План-конспект и презентация открытого урока по химии "Электролиз"

План урока № 88

Преподаватель: Челтыгмашев Павел Игоревич Дата:

Предмет: Естествознание (Химия)

Специальность: ихтиология -рыбоводство

Тема урока: электролиз

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

Задачи:

обучающие:

• научить учащихся определять процессы, происходящие на электродах, составлять суммарные уравнения реакции электролиза.
• научить учащихся пользоваться опорными знаниями, составлять конспект урока.
• 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, опорными схемами.

воспитывающие:

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

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: проблемно-исследовательская работа

Оборудование:  таблица растворимости, опорный конспект "Приложение", компьютер.

План урока

Этапы	Виды деятельности	Время(мин.)
I. Организационный	Формирование групп, мотивация учебной деятельности: сообщение темы (слайд), цели урока.	2
II. Актуализация знаний	Фронтальная беседа, анализ схемы, нарисованной на доске.	3
III. Основная часть	Изучение нового материала, объяснение учителем схемы электролиза	≈6
IV. Работа в группах	Самостоятельная работа по изучению опорного конспекта, выполнение заданий	10
V. Отчет групп	Защита мини-проектов	≈20
VI. Закрепление	Выводы	2
VII. Рефлексия		2
VIII. Домашнее задание	Выучить конспект	-

Ход урока

Запись на доске:

"Открытия в области электрохимии представляют собой одну из самых больших революций в химии и открывают эру новых открытий" Д.Ф. Даниэль (английский электрохимик)

I. Организационный момент

• приветствие учителя;
• формирование групп;
• сообщение темы, цели урока.

II. Актуализация знаний

Фронтально: работа с классом.

1. Что такое электролиз?

2. Какое основное свойство металлов?

3. Что вы знаете об ОВР?

4. Самый сильный восстановитель в таблице элементов?

5. Самый сильный окислитель?

6. Дать определение электролизу.

III. Основная часть.

Объяснение учителем схемы электролизера (слайд);

рассмотрение случаев электролиза:

а) расплава,

б) раствора;

Алгоритм процесса

Устройство электролизера

Учитель делает пояснения к схеме: На схеме изображено как в раствор электролита опущены электроды, соединенные с источником постоянного эл. тока. Отрицательно заряженный электрод называется катодом, а положительный анодом.

Правила катодного процесса (слайд):

А - в расплавах

Что есть, то и выделяется.

Б - в растворах (мешает вода)

От Li до Al восстанавливается H₂ из воды (2H₂O+2e=H₂+2OH^-)

От Mn до H₂ восстанавливается Ме+ H₂ из воды.

От Cu и далее восстанавливается Me.

Правила анодного процесса (слайд):

Бескислородные анионы (кроме F^-) окисляются до простых веществ

Кислородсодержащий анион. Из H₂O (O₂)

2H₂O - 4е = О₂ + 4Н⁺

IV. Работа в группах

(Перед началом работы в группах учитель предлагает провести динамическую паузу, необходимую для снятия напряжения и утомления мышц)

Ребята, вы приступаете к самостоятельной работе в группах.

1-я и 2-я группы - это теоретики, 3-я - экспериментаторы, 4-я - практики. Вы получаете задания для исследовательской работы.

1-я группа. Электролиз расплава KI, составить схему.

2-я группа. Электролиз раствора KI, составить схему.

3-я группа. Сделать предположение как пойдет электролиз раствора CuSO₄

4-я группа. сообщения о применении и значении электролиза.

V.  Отчет групп.

Представление работ всех групп, 1-я и 2-я группы вывешивают схемы на доску, и докладчики подводят итоги работы групп. Сравнить, найти общее и различия в продуктах и сформулировать выводы.

Схема расплава	Схема раствора
Электролиз расплава KI -> K++I-  Катод K++1e =К0 - восстанавливается Анод 2I- - 2e = I20 - окисляется KI = K0 + I20 Продукты электролиза: калий, йод.	Электролиз раствора KI KI -> K++I- На катоде - К+ не восстанавливается H2O + 2e -> 2OH- + H2 На аноде бескислородный остаток окисляется 2I- - 2e I-> 20 H2O не окисляется 2H2O+2I- -> 2OH+H2+I2 2K++2H20+2I- -> 2OH- +H2+I20 +2K 2KI+2H2O -> 2KOH+H2+I2 Продукты электролиза: щелочь, водород, йод.

