Интегрированный урок физика-химия Электролиз растворов.

Государственное образовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа
№ 1640 г. Москвы.




Методическая разработка
интегрированного урока в 11 классе
по химии и физике по теме
«Электролиз»


Учитель химии
ГОУ СОШ №1640
высшей квалификационной категории
Русанова Галина Александровна
Возможно провести уро совместно с учителем физики



Москва
2007 год.


Тема: «Электролиз»
ТИП УРОКА: Решение задач.
Цель урока:
-образовательная: формировать такие качества знаний учащихся как системность, глубина, осознанность, гибкость межпредметных связей, развитие химических понятий, способствовать развитию связей между ними и общими естественнонаучными понятиями;
-развивающая: развивать системное и творческое мышление учащихся, формировать их познавательную активность, самостоятельность и интерес к познанию природы, преодолевать предметную инертность мышления и расширять кругозор учащихся;
-воспитывающая: реализация комплексного подхода к воспитанию, повышение политехнической направленности обучения;
-узнавать физические и химические явления, применять знания из разных тем по физике и химии для решения задач, решать комбинированные задачи.

Оборудование: аппарат электролизер, гальванометр, источник постоянного электрического тока, соединительные провода.
Ход урока.
Фронтальный устный опрос с целью актуализации опорных знаний по теме
«Электрический ток в жидкостях»
Вопросы:
1) Почему чистая дистиллированная вода – практически диэлектрик, а растворы солей, кислот и щелочей в воде – хорошие проводники.
Ответ: происходит распад нейтральных молекул на ионы под действием растворителя, т.е. электролитическая диссоциация.
2) Какой же проводимостью обладают электролиты?
Ответ: ионной.
3) Какие действия тока вам известны?
Ответ: тепловое, магнитное, химическое.
2. Демонстрацию электролиза водного раствора хлорида меди проводит учитель химии. Ученики наблюдают выделение чистой меди и газообразного хлора на электродах при прохождении постоянного тока через раствор. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
3. Объяснение составления уравнения электролиза учителем химии:
а) уравнения электролитической диссоциации (образование ионов в растворе):
Cu Cl 2 Cu2+ + 2Cl-
H2 O = H+ + ОН-

б) восстановительные процессы на катоде (К-):
Cu2+ + 2e– = Cu0[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
в) окислительные процессы на аноде (А+):
2Сl- - 2e– = 2Cl0 г) суммарное уравнение электролиза:
Cu Cl 2 + H2 O = Сu + Cl2 + H2 O
Cu Cl 2 Сu2+ + 2Cl-
Из описанного выше видно, что прохождение электрического тока через электролиты сопровождается химическими превращениями вещества и выделением газообразного хлора на аноде и чистой меди – на катоде.
4. Ученик на доске под руководством учителя химии составляет уравнение электролиза водного раствора сульфата мед[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
CuSO4Cu2++13 QUOTE 1415 H2 O H+ + ОН-
б) К(-): Cu2+ + 2e– = Cu0 (восстановление)
в) A(+): 4ОН - - 4e– = O2 + 2H2 O (окисление)
Суммарное уравнение электролиза:
г) 2Cu SO4 + 4H2 O = 2Сu + O2 + 2H2 O + 2H2SO4
5. Ученик на доске составляет уравнение электролиза водного раствора хлорида калия и решает следующую расчетную задачу.
Дано 200 г 10% раствора хлорида калия. Определить массу веществ, выделяемых на электродах. Оценивает и комментирует решение учитель химии.


KCl K+ +Cl-
H2O H++OH-
На катоде (-): К+ , Н+ Восстановление:2 Н+ +2e– = Н20
На аноде (+): С- , OH- Окисление: 2Сl- – 2e– = Cl20
2KCl +2H2O = H2 + Cl2 + 2KOH
Делаем расчет массы веществ, выделяемых на электродах.
1)/.m(KCl) = ?
m (KCl) = 200 . 0,1 = 20 (г), так как концентрация 10%
n(KCl) = 0,27 моль.
Из уравнения электролиза следует, что n (Н2)= 0,135 моль; n (Cl2) = 0,135 моль
m (H2) = 0,27 г
m (Cl2) =9,45 г
Ответ:
молекулярного водорода на катоде выделяется 0,27 г,
хлора на аноде -9,45 г.

6. Учитель предлагает рассчитать, какой заряд прошел через раствор хлорида калия при электролизе.
m( H2 ) = m0(H+)13 QUOTE 1415 N(H+) ;
m0 (H+) = 13 QUOTE 1415;
q=13 QUOTE 1415NH+ NH+ = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 , где z – валентность иона водорода.
m (H2) = 13 QUOTE 1415 13 QUOTE 1415 13 QUOTE 1415 m(H2) = K13 QUOTE 1415 q, где К - электрохимический эквивалент вещества (КH+ = 13 QUOTE 1415г/Кл)
q =13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 2,6 13 QUOTE 1415 104 Кл (на катоде).
КCl- =13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415= 3,6 13 QUOTE 1415г/Кл
q = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415=2,6 13 QUOTE 1415Кл (на аноде)
Ответ: через раствор электролита прошел q=2,6 13 QUOTE 1415 Кл
7. Учитель предлагает рассчитать, сколько времени будет продолжаться электролиз при силе тока I = 1A, 2A, 4А.
Из 1-вого закона Фарадея: m = KI13 QUOTE 1415 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =
26 13 QUOTE 1415c = 7,2 час.
При I = 2A 13 QUOTE 1415

8. Учитель предлагает рассчитать расход электрической энергии.
A = I U t (кВт/час)


9. Далее ученикам, объединенным в малые группы (4 чел), предлагается решить по выбору пять комбинированных задач:
1) Сколько времени длилось никелирование, если на изделие осел слой никеля массой 1,8 г. Сила тока 2 А. Составьте химическое уравнение электролиза.
2) Последовательно с электролитической ванной, заполненной солью никеля, включена ванна, которой находится соль хрома. После размыкания цепи в первой ванне выделилось 10 г никеля. Сколько хрома выделилось во второй ванне. Напишите уравнение электролиза.
3) Аэростат объемом 250 см3 заполняют водородом при температуре 27 0С и давлении 2 атм. Какой заряд надо пропустить при электролизе через слабый раствор серной кислоты, чтобы получить нужное количество водорода? Напишите химическое уравнение электролиза.
4) Для серебрения ложек ток 1,8 А пропускался через раствор соли серебра в течение 5 ч. Катодом служит 12 ложек, каждая из которых имеет площадь поверхности 50 см3. Какой толщины слой серебра отложится на ложках? Каков расход электрической энергии, если напряжение на электролитической ванне равно 0,5 В?
5) При электролизе раствора серной кислоты расходуется мощность 37 Вт. Определите сопротивление электролита, если за время 50 мин выделяется 0,3 г водорода. Напишите химическое уравнение электролиза.
6) При электролизе водного раствора гидроксида калия с инертными электродами на катоде выделился молекулярный водород, объем которого при нормальных условиях равен 11,2 л. Какой объем кислорода выделится при этом на аноде?
7) При электролизе водного раствора сульфата никеля (II) на катоде получили никель массой 177 г, выход которого составил 75%. Какой объем газа выделится при этом? Выход газа считать количественным.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ Алюминий 0,093
ЭКВИВАЛЕНТЫ, мг/К Кислород 0,083
Медь 0,033
Никель 0,30
Серебро 1,12
Хром 0,18


































13 PAGE \* MERGEFORMAT 14515





Приложенные файлы


Добавить комментарий