asyan.org
добавить свой файл
1

Тема уроку:

Електричний струм в розчинах і розплавах електролітів. Кількість речовини, що виділяється під час електролізу

Навчальна мета уроку:

Сформувати уявлення про електричний струм у розчинах і розплавах електролітів, явище електролізу та електричну дисоціацію кислот, основ, солей

Розвивальна мета уроку:

Розвивати вміння спостерігати, порівнювати, робити висновки

Виховна мета уроку:

Виховувати вміння працювати самостійно

Тип уроку :

Інтегрований урок (фізика - хімія)

Демонстрації:

Проходження струму через електроліт та діелектрик

Структура уроку :

1. Організаційний етап

- 2 хв.




2. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація знань учнів

- 5 хв.




3. Мотивація навчання

- 5 хв.




4. Вивчення нового матеріалу

- 17 хв.




- Поняття електролітів та неелектролітів

(8 хв.)




- Явище електролітичної дисоціації

(4 хв.)




- Закон Фарадея

(5 хв.)




5. Закріплення нового матеріалу

- 10 хв.




6. Підсумки уроку. Рефлексія

- 5 хв.




7. Домашнє завдання

- 1 хв.


Хід уроку

1. Організаційний етап

Організація класу до проведення уроку. Вчитель просить учнів посміхнутися один одному і побажати гарного настрою.

2. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація знань учнів

Метод «Барон Мюнхгаузен». Вчитель фізики пропонує учням як домашнє завдання вигадати явно неправдиві твердження із теми «Електричний струм», які зачитуються та спростовуються на уроці.

3. Мотивація навчання

Метод «Знаю – хочу довідатися – учуся». Учитель фізики повідомляє учням тему для вивчення. Діти об'єднуються в пари і протягом 4–5 хвилин обговорюють один із одним усе, що їм відомо з теми. У цей час педагог креслить на дошці таблицю.

Що ми знаємо

Що хочемо довідатися

Що ми довідалися (вивчили)










Вчитель надає слово кожній парі і з їхніх слів заповнює першу графу таблиці. При цьому він може редагувати інформацію. У тих випадках, коли учні не впевнені у своїх знаннях, записується інформація до другої графи.

Викладач пропонує школярам разом шукати відповіді на питання в другій графі.

4. Вивчення нового матеріалу

1. Поняття електролітів та неелектролітів

Вчитель фізики проводить дослід. У посудину з дистильованою водою опускає два електроди. Збирає коло із джерела струму, ключа, лампочки та чутливого ампер­метра. Коли замикає коло, то стрілка амперметра не відхиляється. Це означає, що дистильована вода не містить вільних носіїв заряду й у колі немає струму.

У такий же спосіб переконуємося, що суха кам'яна сіль так само є діелектриком.

А тепер «об'єднуємо» ці два діелектрики: насипаємо у посуди­ну з водою дві-три ложки кам'яної солі та бачимо, що лампоч­ка загоряється і в міру розчинення солі розжарення лампи збільшується.

Цей дослід доводить, що підсолена вода є провідником, причо­му носії заряду з'являються під час розчинення солі у воді.

За допомогою подібних дослідів можна визначити, що фак­тично усі водні розчини солей, кислот і лугів є провідниками елек­тричного струму.

До конспектів учнів:

Електролітами називаються речовини, розчини яких прово­дять електричний струм.

ВЧИТЕЛЬ ХІМІЇ:

ЕЛЕКТРОЛІТИ

СИЛЬНІ

СЛАБКІ

У розчині всі молекули речовини дисоціюють на йони.
Кислоти

Сульфатна, хлоридна, бромідна, йодидна.

Основи

Гідроксиди лужних і лужноземельних металів.

Солі

Більшість розчинних солей.


У розчині речовина дисоціює частково, певна частка речовини існує у розчині у вигляді молекул

Кислоти

Сульфідна, фторидна, карбонатна, фосфатна, оцтова.

