План урока: Электрический ток в электролитах. Закон Электролиза Фарадея.

Раздел: «Электрический ток в различных средах»

Колледж: КГКП «Костанайский педагогический колледж» Управления образования акимата Костанайской области.

Дата:

ФИО преподавателя: Сыздыкова Б.С.

Группа:

Участвовали:

Не участвовали: -

Тема:

Электрический ток в электролитах. Законы электролиза Фарадея

Цели обучения, достигаемые при изучении раздела

Формирование знаний о природе электрического тока в металлах, полупроводниках, газах, электролитах; представлений о сверхпроводимости и электролизе, практическом

использовании электролиза и проводимости металлов; умений применять полученные знания

Цель урока

Обучающиеся должны:

Знать о природе электрического тока в электролитах;

Иметь представление о электролизе, практическом использовании электролиза;

уметь применять полученные знания при решении задач

уметь находить и использовать информацию, используя различные источники;

делать собственные выводы на основе полученной информации; уметь выслушивать других и принимать во внимание их аргументированные выводы.

Критерии оценивания

Обучающиеся:

Все: Проявляют знание и понимание основных понятий: электрический тока в электролитах, электролиз.

Большинство: Умеют решать задачи по образцу

Некоторые: При решении задач свободно владеют изученным материалом.

Языковые цели

Предметная лексика и терминология:

Серия полезных фраз для диалога/письма

Элек­тро­лиз – про­цесс, свя­зан­ный с окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ны­ми ре­ак­ци­я­ми, при ко­то­рых на элек­тро­дах вы­де­ля­ет­ся ве­ще­ство.

Воспитание ценностей

Құндылық/ ценность: Жалпыұлттық «Мәңгілік Ел» идеясының құндылықтары / Ценности общенациональной идеи «Мәңгілік Ел»/ «Болашаққа бағдар: Рухани жаңғыру»

воспитание доброты, ответственности, настойчивости и познавательной активности обучение на протяжении всей жизни.

Уважение и сотрудничество прививаются на занятии через умение работать в группе.

Межпредметная связь

Самопознание -вопросы из области самопознания. Математика- выполнение математических преобразований и расчётов при решении задач.

Предыдущие знания

электрического тока в металлах; сверхпроводимость.

Ресурсы

http://class-fizika.ru; https://bilimland.kz; https://videouroki.net; https://physics.ru; https://infourok.ru

Презентация «Жизнь и деятельность М.Фарадея». Лист оценивания. Смайлики

Время / этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Оценивание

(метод/ прием/ техника/ стратегия)

Способы дифференциации

Начало урока

Организационный момент.

Приветствие на трех языках:

Сәлематсіз бе, Здравствуйте,Good morning.

«Кто движется вперёд в знаниях, но отстаёт в нравственности, тот более идёт назад, чем вперёд»

Аристотель

Хорошее настроение-первый шаг к удаче.

Для установления благоприятной атмосферы в группе провести тренинг «Комплимент-пожелание».

Обучающиеся могут выразить друг другу пожелание одним словом, предложением в повелительном наклонении.

Вход на тему занятия и целеполагание.

Приветствие преподавателя.

Включаются в деловой ритм урока

Словесное одобрение

Проверка домашнего задания

Ребята делятся на группы.

Первый обучающийся задаёт свой вопрос второму, второй отвечает на вопрос и задаёт свой вопрос третьему и т.д. по цепочке. Если обучающийся затрудняется ответить, помогают ребята в группе.

Примерный перечень вопросов:

1.О какой скорости идет речь, когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике?

2.Какие действия электрического тока наблюдаются при пропускании тока через металлический проводник?

3.Какие частицы расположены в узлах кристаллической решетки

металлов и какой заряд они имеют?

4.В металлах, в пространстве между атомами, движутся…

5.В обычных условиях металлы электрически нейтральны. Это объясняется тем, что в них…

6.Какие носители зарядов создают электрический ток

в металлических проводниках?

7.При увеличении температуры металлического проводника его

сопротивление электрическому току ....

8.Явление испускания электронов из металла при высокой температуре:

Ребята задают и отвечают на вопросы

1.О какой скорости идет речь, когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике? Ответ. Скорость распространения электрического поля.

2.Какие действия электрического тока наблюдаются при пропускании тока через металлический проводник?

Ответ. Тепловое и магнитное действие.

3.Какие частицы расположены в узлах кристаллической решетки

металлов и какой заряд они имеют?

Ответ. Ионы, имеющие положительный заряд.

