План-конспект обучающего урока по теме: «Электролиз »

Цели: 1.Изучение процесса электролиза  в контексте подготовке выпускников к ЕГЭ по химии 2.Использование   информационно–компьютерных   технологий   с   целью повышения эффективности усвоения учебного материала. 3.Применение   дидактического   материала,   тестов,   при   закреплении изученного материала. Задачи: ­научить учащихся определять процессы, происходящие на электродах, составлять суммарные уравнения реакции электролиза; ­   научить   учащихся   пользоваться   опорными   знаниями,   составлять опорный конспект урока;  ­   углубить   знания     окислительно­восстановительных   процессов, понимания   практического   значения   электролиза   в   природе   и   жизни человека; ­развивать мышление учащихся ,научить их делать логические выводы из наблюдений; ­закрепить   умения     работы   с   опорными   конспектами     и     учебной литературой Тип урока: изучение нового материала Вид урока: проблемно­исследовательский Оборудование: 1.Компьютер, проектор, экран. 2.Электролизер. 3. Опорные конспекты, задание с пояснением по теме электролиз, бланк химического   диктанта   ,тестовый   практикум   по   ЕГЭ   по   теме» Электролиз» ( каждому ученику) 4.Растворы солей. Урок построен на объяснении учителя с показом слайдов на экране. Химический диктант проводится на заранее подготовленных карточках и проверяется учащимися на уроке. Формы и методы работы с учащимися: 1. организации учебно-познавательной Методы деятельности: словесные, наглядные и практические, проблемно-поисковые. 2. Методы контроля ( групповые и индивидуальные, самоконтроль) Ход урока по теме «Электролиз». Тема урока – «Электролиз» (слайд № 1). Дается определение, объясняется значение слова «электролиз» (слайд №2). Электролиз – это окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах при пропускании через раствор или расплав электролита постоянного электрического тока. «Электро - » означает электрический ток, а « - лиз» - «электролиз» означает – Значит, разложение. разложение электрическим током Затем рассматриваем, какие бывают электроды (слайд № 3). 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., ионы разряжаются, превращаясь в атомы или группы атомов. достигнув электродов, Электроды бывают двух видов (слайд №4): 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 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 (слайд № 5). 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 (должны быть заряженные частицы, т.к. электрический ток – это направленное движение заряженных частиц). 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 (слайд №6, 7)). Прежде всего, составляем уравнение электролитической диссоциации. - Электролиз расплава хлорида натрия  → Na + + Cl – NaCl                                      K (­)Na ++                                A (+) 2Cl ­ ­2    ẽ →Na           2 восстановление  ẽ → Cl 0    1 окисление ↑ 2                                   2 Na+ + 2Cl­ = 2Na0 + Cl0   ↑ На катоде разряжаются катионы натрия, на аноде – анионы хлора, суммарное уравнение электролиза имеет вид: 2NaCl → 2Na0 + Cl2 0 Рассмотрим с помощью слайдов и учебника правила восстановления на катоде и окисления на аноде: ( для растворов)( СЛАЙД № 8, 9,10) 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 Активные металлы ­ не восстанавливаются, восстанавливается вода           Mn++ n  2H2O + 2 =Hẽ 0  = Mẽ ↑ 2 +2 OH ­ Mn+++ n ẽ = M0 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 SO2­ ; No3 ;  PO3­ 4 ; Сo 2­ 3 (кислород содержащие анионы – не окисляются, окисляется вода.) 2H2O ­ 4   =ẽ O2  +4↑ H­ В кислотной и нейтральной среде: В щелочной сфере:  =ẽ O2  +4↑ H+ 4 OH­ ­ 4  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. ( СЛАЙД № 11,12) NaCl = Na+ + Cl­ 2 Н2О+ 2  = Нẽ Катод (­) ↑ 2 ­  + 2 ОН Анод (+) 2 Cl­ ­ 2 =ẽ Cl0 2 Суммарное ионное уравнение 2 Н2О+2 Cl­ = Н2 + ↑ Cl2  + 2↑ OH­ 2NaCl + 2 Н2О    Электролиз   Н2  + ↑ Cl0 2 + 2↑ NaOH 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: (Слайд №13,14) CuSO4 = Cu2+ + SO2­ 4                                  Катод (­)                                            Cu2+ +2  = ẽ Cu0   Анод (+) 2 Н2О ­ 4  =ẽ  O2↑+ 4 H+ Cu2+ +2  = ẽ Cu0                    2 2 Н2О ­ 4  = ẽ 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? 