Конспект урока по теме: Электролиз расплавов и растворов.

Дата: 22. 01. 22г.

Химия 11 класс.

Урок №37

Тема  « Электролиз  расплавов и растворов. Применение электролиза»                                                                                                   

Дидактическая цель: создать комфортные условия для изучения и систематизации материала по теме «Электролиз  расплавов и растворов солей», продолжить развитие навыков самостоятельного познания школьников указанной темы, закрепить интегративные знания.                                                                                                                          Форма урока: 
Урок изучения новой темы с применением ИКТ. 
Цель урока:
Сформировать представление учащихся о процессе электролиза.

Умение составлять уравнения анодных и катодных процессов, суммарных процессов электролиза. 
Связывать изучаемые процессы с жизнью. 
Задачи урока:
Образовательные: Изучить процессы электролиза расплавов и растворов солей, как часть окислительно-восстановительных процессов; как способ получения металлов и неметаллов; как реакции, инициируемые электрическим током.
Воспитательные: Показать единство и многообразие окружающего мира, происходящих в нём процессов.
Доказать обучающимся ведущую роль теории в познании практики.
Продолжить формирование материалистического мировоззрения на основе 
материальности изучаемых процессов.
Развивающие: Развитие логического мышления путём сравнения, обобщения, анализа, систематизации.
Формирование навыков использования ИКТ для пополнения интеллектуального потенциала обучающихся и контроля знаний.
Способствовать интеграции знаний обучающихся, полученных при изучении физики, информатики, химии, обществознания.
Методы обучения: проблемный, экспериментальный.

Формы организации познавательной деятельности учащихся: групповая, коллективная, индивидуальная.

 Средства обучения: мультимедийный проектор, прибор для электролиза, схема
«Электролиз раствора CuCl₂», изделия по гальваностегии, ряд активности металлов,учебник «Химия 11», раствор KJ, крахмал, фенолфталеин, 8%-й раствор гидрокарбоната натрия, спички.

                                                                            Ход урока:

І. Мотивация учебной деятельности учащихся, сообщение темы, цели, задач урока.

Учитель: Добрый день, дорогие ребята. 
Ребята, совсем недалёк тот день, когда вы покинете стены школы. Перед вами откроется огромный мир. В нём происходит множество процессов: физических, химических, биологических, социальных... Конечно же, мы, учителя, хотим вас видеть социально зрелыми, с формировавшимся мировоззрением, умеющими разбираться в происходящих процессах. Как же ориентироваться и удержать в памяти столь огромное многообразие процессов? Ведь в природе нет отдельных предметов: химии, биологии, физики – там всё едино, а в образовании есть. Как вы думаете, для чего такое деление существует? 

Ученик: Наверное, для того, чтобы легче было познавать мир.

Учитель: Конечно же, для этого же существует классификация. А что это такое?

Ученик: Это разделение на группы.

Учитель: Верно. Она существует во всех науках. Классификация растений и животных в биологии; элементов, веществ, реакций в химии. Недавно мы повторили классификацию химических реакций. Среди них – окислительно-восстановительные реакции. И вот  сегодня мы должны рассмотреть тему
 «Электролиз расплавов и растворов солей» в аспекте окислительно-восстановительных реакций

? Учитель: Как вы думаете , чем важна эта тема?

 Обучающиеся:  важна и как способ получения металлов и неметаллов, и как реакции, инициируемые электрическим током. 
? Учитель : какие цели мы  должны перед собой поставить при изучении темы.
Обучающиеся: понять сущность электролиза, уметь составлять уравнения катодных и анодных процессов, суммарных уравнений электролиза, и, конечно же, уметь связывать изучаемые процессы с жизнью.

ІІ. Проверка знаний учащихся, необходимых для изучения данной темы (мозговой штурм) 

Учитель: Ребята, для изучения нашей темы, необходимо понимание многих понятий, которые вы должны были повторить дома. Объясните, пожалуйста, следующие понятия.

