Урок по теме "Электролиз растворов и расплавов. Применение" 11 класс

Тема урока: “Электролиз растворов и расплавов. Применение электролиза»

Цель урока: познакомить учащихся с основными принципами и процессами, связанными с электролизом, и исследовать его применение в различных областях

Задачи:

• коммуникативные: 

• Обсуждение и объяснение понятий, связанных с электролизом: анод, катод, электролит, электролитическое разложение

• Разъяснение правил электропроводности растворов и расплавов и обсуждение, как они связаны с электролизом.

• Демонстрация процесса электролиза на практических примерах.

• Обсуждение роли электролиза в различных областях.

• обучающие:

• Определение основных компонентов электролиза: анод, катод, электролит.

• Изучение процессов окисления и восстановления, происходящих во время электролиза.

• Определение правил электропроводности растворов и расплавов.

• Исследование процесса электролиза на примере различных растворов и расплавов.

• Изучение применения электролиза в различных областях.

• развивающие:

• Развитие навыков проведения экспериментов и анализа данных.

• развивать воображение при моделировании ситуаций общений;

• воспитательные: воспитывать интерес к прошлому и к науке в настоящем времени.

План урока.

Организационный момент – 1 мин.

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

Выявление, актуализация и корректировка опорных знаний-5 мин

Изучение нового материала – 25 мин

Проверка знаний –5 мин.

Подведение итогов – 2 мин.

Домашнее задание – 4 мин.

Релаксация – 1 мин.

Литература:

Ход урока

1.Организационный этап

Запись на доске:

", « сии две науки так соединены между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут. ….» М.В.Ломоносов.

Ребята, это высказывание будет нас сопровождать целый урок. Я хочу, чтобы вы его раскрыли по окончании нашего урока. О каких науках говорил Ломоносов? Как повлияло данное явление на нашу жизнь?

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

Постановка проблема

Кольцо и ложка алюминия.

Ребята, скажите, что общего между этими двумя предметами. (металлы). А чем они отличаются, друг от друга? (цветом, плотностью и один драгоценный, а другой нет).

Верно, один драгоценный (золото), а другой нет (алюминий). А буквально 150 лет назад. Стоимость алюминия была сопоставима стоимости золота. Хотя золото очень редкий элемент и содержание в земной коре очень низкое, а вот алюминий занимает почетное 1 место среди металлов и 3 место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Алюминий находится в природе в виде соединений. Например, кремнезем – оксид алюминия. Почему так получилось?

Верно, чистый алюминий трудно получить. Только в конце 19 века американский инженер Чарльз Холл (слайд) открыл способ получения алюминия. Этот способ широко применяют и сейчас. Все крупные алюминиевые заводы страны находятся рядом в Гидроэлектростанциями.(слайд) Как вы думаете почему? Для получения алюминия надо много энергии – электрической.

Как называется процесс получения металлов, в том числе и алюминия с помощью электричества. Верно. Электролиз. Запишем тему в рабочий лист на вашем столе.

Как вы думаете, что мы должны узнать на уроке?

- узнать, что такое электролиз

- изучить процесс протекания электролиза

- и где применяется электролиз

Выявление, актуализация и корректировка опорных знаний-5 мин

Что же называется электролизом? (написать на доске) «электро» – электрический ток, «лизис» – разложение.

Давайте обратимся к определению в учебнике на стр.79 прошу вас вписать слова из определения в рабочий лист (слайд)

Электролиз – это окислительно – восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании постоянного электрического тока через растворы или расплавы электролитов.

Проверочная беседа.

Давайте вспомним еще раз на определение каждого написанного вами понятия.

Какой процесс называют окислительно-восстановительным? Где происходит изменение степеней окисления элементов.

Что такое электроды? (Это проводники электрического тока)

-Что представляет собой электрический ток? ( Направленное движение заряженных частиц)

-Какие вещества называются электролитами (Вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток).

-Почему растворы и расплавы электролитов проводят электрический ток? (Ионная связь- наличие заряженных частиц (ионов), при растворении или расплавлении происходит распад ионной решетки- ионы движутся)

-Какие частицы называются ионами? (Ионы-это заряженные частицы)

-А как называется процесс распада электролита на ионы? (Электролитическая диссоциация – процесс распада электролита на ионы при растворении в воде или расплавлении).

4. Изучение нового материала. Создание проблемной ситуации.

Итак, электролиты распались на ионы.

При расплавлении NaCI диссоциирует на ионы. Напишите уравнение диссоциации  NaCI на доске и в рабочем листе.

