Развитие ключевых компетентностей учащихся в школьном курсе общей химии
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
нно в этих городах расположены крупнейшие заводы по производству алюминия? Учащиеся констатируют факт расположения заводов по производству алюминия вблизи крупных электростанций. Таким образом, мы пришли к выводу, что для получения алюминия необходимы значительные затраты электроэнергии, и в записи уравнения реакции получения алюминия по способу Чарльза Холла не хватает знака - знака электролиза. Сегодня мы вторгаемся в область электрохимии и рассмотрим явление электролиза. Запишем тему урока.
1. Основная часть
Вопрос: Что же называется электролизом? Электро - электрический ток, лизис - разложение. Делается вывод, что электролиз - это процесс, в результате которого происходит разложение вещества под действием постоянного электрического тока. Разложить можно практически любое вещество, поместив его в электролизер. Но в каком виде? Обычно в жидком, т.е. в виде раствора. На плакате изображено, что в раствор электролита опускаются электроды, соединенные с источником постоянного электрического тока. Отрицательно заряженный электрод называется катод и условно обозначается К (-). Положительно заряженный электрод называется анод и обозначается А (+). В межэлектродном пространстве находится диссоциирующий на ионы электролит. Катионы, заряженные положительно, перемещаются в сторону катода, а анионы, заряженные положительно, в сторону анода. На катоде будет происходить электрохимическое восстановление катионов или молекул воды, а на аноде электрохимическое окисление анионов или молекул воды. Дается определение: электролиз - совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих в электролитах при пропускании постоянного электрического тока. Данный прибор имитирует работу электролизера. Он поможет нам выполнить тестовое задание, текс которого находиться у вас на столах:
Задача. При электролизе раствора какой соли можно одновременно получить 0,2 моль нерастворимого основания и 13,44 л газообразных продуктов (н.у.)? Напишите уравнения процессов, происходящих на электродах в ионной и молекулярной формах:1) CuSO4 ; 2) NaCl; 3) AlCl3.
Определим соотношение количеств газообразных продуктов и нерастворимого основания, выполним предварительные расчеты:(осадка) = 0,2 мольV (газов) = 13,44 л v (газов): v (осадка) = ?(газов) =V(газов) : Vm = 13.44 : 22,4 = 0,6 мольv (газов): v (осадка) = 0,6 : 0,2 = 6 : 2 = 3 : 1
Из текста задания ясно, что нам необходимо составить уравнения электролиза растворов, определить катодные и анодные процессы, выполнить необходимые расчеты. Кто первый хочет попробовать выполнить задание?
Напишем сначала процесс электролитической диссоциации, происходящий в данном растворе.
А) CuSO4 ->Cu2+ + SO42-
Катион меди (II) будет перемещаться в сторону катода.
Но поскольку в около катодном пространстве будут находиться также молекулы воды, то мы запишем это таким образом:
К(-) Cu2+H2O
Пользуясь опорным конспектом определите катион меди (II) или молекулы воды будут восстанавливаться на поверхности катода?
Катион Cu2+ входит в 3 группу катионов и он будет восстанавливаться. Вода восстановлению в данном случае не подвергается:
К(-) Cu2+ + 2 е Cu0H2O
Определим теперь процессы, происходящие на аноде.
Сульфат - анион будет перемещаться в сторону анода, в около анодном пространстве будут так же находиться молекулы воды:
А (+) SO42-H2O
На аноде будет происходить электрохимическое окисление молекул воды, так как анион SO42 является анионом кислотного остатка оксокислоты и окислению не подвергается (1 группа анионов):
А (+) SO42- 2H2O- 4 е ->О20 + 4Н+
Определим соотношение коэффициентов так же, как в обычном электронном балансе:
К(-) Cu2+ + 2 е ->Cu0 (2)H2O
А (+) SO42- 2H2O- 4 е ->О20 + 4Н+ (1)
Составим электронно-ионное уравнение, с учетом коэффициентов:
Cu2+ +2H2O -> 2Cu0 + О20 + 4Н+
Полное электронно-ионное уравнение напишем с учетом ионов, не участвовавших в окислительно-восстановительном процессе:
2Cu2+ +2H2O + 2 SO42 -> 2Cu0 + О20 + 4Н+ + 2 SO42
Теперь мы легко напишем суммарное уравнение электролиза, не забыв поставить знак электролиза:
2CuSO4 + 2 H2O -> O2 + 2Cu + 2H2SO4
Получился ли в результате реакции осадок? Определите это с помощью таблице растворимости.
В результате реакции электролиза осадок не образовался.
Может быть выделился газ?
В около анодном пространстве происходит выделение кислорода.
Проверим это опытным путем - проведем электролиз водного раствора сульфата меди (II). Что вы наблюдаете? Поверхность одного из электродов покрывается пузырьками газа. Перейдем к выполнению задания
NaCl -> Na+ + Cl - K (-) Na+
2H2O - 2 e -> 2OH - + H2 (2) (1)A (+)2Cl - - 2 e -> Cl20 (2) (1)H2O
2H2O + 2Cl - ->2OH - + H2 + Cl22Na+ + 2H2O + 2Cl - ->2OH + H2 + Cl20 + 2Na+
2 NaCl + 2H2O -> 2NaOH + H2 + Cl2
Получились ли теперь осадок и газообразные вещества? Осадка нет, но в около катодном пространстве происходит выделение водорода, а в около анодном пространстве - хлора. Проверим это опытным путем - проведем электролиз водного раствора хлорида натрия. Что вы наблюдаете?
Поверхность обоих электродов покрывается пузырьками газа, в присутствии фенолфталеина раствор окрашивается в малиновый цвет.
Выполним задание
3 -> Al3+ + 3Cl - K (-) Al3+
2H2O + 2 e 2OH - + H20 (6) (3)A(+)6Cl - - 6 e -> 3Cl20 (2) (1)H2O
H2O + 6Cl - -> 3H2 +6OH - + 3Cl26H2O + 6Cl -+2Al3+ -> 3H2 +6OH - + 3Cl2+2Al3+
2AlCl3 + 6H2O ->3H20 +3Cl2 + 2Al(OH)3
С помощью таблицы растворимости определяем, что вещество Al(OH)3 не растворимо и выпадает в осадок. В около анодно