Урок химии в 10 классе по теме: «Электролиз»

Цель:  раскрыть  понятие процесса электролиза; сформировать умение определять процессы, происходящие на электродах; составлять суммарное уравнение реакции электролиза.

Задачи:
· образовательные: сформировать у учащихся представление о процессе электролиза, умение составлять уравнения анодных и катодных процессов, суммарных процессов электролиза; 
· развивающие: развивать познавательные и творческие способности учащихся, умение применять теоретические знания на практике;
· воспитательные: воспитывать информационную культуру учащихся, формировать коммуникативные умения, навыки самостоятельной работы.

Ход урока:

I. Организационная часть.

         1. Приветствие учащихся:

         - Здравствуйте, ребята! Присаживайтесь.

         2. Оформление тетрадей.

         - Откройте тетради и запишите число: … .

II. Подготовка к восприятию нового материала:

Сегодня на урок к нам пришел Петя вот с такой историей:

                                   «Петя снял аккумулятор с «Жигуля»:

                                    Напряжение упало до нуля,

                                    Пете посоветовал Андрей:

                                  «Ты электролит туда залей!»

                                     Петя взял на кухне соли

                                     Он учил когда-то в школе

                                     Что любой электролит

                                     Если он водой залит

                                     Распадается на ионы.

                                     Этих ионов миллионы!

                                     Соль всегда электролит.

                                     Вот готов раствора литр.

                                     Петя взял аккумулятор…

                                     Тут пришел его отец,

                                     Догадайтесь – ка, ребята

                                     Что сказал ему отец?»

-Конечно, ничего хорошего отец сказать ему не мог: ведь Петя спутал химическое понятие «электролит» с сернокислотным электролитом для автомобилей. Хорошо еще, что он не успел залить раствор поваренной соли внутрь аккумулятора, иначе пришлось бы покупать новый. А что же происходит внутри аккумулятора и вообще с солями под действием электрического тока. Это мы с вами сегодня и узнаем. Но вначале вам нужно разгадать ребус и вы узнаете, как называется этот процесс в химии и это и будет темой нашего урока:

-Правильно ребята, это «Электролиз».

         «Электролиз» - это процесс разложения вещества под действием электрического тока.

III. Объяснение нового материала.

  Этот процесс проводится в U-образной трубке или специальном аппарате – электролизере.

    Вначале мы с вами познакомимся с процессом, проводимым в U-образной трубке. В нее наливают раствор соли, например CuCl₂, и опускают в каждое из отверстий трубки электропроводящий стержень – металлический электрод. В водном растворе эта соль диссоциирует:

CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^-

                                                                          к            а

      Таких катионов и анионов в растворе соли очень много. Опускаем электроды и подключаем катод к отрицательному, а анод к положительному полюсу выпрямителя электрического тока. Начинается электрохимическая реакция: катионы, частицы с положительным зарядом (Сu²⁺) движутся к отрицательному электроду катоду. Там они получают недостающий электрический заряд и превращаются в атомы и осаждаются на катоде в виде металлической меди:

Cu²⁺ - 2е = Cu⁰

Катод покрывается слоем меди.

Хлоридные ионы заряжены отрицательно и движутся к положительному электроду – аноду. Там они лишаются своего заряда и превращаются в атомы хлора, а потом объединяются в молекулы Cl₂

2Cl^- + 2е = Cl₂⁰

На аноде выделяется газообразный хлор, который впоследствии улетучивается или собирается в специальные резервуары.

         Суммарное уравнение электролиза:

CuCl₂ = Cu + Cl₂

(схемы электролиза СuCI₂ и FeSO₄ выводятся на доску и объясняются)

                                                      Что такое электролиз,

Рассказать я не боюсь.

       Значит так: берется полюс,

      Этот полюс будет «плюс»

           Нужен нам и полюс «минус»

                                                      Это тоже электрод.

            Если, соль в раствор закинув

           Цепь замкнуть, то ток пойдет

                                                      У катода всем подряд

                                                      Выдаются электроны.

                                                      Металлический отряд

                                                      Получается из ионов.

                                                      А анод, наоборот

                                                      Электроны отберет.

  В этом месте всякий раз

                                                      Выделятся будет газ.

     Результат всего процесса

                                                      Очень даже интересен:

                                                      Если ток включается

                                                      Соли разлагаются.

