Geum.ru

Заседание 7 «Интеграция дисциплин как способ формирования ключевых компетенций учащихся»

Вид материалаЗаседание
Конспект интегрированного урока в 10 классе “Электрический ток в жидкости” ( химия и физика) Сивкова Л.Н., учитель химии МОУ СОШ
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20

Конспект интегрированного урока в 10 классе “Электрический ток в жидкости”

( химия и физика)

Сивкова Л.Н., учитель химии МОУ СОШ №11;

Тюрин Б.С., учитель физики МОУ СОШ №11



Вид урока: Интегрированный урок с исследовательской деятельностью учащихся

Цель обучения:

1.Обеспечить усвоение учащимися электрохимических процессов при электролизе, используя знания по физике и химии

2.Добиться усвоения учащимися понятий: Электролиз, гальваностегия, гальванопластика, рафинирование

3.Обобщить и систематизировать знания учащихся об электрическом токе в жидклстях

Цель развития:

1.Развитие познавательных умений (умение выделять главное, вести конспект, наблюдать, делать опыты)

2.Развитие мышления (аналитического, развития умения классифицировать, делать обобщающие выводы)

3.Развитие общетрудовых и политехнических умений

Цель воспитания:

1.Воспитания мотивов учения, положительного отношения к знаниям

2.Воспитание характера на пути достижения цели при проведении опыта

Методическая цель:

1.Используя сотрудничество учителя физики и учителя химии, добиться создания но уроке атмосферы деловой заинтересованности в изучении темы

Оборудование:

Источник тока, электроды, стакан с раствором, соли, сахара, дисстилированной воды, провода, ключ, лампочка.

Аппаратное обеспечение:

Компьютер, проектор, экран.

План урока:

1.Организационный момент

2.Актуализация знаний

3.Постановка цели и задач урока

4.Самостоятельная работа учащихся при проведении эксперимента

5.Работа с классом. Эвристическая беседа

6.Эксперимент

7.Вывод закона электролиза

8.Решение задач.

9.Заключение домашнее задание


Электрический ток в жидкостях

Из курса физики нам известно, что одни вещества могут проводить электрический ток, например металлы, а другие вещества не могут проводить электрический ток, например, неметаллы - сера, фосфор и др. Это касается и растворов веществ. Растворы одних веществ способны проводить Эл. Ток, а другие нет. Чтобы опытным путем проверить эту способность у растворов различных веществ, воспользуемся прибором для определения электропроводности растворов. Он состоит из стакана, в который наливают раствор исследуемого вещества. На стакан ставят пластинку из эбонита с вмонтированными в нее двумя электродами (угольными или металлическими), к клеммам к которым присоединены провода. Один из них соединен с лампочкой, выходной контакт от лампочки и другой провод идет к источнику электрического тока. Если раствор, налитый в стакан, проводит электрический ток, то лампочка загорается. Исследуем поочередно растворы дистиллированной воды, раствор соли, раствор кислоты и раствор сахара.

И объяснимы результаты испытаний:

Вопрос: что наблюдаем при опускании в раствор дистиллированной воды электроды, вмонтированного в пластинку и замыкаем цепь?

Ответ: лампочка не загорается.

Вывод: дистиллированная вода не проводит электрический ток.

Вопрос: что наблюдаем при исследовании раствора поваренной соли?

Ответ: раствор поваренной соли проводит Эл. Ток, т.к лампочка загорелась.

Вопрос: какие выводы можно сделать при исследовании растворов кислоты и щелочи?

Ответ: лампочка загорелась. Раствор кислот и щелочей проводит электрический ток.

Вопрос: что наблюдаем при исследовании раствора сахара?

Ответ: лампочка не загорается. Раствор сахара не проводит Эл. Ток.

Т.о результаты исследований таковы, что все вещества можно по электропроводности разделить на 2 группы: растворы веществ, проводят Эл. Ток и растворы веществ не проводят Эл. Ток. Вспомните, как называется каждая группа веществ.

Ответ: вещества, растворы которых проводят Эл. Ток, называются- электролитами.

Назовите группы веществ электролитов.

Ответ: растворы кислот, щелочей и солей.

Даем определение 2ой группе. Вещества, растворы которых не проводят Эл.ток называются не электролитами. Назовите их: дистиллированная вода, раствор сахара в воде.

Вопрос: как обьяснить электропроводность растворов электролитов с точки зрения физики?

Эл. Ток- это направленное движение заряженных частиц.

Вывод: в растворе электролита тоже содержатся заряженные частицы, которые образовались в результате распада электролита.

Т.к кислоты, соли, щелочи состоят из ионов, заряженными частицами в растворе будут ионы-положительно и отрицательно заряженными.

Вопрос: как называется процесс распада электролита на ионы?

Ответ: процесс распада на ионы называется элетролитической диссоциацией.

3. попытаемся ответить на вопрос: почему электролиты распадаются на ионы именно при растворении их в воде. Ответ на этот вопрос кроется в строении молекулы воды.

