Конспект урока в 11 классе на тему «Электролиз»
Мансурова Дания Касимовна
Учитель химии и биологии
МБОУ СОШ №1 г. Альметьевск Республики Татарстан
Конспект урока в 11 классе
На тему «Электролиз»
Цели:
Изучение электролиза расплавов и растворов электролитов как пример окислительно-восстановительных реакций;
Объяснять: процессы, протекающие на электродах; получение отдельных металлов с разной химической активностью, неметаллов, протекание окислительно-восстановительных реакций в зависимости от активности ионов и среды реакции, применение электролиза
Развить умение работать на компьютере;
Развить познавательный интерес, умения действовать самостоятельно, воспитание культуры умственного труда;
Научить оформлять работу.
Оборудование: таблицы «Растворимость кислот, солей, оснований в воде», «Электрохимический ряд напряжений металлов», «Электротехническое производство», ПК, проектор.
Ход урока
План урока
Организация урока.
Учитель: Ребята, мы с вами продолжим изучение химических реакций. Тема урока «Электролиз».
Домашнее задание: § 19, вопросы 7-10, задача 15.37 , задачи №2,
II. Изучение новой темы.
Мы должны знать:
— какие реакции называются электролизом;
— какие вещества подвергаются электролизу;
— как происходит электролиз: а) расплавов, б) растворов различных электролитов;
— применение электролиза.
Электролиз — окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах, если через раствор или расплав электролита пропускают постоянный электрический ток.
1. Электролизу подвергаются расплавы и растворы электролитов.
2. При электролизе химическая реакция осуществляется за счет энергии электрического тока, подводимой извне.
3. Электролиз проводят в особых приборах — электролизерах. Основные процессы протекают на электродах — катодах и анодах.
Рассмотрим протекание электролиза на инертных электродах:
Электролиз расплавов хлорида натрия, йодида калия, получение алюминия :
А) NaCl →Na+ + Cl-
На катоде Na+ + 1e → Na0
На аноде Cl — 1e → Cl0
Cl0 + Cl0 → Cl2 ↑
2NaClр-в → 2Na0 + Cl02
Б) KI →K+ + I-
На катоде K+ + 1e → K0
На аноде I — 1e → I0
I0 + I0 → I2 ↑
2KIр-в → 2K0 + I02
В) Современный способ получения алюминия изобрели американец Ч. Холл и француз П. Эру в 1886 году из раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. В результате чего стоимость алюминия резко упала: если в 1854 году стоимость 1 кг алюминия составила 1200 рублей, т. е. в 270 раз дороже серебра, то в 1899 году — 1 рубль.
Выводы:
Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее марганца, получают из расплавов солей.
Алюминий получают из раствора оксида в расплавленном криолите.
Электролиз растворов солей имеет особенности, т. к. в реакции могут участвовать еще молекулы воды. При электролизе растворов солей с инертным электродом используют следующие правила :
А) на катоде восстанавливается вода и выделяется водород, если металл расположен левее марганца,
Б) восстанавливается металл, если металл расположен правее водорода;
В) если металл находится между марганцем и водородом, то в зависимости среды реакции могут восстанавливаться металл и водород.
На аноде происходит окисление:
I — , Br — , S 2- , Cl —, OH — , F — , SO 4 2- , NO 3 — , PO 4 3- , CO 3 2-
Выделяется неметалл выделяется кислород O2
Протекает та реакция, которая требует наименьшую затрату энергии.
Выполнение задания 15.41.
NaCl →Na+ + Cl-
На катоде 2H+12O-2 + 2e → H2 + 2OH-
На аноде Cl — 1e → Cl0
Cl0 + Cl0 → Cl2 ↑
Суммарный процесс:
2NaCl + 2H2O → H2↑ + Cl2 + 2NaOH
Металлы, расположенные левее марганца, можно получить из расплавов солей.
