Электрический ток в электролитах

Предмет: физика (11-й класс).

Цель урока:

• сформировать у учащихся представление об электролизе и его практическом применении для развития учебно-познавательной компетенции
• организовать поле для творческого общения и использования разных источников информации для развития информационно-коммуникативной компетенции
• создать условия для овладения навыками рефлексии, исследовательскими навыками

Средства обучения: аудитория: ноутбук, проектор, экран, презентация на электронном носителе, дидактический материал – 6 шт., листы (1\2 ватмана) – 6 шт., фломастеры – 5 комплектов, литература [6–10], для эксперимента: 5 источников тока, 5 ламп, 18 соединительных проводов, 5 пар электродов, 5 электролитических ванн, порошки: СuSO₄, NaCl (или лимонная кислота, сахар-песок), дистиллированная вода, скотч. [L-микролаборатория].

Тип урока: интегрированный урок получения новых знаний.

Урок рассчитан на языковые классы финно-угорской школы.

Методы: На уроке используется метод развивающего обучения, в основе которого лежит принцип деятельностного подхода, ИКТ, компетентностный подход.

Форма обучения: групповая, парная, фронтальная.

Содержание презентации:

1. Актуализация знаний (слайд 1)
2. Тема и задачи урока (слайд 2)
3. План урока (слайд 3)
4. Групповой эксперимент (слайды 4 - 6)
5. Электролитическая диссоциация (слайды 7 - 9)
6. Механизм проводимости (слайды 10 – 13)
7. Электролиз (слайды 14 – 18)
8. Обобщенный закон электролиза (слайды 19 – 20)
9. Решение задач на закон электролиза (слайды 21 – 23)
10. Применение электролиза (защита плаката по своим слайдам)

Рекомендации к использованию:

- План урока желательно написать на доске, т.к. в течение урока к нему постоянно возвращаемся.

- Слайды 5, 9, 17, 22, 23, 26 - проверь себя, используются для мгновенного контроля и самооценки.

- Слайды 18, 25 (плакаты учеников прошлого года) – на случай, если группа не сделала Д\з.

Д\з к  уроку: каждая группа должна подготовить слайд- плакат по теме “Применение электролиза”, “биография Фарадея” и подготовиться к защите плаката, название плакатов на слайде 24, на перемене группа договаривается о том, с каким плакатом они будут выступать.

- Слайд 20 – для проведения работы “Эхо”, учитель называет физическую величину, а учащиеся хором повторяют, работа проводиться с целью запоминания новых постоянных и физических величин.

- Дидактический материал содержит инструкцию для проведения эксперимента, правила электролиза, задания для учеников, карту урока для выставления самооценок, Д\з задачи по желанию (эти задачи учащиеся обычно фотографируют на телефон).

Дидактический материал предлагается для 5-6 групп, т.к. проводится 5-6 опытов, вторая страница дидактического материала - это обратная сторона каждого материала. Дидактический материал выдается каждому ученику группы.

- Если урок 2 часовой плакаты можно рисовать в классе, используя литературу [5-9] и отвести больше времени на итоговую рефлексию.

- Можно проводить урок с учителем химии, но я справляюсь сама т.к. это тема моего диплома на 5 курсе ПГУ.

- Учителя химии надо попросить повторить с учащимися тему “электролиз”, т.к. они изучали эту тему в прошлом году.

- Для успешности эксперимента порошок медного купороса, поваренной соли, (или лимонной кислоты, сахарного песка) следует подсушить на батареи перед уроком.

Учитель: Наноматериалы, нанотехнологии – эти слова мы слышим каждый день.

Приставка нано означает?

Ученик: 10^-9

Учитель: Примером наноматериалов могут служить пористые оксидные пленки, размер пор которых имеет толщину порядка 10^-9м, поэтому поры можно увидеть только в электронный микроскоп. Изучением свойств таких материалов занимается лаборатория, которая находится в Педагогической Академии на набережной напротив Мэрии у нас в Петрозаводске.

.- Нанокомпозиционные серебросодержащие материалы используются в медицине как бактерецидные покрытия.

Их отличие от аналогов УФ излучателей, озонаторов:

• не потребляют энергию
• устойчивы к воздействию среды(t0,влажность)
• работают в присутствии человека
• экологически безопасны, нетоксичны
• низкая стоимость

- Каталитическиактивные материалы (оксидные пленки алюминия и титана) используют в автомобильной промышленности: наличие оксидной пленки на выхлопной трубе автомобиля уменьшает выбросы СО в атмосферу в 3 раза. [10]

Технология получения пористых оксидных пленок называется анодированием.

Очень актуально, что сегодня на уроке мы знакомимся с явлением электролиза, лежащем в основе технологии получения таких пленок.

Учитель знакомит учащихся с темой, задачами и планом урока.

