Тема: Электролиз

Цель урока:

Изучить сущность процесса электролиза и выяснить области его применения.

Задачи урока:

Образовательные:



Используя межпредметные связи создать информационно-образовательную среду,

позволяющую обеспечить усвоение учащимися электрохимических процессов при

электролизе;



усвоение учащимися понятий: гальваностегия, гальванопластика, рафинирование;



систематизировать знания учащихся о практическом применении электролиза.

Развивающие:



развитие познавательных умений (умение выделять главное, вести конспект,

наблюдать, выполнять экспериментальные задания, объяснять результаты опытов,

выдвигать гипотезы, классифицировать);



развитие мышления (логического, аналитического, синтезирующего).

Воспитательные:



воспитание положительного отношения к знаниям;



воспитание характера на пути достижения поставленной цели (при постановке

опыта, добывания необходимой информации при работе с источниками).

Планируемый результат обучения, в том числе формирование УУД:

Познавательные УУД: самостоятельное выделение и формулирование познавательной

цели, умение осознано и произвольно строить речевые высказывания в устной форме,

поиск и выделение необходимой информации, умение наблюдать, анализировать,

обобщать делать выводы.

Коммуникативные УУД: планирование учебного сотрудничества – определение цели,

способов взаимодействия, умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои

мысли.

Регулятивные УУД: целеполагание как постановка учебной задачи на основе

соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися, и того, что ещё неизвестно;

планирование; оценка, выделение и осознание того, что уже усвоено и что ещё подлежит

усвоению, оценивание качества и уровня усвоения

Личностные УУД: смыслообразование, установление связи между целью учебной

деятельности и её мотивом, адекватное самовосприятие, адекватное оценивание себя,

других

Личностные:

Формирование целеустремленности, ответственного отношения к учению, создание

основы для формирования интереса к углублению химических и физических знаний и

выбора данных предметов в качестве сферы своей профессиональной деятельности.

Метапредметные:

Формирование коммуникативной компетентности в образовательной деятельности

(умение слушать партнера, аргументировать свое мнение).

Овладение навыками самостоятельного приобретения знаний, формулирование выводов

и заключений, развитие умений извлекать информацию из различных источников (схем,

демонстрационных опытов).

Осуществление рефлексии в отношении действий по решению учебных задач,

понимание проблемы, умение выдвигать гипотезы, давать определение понятиям.

Предметные:

Понять суть электролиза, дать определение понятию, вывести правила, осознать роль

процесса.

Описывать демонстрационные опыты, используя язык химии и физики.

Оборудование: прибор для электролиза, амперметр, растворы электролитов,

алюминиевая ложка, модель кристаллической решетки хлорида натрия, интерактивная

доска, презентация, инструктивная карта урока, приложения, инструкции.

Тип урока: Урок усвоения новых знаний

Технологии обучения: проблемные технологии, интерактивные технологии.

Методы обучения: исследовательский, метод аналогий.

План урока.

1.

Организационный момент – 1 мин.

2.

Мотивация учебной деятельности. Сообщение цели и задач урока-3 мин

3.

Выявление, актуализация и корректировка опорных знаний-5 мин

4.

Изучение нового материала –20 мин

5.

Проверка знаний –5 мин.

6.

Подведение итогов –2 мин.

7.

Домашнее задание – 3 мин.

8.

Релаксация –1 мин.

Ход урока

Учитель физики

Добрый день, друзья! Я рада вас видеть!

Девизом нашего урока будут слова поэтессы М. Аллегер

«О, физика, наука из наук

Все впереди так мало за плечами

Пусть химия нам будет вместо рук,

Пусть математика очами станет.

Не разлучайте этих трех сестёр

Познания в подлунном мире

Тогда лишь будет ум и глаз остёр

И знанье человеческое шире.»

I.