Основи

Водний розчин амоніаку, нерозчинні у воді основи.

Солі

Деякі солі, наприклад меркурій (ІІ) хлорид



Силу електролітів кількісно характеризує ступінь електролітичної дисоціації α, що показує частку речовини, яка розпалася в розчині на йони.



Ступінь дисоціації можна виражати і у відсотках. Чим краще дисоціює електроліт, тим більший ступінь.

Ступінь дисоціації – величина змінна. Вона залежить не тільки від природи електроліту, а й від його концентрації в розчині. Цю залежність вивчав Вільгельм Оствальд, її називають законом розведення Оствальда: при розведенні розчину водою, а також при підвищенні температури, ступінь дисоціації збільшується.

2. Явище електролітичної дисоціації

ВЧИТЕЛЬ ХІМІЇ:

Молекули солей, кислот і лугів утворені позитивними й негативними йонами, що утримуються силами електростатичного при­тягування. При зіткненнях, обумовлених тепловим рухом, молекула роз­падається на позитивні й негативні йони, що стають носіями заря­ду в електроліті. Таким чином, носіями заряду в електролітах є йони, тобто елек­троліти мають йонну провідність.

До конспектів учнів:

Розпад молекул на йони називають електролітичною дисоціацією.

Рекомбінація - процес з'єднання йонів у нейтральні молекули.

За йонної провідності проходження струму пов'язане з перено­сом речовини. На електродах відбувається виділення речовин, що входять до складу електролітів.

До конспектів учнів:

Процес виділення речовини на електродах при проходженні електричного струму через електроліт називають електролізом.

На аноді негативно заряджені йони віддають свої зайві електрони (у хімії цей процес називається окисною реакцією), а на катоді позитив­ні йони одержують електрони, яких не вистачає (відновна реакція).

При розчиненні у воді кислоти, солі й основи дисоціюють на позитивно і негативно заряджені йони. Властивості водних розчинів електролітів визначаються в першу чергу властивостями йонів.

До конспектів учнів:

Із позицій теорії електролітичної дисоціації можна зроби­ти висновок: кислота — це електроліт, при дисоціації якого утворюються катіони Гідрогену й аніони кислотного залишку.

Саме катіони Гідрогену й обумовлюють спільні властивості кислот — кислий смак, зміну забарвлення індикаторів, реакції з активними металами, основними оксидами, основами та солями.

Назви аніонів, що утворюються при дисоціації кислот, збігаються з назвами кислотних залишків (див. таблицю).

Назва

Формула

Формула йона кислотного залишку

Назва йона кислотного залишку

Бромідна

НВг

Вг-

Бромід-іон

Карбонатна

Н2СО3

СО32-

Карбонат-іон

Нітратна

HNO3

NO3-

Нітрат-іон

Нітритна

НNO2

NO2-

Нітрит-іон

Силікатна

Н2SiO3

SiO32-

Силікат-іон

Сульфатна

Н2SO4

SO42-

Сульфат-іон

Сульфітна

Н2SO3

SO32-

Сульфіт-іон

Сульфідна

Н2S

S2-

Сульфід-іон

Ортофосфатна

Н3РO4

PO43-

Фосфат-іон

Хлоридна

HCl

Cl-

Хлорид-іон

До конспектів учнів:

Одноосновні кислоти дисоціюють:

HCl → H+ + Cl-

Багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто, відщеплюючи йон Гідрогену послідовно, один за одним. Якщо утворені при цьому аніони кислотних залишків містять атоми Гідрогену, що здатні заміщуватися атомом металічного елемента, він може дисоціювати далі:

Н2SO4 → Н+ + НSO4-

НSO4- → 2Н+ + SO42-

Основа — це електроліт, що в розчині утворює катіони металічного елемента і гідроксид-аніони:

NaOH → Na+ + OH-

Саме останні визначають усі характерні властивості розчинів лугів — здатність змінювати забарвлення індикаторів, реагувати з кислотами, кислотними оксидами та солями.

