ОГАПОУ «БЕЛГОРОДСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Методическая разработка
урока на тему:
Электрический ток в
жидкостях. Закон электролиза.
Выполнила:
преподаватель
(высшей категории)
Лукинова Л.П.
БЕЛГОРОД
2015
- 1 -
Цели урока: 1) Разъяснить физическую сущность электропроводимости жидких проводников
(электролитов); изучить процессы электролитической диссоциации и электролиза, понятия
электролитов; познакомиться с применением электролиза; изучить закон
электролиза Фарадея; научить учащихся применять формулу закона электролиза при
решении расчетных задач.
2) Научить студентов глубже разбираться в
физических явлениях и уметь их объяснять и применять на практике, развивать у
них логическое мышление и сообразительность.
3) Воспитывать внимательность, интерес к предмету
через информационно-компьютерные технологии, через связь с наукой и техникой.
Задачи урока: Продолжить изучение темы: электрический ток в
различных средах. Уметь выделять главное, вести записи и применять полученные
знания.
Тип урока:
Изучение нового материала.
Виды урока:
рассказ с элементами беседы, самостоятельная работа с дополнительной
литературой и материалами интернета.
Методы: словесные, наглядные с использование ПК, практические.
Оборудование: источник тока, амперметр, раствор медного купороса,
дистиллированная вода, электроды, соединительные провода, ключ; сборники задач.
Литература: учебник «Физика 10», справочник по физике и технике, задачник по
физике 10-11, журнал «Физика в школе» №2, 2009 г
.
План урока
I Организационная часть – 1 мин.
(готовность к уроку, наличие тетрадей, сборников
задач, ручек).
II Повторение пройденного материала (сл
№1). (7 мин)
Преподаватель: Мы продолжаем изучать тему «Электрический
ток в различных средах». И для начала повторим некоторые моменты из изученного
материала, необходимые для дальнейшего изучения этой темы.
Что называют
электрическим током?
: Электрическим
током называют направленное движение заряженных частиц.
Преподаватель:
Каковы условия существования электрического тока?
: Наличие
заряженных частиц и электрического поля.
Преподаватель:
Перечислите среды для электрического тока, которые мы изучили.
: Металлы,
полупроводники, вакуум.
Преподаватель: Какова проводимость металлов?
: Электронная.
Преподаватель:
Какова проводимость полупроводников?
: Электронно-дырочная.
Преподаватель:
Какие еще вы знаете проводники электрического тока?
: Жидкие.
III Изучение нового материала. 30 мин.
Преподаватель: Действительно есть еще и жидкие проводники и сегодня
мы с ними познакомимся. Итак, запишите в тетрадях тему сегодняшнего урока: «Электрический
ток в жидкостях» (сл. №2).
А сейчас
сформулируем цели сегодняшнего урока (сл. №3)
-выяснить физическую сущность
электропроводимости жидких проводников (электролитов)
- изучить процессы электролитической диссоциации и электролиза, понятия
электролитов
-изучить закон электролиза Фарадея
-познакомиться с применением электролиза
С
электропроводностью растворов солей в воде (электролитов) связано очень многое
в нашей жизни. С первого удара сердца («живое» электричество в теле человека,
на 80% состоящем из воды) до автомобилей на улице, плееров и мобильных
телефонов (неотъемлемой частью этих устройств являются «батарейки» –
электрохимические элементы питания и различные аккумуляторы – от
свинцово-кислотных в автомобилях до литий-полимерных в самых дорогих мобильных
телефонах). В огромных, дымящихся ядовитыми парами чанах из расплавленного, при
огромной температуре боксита, электролизом получают алюминий – «крылатый»
металл для самолётов. Все вокруг сталкивалось с раствором или расплавом солей,
а, следовательно, и с электротоком в жидкостях. Не зря это явление изучает
целая наука – электрохимия (сл.№4)
Преподаватель:
На какие группы по электропроводности делятся вещества?
: – Проводники, диэлектрики и
полупроводники.
Преподаватель: Действительно жидкости, как и твердые тела, могут
быть проводниками, диэлектриками и полупроводниками.
Проводят электрический ток растворы солей, щелочей, кислот.
Вещества, растворы
которых проводят электрический ток, называются электролитами (сл. 5).