Организационный этап

Преподаватель химии: Здравствуйте, мы в 9 классе рассмотрели теоретически

процессы, проходящие при диссоциации. Ребята, сегодня мы закрепим и обобщим

знания и практические умения по данной теме, не совсем обычно. Мы проведем

интегрированный урок химии с физикой.

Преподаватель физики: Здравствуйте, мы рады видеть вас! Физика и химия –

необыкновенные науки. Их законы универсальны. Они с успехом объясняют свойства

кристаллов и живых клеток, помогают производить стыковку космических кораблей и

выполнять сложнейшие операции. Сегодня мы рассмотрим связь между физикой и

химией на примере одного процесса.

2. Мотивация учебной деятельности. Сообщение цели и задач урока.

Учитель химии

Постановка проблемы:

Наш

сегодняшний

урок

мне

хотелось

бы

начать

с

античной

легенды:

«Некий

мастер,

имя

которого

история

не

сохранила,

принес римскому

императору

Тиберию, правившему в начале I века н.э., чашу из металла, напоминающего серебро, но

только более легкого. Подарок стоил жизни изобретателю: Тиберий приказал казнить

его, а мастерскую уничтожить, поскольку боялся, что новый металл может обесценить

серебро

императорской

сокровищницы».

Согласно

рассказу

Плиния

Старшего,

этот

металл,

похожий

на

серебро,

был

получен

из

«глинистой

земли».

Но история не знает безвозвратных потерь. В 1827 году немецкий ученый Фридрих

Вёлер получает несколько граммов, а через несколько лет уже несколько килограммов

нового легкого, прочного, блестящего металла. Но металл стоил также дорого, как

серебро.

Французы

изготовили

из

него

кирасы

охранникам

императора

и

игрушки

наследнику Его Величества. В этом ларце находиться изделие из этого металла. Оно

необходимо каждому из нас. Что же находиться в ларце? (ответивший на вопрос

достает

из

ларца

алюминиевую

ложку.)

Кстати, в 1852 году это чайная ложечка весом 25 граммов стоила бы 30 долларов.

Найдите,

пожалуйста,

на

географическую

карту

России,

центры

получения

алюминия.

Учащиеся называют города Волгоград, Красноярск.

Почему

же

именно

в

этих

городах

расположены

крупнейшие

заводы

по

производству алюминия?

Учащиеся констатируют факт расположения заводов по производству алюминия

вблизи крупных электростанций.

Таким образом, мы пришли к выводу, что для получения алюминия необходимы

значительные затраты электроэнергии.

И мы сегодня вторгаемся в область электрохимии, и наш урок будет посвящен

проблеме электролиза солей, одного из самых сложных и важных физико-химических

процессов. Это понятие дается и в курсе физики, и в курсе химии.

И

наша

задача:

изучить

процесс

электролиза

с

точки

зрения

теории

электролитической диссоциации, окисления и восстановления.

Учитель физики.

А

также

рассмотреть

законы

электролиза,

которые

были

экспериментально

установлены английским физиком Майклом Фарадеем. И, конечно же, ответить,

на главный вопрос - где и с какой целью можно использовать этот процесс в

практической деятельности.

Следовательно, определите тему нашего урока («Электролиз). Запишите ее, пожалуйста,

в инструктивную карту.

Учащиеся записывают тему урока.

Сегодня на уроке нам предстоит изучить сущность процесса электролиза и выяснить

области его применения.

3. Выявление, актуализация и корректировка опорных знаний.

Что

же

называется

электролизом? «электро» –

электрический

ток,

«лизис» –

разложение.

Давайте обратимся к определению в опорном конспекте на ноутбуке.

Электролиз –

это

окислительно–восстановительный

процесс,

протекающий

на

электродах

при

прохождении

постоянного

электрического

тока

через

раствор

или

расплав электролита.

Учащиеся работают с учебником и записывают определение в инструктивную

карту.

Учитель физики: Проверочная беседа.