Представление работы 3-й группы с демонстрацией результатов эксперимента и обсуждение о прохождении процесса электролиза в предположении.

Учитель: все ли вы согласны, есть ли предположения у других групп?

4-я группа отчитывается о своей работе о роли и значении электролиза.

VI. Закрепление, подведение итогов, выводы.

Выводы:

- Электролиз - окислительно-восстановительный процесс.

- Протекает в растворах и расплавах электролитов.

- Под действием электрического тока

- Продукты электролиза определяются характером металлов и кислотных остатков солей (ряд напряжение металлов и окислительный ряд ионов)

- Электролиз растворов энергетически выгоднее, чем расплавов, т.к электролиты солей, щелочи, оксидов плавятся при очень высоких температурах.

- Тестирование (слайд № 11, если есть резервное время)

VII. Рефлексия

Я (как я прожил урок? Интересно, скучно, непонятно::..)

МЫ (как нам понравилось работать в группах?)

ДЕЛО (чему мы научились?)

VIII. Домашнее задание. Электролиз.

Творческое задание на выбор:

- подготовить презентации и сообщения о химических заводах по производству металлов (возможен вариант в электронном и печатном виде).

РЕЗЕРВНОЕ ВРЕМЯ

1. Занимательная проблема.

Институт прикладной физики Китайской академии наук сообщил о результатах исследования гробницы полководца Джоц-Чжу, похороненного в 237 г н. Спектральный анализ орнамента украшающего саркофаг показал, что он состоит из сплава содержащего 85% Al 10% меди 15% Mg как могли древние китайские мастера получить сплав

2. Тестовый контроль знаний

1. Расплав какого вещества подвержен электролизу?

а - оксид кальция; б – парафин;    в – глюкоза; г - азот

2. Что следует подвергнуть электролизу для получения хлора?

а - хлорную воду; б - раствор хлората калия

в - расплав хлорида калия; г - хлор электролизом не получают

3. Какое вещество нельзя получить при электролизе раствора поваренной соли?

а – Na;               б - H_2;                 в - Cl_2;                     г - NaOH

4. При электролизе раствора сульфата цинка с инертными электродами на аноде выделяется

а - Zn               б - O₂               в - H₂                     г - SO₂

5. При электролизе раствора нитрата меди(II) с медными электродами на аноде будет происходить

а - выделение NO₂                 б - выделение меди                     

в - выделение O₂                    г - растворение анод.

• 1 слайд

  Электролиз
  1
  

• 2 слайд

  Содержание :
  1. Определение сущности процесса электролиза
  2. Электролиз в расплавах:
  а) процессы на катоде
  б) процессы на аноде
  в) примеры электролиза в расплавах электролитов
  3. Электролиз в растворах:
  а) процессы на катоде
  б) процессы на аноде
  в) примеры электролиза в растворах электролитов
  4. Области использования электролиза
  получение чистых металлов
  очистка металлов
  получение щелочей, галогенов, водорода гальваностегия гальванопластика
  косметология
  5. Тест по теме «Электролиз»
  6. Домашнее задание
  7.Список использованной литературы и Интернет-ресурсов
  
  2
  

• 3 слайд

  Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах в растворах или расплавах электролитов при пропускании электрического тока. Сущность электролиза заключается в том, что за счет электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая не может протекать самопроизвольно.
  3
  

• 4 слайд

  Электролиз в расплавах
  
  На катоде происходит процесс восстановления
  
  • В расплавах катионы металла восстанавливаются до свободного металла:
  
  Мn+ + nē = М0
  
  
  
  4
  

• 5 слайд

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Электролиз в расплавах
  
  На аноде происходит процесс окисления
  • В расплавах анионы бескислородных кислот (кроме фторидов) окисляются до соответствующего простого вещества, например:
  
  2Cl– – 2ē = Cl20
  
  • Кислородсодержащие анионы выделяют кислород и превращаются в один из оксидов:
  
  SO42– – 2ē = SO20 + O20.
  
