Урок по химии на тему: Электролиз растворов и расплавов электролитов

Открытый урок по химии в 11 А классе по теме:
"Электролиз растворов и расплавов электролитов"
Цель урока
- Организовать деятельность учащихся по применению знаний и способов действий о процессах электролиза в новой и измененной ситуациях.
- рассмотреть основные уравнения реакций электролиза растворов и расплавов электролитов;
Задачи урока
Обучающие:
Познакомиться с процессами электролиза в новой и измененной ситуациях , научиться составлять уравнения реакций электролиза, провести химические эксперименты по изучению электролиза растворов и расплавов электролитов. Формирование у учащихся основных мыслительных операций и культуры общения.
Развивающие:
Развитие умение работать с дополнительной литературой, работать в группах, защищать свое мнение. Способствовать развитию у выпускников коммуникативной культуры через создание практических проблемных ситуаций и их самостоятельное решение учащимися; развитию чувства ответственности учащихся, самомотивации через использование самостоятельного поиска решения;
Воспитательные:
Помочь учащимся осознать социальную, практическую значимость учебного материала, а также личностную его значимость при сдаче ЕГЭ;формирование речевой культуры учащихся, развитие интереса к предмету и формирование практических навыков к познанию химических понятий через дополнительную литературу и связь с жизнью, привитие основных нравственных ценностей.
Тип урока: Урок открытия нового знания.Формы работы: фронтальная, групповая, межгрупповая, индивидуальная.Оборудование: учебник «Химия 11 класс» О. С. Габриелян; инструктивные карточки; карточки с тестовыми заданиями; презентация к уроку, проектор, прибор электрической проводимости растворов электролитов.
Подготовка к уроку
Класс заранее делится на группы, в составе которых ученики с разным уровнем способностей. На партах разложены листы ватмана и фломастеры для работы. Приветствие партнёров по лицу, по плечу.
Ход урока:
Приветствие, организация внимания учащихся.
Приветствие партнёров по лицу, по плечу.
Добрый день. Присаживайтесь. Я рада вас всех видеть на уроке. Нашу совместную работу хочется начать со слов Б. Пастернака:
«Во всем мне хочется дойти до самой сути…»А можно ли дойти до самой сути, если в твоем багаже знания только одной науки? На этот вопрос дает ответ поэтесса Маргарита Алигер:О, физика, наука из наук,Все впереди, так мало за плечами.Пусть химия вам будет вместо рук.Пусть математика очами станет.Не разлучайте этих трех сестерПознания в подлунном мире,Тогда лишь будет ум и глаз остерИ знанье человеческое шире…
2. Психологическая подготовка учащихся к плодотворной работе на уроке.Пример тому тема, рассмотренная вами на прошлых уроках – «Металлургия. Способы получения металлов». Ведь химику нужно знать, и как протекают процессы получения металлов, и как осуществлять расчеты выхода продуктов реакции, но, не зная физики и математики , и в частности, закона Фарадея, это невозможно в принципе.
Сообщение цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности.
I Организационный момент (3 минуты).
ТЭЙК ОФ – ТАЧ ДАУН (встать-сесть). Учитель задает вопросы, ученики встают, все аплодируют.
Прошу встать ребят, кто знает….
- что такое металлы;
- свойства металлов;
Прошу встать ребят, кто умеет….
- составлять химические формулы;
- уравнивать химические уравнения с помощью коэффициентов.
Прошу встать ребят, кто любит …
- смотреть химические опыты;
- заниматься химией.
Вы произвели на меня приятное впечатление – вы очень скромные. Не возможно все знать. Мы на уроке и у нас есть возможность преумножить наши знания.
II Актуализация опорных знаний (7 минут)
СТЕЗЕ КЛАСС (направлена на организацию работы по пройденной теме, вызов интереса, демонстрация первичных знаний через устную речь).
Ребята, сейчас каждый берет чистый лист бумаги и записывает примеры способов получения металлов в течении 30 секунд.