FeSO4 → Fe2+ + SO2-4
На катоде Fe2+ + 2e → Fe0 восстановление
На аноде 2H2O-2 — 4e → О2 + 4H+
Суммарное уравнение:
2FeSO4 +2H2O → 2Fe0 + О2 + 2H2SO4
Пример 1. Электролиз водного раствора хлорида бария на инертных электродах:
BaCl2 → Ba2+ + 2Cl-
На катоде 2H+12O-2 + 2e → H2 + 2OH-
На катоде восстанавливаются молекулы воды
На аноде Cl — 1e → Cl0
Cl0 + Cl0 → Cl2
BaCl2 + 2H2O → H02 + Cl02 + Ba 2
Пример 2. Электролиз раствора гидроксида рубидия:
RbOH → Rb+ + OH-
На катоде 2H+12O-2 + 2e → H2 + 2OH-
На аноде 2H2O + 4e → O2 + 4H+
2H2O → 2H2 + O2 , т. е. гидроксид рубидия RbOH не участвует.
Пример 3. Задача №4 :
При электролизе водного раствора нитрата серебра выделилось 5,6 л газа. Сколько граммов металла отложилось на катоде?
Решение:
AgNO3 → Ag+ + NO-3
На катоде Ag+ + 1e → Ag0
На аноде 2H2O — 4e → O2 + 4H+
4AgNO3 + 2H2O → 4Ag0 + O02 + 4HNO3
4 моль 1 моль
Х моль 0,25 моль
1) n = 0,25 моль
2) х = n = 1 моль
3) m = n — M = 108 г.
Ответ: на катоде отложилось 108 г серебра.
Сообщения учащихся о применении электролиза.
1-ый ученик: Электролитическое осаждение металлов из растворов солей на поверхность изделий — гальванотехника — появляется в первой половине 19 веке и она связана с именем русского ученого и инженера Б. С. Якоби. В 1838 году он получил тонкие металлические копии с предметов сложной формы. Этот способ был назван гальванопластикой и в наши дни нашел широкое применение в полиграфии и в монетном деле.
2-ой ученик: Гальванотехника ученым была использована и в других целях: если в качестве катода использовать металлическую деталь или конструкцию, то они будут покрываться тонкой металлической пленкой. Этот способ нанесения покрытий, называемый гальваностегией, применяют для защиты железных и стальных изделий от коррозии. Оцинкование, хромирование, никелирование, лужение , меднение, золочение, серебрение, платинирование — это отдельные виды гальваностегии.
Учитель: Электролиз используют для очистки меди, никеля, свинца, серебра, золота . Электролизом получают активные металлы отличающиеся высокой чистотой, активные неметаллы , сложные вещества, широко применяемые в химической промышленности . Получают электронные платы, служащие основой всех электронных изделий .
А как получают платы? На диэлектрик наклеивают тонкую медную пластину, особой краской наносят сложную картину соединяющих проводов. Пластинку помещают в электролит, где вытравливаются незакрытые краской участки медного слоя, потом краска смывается и на плате появляются детали микросхем.
3-ий ученик: Для ремесленников и любителей гальванотехники исследователями были опубликованы многочисленные пособия и руководства. Первой книгой на татарском языке была «Сәнаиге галфания» К. Насыри. Она была издана в Императорском университете Казани в 1900 году. Татарские ювелиры с древних времен славились изготовлением прекрасных ювелирных изделий. Однако в их технологии использовались не только золото и серебро, но и другие металлы и сплавы с нанесением на них золотых и серебряных покрытий путем амальгамирования, т. е. нанесения на поверхность изделия растворенного в ртути золота или серебра, а пары ртути вредны для здоровья человека.
Поэтому для татарских ремесленников книга К. Насыри была крайне необходима.
Учитель: Спасибо за интересные сообщения.
Самостоятельная работа на компьютере.
Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который образуется:
I вариант | II вариант | |
На катоде | На аноде | |
Формула вещества | Продукт электролиза | |
А | 1 | |
Б | 2 | |
В | Hg 2 | 3 |
Г | 4 | |
Д | 5 | |
Е | 6 | |
Ж | 7 | |
З | 8 |
А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З |
3 | 4 | 7 | 4 | 5 | 4 | 4 | 5 |
На аноде: | |||||||
А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З |
8 | 6 | 6 | 8 | 8 | 6 | 8 | 6 |
Подведение итогов.
Учитель: Спасибо за урок.
Оценивается участие учащихся в проведении урока.