  5
  

• 6 слайд

  Электролиз расплава NaCl
  К(-) NaClА(+)
  ↓
  ← Na+ + Cl- →
  Na+ + 1ē = Na0 2Cl- - 2ē = Cl2
  
  электролиз
  2NaCl 2Na + Cl2
  6
  

• 7 слайд

  Электролиз расплава CuCl2
  7
  К(-) CuCl2А(+)
  ↓
  ← Cu2+ + 2Cl- →
  Cu2+ + 2ē = Cu 0 2Cl- - 2ē = Cl2
  CuCl2 Cu + Cl2
  электролиз
  

• 8 слайд

  Электролиз расплава NaOH
  К(-) NaOHА(+)
  ↓
  ← Na+ + OH- →
  Na+ + 1ē = Na0 4OH- - 4ē = 2 H2O + O2↑
  
  электролиз
  4NaOH 4Na + O2↑ +2H2O
  8
  

• 9 слайд

  Электролиз в растворах
  (процесс на катоде)
  
  В растворах процесс на катоде не зависит от материала катода, а зависит от активности восстанавливаемого металла.
  
  а) Если металл расположен в ряду напряжений от Li до Al включительно, то на катоде идет процесс восстановления воды:
  
  
  2Н2О + 2ē = H20 + 2OH–
  
  9
  

• 10 слайд

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Электролиз в растворах
  (процесс на катоде)
  
  
  б) Если металл расположен в ряду напряжений между Al и H2 , то на катоде идут одновременно процессы восстановления воды и катионов металла:
  2Н2О + 2ē = H20 + 2OH–
  
  Мn+ + nē = М0
  
  в) Если металл расположен в ряду напряжений после Н2, то на катоде идет процесс восстановления катионов металла:
  
  Мn+ + nē = М0
  При электролизе растворов кислот идет процесс восстановления ионов водорода:
  
  2Н+ + 2ē = H20
  
  10
  

• 11 слайд

  Процесс на аноде
  
  
  
  
  
  
  
  В растворах процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона. Аноды могут быть двух видов – растворимые (железо, медь, цинк, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза) и нерастворимые, или инертные (уголь, графит, платина, золото)
  а) Если анод растворимый, то независимо от природы аниона всегда идет окисление металла анода, например:
  
  Cu0 – 2ē = Cu2+
  
  11
  

• 12 слайд

  Процесс на аноде
  б) Если анод инертный, то в случае бескислородных анионов (кроме фторидов) идет окисление анионов:
  2Cl– – 2ē = Cl20
  
  В случае кислородсодержащих анионов и фторидов идет процесс окисления воды, анион при этом не окисляется и остается в растворе:
  
  2H2O – 4ē = O20 + 4H+
  
  При электролизе растворов щелочей идет окисление гидроксид-ионов:
  
  4OH– – 4ē = O20 + 2H2O
  
  12
  

• 13 слайд

  Электролиз раствора NaCl на инертном аноде
  К(-) NaCl А(+)
  ↓
  ← Na+ + Cl- →
  2Н2О + 2ē = H2 + 2OH- 2Cl- - 2ē = Cl2↑
  
  электролиз
  2NaCl + 2H2O H2 + Cl2 +2NaOH
  13
  

• 14 слайд

  Электролиз раствора CuSO4 на инертном аноде
  К(-) CuSO4 А(+)
  ↓
  ← Cu2+ + SO42- →
  Cu2+ + 2ē = Cu0 2H2O – 4ē = O2↑ + 4H+
  
  
  электролиз
  2CuSO4 + 2 H2O 2Cu + O2 + 2 H2SO4
  
  
  14
  

• 15 слайд

  Электролиз раствора NaCl на растворимом аноде
  К(-) NaClА(+)
  ↓ (Cu)
  ← Na+ + Cl- →
  Cu2+ + 2ē = Cu0 Cu0 – 2ē =Cu2+
  (т.к. Cu2+ в ряду напряжений
  стоят после H+)
  
  Происходит переход ионов меди с анода на катод. Концентрация NaCl в растворе не меняется.
  15
  

• 16 слайд

  Применение электролиза:
  получение чистых металлов (Алюминий, магний, натрий, кадмий получают только электролизом)
  