Прочертите линию после вашего последнего ответа. Затем встаем, задвигаем стулья и двигаемся по комнате, чтобы записать больше примеров других участников. Для этого поднимаем руку, чтобы найти пару и обмениваемся примерами, добавляем новое. Если закончили, находим еще пару и дальше записываем.
После прохождения 5 минут, ученики садятся на свои места и проводят РАУНД РОБИН (обсуждение в группе). Затем учитель поднимает по 1 человеку с группы и просит поделиться ответами.
Ш. Формирование новых знаний:
Для усиления мотивации изучения данной темы, демонстрации практического значения химии в жизни человека и применения полученных в школе знаний в нестандартных ситуациях зачитывается отрывок из произведения американского фантаста Гарри Гаррисона «Космический врач». Сюжет данного произведения:
С космическим кораблем произошла авария, из офицерского состава в живых остался врач Дональд Чейз, к которому переходит командование кораблем. Дональду приходится решать множество проблем, одна из которых - нехватка кислорода на борту, т.к. многие его производители – зеленые одноклеточные водоросли – погибли. «…Где взять кислород в глубине межпланетного пространства? Думай! Он вбивал все это в свой утомленный мозг, но там была лишь полная пустота. И, тем не менее, его терзала мысль, что ответ находится прямо перед глазами. Единственной вещью, находящейся перед ним, были водоросли в их водяной купели. Они делали все, что могли, он знал это, и, тем не менее, ответ где-то здесь. Но где?..» Ответ на этот вопрос учащиеся смогут дать после изучения опыта: «Электролиз раствора поваренной соли»
А – тест на проверку знаний т/б
Б – проблемный демонстрационный химический эксперимент выступает не как средство иллюстрации готовых знаний, а как источник знаний и способ создания проблемной ситуации. Учащиеся дают ответ на вопрос, поставленный перед изучением темы: где взять кислород на борту космического корабля? Ответ – получить его электролизом воды, в которую добавлена нужная соль.
IV Открытие нового знания.
Учитель:
Тема нашего урока « Электролиз растворов и расплавов электролитов». Так как про растворы у Вас некоторые знания уже есть , мы поработаем по методике ЭЙ АР ГАЙД. На столе для каждого лежат листочки с утверждениями. Сейчас возьмите их и поставьте «+» в графе до утверждений , если вы согласны с утверждением, либо «-» если не согласны. Затем после прослушания моего выступления и просмотра презентации, вы еще раз прочтете эти утверждения и поставите плюсы и минусы в графе после. Но все по порядку, давайте начнем.
Утверждения:
1.В растворах протекает большинство химических реакций.
2. Электролиз поваренной соли сводится к разложению воды.
3. Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.4. Катод – отрицательно заряженный электрод5. Анион SO42 – будет окисляться на аноде в водном растворе;6. Анион Cl– будет окисляться на аноде в водном растворе;7. Катион Na+ будет восстанавливаться на катоде в водном растворе;8. Катион Cu2 + будет восстанавливаться на катоде в водном растворе;9. Алюминий получают электролизом расплава Al2O3 в криолите;10. При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H2 и Cl2.
Учитель (по презентации):
Электролиз-это совокупность окислительно-восстановительных процессов,протекающих при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита с погруженными в него электродами
Анод – это положительно заряженный электрод- он обозначается A(+)
Катод-это отрицательно заряженный электрод -он обозначается K(-)
Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение, т.е. катионы движутся к катоду ,а анионы движутся к аноду
При электролизе за счет электрической энергии протекают химические реакции :восстановление на катоде и окисление на аноде
Сущность электролиза изображают с помощью схемы , которая
показывает диссоциацию электролита, направление движения ионов, процессы на электродах и выделяющиеся вещества
1) Электролиз раствора хлорида меди (II).
Задание: сравните электролиз расплава и раствора хлорида меди (II), есть ли разница в продуктах? Самостоятельно составьте схему электролиза раствора данной соли.
