Интегрированный урок по теме «Электролиз» - vnekl.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Интегрированный урок по биологии и химии в 10 классе «Спирты. 1 56.06kb.
Урок по теме: «Гидросфера». Цели: образовательные: обобщение и систематизация... 1 27.05kb.
Интегрированный урок (биология и английский язык) 1 79.08kb.
Урок обобщающего повторения по теме «Гидросфера» в 6 классе 1 51.87kb.
Урок по теме Цели и задачи: Создание художественного образа весны. 1 50.43kb.
"А. А. Чацкий: победитель или побежденный?" 1 70.49kb.
Интегрированный урок по основам православной культуры и литературы В. 1 25.59kb.
Интегрированный урок по русской литературе 1 77.89kb.
Интегрированный урок немецкого языка и музыки в 8-11 классах In der... 1 56.35kb.
Интегрированный урок музыки чтения, ознакомления с окружающими миром... 1 81.77kb.
«Как мера и красота скажут» 1 49.05kb.
С. С. Панаиотти, А. И. Савельев 1 126.01kb.
"Обозначение мягкости согласных на письме" 1 53.8kb.
Интегрированный урок по теме «Электролиз» - страница №1/1



Министерство образования и науки Российской Федерации

Муниципальное образовательное учреждение «Лицей» г. Новотроицка Оренбургской области


Интегрированный урок (физика, химия)

Практическое занятие (2 ч)
Тема: Электролиз


Павлова Галина Павловна,

учитель физики

высшей квалификационной категории

МОУ «Лицей» г. Новотроицка



Стрижова Ирина Алексеевна,

учитель химии

высшей квалификационной категории

МОУ «Лицей» г. Новотроицка




Новотроицк

2006

Интегрированный урок по теме «Электролиз»

(физика, химия).

Практическое занятие
Цели урока:

-Проверка, корректировка и углубление знаний учащихся по теме «Электролиз» через эксперимент и решение задач.

-Формирование навыков техники выполнения эксперимента, умения решать расчетные и качественные задачи, составлять химические реакции, протекающие при электролизе растворов и расплавов электролитов.

-Воспитание самостоятельности, организованности, развитие творческих способностей, логического мышления, внимания, памяти.


Оборудование: кодоскоп, источник питания на 4 В, раствор сульфата меди (II), прибор для проведения электролиза, лабораторные амперметры, ключи, реостаты, соединительные провода, зажимы, карточки с заданиями, текстами задач.
Ход урока:

I. Организационный этап. (2-3 минуты)



Учитель химии: Здравствуйте, на прошлом уроке мы рассмотрели теоретически процессы, проходящие при электролизе. Сегодня продолжим изучение темы «Электролиз», ориентируясь на практическое применение знаний. Закрепим умения:

-составлять химические реакции процессов, проходящих при электролизе расплавов и растворов;

-производить расчеты по реакциям и с помощью законов Фарадея;

-практически проводить электролиз раствора.

Будьте внимательны, активны, организованны. Оценку за практическое занятие вы получите итоговую, основными показателями качества вашей работы будут четкость и глубина ответов, аккуратность выполнения эксперимента, правильное решение задач, выполнение домашнего задания.
II. Проверка домашнего задания. (15 минут)

Учитель физики: У доски работают 4 учащихся. Задания:1 учащийся – вывести формулу заряда электрона,

2 учащийся - написать уравнения электролиза раствора серной кислоты.

3 учащийся - написать уравнения электролиза раствора хлорида ртути (II),

4 учащийся - написать уравнения электролиза раствора фторида калия.

Остальные учащиеся пишут в тетрадях уравнения процессов, проходящих при электролизе раствора хлорида бария (один учащийся пишет эти уравнения на пленке кодоскопа для последующей проверки).

Учитель химии контролирует работу учащихся у доски, учитель физики, проходя по классу, проверяет домашнее задание у каждого учащегося и фиксирует это в листе «Результатов и достижений учащихся».

III. Исследовательский этап. (25 минут)



  1. Лабораторный эксперимент (15 минут)

Учитель физики: Ребята, для вас приготовлен раствор сульфата меди (II). Вы должны выполнить следующее задание: пропустить электрический ток через раствор медного купороса и определить, как изменится масса меди (судить по показаниям амперметра), выделившийся на катоде за один и тот же небольшой промежуток времени, при изменении условий, указанных в картах-заданиях (приложение 1).

