План конспект урока "Электролиз"

Урок №

Тема: Электролиз.

Цель урока: сформировать у учащихся понятие процесса электролиза, как одного из способов получения металлов.

Задачи урока: 

обучающие:

·        научить учащихся определять процессы, происходящие на электродах, составлять суммарные уравнения реакции электролиза.

·        углубить знание окислительно-восстановительных процессов, понимание практического значения электролиза в природе и жизни человека.

развивающие:

·        развивать мышление учащихся, научить их делать логические выводы из наблюдений.

·        закрепить умения и навыки химического эксперимента, умение работать с таблицами, справочным материалом, дополнительной литературой.

воспитывающие:

·        формировать интерес учащихся к изучению химии, умение использовать приобретенные знания. Практическое значение электролиза в природе и жизни человека.

Планируемые результаты

Предметные Знать: механизм электролиза, его значение при получении веществ Уметь: составлять уравнение электролиза

Метапредметные Коммуникативные УУД: грамотно высказывать свою точку зрения и объяснять понятия темы. Познавательные УУД: умение выделять главное в тексте, структурировать учебный материал Регулятивные УУД: умение организовать выполнение заданий учителя, умение определять цель урока и ставить задачи, необходимые для ее достижения, планировать свою деятельность на уроке.

Личностные Умение оценивать свою деятельность и поступки других людей с точки зрения сохранения окружаю-щей среды

Тип урока:   изучение нового материала.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие, отметить отсутствующих.

2.Актуализация знаний.

Фронтально: работа с классом.

·        2. Какое основное свойство металлов?

·        3. Что вы знаете об ОВР?

·        4. Самый сильный восстановитель?

·        5. Самый сильный окислитель?

3.Изучение нового материала.

Электролиз – это окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах при пропускании через раствор или расплав электролита постоянного электрического тока.

«Электро - » означает электрический ток, а « - лиз» - разложение. Значит, «электролиз» означает – разложение электрическим током

Катод – это отрицательнозаряженный  электрод, анод – положительнозаряженный электрод. При электролизе электрическая энергия переходит в химическую. На катоде протекает процесс восстановления, т.е. процесс присоединения электронов. На аноде протекает процесс окисления, т.е. процесс отдачи электронов.

Так как катод заряжен отрицательно, к нему стремятся положительнозаряженные ионы, называемые катионами. К положительнозаряженному аноду стремятся отрицательнозаряженные ионы, называемые анионами. Катод является восстановителем, т. е. он отдает электроны катионам. Анод является окислителем, т.е он принимает электроны от анионов. Т.е., достигнув электродов, ионы разряжаются, превращаясь в атомы или группы атомов.

Электроды бывают двух видов активные и инертные, точнее, активным или растворимым может быть анод.

 Активным называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза, в результате чего анод растворяется и в виде катионов переходит в раствор  - изготовлен из Cu, Ag, Zn, Ni, Fe и др. металлов (кроме Pt, Au)

Инертным называется анод, материал которого не претерпевает окисления в ходе электролиза. Инертные аноды делают из графита, угля, платины. .( показать электролизер с угольными электродами)

Существует два вида электролиза: электролиз расплавов и электролиз растворов. Прежде чем рассмотреть примеры, вспомним, какой процесс называется электролитической диссоциацией .

Электролитическая диссоциация – это процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении.

Для того чтобы произошла диссоциация, необходимо, чтобы вещество было электролитом. Электролит надо расплавить или растворить, чтобы заряженные частицы свободно передвигались.

А для того, чтобы прошел электролиз, необходим постоянный электрический ток.

Рассмотрим электролиз расплава соли хлорида натрия NaCl Прежде всего, составляем уравнение электролитической диссоциации.

^- Электролиз расплава хлорида натрия

NaCl → Na ⁺ + Cl ^–

                                    K (-)Na ⁺+ ẽ →Na           2 восстановление

                              A (+) 2Cl - -2ẽ → Cl ⁰₂↑   1 окисление

                                  2 Na⁺ + 2Cl- = 2Na⁰ + Cl⁰↑ 

На катоде разряжаются катионы натрия, на аноде – анионы хлора, суммарное уравнение электролиза имеет вид: 2NaCl → 2Na⁰ + Cl₂⁰

 Ряд активности металлов:         

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, / Be, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, P, H2, / Sb, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Электролиз растворов электролитов

Правила восстановления катионов на катоде:

Li     K     Ca     Na    Mg      Al Li +   K+   Ca2+   Na+   Mg2+   Al3+	Mn     Zn     Fe     Ni    Sn    Pb Mn2+  Zn 2+  Fe2+  Ni2+  Sn2+Pb2+	Cu     Hg      Ag   Pt    Au Cu2+  Hg2+2  Ag+  Pt2+  Au3+
2 H2O + 2 ẽ = H2↑ + 2 OH-	Mn++ n ẽ = M0 2H2O + 2ẽ=H2↑+2 OH-	Mn+++ n ẽ = M0
Активные металлы - не восстанавливаются, восстанавливается вода	Восстанавливаются катионы металлов и вода	Неактивные металлы -восстанавливаются катионы металлов

Правила восстановления анионов на аноде:

a) если анод не растворимый

Cl^-,  Br^-, S^-, I ^-… Бескислородные (кроме F) анионы окисляются

Анион ^n- - n ẽ → Анион ⁰

SO^2- ; No₃ ;  PO^3-₄ ; Сo ^2-₃

(кислород содержащие анионы – не окисляются, окисляется вода.)

В кислотной и нейтральной среде: 2H₂O - 4 ẽ =O₂↑ +4H^-

В щелочной сфере: 4 OH^- - 4 ẽ =O₂↑ +4H⁺

Вода – слабый электролит, на ионы практически не раскладывается.