Растворы сахара,
спирта, глюкозы и некоторых других веществ не проводят электрический ток -
диэлектрики. Жидкие полупроводниками являются расплавленный селен, расплавы
сульфитов и др.
К какой группе
относится вода?
Ученик: – К диэлектрикам.
Преподаватель: Это значит, что дистиллированная вода электрический ток
не проводит. Проверим этот вывод на опыте. Соберем электрическую цепь по схеме
(сл.№6)
-3-
Преподаватель: О чем говорят результаты опыта?
Ученик: Так как мы видим, что лампочка не горит, то есть между двумя
электродами разрыв цепи, а значит вода – диэлектрик.
Преподаватель: А сейчас изменим опыт, добавив в воду медного купороса.
Объясните результаты опыта.
Ученик: Таким образом, вода с добавлением CuSO4
проводит электрический ток, то в ней появились носители электрического тока.
Преподаватель: Откуда появились? Какие частицы? Чтобы
ответить на эти вопросы, посмотрим видеосюжет (используется ПК)
Преподаватель: Посмотрев видеосюжет, мы сможем ответить на
поставленные ранее вопросы.
Откуда появились
носители электрического тока и за счет какого процесса?
Ученик: За счет распада молекул на ионы под
действием молекул воды (сл. № 7)
Преподаватель: Действительно, этот процесс называется
электролитической диссоциацией (сл. № 8)
-4-
Преподаватель: Запишите определение электролитической диссоциации
(запись в тетрадях с использованием сл. № 8).
Упорядоченное
движение заряженных частиц называется
электрическим током.
В металлах заряженные частицы – электроны. На основании проведенного опыта: через
раствор идет ток. Какие же заряженные частицы есть в растворе? Какова
проводимость электролитов? Посмотрим видеосюжет, который поможет дать ответ на
этот вопрос (используется ПК).
Ученик: Ионная.
Преподаватель: Действительно, ионная, а в жидких металлах
электронная.
При ионной проводимости прохождение тока
связано с переносом вещества. На электродах происходит выделение веществ,
входящих в состав электролитов. На аноде отрицательно заряженные ионы отдают
свои лишние электроны (в химии это называется окислительной реакцией), а на
катоде положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная
реакция). Этот процесс называется электролизом (сл. № 9, видеосюжет,
эксперимент).
Электролиз — процесс выделения на электроде
вещества, связанный с
окислительно-восстановительными
реакциями (сл. № 10).
Преподаватель: Электролиз широко применяется в технике для
различных целей. Эта часть материала была дана для самостоятельного чтения. И
так, где используется электролиз?
Ученик: Электролитический метод используется для
получения чистых металлов. Хорошим примером является электролитическое
промышленное получение алюминия. Для этого в качестве электролита используют Al2O3 растворенный в расплавленном криолите (Na3AlF6) при температуре 950 С. Раствор помещают в
специальные электролитические ванны, где стенки и дно, выложенные графитом,
используются в качестве катода, а погруженные в электролит угольные блоки
система анодов. В процессе пропускания тока на катоде выделяется чистый алюминий
(сл.11,12).
-5-
Аналогично (аффинаж)
очищают и драгоценные металлы (золото, серебро – сл.13).
Преподаватель: Посредством электролиза можно покрыть предметы
слоем того или иного металла. Этот процесс называется гальваностегией.
Ученик: Изделие, которое хотят покрыть слоем
металла, опускают в ванну в качестве катода. В ванне раствор электролита,
который содержит нужный металл. Пластина из этого же металла – анод. В процессе
пропускания тока
через раствор нужный
металл выделяется на катоде (изделии), а пластинка (анод) постепенно
растворяется (сл.14).
Гальваностегия
используется для защиты металлических изделий от коррозии. Гальваностегию
активно используют в ювелирном деле, ведь именно с помощью этой технологии наводят
позолоту на изделия.
На схеме раствор AgNO3, катод – изделие, анод – серебренная
пластина.
Под действием электролиза
серебро оседает на поверхности изделия (15).
Гальваностегия
(никелирование, хромирование, золочение) применяют с эстетической целью и для
защиты от коррозии (сл.16).
Преподаватель: С помощью электролиза можно получить
точную копию рельефной поверхности (сл.17).