Внимание:



  1. На начало опыта электроды у всех групп должны быть погружены в раствор наполовину.




  1. Сделать отчет по форме:

а) запись реакции;

б) схема опыта;

в) полученный результат.
Перед проверкой выполненного каждой группой учащихся лабораторного эксперимента учитель физики на одной из опытных установок (на 1 парте, например) меняет полюса подключения источника тока к угольным электродам, предварительно показав катод всем учащимся, обратив внимание на его характерную окраску.

Поочередно спрашивает результат, полученный каждой группой при выполнении эксперимента. Затем включает кодоскоп и учащиеся сверяют свои результаты с записями на пленке кодоскопа, записывают общий вывод в тетрадь: масса вещества выделяемого на электродах зависит от напряжения, концентрации раствора, температуры, расстояния между электродами, площади электродов.



Учитель химии: Вы экспериментально подтвердили, что с помощью электролиза можно получать разные вещества, в частности, медь. В промышленности электролизом получают и другие металлы, например алюминий.

Далее следует сообщение учащегося о получении алюминия в промышленности (приложение 2).



Демонстрационный эксперимент (10 минут)

Учитель физики: посмотрим на результат нашего эксперимента по замене полярности угольных электродов. Отключает установку и достает электрод, который был покрыт медью. Учащиеся убеждаются, что электрод стал чистым. Формулируется вывод: медь, осевшая на катоде, растворилась, когда он стал анодом.

Вопрос: Что произойдет, если анод целиком будет из меди?

Учитель химии: Тогда процессы для раствора сульфата меди (II) будут следующими (включает кодоскоп и комментирует записи):
CuSO4 = Cu2+ + SO42-

раствор


К (-):Cu2+; H2O; Cu2+ + 2e- = Cu

A (+) (медный): SO42-; H2O; Cu - 2e- = Cu2+

Электролиз

Cu0 + Cu2+ ===== Cu0 + Cu2+


Учащиеся записывают все в тетрадь. Учитель сообщает, что электролиз с растворимым анодом применяют для очистки металлов. Этот способ называется электролитическим рафинированием (приложение 3).
IV. Решение задач. (10 минут)

Учитель физики: переходим к следующей части нашего занятия – решению задач. Вызывает к доске двух учащихся, которые решают разные задачи: № 1 и №2. Остальные учащиеся решают задачу № 3 в тетради (приложение 4).

Один из учащихся решает задачу № 3 на пленке кодоскопа для последующей проверки.

После разбора задач-примеров, решенных на доске и задачи на пленке кодоскопа, учащимся предлагается выполнить самостоятельную работу по решению задач на выбор (оставшиеся задачи в приложении 4)
V. Самостоятельная работа. (25 минут)
VI. Подведение итогов урока. (8 минут)

Учитель физики проводит собеседование с учащимися по вопросам:

-что сделано?

-что повторили?

-что узнали нового?

Выставляет итоговую оценку каждому учащемуся в лист «Результатов и достижений учащихся».


VII. Домашнее задание. (2 минуты)

Учитель химии комментирует домашнее задание.



Методические рекомендации.
При реализации задач данного урока целесообразно:

-проводить занятия на сдвоенном уроке;

-привлечь к подготовке опытов в помощь школьному лаборанту лаборантов - учащихся;

-приготовить лист «Результаты и достижения учащихся» и прикрепить к магнитной доске;

-провести беседу по технике безопасности при выполнении лабораторного эксперимента;

-обеспечить каждую микрогруппу раздаточным материалом (тексты задач, периодические системы химических элементов Д.И. Менделеева, таблицы электрохимических эквивалентов веществ, электрохимический ряд напряжений металлов);

-полученную за урок итоговую оценку поставить учащимся в журнал и по физике и по химии;

-задачи для самостоятельного решения учащиеся выбирают по уровню трудности;

-во время выполнения учащимися самостоятельной работы учителя выставляют предварительную оценку в лист «Результатов и достижений учащихся».