4.В металлах, в пространстве между атомами, движутся…

Ответ. Свободные электроны.

5.В обычных условиях металлы электрически нейтральны. Это объясняется тем, что в них…

Ответ. Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов.

6.Какие носители зарядов создают электрический ток

в металлических проводниках?

Ответ. Электроны.

7.При увеличении температуры металлического проводника его

сопротивление электрическому току ... Ответ. Увеличивается.

8.Явление испускания электронов из металла при высокой температуре:

Ответ. Термоэлектронная эмиссия.

(ФО) Учитель наблюдает за процессом опроса и даёт обратную связь.

ФО) Самооценивание по листу самооценки

Ребята отвечают на вопросы по желанию.

В группе могут выбрать вопрос, на который хотят ответить.

Основная часть

Изучение нового материала

При подготовке темы обучающиеся использовали интернет ресурсы:

http://class-fizika.ru

https://videouroki.net; https://physics.ru; https://infourok.ru

https://bilimland.kz

Используются демонстрации физических явлений.

Сообщение «Жизнь и деятельность М.Фарадея»

( «Чем больше у меня работы, тем больше я учусь» М.Фарадей)

Существует класс проводников, прохождение электрического тока в которых всегда сопровождается химическими изменениями и переносом вещества. Такими проводниками являются растворы многих солей, кислот и щелочей, а также расплавы солей и оксидов металлов.

Жид­ко­сти, как и твер­дые тела, могут быть про­вод­ни­ка­ми, по­лу­про­вод­ни­ка­ми и ди­элек­три­ка­ми. Сегодня речь пой­дет о жид­ко­стях-про­вод­ни­ках. При­чем не о жид­ко­стях с элек­трон­ной про­во­ди­мо­стью (рас­плав­лен­ные ме­тал­лы), а о жид­ко­стях-про­вод­ни­ках вто­ро­го рода (рас­тво­ры и рас­пла­вы солей, кис­лот, ос­но­ва­ний). Тип про­во­ди­мо­сти таких про­вод­ни­ков – ион­ный.

Про­вод­ни­ки вто­ро­го рода – такие про­вод­ни­ки, в ко­то­рых при про­те­ка­нии тока про­ис­хо­дят хи­ми­че­ские про­цес­сы.

Для луч­ше­го по­ни­ма­ния про­цес­са про­во­ди­мо­сти тока в жид­ко­стях, можно пред­ста­вить сле­ду­ю­щий опыт:

В ванну с водой по­ме­сти­ли два элек­тро­да, под­клю­чен­ные к ис­точ­ни­ку тока, в цепи в ка­че­стве ин­ди­ка­то­ра тока можно взять лам­поч­ку. Если за­мкнуть такую цепь, лампа го­реть не будет, что озна­ча­ет от­сут­ствие тока, а это зна­чит, что в цепи есть раз­рыв, и вода сама по себе ток не про­во­дит. Но если в ван­ную по­ме­стить неко­то­рое ко­ли­че­ство  – по­ва­рен­ной соли – и по­вто­рить за­мы­ка­ние, то лам­поч­ка за­го­рит­ся. Это зна­чит, что в ван­ной между ка­то­дом и ано­дом на­ча­ли дви­гать­ся сво­бод­ные но­си­те­ли за­ря­да, в дан­ном слу­чае ионы.

Схема опыта

От­ку­да во вто­ром слу­чае бе­рут­ся сво­бод­ные за­ря­ды? Как было ска­за­но в одном из преды­ду­щих уро­ков, неко­то­рые ди­элек­три­ки – по­ляр­ные. Вода имеет по­ляр­ные мо­ле­ку­лы.

По­ляр­ность мо­ле­ку­лы воды

При вне­се­нии в воду соли мо­ле­ку­лы воды ори­ен­ти­ру­ют­ся таким об­ра­зом, что их от­ри­ца­тель­ные по­лю­са на­хо­дят­ся возле на­трия, по­ло­жи­тель­ные – возле хлора. В ре­зуль­та­те вза­и­мо­дей­ствий между за­ря­да­ми мо­ле­ку­лы воды раз­ры­ва­ют мо­ле­ку­лы соли на пары раз­но­имен­ных ионов. Ион на­трия имеет по­ло­жи­тель­ный заряд, ион хлора – от­ри­ца­тель­ный. Имен­но эти ионы и будут дви­гать­ся между элек­тро­да­ми под дей­стви­ем элек­три­че­ско­го поля.