Фронтальный опрос, 1 обучающийся работает по карточке
Электролит- это вещество, раствор или расплав которого проводит электрический ток.
Электролитическая диссоциация- это процесс распада электролита на ионы 
при растворении или расплавлении. Привести пример диссоциации  бромида натрия - удоски
  Вывод:  при диссоциации растворов и расплавов катионы и анионы которые движутся хаотично
Окисление- это процесс отдачи электрона, сопровождающееся повышением степени окисления элемента. 

Восстановление- это процесс принятия электрона, сопровождающееся уменьшением степени окисления. 

Окислительно-восстановительные реакции - это реакции, идущие с изменением степеней окисления элементов. 1 обучающийся работает по карточке

Степень окисления - это условный заряд, показывающий количество смещённых электронов.

Окислители - это вещества, отнимающие электроны от других веществ.

Примеры окислителей:

–Соединения, содержащие элементы с высшей степенью окисления:                                                    HN⁵⁺O₃,      H₂S⁶⁺O₄конц.,          KMn⁷⁺O₄,         K₂Cr₂⁶⁺O₇…
–Катионы металлов большого заряда: Fe^3+, Au^3+, Pb²⁺и т.п. 
–Галогены: F₂, Cl₂, Br₂
–Кислород: O₂, озон О₃

Восстановители - это вещества, отдающие электроны. 

Примеры восстановителей: 
–Соединения, содержащие элементы с низшей степенью окисления                                                            

            H₂S^-2,   N^-3H₃,     P^3-H₃,      KJ^- и т.п.
–Н₂, С, СО, активные металлы-   Mg,  Al,   щелочные металлы
–Катионы металлов малого заряда:   Fe^2+,,     Sn^2+, и т.п.

? Учитель А что является самым сильным окислителем, самым сильным восстановителем? 
(обучающиеся  предполагают)
Учитель: самым сильным окислителем и самым сильным восстановителем является электрический ток. С его помощью можно окислить даже ионы фтора и восстановить катионы щелочных металлов. Итак, переходим к понятиям электрическим.

Электрод- проводник, посредством которого часть электрической цепи, образуемая проводами, соединяется с частью цепи, проходящей в неметаллической среде (жидкости, газе)
Катод - отрицательный электрод.
Анод – положительный электрод. 
Анод бывает – инертный (из C, Pt, Au), растворимый (из более активного металла – Cu, Cr, Ni и др.) (приложение 1)
Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

ІІІ Изучение сущности процесса электролиза.

Учитель: Хорошо, ребята. Я думаю, вы подошли к пониманию основного понятия сегодняшнего урока. Итак,что такое электролиз?  Обучающиеся находят определение в учебнике
J Электролиз- это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на 
электродах, при пропускании постоянного электрического тока через раствор 
или расплав электролита Этот процесс происходит в электролизёре  (сл     )

Рассмотрим сущность процесса  «Электролиз расплава хлорида натрия».                                            J  Электролиз расплавов солей      обучающиеся самостоятельно  работают по учебнику  стр 217    записывает схему.

NaCl _{(расплав)} → Na ⁺+Cl^-

- K Na⁺ + 1ē →Na⁰ восст- ие 2

+А 2Cl^- - 2ē → Cl₂⁰↑ ок- ие 1
__________________________
2Na⁺ + 2Cl^-→ 2Na⁰ + Cl₂⁰↑

2NaCl → 2Na + Cl₂↑

Таким способом можно получить и другие щелочные, щелочноземельные металлы и Al, а также другие галогены – F₂, Cl₂, Br₂,J₂. 

Электролиз растворов солей

протекает совсем иначе. Для составления уравнений электролиза растворов солей необходимо знать правила катодных и анодных процессов. В процессе кроме солей участвуют и молекулы воды.        (смотрим  схему)
J Катодные процессы определяются рядом активности металлов (рядом стандартных электродных потенциалов).