- Давайте посмотрим еще раз на определение электролиза и вспомним все основные

понятия данного процесса.

- Что представляет собой электрический ток? (Направленное движение заряженных

частиц)

- Назовите условия возникновения электрического тока? (наличие свободных

заряженных частиц, источник тока)

Каковы действия электрического тока? (тепловое, магнитное, химическое,

физиологическое)

Остановимся на химическом действии тока. У вас на столах находится текст

«Электрический ток в жидкостях», в пункте 2 «Законы электролиза», прочитайте

«Первый закон Фарадея» и запишите формулу в инструктивную карту. Записать на доске

формулу. m=K*q=K*I*t

K- Электрохимический эквивалент вещества.

Учитель химии:

Ребята:

1.

А могут ли пропускать электрический ток расплавы и растворы других веществ

помимо металлов? (да)

2.

Как называются такие вещества? (электролиты)

3.

Что же происходит при расплавлении и растворении электролитов, почему они

становятся проводниками электрического тока? (появлением заряженных частиц –

ионов)

4.

Как

называется

процесс

распада

молекул

электролита

на

ионы

при

их

расплавлении и растворении? (электролитическая диссоциация).

Итог сказанного (подводит учитель химии):

Итак, образовавшиеся в результате диссоциации молекул электролита ионы,

свободно перемещаются друг относительно друга.

За чрезвычайные заслуги создания теории электролитической диссоциации» в

1902г. Сванте Аррениус (шведский химик) стал лауреатом Нобелевской премии.

III. Изучение нового материала

2. Учитель физики:

Вопрос: Имеет ли практическое применение прохождение тока через растворы

жидкостей?

А что произойдет, если мы в растворе электролита создадим электрическое поле?

(возможные ответы)

Пояснение учителя физики: подвижные ионы примут направленное движение: «-» ионы

будут притягиваться к «+» электроду – аноду. Поэтому они называются (можно спросит

учащихся) анионами. А «+» ионы – к «-» электроду – катоду. Поэтому они называются

(можно спросить учащихся) катионами. Мы получим электрический ток, текущий в

двух направлениях.

Поскольку носителями электрического заряда являются частицы вещества, можно

предположить, что на электродах произойдет его (вещества) выделение. Можем ли мы

это увидеть? Можем ли мы измерить силу тока в растворе электролита? На эти вопросы

даст ответ эксперимент.

А, сейчас проведем эксперимент прохождения электрического тока через

раствор сульфата меди (II) – CuSO

4

.

Перед проведением эксперимента вспомним технику безопасности:



убрать со стола все лишнее



следует строго соблюдать правила работы с электрическими приборами,

замыкание и размыкание ключа проводить строго с разрешения учителя



включать собранную электрическую цепь только после проверки учителем



не допускать разбрызгивания электролита



при попадании раствора химического вещества на кожу рук немедленно

промыть водой с мыло



по ходу выполнения эксперимента сделать записи определений новых понятий в

инструктивную карту.

Учитель физики:

Инструкция к эксперименту:

(по ходу эксперимента учащиеся делают записи в инструктивных картах)

1.

Собрать электрическую цепь согласно схеме.

2.

Влить в ванночку электролизера раствор CuSO

4,

не более чем на 2/3 ее объема,

опустить стержни в ванночку и включить электрический ток

3.

Измерить силу тока в цепи амперметром.

4.

Составить уравнения диссоциации CuSO

4.

Определить, какие ионы будут

притянуты катодом и анодом.

5.

Описать признаки процессов, происходящих на электродах (аноде, катоде)

6.

Разобрать электрическую цепь и уберите рабочее место

7.

Составить схемы процессов на аноде и катоде, на основе наблюдений

8.

Сделать вывод по эксперименту.

Пояснение учителей по ходу эксперимента:

Учитель химии.

Давайте проведем исследование электролиза раствора на примере сульфата меди (II).