Схема об­ра­зо­ва­ния сво­бод­ных ионов

При под­хо­де ионов на­трия к ка­то­ду он по­лу­ча­ет свои недо­ста­ю­щие элек­тро­ны, ионы хлора при до­сти­же­нии анода от­да­ют свои.

Элек­тро­лиз – про­цесс, свя­зан­ный с окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ны­ми ре­ак­ци­я­ми, при ко­то­рых на элек­тро­дах вы­де­ля­ет­ся ве­ще­ство.

Ве­ще­ства, ко­то­рые в ре­зуль­та­те по­доб­ных рас­щеп­ле­ний обес­пе­чи­ва­ют ион­ную про­во­ди­мость, на­зы­ва­ют­ся элек­тро­ли­та­ми. Такое на­зва­ние пред­ло­жил ан­глий­ский физик Майкл Фа­ра­дей

Элек­тро­лиз поз­во­ля­ет по­лу­чать из рас­тво­ров ве­ще­ства в до­ста­точ­но чи­стом виде, по­это­му его при­ме­ня­ют для по­лу­че­ния ред­ких ма­те­ри­а­лов, как на­трий, каль­ций… в чи­стом виде. Этим за­ни­ма­ет­ся так на­зы­ва­е­мая элек­тро­ли­ти­че­ская ме­тал­лур­гия.

В пер­вой ра­бо­те по  элек­тро­ли­зу 1833 года Фа­ра­дей пред­ста­вил свои два за­ко­на элек­тро­ли­за. В пер­вом речь шла о массе ве­ще­ства, вы­де­ля­ю­ще­го­ся на элек­тро­дах:

Пер­вый закон Фа­ра­дея гла­сит, что эта масса про­пор­ци­о­наль­на за­ря­ду, про­шед­ше­му через элек­тро­лит:

Здесь роль ко­эф­фи­ци­ен­та про­пор­ци­о­наль­но­сти иг­ра­ет ве­ли­чи­на  – элек­тро­хи­ми­че­ский эк­ви­ва­лент. Это таб­лич­ная ве­ли­чи­на, ко­то­рая уни­каль­на для каж­до­го элек­тро­ли­та и яв­ля­ет­ся его глав­ной ха­рак­те­ри­сти­кой. Раз­мер­ность элек­тро­хи­ми­че­ско­го эк­ви­ва­лен­та:

Фи­зи­че­ский смысл элек­тро­хи­ми­че­ско­го эк­ви­ва­лен­та – масса, вы­де­лив­ша­я­ся на элек­тро­де при про­хож­де­нии через элек­тро­лит ко­ли­че­ства элек­три­че­ства в 1 Кл. 

Если вспом­нить фор­му­лы из темы о по­сто­ян­ном токе:

То можно пред­ста­вить пер­вый закон Фа­ра­дея в виде:

Вто­рой закон Фа­ра­дея непо­сред­ствен­но ка­са­ет­ся из­ме­ре­ния элек­тро­хи­ми­че­ско­го эк­ви­ва­лен­та через дру­гие кон­стан­ты для кон­крет­но взя­то­го элек­тро­ли­та:

Здесь:  – мо­ляр­ная масса элек­тро­ли­та;  – эле­мен­тар­ный заряд;  – ва­лент­ность элек­тро­ли­та;  – число Аво­га­д­ро.

Ве­ли­чи­на   на­зы­ва­ет­ся хи­ми­че­ским эк­ви­ва­лен­том элек­тро­ли­та. Ис­хо­дя из вто­ро­го за­ко­на Фа­ра­дея, пер­вый закон можно пред­ста­вить в виде:

Фа­ра­дей пред­ло­жил тер­ми­но­ло­гию этих ионов по при­зна­ку того элек­тро­да, к ко­то­ро­му они дви­жут­ся. По­ло­жи­тель­ные ионы на­зы­ва­ют­ся ка­ти­о­на­ми, по­то­му что они дви­жут­ся к от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­но­му ка­то­ду, от­ри­ца­тель­ные за­ря­ды на­зы­ва­ют­ся ани­о­на­ми как дви­жу­щи­е­ся к аноду. Вы­ше­опи­сан­ное дей­ствие воды по раз­ры­ву мо­ле­ку­лы на два иона на­зы­ва­ет­ся элек­тро­ли­ти­че­ской дис­со­ци­а­ци­ей.