Здесь возможны три случая:

1.Катионы металлов после водорода (от Cu²⁺до Au³⁺) полностью восстанавливаются на катоде.
2. Катионы металлов от Li⁺ до Al³⁺ включительно не восстанавливаются на катоде, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2Н₂О +2ē → Н₂↑ + 2ОН^- Восстановление воды (запомнить) 
3.Катионы металлов от Al³⁺до H⁺ восстанавливаются одновременно с молекулами воды. 

J Анодные процессы
1.В первую очередь на аноде окисляются бескислородные анионы: S^2-, J^-, Br^-, Cl^-, кроме F^- и анионы органических кислот:
2RCOO^- - 2ē → CO₂↑+ R-R 
2.Во вторую очередь – ОН^- анионы, окисляются молекулы воды:
2Н₂О - 4ē → О₂↑ + 4Н ⁺окисление воды (запомнить)

Учитель: Прежде чем провести эксперимент по электролизу раствора, поговорим о безопасном проведении опыта .

J Тест по ТБ проведения опыта по электролизу. (Виртуальная лаборатория) 

Учитель: Давайте же теперь посмотрим экспериментально электролиз раствора KJ –проект

(Учитель демонстрирует   видеоопыт. Признаки реакции появляются моментально, результаты обсуждают и записывают катодные, анодные процессы и суммарное уравнение электролиза)
  Карточка – проект исследования
Учитель:- В каких веществах фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет?

- Ответ: в щелочах. 
- Значит, у катода образуется щёлочь.
- Кроме щёлочи на катоде собирается газ. Что это за газ?
- Ответ: согласно катодным процессам это может быть водород. (Можно доказать спичкой).
- На аноде крахмал посинел. Какое вещество вызывает посинение крахмала. 
- Ответ: йод.
- Значит, на аноде выделяется J₂.

Учитель: Составим уравнения процессов:

KJ → K ⁺+ J^-
HOH → H⁺ + OH^-
-K 2H₂O + 2ē → H₂↑ + 2OH^- 
+A 2J^- – 2ē → J₂ 
_______________________________

2H₂O + 2J^- → H₂↑ + 2OH^- + J₂                                         ионное уравнение

2Н₂О + 2КJ → H₂↑ + 2KOH + J₂

По результатам опыта все эти вещества обнаруживаются.

Физкульминутка на уроке:

Упражнения для глаз:

а) Закрыть глаза не напрягая глазные мышцы, затем широко открыть и посмотреть вдаль

б) Посмотреть на кончик носа, а потом перевести взгляд вдаль

в) Сделать повороты круговые движения глазами, не поворачивая головы

IV. Первичное закрепление знаний и применение теоретических знаний.

Учитель: Давайте попробуем определить продукты электролиза раствора CuSO₄.
У доски составляет ученик.

J для проверки правильности записи.
CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-
HOH Û H⁺ + OH^-

-K Cu²⁺+ 2ē → Cu ⁰
+A 2Н₂О - 4ē → О₂↑ + 4Н⁺ 1
_______________________________
2Cu²⁺ + 2H₂O → 2Cu + O₂↑ + 4H⁺   + 2SO₄^2- 
2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + O₂↑ + 2H₂SO₄

Рассмотрим ещё один пример: электролиз раствора Na₂CO₃ 
У доски составляет ученик:
Na₂CO₃ → 2Na ⁺+ CO₃ ^2- 
HOH Û H ⁺+ OH ^-

-K 2H₂O + 2ē → H₂↑ + 2OH^- 4 2
+A 2Н₂О - 4ē → О₂↑ + 4Н ⁺ 2 1
_________________________________
4H₂O + 2H₂O → 2H₂ + 4OH ^-+ O₂ + 4Н⁺

2H₂O Û 2H₂ + O₂

Учитель: Практически при электролизе солей активных металлов и кислородосодержащих кислот состав электролита не меняется. Электролизу подвергаются только молекулы воды. 