Учащиеся записывают на доске и в листе диссоциацию хлорида натрия.

А что же будет происходить с этими ионами при пропускании электрического тока?

Электролиз расплава хлорида натрия.

Давайте рассмотрим электролиз расплава хлорида натрия.

Прибор, в котором осуществляется электролиз, называется электролизером (сама обьясняю).

Он состоит из чаши и электродов, являющихся проводниками между электрическим током и проводящей средой.

Вспомните из курса физики, как называются данные электроды? (Катод и анод)

Отрицательно заряженный электрод называется катод и условно обозначается К(-).

Положительно заряженный электрод называется анод и обозначается А(+).

Под действием электрического тока катионы Na+ движутся к катоду, где принимают от него электроны (записываю на доске а ребята в карточку).

К(-) Na+e = Na- процесс восстановления.

(Восстановление- это процесс принятия электронов).

Анионы Cl – движутся к аноду и отдают электроны:

А(+) 2Cl  - 2e = Cl2- процесс окисления.

(Окисление- это процесс отдачи электрона).

Согласно определению, электролиз является окислительно-восстановительным процессом, так происходит изменение степени окисления элементов.

Давайте запишем молекулярное уравнение электролиза.

2NaCl →2Na + Cl2

Вывод запишите сами: на катоде выделяется металлический натрий, а на аноде – газообразный хлор.

Чтоб вам было понятней устройство электролизера, подпишите на рисунке где катод, анод, катион натрия, анион хлора, электролит, источник тока.

Электролиз водного раствора электролита.(слайд)

Чем электролиз раствора соли отличается от электролиза расплава? Я думаю, что после небольшого исследования вы, ребята, сможете найти ответ не только на этот вопрос ,но и помочь врачу Дональду Чейзу, главному герою фантастического произведения Гарри Гаррисона «Космический врач».

Сюжет данного произведения: с космическим кораблем произошла авария, из офицерского состава в живых остался врач Дональд Чейз, к которому переходит командование кораблем. Дональду приходится решать множество проблем, одна из которых - нехватка кислорода на борту, т.к. многие его производители – зеленые одноклеточные водоросли – погибли. «…Где взять кислород в глубине межпланетного пространства? Думай! Он вбивал все это в свой утомленный мозг, но там была лишь полная пустота. И, тем не менее, его терзала мысль, что ответ находится прямо перед глазами. Единственной вещью, находящейся перед ним, были водоросли в их водяной купели. Они делали все, что могли, он знал это, и, тем не менее, ответ где-то здесь. Но где?..»

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

Используется оборудование: электролизер и цифровая лаборатория для измерения рН раствора до и после электролиза. Проговорить технику безопасности!

Записать уравнение диссоциации сульфата меди. (На доске, а ребята на листе)

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

Я думаю, что теперь вы сможете ответить на вопрос, поставленный перед изучением темы: где взять кислород на борту космического корабля? Ответ – получить его электролизом воды, в которую добавлена нужная соль.

На борту МКС путем электролиза система «Электрон» разделяет молекулы воды на водород и кислород; последний идет в атмосферу станции, первый – за борт. 

Применение электролиза.

Любое научное открытие интересно только тогда, когда находит практическое применение.

Из вышесказанного, что вы узнали, о применении электролиза (в получении металлов – алюминия, для получения кислорода в космосе). Это только вершина айсберга. Давайте поговорим поподробнее.

В электрометаллургии:

получение активных металлов щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия, магния (K, Na, Ca, Mg, Al и др.) электролизом расплавов природных соединений; 

В химической промышленности :получение газов: F2, Cl2, H2, O2; щелочей:NaOH, KOH и др.

В 1886 г. Анри Муассан после многих попыток впервые получил несколько пузырьков газообразного фтора электролизом безводного фтороводорода и был удостоен за свой способ получения Нобелевской премии. 

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

Посмотрите на слайд, существует три метода электролиза: гальваностегия, гальванопластика и рафинирование. Прочитайте внимательно определения и обратитесь к рабочему листу. Выполните задание 6.

5.Проверка результативности совместной работы.

Написать электролиз Ca(NO3)2 CuCl2 (д.з)

Итоговое тестирование.

1.Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока?

2.На катоде происходит процесс электрохимического окисления?

3.Катион Na + будет восстанавливаться на катоде в водном растворе?

4.Анион Cl – будет окисляться на аноде в водном растворе?

5.При электролизе расплава NaCl можно получить Na  и Cl2

без ошибок – оценка «5»

1 ошибка – оценка «4»

2, 3 ошибки – оценка «3»

8.Рефлексия «Лестница знаний»