-6-
Ученик: Также с помощью электролиза можно изготовить рельефные
металлические копии изделий (например, монет, медалей). Этот процесс был
изобретен русским физиком и электротехником Борисом Семеновичем Якоби в
сороковых годах XIX века и называется гальванопластикой. Для изготовления
рельефной копии предмета сначала делают слепок из какого-либо пластичного
материала, например из воска. Этот слепок натирают графитом и погружают в
электролитическую ванну в качестве катода, где на нём и осаждается слой металла.
Это применяется в полиграфии при изготовлении печатных форм (сл.18).
Если нужно получить
точную копию изделия, то сначала надо
из пластичного
материала (воска) сделать слепок изделия, а потом покрыть его поверхность
графитом. После слепок помещают в ванну с электролитом в качестве катода. Пластина
нужного металла – анод. Во время прохождения
тока толстый слой
металла покрывает слепок. После слепок отделяют от металла и получают точную
копию изделия (сл. 19).
На схеме 1 –
слепок (катод), 2 – пластина металла (анод). Растворенный
электролит содержит нужный
металл, в данном случае – серебро.
Фигуры,
украшающие Исаакиевский собор Санкт-Петербурга, получены методом
гальванопластики (сл.20)
Кроме указанных выше,
электролиз нашел применение
и в других областях
(сл.21):
•
получение оксидных
защитных пленок на металлах (анодирование);
•
электрохимическая
обработка поверхности металлического изделия (полировка);
•
электрохимическое
окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.);
-7-
•
очистка воды – удаление
из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода
(по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной);
•
электрохимическая заточка
режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).
Преподаватель: Физик
Майкл Фарадей подробно изучил явление электролиза и пришел к выводу, что масса
выделяющегося на электроде вещества прямо пропорциональна силе тока (I) и
времени (t). Этот закон был назван первым законом Фарадея (сл.22,
23).
m=k I t
т.к. q =
I t , то
m= k q
Где k – электрохимический эквивалент вещества. k равно массе вещества, которая выделяется на
электроде за 1с при силе тока 1А. Это постоянное табличное значение отличное
для каждого вещества (сборники задач: табл. №10, стр. 167).
-8-
IV.Закрепление материала. (5 мин.)
- Тест по теме
"Электрический ток в жидкостях" (сл.24, 25).
1. Какова
физическая природа электропроводности в электролитах?
1. Ионная. 2. Электронная. 3. Смешанная (электронно-ионная).
2.
Электролитической диссоциацией называется...
1. образование положительных и отрицательных
ионов при растворении веществ в жидкости.
2. процесс выделения
на электродах веществ, входящих в состав электролита.
3. объединение ионов
разных знаков в нейтральные молекулы.
3. Электролизом
называется ...
1. процесс выделения
на электродах веществ, входящих в состав электролита.
2. объединение ионов
разных знаков в нейтральные молекулы.
3. образование
положительных и отрицательных ионов при растворении веществ в жидкости.
4. Согласно
первому закону Фарадея масса вещества, выделившегося при электролизе...
1. пропорциональна
величине заряда, прошедшего через электролит, и зависит от сорта вещества.
2. зависит только от
силы тока, идущего через электролит, и от сорта вещества.
3. зависит только от
сорта вещества и времени электролиза.
5. При электролизе
металл всегда оседает на...
1. катоде 2.
аноде.
6. Формула первого
закона Фарадея для электролиза
1. m=Ikt 2. k=mIt 3.
I=mkt 4. t=mIk
-9-
- Решить задачу: При
электролитическом способе получения алюминия используются ванны, работающие под
напряжение 5 В при силе тока 40 кА. Сколько времени потребуется для получения 1
т алюминия?
V. Итоги урока. (1 мин)
- Оценки с
комментариями
- Вывод по уроку.
- Д\задание:
прочитать § 122,123; выучить основные определения и законы;
решить задачу:
Упр. 20 №4 (сл.26).
Литература:.
1. «Я иду на урок физики», книга для учителя – Москва «Первое сентября», 2012
г.
2. Материал электронных учебников: «Образование» 1СД for windows
Дрофа «Физикон»
3. Журнал «Физика в
школе» №2, 2009 г
4. Справочник по
физике и технике, задачник по физике 10-11кл.
5. Электронный журнал
«Первое сентября», №3 2012г.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.