Учитель: Мы рассмотрели несколько примеров, на основе которых можем говорить о применении процесса электролиза.
Опережающее задание – презентация обучающихся ( коллективный труд)

1.В электрометаллургии. Для получения металлов (Al, Na, Mg, Cd).
2.В химической промышленности для получения водорода, галогенов, щелочей.
3.Для очистки металлов, рафинирование (Cu, Ni, Pb).
4.В гальваностегии – покрытие одних металлов другими для защиты от коррозии (цинкование, алитирование, лужение, хромирование, никелирование, золочение).
5.В гальванопластике- получении металлических копий.

Последние три процесса проводят и с растворимым анодом, что рассмотрим на семинаре.

V. Применение ИКТ в пополнении знаний (поиск в Интернете)

Ребята, мы встретили несколько однокоренных слов: гальваностегия, гальванопластика. Существует ещё много слов. Однако в словаре Ожегова нет слова гальваник. Вы, конечно, догадались, что это профессия. Давайте же, чтобы узнать о характере деятельности  этого специалиста используем интернет- ресурс.

(Учитель даёт задание одному ученику по ключевым словам– гальваник , профессия -найти сведения об этой профессии, или, узнав заранее, ученик делает сообщение.)

Гальваник – это квалифицированный рабочий, для предприятия различных видов экономической деятельности, работа которого связана с защитой различных изделий от изнашивания и коррозии.
В это время учащиеся записывают домашнее задание.

J Домашнее задание           
1.Изучить тему по §18.  Cтр 217   Знать конспект - на «3».
2.Составить уравнения электролиза растворов: AgNO₃, CaBr₂, FeSO₄ -на«4».
3.Решить задачу: Вычислите объём выделившегося газа при электролизе раствора нитрата серебра, содержащего 12г соли. - на «5» .

VI.Закрепление и контроль усвоения знаний (интерактивный контроль).

Графический диктант (ДА-НЕТ)

1. Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.
2. Катод – отрицательно заряженный электрод.
3. На катоде происходит процесс электрохимического окисления.
4. Анион  SO4 будет окисляться на аноде в вводом растворе.
5. Анион CL будет окисляться на аноде в вводом растворе.
6. Катион Na будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
7. Катион Cu будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
8. Алюминий получают  электролизом расплава AL2O3 в криолите.
9. При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H2 и Cl2.

Ученики заполняют бланк химического диктанта.

                                                      Шаблон для проверки химического диктанта

Фамилия, имя ____________________________________

1         2         3       4         5         6         7         8         9                                                                              Да                               Нет

VII. Подведение итогов. 
Учитель комментирует, выставляет оценки в журнал, ученики выставляют оценки в дневник.
Рефлексия 

Карточка – проект исследования

В каких веществах фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет?

- Ответ: 

- Значит, у катода

  Что ещё образуется на катоде?

- Ответ:

- На аноде крахмал ……….           .

 Какое вещество вызывает посинение крахмала.

- Ответ:

- Значит, на аноде выделяется

 Составим уравнения процессов:

Карточка – проект исследования

В каких веществах фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет?

- Ответ: 

- Значит, у катода

  Что ещё образуется на катоде?

- Ответ:

- На аноде крахмал ……….           .

Какое вещество вызывает посинение крахмала.

- Ответ:

- Значит, на аноде выделяется

 Составим уравнения процессов:

Карточка – проект исследования

В каких веществах фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет?

- Ответ: 

- Значит, у катода

  Что ещё образуется на катоде?

- Ответ:

- На аноде крахмал ……….           .

 Какое вещество вызывает посинение крахмала.

- Ответ:

- Значит, на аноде выделяется

 Составим уравнения процессов:

Графический диктант (ДА-НЕТ)

10. Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.
11. Катод – отрицательно заряженный электрод.
12. На катоде происходит процесс электрохимического окисления.
13. Анион  SO4 будет окисляться на аноде в вводом растворе.
14. Анион CL будет окисляться на аноде в вводом растворе.
15. Катион Na будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
16. Катион Cu будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
17. Алюминий получают  электролизом расплава AL2O3 в криолите.
18. При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H2 и Cl2.