Молекулы воды представляют собой диполи, т.е. имеют два полюса + и - , т.к. атомы водорода расположены под углом 104,5 0 . Молекулы имеют угловую форму


Т.к. кислород более ЭО элемент электрон полностью смещается в сторону кислорода в результате на одном полюсе молекулы воды сосредотачивается отрицательный заряд, а на другом полюсе положительный заряд. Рассмотрим действие диполей воды на вещество с ионной связью и ионной кристаллической решеткой – поваренную соль. При растворении поваренной соли в воде , диполи воды ориентируются противоположно заряженными концами вокруг положительных и отрицательных ионов электролитов. Между диполями воды и ионами электролита возникают силы взаимного притяжения. В результате химическая связь ослабевает в 81 раз – диэлектрическая постоянная воды и происходит переход ионов кристалла в раствор. Т.е. происходит распад эл-та на ионы – электрическая диссоциация. В растворе ионы окружены водной оболочкой и называются гидратированными ионами. Появление в растворе электролита заряженных частиц ионов и является причиной электропроводности растворов. Процесс диссоциации поваренной соли: NaCL  Na+ + CL-

Выясним, как ведут себя ионы в электрическом поле опыт с движением окрашенных ионов.

Вопрос: куда движутся положительно заряженные ионы? Отрицательно заряженные ионы?

Ответ: в отрицательно заряженному электроду катоду. К положительно заряженному электроду аноду.

Какие процессы происходят с ионами на катоде и аноде?

Ответ: положительно заряженные ионы на катоде принимают электроны и превращаются в атомы. Идет процесс восстановления.

Отрицательно заряженные ионы отдают электроны аноду и тоже превращаются в электронейтральные атомы. Идет процесс окисления.


Вывод: окислительно-восстановительные реакции, происходящие в растворах электролитов называются электролизом.


Итак, мы подошли к определению темы, что такое электролиз. Рассмотрим электролиз с точки зрения физики.


Выведем закон электролиза ещё раз, отметим, что электрический ток представляет направленное упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов. Это движение связано с переносом вещества. С точки

Зрения электронной и молекулярно-кинетической теории следует:

В: как можно выразить массу переносимого вещества?

Ответ: можно вычислить по формуле:

1)m=m0i*N, где m0i-масса иона , N- количество ионов.

В:как можно выразить заряд, переносимый ионами?

Ответ: Заряд пропорционален заряда одного иона и их количеству.

2)q=q0i*N

В: Как можно выразить заряд одного иона?

Ответ: Заряд иона пропорционален валентности и электронному заряду:

3) q0i=N*e.

В:каким образом можно вычислить массу иона вещества?

Ответ:

4) m0i=; М-молярная масса вещества, Na-число Авогадро.


Решим теперь систему полученных уравнений относительно массы выделившегося вещества на электроде.

Из второго выразим N=;

Из третьего подставим q0i, тогда N=;

Поллеченное выражение подставим в первое уравнение .

Имеем m= m0*; и из четвёртого уравнения подставим m0 в последнее

m=*q дробь-есть постоянная величина

K=, тогда m=kq

m~q масса выделившегося вещества на электроде~заряду ,протекшему через электролит .

q=It, то m=kIt-закон электролиза.

Задачи!

1.При электролизе раствора серной кислоты расходуется мощность 37Вт. Определить сопротивление электролита, если за 50 минут выделяется 0.3 г водорода.

Дано

P=37 BT

T= 50 мин=

3000 с

m=0.3Г =3*10-6кг

k=0,0104*10-6кг/Кл
Решение:

1) P=J2*R

M=kJt J=m/kt

P=m2/k2*t2*R R=P*k2*t2/m2

Вычисления:

R=37*(1,04)2*(10-8)2:9*106/9*10-8 = 0,4(Oм)

R-?
R=0,4Ом

2.При электролизе воды через ванну в течение 25 мин. шел ток 20А.Какова температура выделившегося кислорода, если он находится в объеме 10-3 м3 под давлением 2*105Па?

Дано:

t=25 мин =1500с

I=20А

V=10-3 м3

P=2*105 Па

k=0,083*10-6 кг/кл

M=32*10-3 кг/моль

R=8,31 Дж/моль*Кл
Решение:

1)

2) T=PVM/kIt*R

T=2*105*10-3*32*10-3/8,3*10-8*20*1500*8,31=32*104/8,3*15*8,31=3200*102/1034,595=3,09*102=309K

[T]=(Па*м3*кг/моль)/(кг/кл * А*с *Дж/моль*К)=0K

T-?
T=309К

Задача №3.

При электролизе раствора серной кислоты с сопротивлением 0,4 Ом в течение 1 ч. выделилось 3,3л водорода при нормальных условиях. Определить израсходованные энергию и мощность.

Дано

Rc=0,4Oм

T=50мин=3000с

V=3,3л=3,3*10-3м3

P0=105Па

T0=273К

Rг=8,31Дж/моль*

К

k’=1,04*10-8кг/Кл

M=2-10-3кг/моль
Решение

m=kJt J=m/kt

PV=m/M*RгT m=PVM/k2*t2*Rг2*T2=P2*V2M2*Rс /k2*Rг2*T2*t

A=1010*(3,3)2*10-6*4*10-6*0,4/(1,04)2*10-16*(8,31)2*(273)29*106=104*103Дж

P=104*103/3000=35Вт

A-? P-?
A=104*103Дж Р=35Вт



Домашнее Задание

§121,122 №890,899(Р)