По­ми­мо рас­тво­ров, про­вод­ни­ка­ми вто­ро­го рода могут быть и рас­пла­вы. В этом слу­чае на­ли­чие сво­бод­ных ионов до­сти­га­ет­ся тем, что при вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ре на­чи­на­ют­ся очень ак­тив­ные мо­ле­ку­ляр­ные дви­же­ния и ко­ле­ба­ния, в ре­зуль­та­те ко­то­рых и про­ис­хо­дит раз­ру­ше­ние мо­ле­кул на ионы.

Практическое применение электролиза.

Пер­вое прак­ти­че­ское при­ме­не­ние элек­тро­ли­за про­изо­шло в 1838 году рус­ским уче­ным Якоби. С по­мо­щью элек­тро­ли­за он по­лу­чил от­тиск фигур для Иса­а­ки­ев­ско­го со­бо­ра. Такое при­ме­не­ние элек­тро­ли­за по­лу­чи­ло на­зва­ние галь­ва­но­пла­сти­ка. Дру­гой сфе­рой при­ме­не­ния яв­ля­ет­ся галь­ва­но­сте­гия – по­кры­тие од­но­го ме­тал­ла дру­гим (хро­ми­ро­ва­ние, ни­ке­ли­ро­ва­ние, зо­ло­че­ние

Также элек­тро­лиз при­ме­ня­ет­ся в ме­тал­лур­гии для вы­плав­ки ред­ких ме­тал­лов в чи­стом виде (алю­ми­ний, на­трий, каль­ций, маг­ний).

Техническое применение электролиза.

Электролиз нашёл различные применения в промышленности.

Рассмотрим некоторые из них.

1. Нанесение защитных и декоративных покрытий на металлические изделия (гальваностегия).

Для предохранения металлов от окисления, а также для придания изделиям прочности и улучшения внешнего вида их покрывают тонким слоем благородных металлов (золотом, серебром) или мало окисляющимися металлами (хромом, никелем). Предмет, подлежащий гальваническому покрытию, например ложку , погружают в качестве катода в электролитическую ванну. Электролитом является раствор соли металла, которым осуществляется покрытие. Анодом служит пластина из того же металла. Пропуская через электролитическую ванну в течение определённого промежутка времени электрический ток, ложку покрывают слоем металла нужной толщины. Для наиболее равномерного покрытия ложки её нужно поместить между двумя или более анодными пластинами. После покрытия ложку вынимают из ванны, сушат и полируют.

2. Производство металлических копий с рельефных моделей (гальванопластика).Для получения копий предметов (монет, медалей, барельефов и т. п.) де_

лают слепки из какого_нибудь пластичного материала (например, воска). Для придания слепку электропроводности его покрывают графитовой пылью, погружают в ванну в качестве катода и получают на нём слой металла нужной

толщины. Затем путём нагревания удаляют воск.

Процесс гальванопластики был разработан в 1836 г. русским академиком Б. С. Якоби (1801—1874).

3. Получение металлов из расплавленных руд и

их очистка, электрохимическая обработка металлов.

Процесс очистки металлов происходит в электролитической ванне. Анодом служит металл, подлежащий очистке, катодом — тонкая пластина из

чистого металла, а электролитом — раствор соли

данного металла. Например, пластину из неочищенной меди помещают в качестве анода в ванну с

раствором медного купороса, где катодом служит

лист чистой меди (рис. 143). В загрязнённых металлах могут содержаться ценные примеси. Так,

в меди часто содержатся никель и серебро. При

пропускании через ванну электрического тока медь

с анода переходит в раствор, из раствора на катоде

выделяется чистая медь, а примеси выпадают

в виде осадка или переходят в раствор.

Используется приём «Цветные карточки» для осуществления обратной связи.

Выступать может вся группа или спикер (один представитель или представители группы)

Первичне закрепление

Устный опрос. Отвечают по желанию

1. Что называют электролитом?

2. Какой процесс называют электролизом?

3. Какова природа электрического тока в электролитах?

4. Могут ли при диссоциации образоваться ионы одного какого-нибудь знака? Почему? (нет, потому что диссоциирующая молекула состоит из ионов разных знаков)

5. Сформулируйте первый закон электролиза.

6. Почему опасно прикасаться голыми руками к неизолированным металлическим проводам, по которым проходит электрический ток?

(Влага на руках всегда содержит раствор различных солей и является электролитом. Поэтому она создает хороший контакт между проводами и кожей).

7.Почему безводная серная кислота может храниться в и железной посуде, а разведённая - только в стеклянной?

