Конспект уроку на тему "Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів"

Тип матеріалу: 
Предмет: 
Навчальний рівень: 

Л.М. Кучеренко, учитель фізики; І.І. Усова, учитель хімії; ліцей «Приморський», м. Одеса

Цілі уроку: сформувати знання учнів про природу струму в розчинах і розплавах електролітів на основі електронних уявлень, використовуючи між-предметні зв'язки з хімією: явища електролітичної дисоціації, електролізу, їх використання у техніці; навчити користуватися формулою для закону Фарадея під час розв'язання задач, розуміти фізичний смисл електрохімічного еквіваленту речовини; формувати навички проведення фізичного експерименту під час самостійного дослідження явища електролізу й самоосвітньої роботи з додатковою літературою та з Інтернетом під час підготовки повідомлень та проектів на тему «Застосування електролізу в промисловості та техніці».

Тип уроку: бінарний урок із фізики й хімії; урок-дослідження, урок формування нових знань і навичок розв'язування задач, проведення фізичного експерименту.

Досліди й демонстрації: 1. Відсутність струму в дистильованій воді. 2. Наявність струму у водному розчині солі. 3. Наявність струму у водному розчині мідного купоросу. Вимірювання маси міді на катоді під час електролізу. 4. Застосування електролізу (відеофільм або інтерактивний проект учнів).

Обладнання: терези з різними важками, розчин купрум (II) сульфату, реостат, амперметр, джерело струму; інтерактивна дошка, електронна презентація проекти учнів.

ХІД УРОКУ

I. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ (МАРАФОН «ДАЛІ, ДАЛІ, ДАЛІ...» З ВИКОРИСТАННЯМ ІНТЕРАКТИВНОЇ ДОШКИ)

Слайд 9.

Електричним струмом називають...

Електричний струм у металах створюють...

Розчини хімічних речовин проводять електричний струм, якщо речовина...

Електролітична дисоціація — це...

Атом складається з...

Позитивний йон — це...

Негативний йон — це...

Заряд електрона — ...

Точковий заряд — це...

Слайд 10.

Які речовини називають провідниками?

Які частинки створюють струм у металах?

Як вони рухаються за відсутності електричного поля?

Як створюється електричний опір металевого провідника й від чого він залежить?

Чи під час проходження стуму в металевих провідниках вільні електрони беруть участь у хаотичному русі?

Чи залежить опір металевого провідника від температури? Яка це залежність?

Які речовини, окрім металів, є провідниками струму?

II. ФОРМУВАННЯ НОВИХ ЗНАНЬ

Слайд 11.

Електроліз

Постановка проблеми

Учитель фізики. Ви вже знаєте, рух яких частинок створює струм у металах. А які частинки створюють струм у рідинах? Чи всі рідини проводять струм?

Слайд 12.

Як? Чому? Яким чином?

Що є носіями електричного струму в електролітах?

Що таке електроліз розплавів і розчинів електролітів?

Яким є механізм проходження електролізу в розплавах і розчинах електролітів?

Як визначається маса речовини, що виділилася під час електролізу?

Як можна записати рівняння хімічних реакцій процесів, що відбуваються під час електролізу розплавів і розчинів електролітів?

Яким чином можна здійснити розрахунки з визначення маси речовини, що виділилася за допомогою закону Фарадея й хімічних реакцій електролізу?

Дослід 1. Зберемо коло за схемою, опустимо електроди в дистильовану воду й замкнемо вимикач. Гальванометр не показує наявність струму. Чому?

Учитель хімії. На уроках хімії ви дізналися, що вода Н2О складається з дипольних молекул, які є нейтральними, у дистильованій воді немає вільних зарядів, вона — діелектрик.

Дослід 2. Додамо у воду поварену сіль NaCl. Знову замкнемо вимикач. Гальванометр показав наявність струму, і лампа світиться. Чому?

Учитель хімії. На уроках хімії ви дізналися, що молекули води «обліплюють» і «розривають» молекули солі, цей процес – електролітична дисоціація.

Розглянемо, як же поводяться йони (+) і (-), якщо на електроди подати напругу. Учні роблять висновок, що на електродах йони перетворюються на нейтральні атоми.

Слайд 13.

Електроліз розчинів

NaCl=Na++Cl-;

(-) катод, анод (+)

;

;

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑.

Дослід 3. Досліджуємо струм у розчині мідного купоросу. Через деякий час на катоді виділилася мідь?

Слайд 14.

Електролітична ванна

Висновок в зошиті. Процес виділення на катоді речовини за проходження струму через електроліт називають електролізом. Маса виділеної речовини пропорційна заряду, що пройшов крізь електроліт. Цей висновок називають законом Фарадея.

m=kq, оскільки q=It, то m=kIt,

де m – маса речовини, що виділилася на катоді, I – сила струму, що пройшов через електроліт, t – час проходження струму, k – електрохімічний еквівалент речовини, він дорівнює масі речовини, що виділилася за проходження одиниці заряду через електроліт.

Розповідь про Майкла Фарадея

Слайд 15.