До конспектів учнів:

Солі утворюються катіонами металічного елемента та аніонами кислотного залишку. При розчиненні у воді ці йони переходять у розчин:

К3РO4 → 3К+ + РО43-

Са(NO3)2 → Са2+ + 2 NO3-

Сіль — це електроліт, що в розчині утворює катіони металічного еле­мента та аніони кислотного залишку.

3. Закон Фарадея

ВЧИТЕЛЬ ФІЗИКИ:

Кожний йон, що в процесі електролізу нейтралізується на елек­троді й виділяється на ньому у вигляді нейтрального атома, має визначену масу. Але водночас він переносить через електроліт ви­значений заряд. Тому і маса речовини, що виділилася, і кількість електрики, що пройшла, пропорційні числу йонів, що підходять до даного електроду.

Кількісно закон електролізу був установлений дослідним шля­хом Майклом Фарадеєм у першій половині XIX сторіччя. Фарадей виявив, що

До конспектів учнів:

маса речовини, яка виділилась на електроді при проходженні електричного струму, пропорційна заряду, що пройшов через електроліт

.

Оскільки , де I — сила струму, tчас проходження струму, то

.

Сталу k називають електрохімічним еквівалентом речовини. Зміст цього коефіцієнта можна з'ясувати з виразу:

Електрохімічний еквівалент чисельно дорівнює масі речовини в кг, що виділяється при проходженні 1 Кл електрики.

5. Закріплення нового матеріалу

ВЧИТЕЛЬ ФІЗИКИ:

Задача

За якої сили струму проводився електроліз розчину CuSO4, якщо за 25 хв на катоді виділилося 2 г міді?


I -?

СІ
= 1500 с

= 0,002 кг

t = 25 хв

m = 2 г

k = 0,33·10-6
Розв’язання







Відповідь: І = 0,04 А

ВЧИТЕЛЬ ХІМІЇ:

Метод «Мовчанка»

Готується перелік слів (понять), які зачитує педагог. Перед учнями ставлять завдання: піднімати руки вгору, якщо слово відповідає умовам, визначеним викладачем. Якщо учень піднімає руку неправильно, то повинен розповісти все, що знає про це слово (поняття).

Орієнтовний перелік:

  • Електроліти не проводять електричний струм.

  • Діелектрики проводять електричний струм за певних умов.

  • Рекомбінація - процес з'єднання йонів у нейтральні молекули.

  • Розпад молекул на протони та нейтрони називають електролітичною дисоціацією.

  • Процес виділення йонів на електродах при проходженні електричного струму через електроліт називають електролізом.

  • До електролітів належать речовини з неполярними або слабо полярними зв’язками.

  • Властивості водних розчинів електролітів визначаються властивостями йонів.

  • З погляду електролітичної дисоціації, основами називаються електроліти, що дисоціюють на катіони металічного елемента та гідроксид-аніони.

  • Спільні властивості кислот обумовлюють катіони кислотних залишків.

  • Сіль – це електроліт, що дисоціює на катіон кислотного залишку та аніони металічного елемента.

  • Слабкі електроліти – це електроліти, що практично повністю розпадаються у водному розчині на йони.

  • До сильних електролітів належать усі добре розчинні солі, деякі кислоти та всі розчинні у воді основи.

6. Підсумки уроку. Рефлексія

Учні разом заповнюють третю колонку таблиці «Що ми довідалися (вивчили)» із вчителем фізики, а також дають відповіді на запитання із вчителем хімії:

        1. Я дізнався (дізналася) про багато нового.

        2. Мені це стане в пригоді в житті.

        3. На уроці було про що подумати.

        4. На всі запитання, що виникли на уроці, я одержав (-ла) відповіді.

7. Домашнє завдання

Опрацювати відповідний параграф у підручнику.

Запитання після параграфу – усно.

Творче завдання.

Скласти задачу до даної теми та розв'язати її.