с компьютерной программой по решению задач.1С. Образовательная коллекция.SPLINT/Самоучитель. Химия для всех-XXI. Решение задач: теоретическая химия-10060112,10060128,10061401

IV. Закрепление

Для проверки усвоения знаний по теме выполняется самостоятельная работа или тест.

После окончания работы проверяется выполнение задания и оценивается работа.

Тест:

1. При электролитической диссоциации в растворе электролита присутствуют:

А) молекулы,
Б) ионы,
В) гидратированные ионы.

2. Какая проводимость наблюдается в жидкостях?

А) электронная,
Б) ионная,
В) электронно-ионная

4. Чем отличается проводимость электролитов от проводимости в металлах?

А) ни чем,
Б) в электролитах ионы, в металлах ионы и электроны,
В) в электролитах - ионы, в металлах - электроны.

5. Каким ученым связано развитие гальванотехники:

А) М.Фарадей,
Б) Б.Якоби,
В) С.Аррениус

6. Задача. При силе тока 1,6 А на катоде выделилась медь массой 0,316 г за 10 минут. Найдите значение k меди.

Ответы: 1 - В, 2 - Б, 3 - В, 4 - Б, 5 - 3,3 * 10^-7 кг/Кл

V. Домашнее задание

1. При электролизе водного раствора хлорида калия образовалось 112 кг. гидроксида калия. Какие газы выделились и каков их объем?

2. При электролизе раствора нитрата серебра выделилось 5,6 л. газа. Сколько граммов металла отложилась на катоде?

3. При электролизе раствора хлорида меди (II) масса катода увеличилась на 8 г. Какой газ выделился и каковы его масса и объем?

4. При электролизе 250 г. раствора, содержащего 0,3 массовых долей хлорида натрия, выделилось 10 л. водорода. Сколько хлорида натрия разложилось в массовых долях?

VI. Рефлексия, выставление оценок.

Ответьте, пожалуйста на следующие вопросы:

Учитель подводит итог, отмечает наиболее успешные моменты урока, выясняют вопросы, появившиеся у учащихся во время работы. При выявлении сложности с изучением темы, с компьютерной программой - намечаются пути их преодоления.