Схема процесса:

Вывод: электролиз раствора данной соли практически не отличается от электролиза ее расплава.
2) Электролиз раствора сульфата меди (II).
Признаки реакции: выделение красной металлической меди на катоде и кислорода (газа, вызывающего загорание тлеющей лучины) на аноде.
Задание: сравните состав хлорида и сульфата меди (II), найдите принципиальную разницу и сделайте вывод, от чего зависит состав продуктов окисления на аноде.
Ответ: разница в составе анионов кислотных остатков: хлорид-анион Cl - простой, а сульфат-анион SO42- сложный.
Учитель сообщает, что выделяющийся на аноде кислород выделяется не из сульфат-анионов, а образуется при окислении молекул воды.
Схема процесса:

Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса:

Вывод: последовательность разрядки анионов на аноде зависит от природы аниона:
При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде окисляются анионы кислотных остатков, например: 2Cl - - 2e - = Cl20↑
При электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления молекул воды: 2H2O – 4e - = O2↑ + 4H + (среда околоанодного пространства кислая). Анионы кислотных остатков таких кислот остаются в растворе вместе с образующимися ионами водорода H +, т.е. после электролиза получается раствор кислоты.
При электролизе растворов щелочей окисляются гидроксид-ионы: 4OH - - 4e - = O2↑ + 2H2O
Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:

Анодные процессы в водных растворах электролитов
Кислотный остаток (анион) Аm-
Бескислородный(Cl -, Br -, I -, S 2- и др., кроме F -) Кислородсодержащий(SO42-, NO3-, CO32- и др.) и F -
Окисление аниона (кроме фторида)Аm- - me- = А0 В кислой и нейтральной среде – окисление молекул воды: 2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+в щелочной среде: 4OH- - 4e- = O2↑ + 2H2O
Задание на закрепление:
Какие вещества будут образовываться на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор нитрата серебра AgNO3? (серебро на катоде и кислород на аноде). Раствор какого вещества останется в электролизере после окончания реакции? (раствор азотной кислоты HNO3) На дом: составить схему данного процесса.
3) Электролиз раствора иодида калия KI.
Задание: сравнить электролиз растворов хлорида меди и иодида калия. Катодными или анодными процессами они отличаются? Почему во втором случае невозможно выделение металлического калия? Подсказка – в положении меди и калия в ряду активности металлов (вернее, в электрохимическом ряду напряжений металлов).
При затруднении ответа учитель напоминает, что калий – активный металл, реагирующий с водой с выделением водорода и образованием щелочи, а ведь раствор иодида калия содержит, помимо соли, и воду...
Схема процесса:

Вывод: последовательность разрядки катионов на катоде зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений:
Если металл неактивен и расположен после водорода, то на катоде восстанавливаются ионы металлов: Men+ + ne- = Me0
Если металл обладает высокой химической активностью и расположен в начале ряда, от лития до алюминия включительно, то на катоде восстанавливаются молекулы воды:2H2O + 2e- = Н2↑ + 2ОН- (среда околокатодного пространства щелочная). Катионы таких металлов остаются в растворе вместе с образующимися гидроксид-анионами ОН-, т. е. после электролиза получается раствор щелочи.
Если металл обладает средней химической активностью и расположен в ряду напряжений между алюминием и водородом, то будут происходить оба процесса (в зависимости от концентрации соли, рН среды, плотности тока и других факторов): и восстановление ионов металла, и восстановление молекул воды.
Если в растворе находится смесь катионов разных металлов, то сначала восстанавливаются катионы менее активного металла.
При электролизе растворов кислот на катоде восстанавливаются катионы водорода: H+ + 2e- = Н2↑
Катодные процессы в водных растворах электролитов
Электрохимический ряд напряжений металлов
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni НH2 Cu, Hg, Ag, Pt, Au
Восстановление молекул воды:2H2O + 2e- = Н2↑ + 2ОН- Оба процесса: 1) Men+ + ne- = Me0 2) 2H2O + 2e- = Н2↑ + 2ОН- Восстановление катиона: Men+ + ne- = Me0
Затем просматривается презентация. После просмотра презентации ученики опять отмечают плюсы и минусы в листочке с утверждениями.