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) ( слайд №15,16) Электролиз раствора гидроксида калия на нерастворимом аноде: КОН = К++ОН­                      Катод (­)                                                       Анод (+) ионы К+ не восстанавливаются, остаются в растворе 2 Н2О+ 2   = Нẽ ↑ ­ 2 + 2ОН 4ОН­ ­ 4   = Оẽ 2 +2 Н↑ 2О 2 Н2О+ 2  4ОН­  4   = Нẽ  = Оẽ ↑ ­ 2 + 2ОН 2 +2 Н↑ 2О 2 1 2 Н2О+ 4ОН­  = 2Н2 + 4ОН ↑ ­+ О2 +2 Н↑ 2О Суммарное молекулярное уравнение: 2 Н2О Электролиз     2Н2 +  О↑ 2↑  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+ + SO2­ ẽ АНОД: (+)       Cu2+ ­2  = Cu КАТОД (­):      Cu2+ +2  = ẽ Cu0 4 0  Суммарное уравнение электролиза с растворимым анодом написать  нельзя.  Подводим итоги,  о применении электролиза в промышленности  и  о  получении  металлов из расплавов и растворов. Электролизом расплавов  получают алюминий, магний, литий, натрий, бериллий и кальций. Для  получения остальных щелочных и щелочноземельных металлов  электролиз расплавов практически не применяется из­за высокой  химической активности этих металлов и большой их растворимости в  расплавленных солях. В последнее время электролизом расплавов  получают такие тугоплавкие металлы, как титан, цирконий, хром и др.  Электролизом расплавов соответствующих солей получают такой  активный галоген, как фтор  Таким   образом,   мы   сегодня   рассмотрели   различные   примеры электролиза. Где же электролиз находит применение? Какие вещества можно получить при помощи электролиза?  Можно получить водород ,металлы ,галогены ,кислород (кислот , Электролиз   также   применяют   при   рафинировании   металлов, электроэкстракции , в гальванопластике, в гальваностегии. Вы сегодня ознакомились с процессом электролиза.   Для закрепления полученных вами знаний проведем химический диктант. Вам   выданы  разграфленные  листочки, на  которых  вы  дадите ответы на 12 вопросов. Нужно обвести кружочком правильный ответ.  ( 5 минут) Вопросы  анод? анод? 1. 2. 3. 4. 5. Отрицательнозаряженный электрод – это а) катод, б) Положительнозаряженный электрод – это а) катод, б) Окисление протекает на: а) катоде, б) аноде? Восстановление протекает на: а) катоде, б) аноде? Фтор получают электролизом а) раствора, б) расплава? 6. Щелочные   металлы   получают   электролизом   а) растворов, б) расплавов? 7. 8. Водород выделяется на: а) катоде, б) аноде? 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 Для того, чтобы написать правильные ответы ,нужно вспомнить правила  для определения продуктов электролиза водных растворов  и знать  расположение металлов  в ряду электрохимического  напряжения  металлов. Под буквой А , алюминий стоит перед  марганцем в ряду напряжения ,  значит на катоде выделяется только  водород ,  а на аноде  выделяется хлор, т.к. хлорид алюминия­ это соль бескислородной  кислоты.В растворе остается  гидроксид металла. Б)  RbOH  ­  это щелочь,. При электролизе щелочей  на катоде  восстанавливается водород, а на аноде – кислород т.к.     + 2Н↑ 2О                  4 ОН ­ ­ 4е ­ = О2               ( других аналогов нет)  B) Hg(NO3)2  ­  образован металлом, стоящим в ряду напряжения после  водорода  и   кислородсодержащей кислотой, значит на катоде выделится металл, а аноде кислород по правиам электролиза. Г) AuCl3  ­ соль образована металлом, стоящим после водорода и  б6ескислородсодержащей кислотой , значит выделятся металл и хлор.       (После просмотра  предыдущего текста приступаем к тесту) Тестовый практикум  по теме «Электролиз расплавов и растворов солей.  Ответы: 1  ­ 3411 2  ­  3653 3  ­ 2353 4  ­ 2246 5  ­ 145 6  ­ 6444 7 ­ 1342 8  ­ 3511 9  ­ 2541 10­2245