А ваша задача после исследования электролиза сульфата меди, записать уравнение

диссоциации сульфата меди. В растворе соли кроме ионов металла и кислотного

остатка

присутствуют

молекулы

воды,

которые

также

могут

участвовать

в

процессе окисления и восстановления на электродах.

Для

написания

уравнения

электролиза

нам

понадобится

инструкция,

которая

находится у вас на столах.

Николаева Е. записывает у доски уравнение электролиза

Схема процесса:

Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса:

А теперь решим задачу:

Задачи по электролизу можно решать химическим и физическим способами.

Задача №1: Рассчитайте массу меди, полученной при электролизе водного раствора

сульфата меди c графитовыми электродами, если на аноде выделилось 6,4 г кислорода.

Как будем решать эту задачу?

По химическому уравнению.

2CuSO

4

+ 2H

2

O → 2Cu + O

2

+ 2H

2

SO

4

2 моль 2 моль

n(O

2

) = 6,4/32 = 0,2 моль

n(Cu) = 2n(O

2

) = 2×0,2моль = 0,4моль

m(Cu) = 0,4 моль×64 г/моль = 25,2 г

Задача №2: Рассчитайте время получения данной массы меди, при показании вашего

амперметра, К=0,33*10

-6

кг/Кл

Как будем решать эту задачу?

По закону электролиза (по закону Фарадея)

m(Cu) = k(Cu) It

Учитель физики: Мы с вами решили задачу двумя способами, и нашли массу меди, а

где это может быть применено (получение металлов, электрометаллургия).

Любое научное открытие интересно только тогда, когда находит практическое

применение. Сегодня на уроке мы узнали, что электролиз широко используется в

1.

В электрометаллургии:

получение

активных

металлов

щелочных,

щелочноземельных

металлов,

алюминия,

магния (K, Na, Ca, Mg, Al и др.) электролизом расплавов природных соединений;

2.

В химической промышленности: получение газов: F

2

, Cl

2

, H

2

, O

2

; щелочей:

NaOH, KOH и др.

Однако, электролиз находит широкое применение не только в промышленности, но и

в искусстве.

Сообщение учеников.

3. Гальванопластика

4. Электролитическое рафинирование.

5. Гальваностегия

5. Проверка результативности совместной работы.

Учитель химии

Итоговое тестирование.

Сейчас, предлагаю вам написать небольшой тест, который находится на рабочем столе в

ноутбуке.

6. Подведение итогов урока.

На доске открывается шаблон с правильными ответами.

Прошу поднять руку тех учеников, которые справились с заданием на «хорошо» и

«отлично».

Молодцы! Всем спасибо

Домашнее задание:

1. Институт прикладной физики Китайской академии наук сообщил о результатах

исследования гробницы полководца Джоц-Чжу, похороненного в 237 г н.э.

Спектральный анализ орнамента, украшающего саркофаг, показал, что он состоит из

сплава, содержащего 85% Al 10% меди 5% Mg.

Как могли древние китайские мастера получить сплав?

2. Водород, полученный электролизом воды, экономически выгодное и экологически

чистое топливо? Что вы думаете по этому поводу?

Литература:

1. Г.Я. Мякишев, О.А. Крысанова. Физика 10 – 11 классы. Углубленный уровень.

Рабочие программы. Физика. 10 – 11 классы. Углубленный уровень: учебно-

методическое пособие / сост. И.Г. Власова. – М.: Дрофа, 2013. – 314 с.

2. Мякишев. Г.Я. Физика: Электродинамика. 10 - 11 кл. Углубленный уровень: Учебник /

Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. – 3 – е изд., стереотип – М.: Дрофа, 2015. – 476.

3. Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл.: - 5-е изд., перераб. - М.: Дрофа, 2015.

192с.:ил.

4. Химия. 11 класс: Профильный уровень: учебник для учащихся общеобразовательных

учреждений/ О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. -14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2014,

2015.- 398, [2] c. : ил.