Учитель. Изменились ли ваши утверждения? Почему? Какие из этих утверждений являются самыми важными для вас и почему.
Обсуждение в парах -РЕЛЛИ РОБИН. После обсуждения учитель просит поделиться впечатлениями и поднимает по одному ученику с каждой группы.
V. Итоги урока: – Чему учились на уроке?
Раздать Билетики на выход – Модель Фрейер (альтернативный вариант).
Подписать листочки(ФИ) и ответить на поставленный вопрос.
Рефлексия:-Я узнал… -Я научился…
-Мне понравилось… -Мне показалось сложным…
VI. Домашнее задание: -Карточки с тестами по теме: «Электролиз растворов и расплавов электролитов»
-выучить правила электролиза Выставление оценок. Урок окончен.
Итоговое тестирование:
Расплав какого вещества подвержен электролизу?а) оксид кальция; б) парафин; в) глюкоза; г) азот.
Что следует подвергнуть электролизу для получения хлора?а) хлорную воду; б) раствор хлората калия; в) расплав хлорида калия; г) хлор электролизом не получают.
Цвет лакмуса в околокатодном пространстве при электролизе раствора бромида натрияа) малиновый; б) фиолетовый; в) красный; г) синий.
Какое вещество нельзя получить при электролизе раствора поваренной соли?а) Na; б) H2; в) Cl2; г) NaOH;
При электролизе раствора сульфата цинка с инертными электродами на аноде выделяетсяа) Zn; б) O2; в) H2; г) SO2.
При электролизе раствора нитрата меди(II) с медными электродами на аноде будет происходитьа) выделение NO2; б) выделение меди; в) выделение O2; г) растворение анода.
Расставьте анионы в порядке уменьшения их восстановительной активности. Ответ запишите в виде последовательности букв.а) Cl-; б) F-; в) I- г) OH-.
Вставьте в предложение пропущенные слова: «При никелировании предмет, на который наносят слой никеля, надо соединять с ... полюсом батареи, чтобы он выступал в качестве ... ».
Самоанализ урока.
Урок «Электролиз растворов и расплавов электролитов» проводится в 11 классе по химии при изучении темы «Металлы». Урок имеет важное значение для понимания учащимися последствий влияния деятельности человека на окружающую среду, способов разрешения многих экологических проблем, в том числе изменения климата, мерами, которые можно предпринять на уровне страны, города для улучшения окружающей среды.
Урок проводится в необычной форме с использованием элементов критического мышления. Начинается урок со стадии вызова, предварительных впечатлений о металлах и их свойствах. Для этой цели используется презентация и фронтальный опрос учащихся. В ходе обсуждения дети выдвигают одну из проблем загрязнения воды – развитие промышленности и выброс вредных веществ промышленными предприятиями.
Основная часть урока – стадия осмысления – это работа в группах по изучению теоретического материала по теме «Электролиз растворов и расплавов электролитов». Класс заранее поделен на группы по 4-5 человек. Каждой группе предлагается выбрать из текста информацию различной направленности: положительные моменты, отрицательные, выбрать точные факты ит.д. разрешается дополнять текст своими дополнительными знаниями и уравнениями реакций.
Заключительная часть урока – стадия рефлексии. Это выступление учащихся перед классом.
После выступления всех групп учитель подводит итог урока, выставляет оценки.
На протяжении всего урока на экране демонстрируется презентация, учитель совместно с детьми проводит химические опыты и направляет детей.
Этот урок проводился в третьей четверти в 11а классе, вызвал большой интерес у учащихся. Новая необычная форма проведения урока позволила организовать детей, выявить лидеров в группах, способствовала развитию внимания, ответственности.