Графический диктант (ДА-НЕТ)

19. Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.
20. Катод – отрицательно заряженный электрод.
21. На катоде происходит процесс электрохимического окисления.
22. Анион  SO4 будет окисляться на аноде в вводом растворе.
23. Анион CL будет окисляться на аноде в вводом растворе.
24. Катион Na будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
25. Катион Cu будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
26. Алюминий получают  электролизом расплава AL2O3 в криолите.
27. При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H2 и Cl2.

Графический диктант (ДА-НЕТ)

28. Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.
29. Катод – отрицательно заряженный электрод.
30. На катоде происходит процесс электрохимического окисления.
31. Анион  SO4 будет окисляться на аноде в вводом растворе.
32. Анион CL будет окисляться на аноде в вводом растворе.
33. Катион Na будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
34. Катион Cu будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
35. Алюминий получают  электролизом расплава AL2O3 в криолите.
36. При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H2 и Cl2.

Графический диктант (ДА-НЕТ)

37. Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.
38. Катод – отрицательно заряженный электрод.
39. На катоде происходит процесс электрохимического окисления.
40. Анион  SO4 будет окисляться на аноде в вводом растворе.
41. Анион CL будет окисляться на аноде в вводом растворе.
42. Катион Na будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
43. Катион Cu будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
44. Алюминий получают  электролизом расплава AL2O3 в криолите.
45. При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H2 и Cl2.

Проверочный тест по теме «Электролиз расплавов и растворов солей».

Вариант 1.

Задание 1. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.

Формула вещества	Продукты электролиза
А) AlCl3	1) металл, галоген
Б)  RbOH	2) гидроксид металла, хлор, водород
В)  Hg(NO3)2	3) металл, кислород
Г)  AuCl3	4) водород, галоген
	5) водород, кислород
	6) металл, кислота, кислород

А	Б	В	Г

 Задание 2 Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который

образуется на инертном аноде в результате электролиза его водного раствора.

Формула вещества	Продукт электролиза
А) NiSO4	1) Cl2
Б) NiCl 2	2) O2
В) NiF 2	3) H2
Г) K2S	4) S
	5) SO2
	6) HF

А	Б	В	Г

Задание 3.Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения.

Металл	Электролиз
А) натрий	1) водного раствора солей
Б) алюминий	2) водного раствора гидроксида
В) серебро	3) расплава поваренной соли
Г) медь	4) расплавленного оксида
	5) раствора оксида в расплавленном криолите
	6) расплавленного нитрата

А	Б	В	Г

Проверочный тест по теме «Электролиз расплавов и растворов солей».

Вариант 2.

Задание 1. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.

Формула вещества	Продукты электролиза
А) Al2(SO4)3	1) металл, галоген
Б) CsOH	2) гидроксид металла, хлор, водород
В) AgNO3	3) металл, кислород
Г) AuBr3	4) водород, галоген
	5) водород, кислород
	6) металл, кислота, кислород

А	Б	В	Г

Задание 2. Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который

образуется на инертном катоде в результате электролиза его водного раствора.

Формула вещества	Продукт электролиза
А) Al(NO3)3	1) водород
Б) Hg(NO3)2	2) алюминий
В) Cu(NO3)2	3) ртуть
Г) NaNO3	4) медь
	5) кислород
	6) натрий

А	Б	В	Г

Задание 3.Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения.

Металл	Электролиз
А) литий	1) водного раствора солей
Б) натрий	2) водного раствора гидроксида
В медь	3) расплава хлорида
Г) свинец	4) расплавленного оксида
	5) раствора оксида в расплавленном криолите
	6) расплавленного нитрата

А	Б	В	Г