Конспект урока физики 11 класс "Закон электролиза. Техническое применение электролиза"

Цели урока:

• изучить понятие раствора и расплава электролита, электролиза;
• провести опыт с реакцией электролиза;
• вывести закон электролиза Фарадея;
• узнать, где и зачем применяется электролиз.

Оборудование: ПК, экран, проектор, презентация, раздаточный материал.

Ход урока

Организационный момент

Приветствие учащихся. Проверка готовности к уроку.

Проверка домашнего задания

Давайте вспомним:

• На какие три группы делятся вещества по типу проводимости?
• Что такое проводники первого рода?
• Что является носителем заряда в проводниках первого рода?
• Что такое электролит?

Определение понятия электролит и пример электролита

Убедимся для начала, что жидкость (в нашем случае электролит – раствор медного купороса) может пропускать электрический ток. Для этого проведем демонстрационный опыт.

Демонстрационный опыт с реакцией электролиза

Цель опыта: убедиться, что жидкость, в частности раствор медного купороса, может пропускать электрический ток.

Оборудование: источник тока, ключ, лампа, раствор медного купороса, налитый в ванночку, медная пластинка, железный гвоздь, соединительные провода с "крокодилами".
Теоретические сведения

Процесс протекания тока через раствор электролита и образование веществ на электродах называется электролизом.

Электролиз – это химическая реакция, которая может протекать только под действием электрического тока

Вещества с ионной химической связью в растворе распадаются на ионы, которые и будут являться носителями заряда в электролите.

Так как электролиз – это химическая реакция, то ее протекание должно сопровождаться превращением одних веществ в другие. Эти превращения происходят вблизи электродов, погруженных в раствор электролита, или на самом электроде. Положительно заряженный электрод называется анодом, отрицательно заряженный – катодом

Проведение опыта

1. Собирается цепь, состоящая из источника тока, ключа, лампы, ванночки с электролитом, соединенных последовательно, как показано на рисунке.

Цепь для демонстрации реакции электролиза

2. Ключ замыкают на несколько секунд.

3. Ключ размыкают и достают электроды из ванночки.

Катод, покрытый красноватой пленкой

Объяснение опыта

Эта пленка – чистая медь, образовавшаяся в ходе реакции электролиза. При прохождении электрического тока через раствор медного купороса, протекает окислительно-восстановительная реакция, в результате которой на катоде образуется слой меди.

Эта медь не перешла на катод с анода – она образовалась вследствие восстановления на катоде ионов меди, которые образуются в растворе медного купороса вследствие электролитической диссоциации вещества, содержащего в себе ионную связь.

Важно отметить, что этот опыт лишь демонстрирует протекание реакции электролиза, но не дает ни одной количественной характеристики этой реакции. Количественные характеристики этой реакции дает закон Фарадея, вывод которого приведен на рисунке.

Вывод закона Фарадея для электролиза

Сегодня электролиз имеет важное значение. Он применяется во многих областях промышленности.

Области применение электролиза

• При нанесении металлических покрытий (гальваностегия), воспроизведении формы предметов (гальванопластика).
• В очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации)
• Для промышленного получения алюминия, меди, водорода, диоксида марганца. Большое количество металлов извлекается из руд и подвергается переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование)
• Электролиз является основным процессом, благодаря которому функционирует химический источник тока.

Решение задач

Для закрепления материала необходимо решить задачу на закон электролиза.

Задача: Последовательно с электролитической ванной, заполненной солью никеля, включена ванна, в которой находится соль хрома. После размыкания цепи в первой ванне выделилось 10 г никеля. Сколько хрома выделилось во второй ванне?

Решение: Сила тока, протекающего по обеим ваннам, одинакова, тогда по закону Фарадея.
m_Ni/k_Ni = m_Cr/k_Cr
m_Cr = k_Cr/K_Ni*m_Ni

Вычисления: m_Cr = (0,18 мг/Кл : 0,3 мг/Кл) x 10 г = 6 г.

Ответ: m_Cr = 6 г.

Закрепление изученного

- Что такое электролит?
- Что является носителем тока в электролитах?

- Что такое реакция электролиза?
- Чему пропорциональна масса вещества, выделившегося на катоде в реакции электролиза?

Домашнее задание

§ 3.4 - 3.66 стр. 264 – 273.