  
  
  
  16
  

• 17 слайд

  очистка металлов
  17
  

• 18 слайд

  получение щелочей, хлора, водорода
  
  
  
  
  
  18
  

• 19 слайд

  защита металлов от коррозии (При этом на поверхности металлических изделий электрохимическим методом наносят тонкий слой другого металла, устойчивого к коррозии). Этот раздел гальванотехники называется ГАЛЬВАНОСТЕГИЯ (от гальвано... и греч. stego - покрываю)
  
  
  
  19
  

• 20 слайд

  копирование рельефных изделий из металлов и других материалов. Гальванопластика позволяет создавать документально точные копии барельефов, монет, гербов, медалей, эмблем и т.д. Широко применяется при реставрации.
  
  
  
  
  20
  

• 21 слайд

  применение электролиза в косметологии для электроэпиляции (при удалении волос этим методом используются очень тонкие иголочки, которыми воздействуют на волосяной фолликул)
  
  
  
  
  
  21
  

• 22 слайд

  Тест по теме "Электролиз"
  
  
  1. При электролизе раствора сульфата цинка с инертными электродами на аноде выделяется:
  
  а) цинк; б) кислород; в) водород; г) сера.
  
  2. При электролизе раствора хлорида натрия образуются:
  
  а) натрий и хлор;
  б) гидроксид натрия, хлор и водород;
  в) кислород и хлор;
  г) натрий, хлор и соляная кислота.
  
  
  
  22
  

• 23 слайд

  
  
  
  3. При электролизе расплава гидроксида натрия на аноде выделяется:
  
  а) натрий; б) водород; в) кислород; г) вода
  
  
  
  4. Платиновый электрод:
  
  а) инертный;
  б) растворимый;
  в) расходуется в процессе электролиза;
  г) не расходуется в процессе электролиза.
  
  
  23
  

• 24 слайд

  
  
  5. Процесс на катоде при электролизе растворов солей зависит от:
  а) природы катода;
  б) активности металла;
  в) состава аниона;
  г) не зависит от перечисленных факторов.
  
  6. При электролизе раствора нитрата меди(II) с медными электродами на аноде будет происходить:
  
  а) выделение диоксида азота;
  б) выделение монооксида азота;
  в) растворение анода;
  г) выделение кислорода.
  
  24
  

• 25 слайд

  7. При электролизе 240 г 15%-го раствора гидроксида натрия на аноде выделилось 89,6 л (н.у.) кислорода. Массовая доля вещества в растворе после окончания электролиза равна (в %):
  
  а) 28,1; б) 32,1; в) 37,5; г) 40,5.
  
  
  
  
  8. Медный купорос массой 100 г растворили в воде и провели электролиз до обесцвечивания раствора. Объем (в л, н.у.) собранного газа равен:
  
  а) 2,24; б) 4,48; в) 11,2; г) 22,4.
  
  
  25
  

• 26 слайд

  А теперь проверим ваши ответы!
  1-б
  2-б
  3-в, г
  4-а, г
  5-б
  6- в
  7- в
  8-б
  
  26
  

• 27 слайд

  Домашнее задание:
  Учебник О.С.Габриеляна Химия 11 класс § 18 (стр.217 - 222), упр. 22,23,25.
  27
  

• 28 слайд

  Список использованной литературы:
  1. О.С.Габриелян Учебник химии для 11 класса, М., Дрофа, 2004г.
  
  Интернет – ресурсы:
  1. http://www.nontoxicprint.com/electroetching.htm
  2. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/3192/ХИМИЧЕСКИЕ
  3. http://atecom.ru/ru/hydrogen/
  4. http://festival.1september.ru/articles/564677/
  5. http://www.nickelca.ru/professions/metallurgy/
  6. http://t-coins.narod.ru/Hidro.htm
  7. http://medicini.info/raznoe/165-udalenie-volos-metodom-elektroliza.html
  8. http://www.bayertechnology.com/ru/produkty/khlor-ehlektroliz.html
  9. http://www.interfax.by/article/4066
  
  
  
  
  
  
  28
  

• 29 слайд

  Спасибо за внимание!
  29