Электролиз растворов электролитов , рассмотрим электролиз раствора хлорида     натрия ( показать опыт с помощью электролизера). Учащиеся делают выводы  из наблюдений за процессами, происходящими около анода и катода.

NaCl = Na⁺ + Cl^-

 

                                      

Катод (-) 2 Н2О+ 2ẽ = Н2↑ + 2 ОН- Суммарное ионное уравнение 2 Н2О+2 Cl- = Н2↑+ Cl2↑ + 2OH-

Анод (+) 2 Cl- - 2ẽ=Cl0 2

2NaCl + 2 Н₂О    ^{Электролиз}   Н₂↑ + Cl⁰ ₂↑+ 2NaOH

Затем с помощью электролизера проделываем опыт с сульфатом меди ( учащиеся делают выводы о процессах, происходящие на катоде и аноде), составляются уравнения электролиза

Электролиз раствора сульфата меди (II) на нерастворимом аноде:

CuSO4 = Cu²⁺ + SO^2-₄

 

Катод (-)                      Cu2+ +2ẽ = Cu0 Cu2+ +2ẽ = Cu0                    2 2 Н2О - 4ẽ = O2↑+ 4 H+        1 Суммарное ионное уравнение: 2 Cu2+ +2 Н2О= 2 Cu0+ O2↑+4 Н+ Суммарное молекулярное уравнение: 2 CuSO4 + 2 Н2О    Электролиз   2 Cu0+ O2+ 2 H2SO4 Вопрос: Что происходит на отрицательном электроде (левый электрод) через несколько минут?

Анод (+) 2 Н2О - 4ẽ = O2↑+ 4 H+

Ответ :Электрод покрывается красноватым веществом.

Вопрос: Какое вещество по - вашему мнению имеет такой вид.  Ответ :Медь.

Затем покажем опыт с электролизом гидроксида калия ( учащиеся наблюдают за процессом и делают выводы об увиденном)

Электролиз раствора гидроксида калия на нерастворимом аноде:

КОН = К⁺+ОН^-

                     Катод (-)                                                       Анод (+)

ионы К+ не восстанавливаются, остаются в растворе 2 Н2О+ 2 ẽ = Н2↑+ 2ОН-

4ОН- - 4 ẽ = О2↑+2 Н2О

2 Н₂О+ 2 ẽ = Н₂↑+ 2ОН^-                  2

4ОН^-  4 ẽ = О₂↑+2 Н₂О             1

2 Н₂О+ 4ОН^-  = 2Н₂↑+ 4ОН^-+ О₂↑+2 Н₂О

Суммарное молекулярное уравнение: 2 Н₂О ^{Электролиз}     2Н₂↑+  О₂↑

Затем рассматриваем случай электролиза с растворимым анодом ( слайд  №17, 18)

Б) Если анод  РАСТВОРИМЫЙ,  то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона:

Mⁿ⁺+ - n ẽ = M⁰

Анод            Раствор

Схема электролиза раствора   сульфата меди  CuSO4 , если  анод медный:

CuSO4 = Cu²⁺ + SO^2-₄

_АНОД: (+)       Cu²⁺ -2ẽ = Cu⁰

_КАТОД (-)_:      Cu²⁺ +2ẽ = Cu⁰

 Суммарное уравнение электролиза с растворимым анодом написать нельзя.

Практическое применение электролиза.

Электролиз расплавов и растворов веществ широко используются в промышленности:

1.     Для получения металлов (алюминий, магний, натрий, кадмий получают только электролизом).

2.     Для получения водорода, галогенов, щелочей.

3.     Для очистки металлов – рафинирования (очистку меди, никеля, свинца проводят элекитрохимическим методом).

4.     Для защиты металлов от коррозии – нанесение защитных покрытий в виде тонкого слоя другого металла, устойчивого к коррозии (хрома, никеля, меди, серебра, золота) – гальваностегия.

5.     Получение металлических копий, пластинок – гальванопластика

4.Закрепление изученного материала.

1.               Отрицательнозаряженный электрод – это а) катод, б) анод?

2.               Положительнозаряженный электрод – это а) катод, б) анод?

3.               Окисление протекает на: а) катоде, б) аноде?

4.               Восстановление протекает на: а) катоде, б) аноде?

5.               Фтор получают электролизом а) раствора, б) расплава?

6.               Щелочные металлы получают электролизом а) растворов, б) расплавов?

7.               Водород выделяется на: а) катоде, б) аноде?

8.               Кислород выделяется на а) катоде, б) аноде?

9.               Металлы образуются на: а) катоде, б) аноде?

10.           Галогены образуются на а) катоде, б) аноде?

11.           Щелочи образуются: а) в катодном пространстве, б) в анодном пространстве?

12.           Кислоты образуются в: а) катодном пространстве, б) анодном пространстве?

(Ребята проверяют друг у друга ответы)

Правильные ответы:1а,2б,3а,4б,5б,6б,7а, 8б,9а,10а,11а,12б

Задание   с пояснениями  по теме «Электролиз»

 Установите соответствие между формулой  вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах:

А)   Al Cl3                         1) металл, галоген

Б)  RbOH                          2) гидроксид металла хлор, водород

B) Hg(NO3)2                    3)металл, кислород

Г) AuCl3                           4)водород , галоген    

                                           5)  водород, кислород

                                           6)   металл, кислород.

Правильный ответ:        А2,Б5,В6,Г1

5.Рефлексия.

Сегодня на уроке я узнал…

Вызвало затруднение…..

Было необычным ….

 Теперь я могу …   Мне это пригодится

6.Домашнее задание. Подведение итогов урока.

Обобщение результатов урока, выставление оценок.