Приложение № 1


Карта-задание 1: Пропустите электрический ток через раствор медного купороса. Угольные электроды должны быть погружены примерно наполовину своей длины. Исследуйте, как изменится масса меди (об этом можно судить по показаниям амперметра), выделившейся на катоде за один и тот же небольшой промежуток времени, если:

1) вы увеличите концентрацию раствора;

2) вы увеличите напряжение на электродах(U1=2B, U2=4В)

О массе выделяющейся меди судить по показаниям амперметра. Запишите реакцию, результат эксперимента, начертите схему.


Карта-задание 2: Пропустите электрический ток через раствор медного купороса. Угольные электроды должны быть погружены примерно наполовину своей длины. Исследуйте, как изменится масса меди (об этом можно судить по показаниям амперметра), выделившейся на катоде за один и тот же небольшой промежуток времени, если:

1) вы увеличите погруженную часть анода;

2) вы увеличите погруженную часть катода.

О массе выделяющейся меди судить по показаниям амперметра. Запишите реакцию, результат эксперимента, начертите схему.


Карта-задание 3: Пропустите электрический ток через раствор медного купороса. Угольные электроды должны быть погружены примерно наполовину своей длины. Исследуйте, как изменится масса меди (об этом можно судить по показаниям амперметра), выделившейся на катоде за один и тот же небольшой промежуток времени, если:

1) вы увеличите погруженную часть анода;

2) вы увеличите погруженную часть катода.

О массе выделяющейся меди судить по показаниям амперметра. Запишите реакцию, результат эксперимента, начертите схему.


Карта-задание 4: Пропустите электрический ток через раствор медного купороса. Угольные электроды должны быть погружены примерно наполовину своей длины. Исследуйте, как изменится масса меди (об этом можно судить по показаниям амперметра), выделившейся на катоде за один и тот же небольшой промежуток времени, если:

1) вы измените расстояние между электродами.

2) вы нагреете раствор электролита.

О массе выделяющейся меди судить по показаниям амперметра. Запишите реакцию, результат эксперимента, начертите схему.


Карта-задание 5: Пропустите электрический ток через раствор медного купороса. Угольные электроды должны быть погружены примерно наполовину своей длины. Исследуйте, как изменится масса меди (об этом можно судить по показаниям амперметра), выделившейся на катоде за один и тот же небольшой промежуток времени, если:

1) вы измените расстояние между электродами.

2) вы нагреете раствор электролита.

О массе выделяющейся меди судить по показаниям амперметра. Запишите реакцию, результат эксперимента, начертите схему.

Приложение №2

Сообщение учащегося

Основная часть алюминия в природе - это оксид алюминия, входящий в состав глинозема и бокситов. Его температура плавления около2050оС, поэтому из-за энергоемкости электролиза этого вещества Аl долгое время относили к числу очень дорогих металлов. В середине 19 века он стоил в 10 раз дороже золота. Достаточно сказать, что из алюминия была сделана и подарена погремушка сыну Наполеона III. Д.И.Менделееву в знак признания его заслуг в Великобритании были подарены весы, одна чаша которых была сделана из золота, а другая из не менее дорогого чистого алюминия. В конце 19 века процесс получения этого металла был усовершенствован, и в настоящее время алюминий получают электролизом расплава оксида алюминия в криолите (Na3AlF6) c добавкой фторида кальция. Криолит и фторид кальция добавляют, чтобы снизить температуру плавления и сделать расплав электропроводным.



(На кодоскоп пленку с картинкой и уравнениями): Процессы, происходящие при электролизе:

К(-): 2 Аl3+ + 6 е- = 2 Аl

А(+): 2О2- - 4е -= О2 2 С+ О2 = 2 СО 2СО + О2= 2СО2

( графитовый)

электролиз

2 Аl2O3 + 3C = 3CO2 + 4Al

Электролиз проводят в стальных электролитических ваннах, внутри такая ванна выложена графитовыми блоками, так как расплавленные фториды при высокой температуре растворяют обычную огнеупорную футеровку. Графитовые блоки вместе с расплавленным алюминием служат катодом, а аноды из графита смонтированы таким образом, чтобы они смогли опускаться по мере их сгорания. Постепенно аноды заменяют новыми, так как графитовые электроды сгорают, взаимодействуя с кислородом.