1. Электролитами называют вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

2. Процесс выделения на электроде вещества, связанный с окислительно- восстановительными реакциями, протекающими при прохождении

электрического тока через растворы (расплавы) электролитов, называют электролизом.

3. Электрический ток в электролитах представляет собой упорядоченное движение ионов, образующихся в результате электролитической диссоциации растворённого вещества. Проводимость электролитов является ионной.

4. Нет, потому что диссоциирующая молекула состоит из ионов разных знаков.

5. Масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду, прошедшему через электролит:

6. Влага на руках всегда содержит раствор различных солей и является электролитом. Поэтому она создает хороший контакт между проводами и кожей).

7.Безводная серная кислота не является проводником, то есть электролитом. Разведенная кислота представляет собой электролит, и ее следует хранить в стеклянной посу­де. В железе имеются примеси, и поэтому в присутствии проводящей разбавленной кислоты могут возникать мест­ные токи, что вызовет коррозию сосуда и будет происхо­дить электролиз.

Обратная связь словесным поощрением.

Физминутка

• Физминутка

Выполняют физминутку

Проводит физминутку желающий обуч.

Закрепление н/м

Выполнение заданий по методу «Думай, решай, делись»

1.При серебрении изделия на катоде за 30 минут, отложилось серебро массой 4.55 грамм. Определите силу тока при электролизе

Ответ. 2,26 А

2.Определить массу выделившегося никеля при электролизе за 1 час , при силе тока 10 А, если известно, что молярная масса никеля 0,0587 кг/моль, а валентность никеля равна 2 ?

Ответ.11∙10^-3кг==11г

3. Электрохимический эквивалент одновалентного атома хлора равен Ответ. 3,7∙10^-7кг/Кл.

4. Порядковый номер меди в таблице Менделеева – 29. Если масса куска меди 32 г, М=64∙10^-3 кг/моль, то величина заряда всех электронов в куске меди равна (N_A = 6,02∙10²³моль^-1).

Ответ.1,4∙10⁶ Кл;

5.В про­цес­се элек­тро­ли­за под дей­стви­ем тока плот­но­стью 300  на элек­тро­де вы­де­лил­ся слой меди тол­щи­ной 0,03 мм. В те­че­нии ка­ко­го вре­ме­ни про­те­кал этот элек­тро­лиз?

Ответ. 50 мин

6.Зная элек­тро­хи­ми­че­ский эк­ви­ва­лент се­реб­ра, опре­де­ли­те элек­тро­хи­ми­че­ский эк­ви­ва­лент зо­ло­та.

Ответ. 2,04∙10^-6кг/Кл

Критерии оценивания:

Применить закон Фарадея для нахождения неизвестной величины.

Дескрипторы:

Проанализировать условие задачи

Перевести данные физических величин в СИ

Записать и преобразовать формулу для нахождения неизвестной величины

Подставить числовые значения и провести расчеты.

Записать ответ.

По методу «Думай, решай, делись» решают самостоятельно задачи, обсуждают в группе, делятся с одноклассниками путями решения.

1.Ответ. 2,26 А

Ответ.11∙10^-3кг

3.Ответ. 3,7∙10^-7кг/Кл.

4.Ответ.1,4∙10⁶ Кл;

5.Ответ. 50 мин

6.Ответ. 2,04∙10^-6кг/Кл

Приём «Цветные карточки»

З-всё понятно

Ж-Есть вопросы

К- Не понятно

ФО) Самооценивание по листу самооценки.

Активным группам выдаются «Веселые заряды»

Студенты, которые подняли зеленую карточку по всем заданиям, приходят на помощь тем, кто поднял карточки желтого и красного цвета.

Диалог, если некоторым студентам потребуется подробная и конкретная помощь в ходе выполнения задания.

Итоги

Конец занятия

Подсчитай свои баллы и оцени свою работу!

5 б– «5»; 4 б.- «4»; 3- б. – «3»; менее 3 баллов – не отчаивайся, надо еще все повторить!

Оценка__________________

Студент, один из наиболее мотивированных (по желанию) делает общий вывод по достижению цели занятия.

Домашнее задание

Изучить параграф

Ответить на вопросы к параграфу (устно)

Решить задачи:

Записывают домашнее задание

Инструкция по выполнению домашнего задания.

Приём «Цветные карточки»

Рефлексия учителя по проведенному уроку

Рефлексия.

Приём «Телеграмма»: обучающимся предлагаю кратко написать

самое важное, что уяснил на уроке с пожеланиями соседу по парте и отправить (обменяться).