Урок на тему: "Электролиз"

Категория: Химия.

Урок 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 в народном хозяйстве;

– 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

I. Организация урока.

Учитель: Ребята, мы с вами продолжим изучение химических реакций. Тема урока «Электролиз».

Домашнее задание: § 19, вопросы 7-10, задача 15. 37(Хомченко), задачи №2, 3 (стр. 89), материалы ЕГЭ В-3.

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 (использование таблицы «Электротехническое производство»):

а) NaCl →Na⁺ + Cl^-

на катоде («-») Na⁺ + 1e → Na⁰

на аноде («+») Cl^- – 1e → Cl⁰

Cl⁰ + Cl⁰ → Cl₂ ↑

2NaCl_р-в→ 2Na⁰ + Cl⁰₂

б) KI →K⁺ + I^-

на катоде («-») K⁺ + 1e → K⁰

на аноде («+») I^- – 1e → I⁰

I⁰ + I⁰ → I₂ ↑

2KI_р-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 (работа по таблице «Электрохимическое напряжение металлов»):

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^-, SO₄^2-, NO₃^-, PO₄^3-, CO₃^2-

выделяется неметалл выделяется кислород O₂

Протекает та реакция, которая требует наименьшую затрату энергии.

Выполнение задания 15. 41. (по Хомченко)

NaCl →Na⁺ + Cl^-

H₂O

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⁺ + SO^2-₄

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^-

H₂O

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(OH)₂

Пример 2. Электролиз раствора гидроксида рубидия:

RbOH→ Rb⁺ + OH^-

H₂O

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 (стр. 89 учебника):

При электролизе водного раствора нитрата серебра (I) 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 (O₂) = 0,25 моль

2) х = n (Ag) = 1 моль

3) m (Ag) = n (Ag) – M (Ag) = 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 (оловом), меднение, золочение, серебрение, платинирование – это отдельные виды гальваностегии.

Учитель: Электролиз используют для очистки меди, никеля, свинца, серебра, золота (электролитическое рафинирование). Электролизом получают активные металлы отличающиеся высокой чистотой, активные неметаллы (хлор, фтор), сложные вещества, широко применяемые в химической промышленности (например, едкий натр, едкий калий, хлорат калия и др. ). Получают электронные платы, служащие основой всех электронных изделий (чипы, микросхемы, сотовые телефоны, цифровые фотоаппараты, приборы для управления движением, приборы регулирующие отопление, компьютеры).

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:

Ответы

Подведение итогов.

Учитель:Спасибо за урок.

Оценивается участие учащихся в проведении урока.

• Назад
• Вперед