Приложение № 3

Сообщение учителя

Если в качестве анода использовать медь, содержащую примеси других металлов и неметаллов, то менее активные металлы не будут окисляться на аноде и переходить в электролит при потенциале растворения меди, они образуют осадок анодного шлама. Более активные металлы, перейдя в раствор в виде ионов, не смогут восстановиться на катоде, пока в электролите высокая концентрация ионов меди. Итак, при проведении электролиза раствора соли меди с медным анодом, содержащим примеси, на катоде будет выделяться чистая медь. При электрохимическом рафинировании меди ток удаляет медь с анода и переносит ее на катод, а электродные потенциалы служат при этом своеобразными фильтрами, отделяющими ионы меди от примесей и на аноде, и на катоде. Кроме меди, методом электрохимического рафинирования очищают цинк, кадмий, марганец, никель и др. металлы.



Приложение № 4

Задачи
1.Найти объем газа, выделившегося на аноде, при полном электролизе 200 г 10%-ного раствора хлорида калия . (3 л).

2.Никелирование с помощью электролиза металлической пластинки, имеющей площадь поверхности 48 см2, продолжалось 4 ч при силе тока 0,15 А. Найдите толщину слоя никеля, если валентность никеля равна 2.

3.При пропускании постоянного тока силой в 6,4 А в течение 30 минут через расплав соли трехвалентного металла на катоде выделилось 1,07 г вещества, а на аноде - около 1,344 л газа, имеющего плотность по гелию 17,75.Определите состав соли, которую подвергли электролизу и напишите уравнение проходящего электролиза (Хлорид алюминия).
4A. Какой объем газа (при н.у.) выделился на аноде при электролизе раствора хлорида меди(II) , если на катоде выделилось 3,2 г меди?

5A. Цинковый анод массой 5 г поставлен в электролитическую ванну, через которую проходит ток силой 2 А. Через какое время анод полностью израсходуется на покрытие металлических изделий?

6B. При электролитическом способе получения никеля на единицу массы расходуется W= 10 кВт ·ч/кг энергии. ( К=1,08· 10-3 кг/А·ч). При каком напряжении проводится электролиз?

7B. В течение какого времени надо проводить электролиз расплава хлорида железа (II) при силе тока 30 А, чтобы получить железо, необходимое для полного взаимодействия со 100 г 30%-ного раствора соляной кислоты?

8B. При электролитическом способе получения алюминия используются ванны, работающие под напряжением 5 В при силе тока 40 кА. Сколько времени потребуется для получения 1 тонны алюминия, и каков при этом расход энергии?

9B. При электролизе 240 г 15%-ного раствора гидроксида натрия на аноде выделилось 89,6 л (н.у.) кислорода. Найти массовую долю вещества в растворе после окончания реакции.

10B. На заводе был подвергнут электролизу раствор, содержащий 468 кг хлорида натрия. Полученные газы были использованы для синтеза хлороводорода. Образовавшийся хлороводород растворили в 708 л воды. Рассчитайте массовую долю хлороводорода в полученной соляной кислоте.

11C. Магний, полученный электролизом расплава хлорида магния в течение 200 мин. при силе тока 10 А, растворили в 1,5 л 25 %-ного раствора серной кислоты плотностью 1,178 г/мл. Найти концентрацию сульфата магния в полученном растворе.

12C. Определите массу выделившейся меди при электролизе, если затрачено 5 кВт ч электроэнергии. Напряжение на клеммах ванны 10 В. КПД установки 75 %. (Отв. 0,445 кг).

13C. Аэростат объемом 250 м3 заполняют водородом при температуре 27оС и давлении 2 атм. Какой заряд надо пропустить при электролизе через слабый раствор серной кислоты, чтобы получить нужное количество водорода?
Литература к уроку:

1. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений. - М.: Дрофа, 2004.

2. Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл.: Пособие для общеобразоват. учеб. Заведений. - М.: Дрофа, 2004.

3. Общая химия: учебник для 11 кл. общеобраз. Учреждений с углубл. изуч. химии/ Габриелян О.С.и др. - М: Просвещение ,2005.