План открытого интегрированного урока физики и химии

Разделы: Физика


Тема программы № 4: Электрический ток в различных средах.

Тема урока № 7: Электрический ток в электролитах.

Цели:

  1. Разъяснить физическую природу проводимости жидких  проводников, осуществить вывод закона электролиза, рассмотреть применение электролиза.
  2. Развивать кругозор, внимание, умение сравнивать.
  3. Воспитывать аккуратность, организованность.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование: прибор для проводимости в жидких растворах, раствор соли, кислоты, дистиллированная вода, медный купорос, амперметр, вольтметр, электролитическая ванна, провода.

Ход урока

1. Организационный момент (2 мин.).

Сообщение темы и цели урока.

2. Повторение материала, изученного по данной теме в курсе химии путём постановки опытов по проводимости тока в жидкостях (4 мин.):

а) диэлектрики – дистиллированная вода,

б) проводники – раствор соли, кислоты,

в) полупроводники – расплавленный селен, сульфиды.

3. Объяснение преподавателем химии понятия электролитической диссоциации с опорой на знания учащихся (5мин.).

Водные растворы электролитов проводят ток. При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул H2О происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называют электролитической диссоциацией.

Запись в тетради определения:

Процесс распада молекул электролитов на отдельные ионы называют электролитической диссоциацией.

От чего зависит степень диссоциации?

Степень диссоциации зависит от температуры, концентрации раствора и диэлектрической проводимости растворителя.

С увеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно, увеличивается концентрация и заряженных ионов.

Вспомнить о явлении рекомбинации (восстановление молекул), о динамическом равновесии.

Понятие ионной проводимости.

Носителями заряда в водных растворах электролитов являются и заряженные ионы.

Если прибор с раствором включить в электрическую цепь то ионы начнут двигаться к электроду – катоду, а ионы – к аноду.

Установится ток. Носителями заряда являются и заряженные ионы.

4. Объяснение преподавателем физики с помощью учащегося понятия электролиза (4 мин.).

При ионной проводимости прохождения тока связано с переносом вещества. На электродах происходит выделение веществ, входящих в состав электролитов. На аноде отрицательно заряженные ионы отдают лишние электроны (окислительная реакция), а на катоде положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная реакция).

Запись в тетради определения:

Процесс выделения на электродах веществ, связанный с окислительно-восстановительными реакциями, называют электролизом.

Сообщение учащегося «На заре изучения электролиза».

5. Вывод закона электролиза (8 мин.).

Законы электролиза трудно было установить, т.к. не существовало определенной единицы качества электричества. В январе 1834 г. Фарадей смастерил прибор, позволяющий определить количество вещества по объему газа, выделяющегося на электродах при разложении подкисленной воды. Проведя исследования, Фарадей установил закон электролиза, который мы изучим сейчас.

При электролизе на электродах происходит выделение вещества.

От чего зависит масса вещества, выделившегося за определенное время ∆t? Запись на доске:

Очевидно, что масса равна произведению массы одного иона m0 на число ионов Ni, достигших электрода за время ∆t.

m=m0iNi

Масса иона

µ – молярная масса.

Na – число Авогадро, т.е. число ионов в одном моле.

Число ионов, достигших электрода, равно

 – заряд, протекший через электролит за время ∆t.

qoi – заряд иона, который определяется валентностью атома n:

qoi=ne (е - элементарный заряд)

При диссоциации молекул, состоящих из одновалентных атомов (n=1), возникают однозарядные ионы. Например, KBr возникает ионы K+ и Br .

Диссоциация молекул медного купороса Cu2+ и SO42- (n=2). Подставляя в формулу, получаем, обозначим через , получаем - закон электролиза.

К – электрохимический эквивалент .

J – сила тока

∆t – время

Запись в тетради определения и формулы:

Закон электролиза Фарадея: масса вещества, выделившаяся на электроде за время ∆t при прохождении электрического тока пропорциональна силе тока и времени.

Привести опыт с раствором медного купороса (по возможности).

6. Применение электролиза. Сообщения учащихся (10 мин.):

а) объяснение опыта с раствором медного купороса,

б) рафинирование меди,

в) добывание алюминия, гальваностегия,

г) гальванопластика,

д) применение электролиза в технике.

Записи в тетради:

Применение:

  1. Защита от коррозии.
  2. Получение копий с рельефной поверхности.
  3. Получение полых фигур.
  4. Очистка металлов от примесей.

7. Закрепление материала (5 мин.).

Вопросы на обратной стороне доски:

  1. Что называют электролитической диссоциацией?
  2. Какими частицами осуществляется перенос заряда в электролитах?
  3. Что такое электролиз?
  4. От чего зависит масса вещества на электродах?

Задание повышенной сложности (для желающих): сформулировать закон электролиза.

8. Рефлексия (1 мин.).

9. Инструктаж по домашнему заданию: найти примеры применения электролиза в дополнительной литературе. Подведение итогов (1 мин.).

Чтение стихотворных строк М. Алигер:

О, физика, наука из наук!
Все впереди! Как мало за плечами!
Пусть химия нам будет вместо рук,
Пусть будет математика очами.
Не разлучайте этих трех сестер
Познания всего в подлунном мире,
Тогда лишь будет ум и глаз остер
И знанья человеческие шире.

Приложение 1

Приложение 2. Электрический ток в различных средах

Приложение 3. Отражение света. Плоское зеркало

Приложение 4. Физическое кафе

Приложение 5. Устами мланденца