     Но не всегда катионы металлов восстанавливаются на катоде, а на аноде анионы вступивших веществ, чтобы это понять нужно знать пять правил:

1. Группа металлов, стоящая после водорода:

         при электролизе катионы этих металлов сами восстанавливаются на  

            катоде.

2. Группа металлов, стоящая от начала ряда напряжений до алюминия включительно:

при электролизе катионы этих металлов сами не восстанавливаются на катоде вместо них восстанавливаются молекулы воды до водорода.

3. Группа металлов, стоящая от алюминия до водорода:

при электролизе катионы этих металлов сами восстанавливаются на катоде параллельно с молекулами воды. На катоде идет восстановление металла и водорода.

4. Анионы бескислородных кислот:

         сами окисляются на аноде.

5. Анионы кислородосодержащих кислот:

         на аноде не окисляются, а вместо них окисляются молекулы воды до       

           кислорода.

                   (таблицы)

IV. Активизация учащихся:

1. А теперь давайте разберемся с тем, что происходит в аккумуляторе:

Pb + 2H₂SO₄ = PbSO₄ + SO₂ + 2H₂O

         PbSO₄ = Pb²⁺ + SO₄^2-

         K              A

Pb                         O₂

H₂

2. Какие вещества рассказывают нам о себе?  Давайте узнаем их и подвергнем их гидролизу:

                   1. «Я, конечно, очень нужен.

                   Без меня не сваришь ужин,

                   Не засолишь огурца,

                   Не заправишь холодца.

                   Но не только лишь в еде –

Я живу в морской воде.

Если льет слеза из глаза,

Вкус припомнишь мой ты сразу.

Кто догадлив говорит:

Это - … (натрия хлорид)

2 NaCl = 2Na²⁺ + Cl₂⁰

         K              A

     H₂                    Cl₂

                   2. «Сообщаю: я спешу!

Я живу, пока пишу.

                   Исчертил всю доску белым…

                   Исчезаю. Был я … (мелом СаСО₃)

                   СаСО₃ = Са²⁺ + СО₃^2-

         K              A

      H₂                  О₂

  3. Какие продукты будут находиться в растворе в результате электролиза Cu(NO₃)₂  в двух случаях: а) соль полностью подвергнута электролизу, и после этого электроды сразу вынуты из раствора; б) соль полностью подвергнута электролизу, но  после этого некоторое время электроды остаются в растворе, но ток отключен.

а)  на катоде Cu²⁺    , на аноде О₂   , в растворе  HNO₃

б) медь постепенно будет растворятся в разбавленной  HNO₃

      3Cu⁰ + 8H⁺ N⁺⁵ O₃^-2  =  3Cu⁺²(N⁺⁵ O₃^-2)₂ + 2N⁺² O^-2  + 4H₂⁺O^-2

4. А теперь самое время для химической сказки-загадки:

    « Жил был  когда-то на свете храбрый богатырь Диоксид Кремниевич. У него была сестрица по имени Кремниевая кислота – толстушка-хохотушка, но большая умница.

Стала однажды сестрица брата в гости звать на пироги с черникой. А тот кричит:

- Вольно же тебе меня в гости звать! Твой дом за рекой, а переправы нет!

- Проще  нет ничего, чем переправу поставить. Запомни 2 волшебных слова: «Щелочь. Кислота». Как их скажешь, через реку мост встанет. – учит сестрица брата.

- Ты, сестра, колдовать да заговаривать научена, а я человек простой все забуду – отвечает Диоксид Кремниевич.

Рассердилась Кремниевая кислота и говорит:

- Эти слова забудешь, так другие два запомни: «Фтороводород. Вода». Да поторапливайся, а то пироги остынут.

Есть ли химический смысл у «волшебных»  слов? Почему Диоксид кремниевич не может прейти реку без этих слов?

1.     SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O

Na₂SiO₃ + HCI = 2NaCI + H₂SiO₃

2.     SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂

SiF₄ + 3H₂O = H₂SiO₃ + 4HF

V.  Итог урока:

 Ребята, сегодня на уроке мы с вами познакомились с процессом электролиза. А теперь я проверю, как Вы его  усвоили:

1.     Скажите, ребята, всегда л электролиз происходит одинаково или отличается?

2.     Какие вещества участвуют в электролизе раствора?

3.     Какие вещества участвуют в электролизе расплава?

VI. Выставление оценок

VII. Домашнее задание

    Параграф 5.5. стр. 142 зад.3-5