Учитель хімії. У 1833-1834 pp. М. Фарадей встановив кількісні закони електролізу (закони Фарадея) та ввів терміни «електроліз», «електрод», «катод», «анод», «катіон», «аніон», «йон», «електроліт», «електрохімічний еквівалент». 1833 року він став Фуллерівським професором хімії Королівського інституту й займав цю посаду, створену спеціально для нього, до 1862 р.

Керована практика. Записати рівняння реакцій електролізу розплаву купрум (II) хлориду, натрій йодиду, розчину арґентум нітрату, купрум (II) сульфату.

Робота з підручником — аналіз таблиці електрохімічних еквівалентів речовини.

Розв'язання задач

№ 180 за підручником «Фізика-9» В. Сиротюка

Під час електролізу розчину цинк сульфату виділилося 2,45 г цинку. Визначте електрохімічний еквівалент цього металу, якщо крізь електроліт протягом 60 хв проходив електричний струм 2 А.

Дано:

ZnSO4;

m=2, 45 г=2,45∙103 мг;

t=60 хв=3600 с;

І=2 А;

m=kIt;

.

k-?

Розв’язання

.

Перевіримо одиниці:

.

№183 за підручником «Фізика-9» В. Сиротюка

Унаслідок електролізу розчину хлоридної (соляної кислоти) HCl на катоді за деякий час виділилося 75 г водню. Скільки хлору виділилося за цей самий час на аноді? Електрохімічні еквіваленти водню й хлору відповідно дорівнюють 0,0104 і 0,367 мг/Кл.

Дано:

HCl;

q=const;

;

;

;

;

;

 - ?

Розв’язання

 кг.

№ 11.43 за збірником задач I. Ю. Ненашева

Скільки часу потрібно для нікелювання металевого тіла площею 120 см2, якщо товщина поверхні має становити 0,03 мм? Сила струму дорівнює 0,5 А.

Дано:

ρNi=28900 Н/м3;

S=120 см2=1,2∙10-2 м2;

h=0,03 мм=3∙10-5 м;

I=5 А;

m=kIt;

m=ρ∙V;

V=S∙h;

t - ?

Розв’язання

ρ∙S∙h=k∙I∙t

.

Перевіримо одиниці:

.

Виконання лабораторної роботи №9. «Дослідження явища електролізу»

Роботу розпочато перед розв’язуванням задач. Учні досліджують явище електролізу, визначають масу міді, що виділилася на катоді, роблять висновки.

Застосування електролізу

Захист проектів, які учні підготували за допомогою комп’ютера та інтерактивної дошки.

Слайд 16.

Застосування електролізу

• Для отримання лужних, лужноземельних металів, алюмінію, лантаноїдів.

• Для отримання точних металевих копій, що називається гальванопластикою.

• Для захисту металевих виробів від корозії й надання їм декоративного вигляду. Галузь прикладної електрохімії, що займається покриттям металевих виробів іншими металами, називається гальваностегією.

Слайд 17.

Гальванопластика — це електрохімічний процес, у результаті якого на поверхні будь-якого предмета, форму якого хочуть відтворити, осідає товстий шар металу. Гальванопластику використовують у тих випадках, коли металева деталь має дуже складну форму й у звичайний спосіб (литтям, або механічною обробкою) її важко або неможливо виготовити.

Слайд 18.

1837 року російський учений Б. С. Якобі винайшов спосіб отримання абсолютно точних рельєфних копій предмета. Для цього з предмета роблять зліпок із пластичного матеріалу (гіпс, віск) і поміщають його в електролітичну ванну як катод. За пропускання через ванну електричного струму зліпок покривається шаром металу. Потім зліпок відокремлюють від отриманої копії й використовують знову. Гальванопластика дозволяє швидко виготовляти металеві копії й відтворювати їх у будь-якій кількості. Так виготовляють медалі, монети, витвори мистецтва.

Слайд 19.

Виготовлення медалей, монет

Слайди 20-22.

1845 року в Санкт-Петербурзі було організовано підприємство герцога Ліхтенбергського, де таким чином виготовляли барельєфи для Ісаакіївського й Петропавлівського соборів, Ермітажу, Зимового палацу, Великого театру. Позолота прекрасно збереглася до сьогодні.

Слайд 23.

Виробництво музичних платівок

III. КОНТРОЛЬ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ

Конкурс «чомучок»

• Чому тільки водні розчини солей, кислот та основ є електролітами?

• Чому з підвищенням температури кількість вільних носіїв зарядів в електролітах збільшується?

• Чи однаковим є рух вільних заряджених частинок під час проходження струму в металах та електролітах?

• Чому цукор ні в сухому вигляді, ні у водному розчині не проводить електричний струм?

• Як за допомогою електролізу отримати чистий метал без домішок?

• Як визначити, золоте кільце чи позолочене?

• Як зробити кільце позолоченим?

• Як називають цей процес?

• Як і де використовують гальваностегію?

• Що таке гальванопластика? Хто вперше запропонував її і для чого?

IV. ПІДСУМОК УРОКУ

Домашнє завдання з фізики: вивчити § 23, розв'язати задачі № 179, 181, 184; № 11 — 6, 7, 8 (Сиротюк В. Д. Фізика. 9 клас. Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів. — К. Зодіак-ЕКО, 2009).

Фізика в школах України. – 2013. – № 1.

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Популярний ВНЗ