На доске:

План урока

1. Групповой эксперимент “электролиты”
2. Электролитическая диссоциация
3. Механизм проводимости
4. Электролиз
5. Обобщенный закон электролиза
6. Применение электролиза (защита плаката)

Учитель: Сегодня на уроке мы выясним механизм проводимости электролитов и познакомимся с явлением электролиза согласно плану урока. Сначала ответим на вопрос, что такое электролиты и почему они проводят электрический ток? Проведем эксперимент.

Ученики: каждая группа проводит свой эксперимент по инструкции в дидактическом материале.

На экране: Слайд 4

По окончании эксперимента 1 ученик из группы пишет вывод на доске. На доске и на экране появляются выводы:

• Сухой СuSO₄ – не проводит
• Раствор CuSO₄ – проводит
• Сухой NаСl – не проводит
• Раствор NаСl – проводит

Дистиллированная вода – не проводит

Ученики: заполняют карту урока + справились – не справились.

Учитель: Не все жидкости проводят электрический ток.

На экране: Электролиты – вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток

Примеры: р-ры солей, р-ры кислот, р-ры оснований.

Ученики: делают запись в тетрадь

Учитель: Раз раствор NaCl проводит электрический ток, значит, есть частицы – носители заряда. Какие это частицы? Как образуются? Вопрос классу: “Почему растворы проводят электрический ток, а сухие вещества нет?”

Ученики: Наверно виноваты молекулы воды.

Учитель: Правильно, из уроков химии мы знаем, что молекулы воды полярны, у них сдвинуты друг относительно друга центры положительного и отрицательного заряда, следовательно, молекулы воды – диполи.

На экране: Слайд 7, слайд 8

Молекулы кристаллического Na Cl окружают полярные молекулы воды, отрицательным полюсом направленные к Na⁺, а положительным к Cl^- и растягивают ионы в разные стороны, при этом молекулы Na Cl еще участвуют в тепловом движении.

Это приводит к разрыву связи Na⁺ и Cl^- и образованию двух ионов.

Распад электролита на ионы называется электролитической диссоциацией.

Одновременно идет и обратный процесс – рекомбинации.

Запишите реакцию диссоциации сульфата меди.

Ученики: Записывают реакции диссоциации в дидактический материал.

Учитель: Как ведут себя ионы в отсутствии поля (Е=0)?

Ионы движутся беспорядочно – это тепловое движение

На экране: Слайд 10

Учитель:А если Катод подсоединить к (-), а Анод к (+) источника тока?

Ученик: Ионы начнут двигаться направлено: отрицательные от Катода к Аноду, положительные в противоположную сторону.

Учитель: Правильно. Электрический ток в электролитах – это направленное движение ионов

На экране: Слайд 11

Ученики: делают запись в тетрадь.

Учитель: Что происходит на электродах?

Катод – отрицательно заряжен, на нем избыток электронов и когда положительный ион подойдет к Катоду, Катод отдаст ему электрон – на Катоде произойдет восстановление металла. Анод – положительно заряжен, на нем недостаток электронов и когда отрицательный ион (с избытком электронов) подойдет к Аноду, он отдаст Аноду свой электрон и на Аноде произойдет процесс окисления.

Окислительно-восстановительные процессы под действием электрического тока называются электролизом. Учитель показывает классу катод на котором выделилась тонкая полоска меди, взяв электрод у группы которая работала с CuSO₄.

Ученики: делают запись в тетрадь.

Учитель: Вспомним уроки химии и пользуясь правилами электролиза запишите схему электролиза сульфата меди. Это задание относится к заданиям повышенной сложности.

На экране: Схема электролиза

Ученики: обмениваются работами, сверяют свои схемы с экраном и выставляют друг другу в\о (критерий оценки:1 ошибка – “4”, 2 ошибки – “3”, более 2 ошибок - “-”)

Учитель: Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1832г.

Ученик: выступает по своему слайду с сообщением “биография Фарадея”.

Учитель: Спасибо, мы увидели, что стремление к знаниям - пример для подражания.

Масса вещества, выделившегося на электроде, пропорциональна общему заряду, прошедшему через электролит.

m= kQ 1 закон Фарадея

k =\Fn 2 закон Фарадея

*m=m_iN=m_iQ\q_i

k=m_i\q_i

m=kQ

k=m_i\q_i

m_i= \N_a

q_i= en

k= \N_aen

F=N_ae

k= \Fn

Q=It

m=It\Fn – обобщенный закон электролиза

*вывод формулы в языковых классах не дается

k – электрохимический эквивалент (таб. 10 Рымкевич)

Q – общий заряд Кл

– молярная масса кг/моль

n - валентность

F= 96500 Кл/моль- постоянная Фарадея F= N_ae=?

N_a=6 10 ²³ 1/моль-число Авагадро

е=1,6 10-19 Кл- заряд электрона

Поработаем на запоминание новых постоянных и физических величин.

На экране: Слайд 20