Сомова Т.Г. Электролиз

Управление образования

администрации города Магнитогорска Челябинской области

Российской Федерации

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 7»

города Магнитогорска

ул. Галиуллина, д. 33, корп. 3, г. Магнитогорск, 455049

тел. (83519) 342-987; e-mail:[email protected];

http://7sch.ucoz.ru

Директор МОУ «СОШ №7» __________ У.Ю. Кукар

Разработка урока в 10 классе по теме

«Электролиз. Применение электролиза»

на основе системно – деятельностного подхода, как методологической основы ФГОС ООО, с приложением технологической карты урока

Работу выполнили:

учитель физики высшей квалификационной категории

Сомова Татьяна Геннадьевна

учитель химии высшей квалификационной категории

Репетацких Дмитрий Николаевич

Магнитогорск, 2015

Одно из главных отличий современного урока от традиционного состоит в том, что в основе ФГОС второго поколения лежит системно-деятельностный подход.

Деятельностный подход - это организация учебного процесса, в котором главное место отводится активной и разносторонней, в максимальной степени самостоятельной познавательной деятельности школьника.

В связи с этим меняется позиция учителя и ученика, задачи урока и т.д.

Позиция учителя: к классу не с ответом (готовые знания, умения, навыки), а с вопросом.

Позиция ученика: за познание мира (в специально организованных для этого условиях).

Структура урока с позиций системно-деятельностного подхода состоит в следующем:

• ученик принимает проблемную ситуацию;

• вместе с учителем выявляет проблему;

• учитель управляет поисковой деятельностью;

• ученик осуществляет самостоятельный поиск;

• обсуждение результатов.

Конспект интегрированного урока физики и химии по теме:

«Электролиз. Применение электролиза».

10 класс

Цель обучения:

• рассмотреть особенности протекания электрического тока в жидкостях, закон электролиза, сформировать мнение об объективной необходимости изучения нового материала;

• обеспечить усвоение учащимися электрохимических процессов при электролизе, используя знания по физике и химии;

• обобщить и систематизировать знания учащихся о практическом применении электролиза.

Цель развития:

• развитие познавательных умений (умение выделять главное, составлять план, наблюдать, делать опыты);

• развитие мышления (аналитического, синтезирующего, развитие умения классифицировать, делать обобщающие выводы);

• развитие общетрудовых и политехнических умений.

Цель воспитания:

• воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям;

• воспитание характера на пути достижения поставленной цели (при постановке опыта, добывания необходимой информации при работе с источниками).

Методическая цель:

• используя сотрудничество учителя химии и учителя физики, добиться создания на уроке атмосферы деловой заинтересованности и глубокого проникновения учеников в материал изучаемой темы.

Задачи:

• образовательные: формировать умения анализировать, сравнивать, переносить знания в новые ситуации, планировать свою деятельность при построении ответа, выполнении заданий и поисковой деятельности;

• развивающие: развивать умения строить самостоятельные высказывания в устной форме на основе усвоенного учебного материала, развитие логического мышления;

• воспитательные: создать условия для положительной мотивации при изучении физики и химии, используя разнообразные приемы деятельности, сообщая интересные сведения; воспитывать чувство уважения к собеседнику, индивидуальной культуры общения.

Оборудование и реактивы: источник питания регулируемый, угольные электроды, электролитическая ванна с раствором ацетата цинка, дистиллированная вода, поваренная соль, медные провода, прибор для испытания электропроводности, металлические монеты разного номинала, постоянный магнит.

Тип урока: урок «открытия» новых знаний.

Методы обучения: эвристический, объяснительно-иллюстративный, проблемный, демонстрации и практические задания, решение задачи физического и химического содержания.

План урока:

1. Организационный момент;

2. Этап постановки цели и задачей урока;

3. Этап получения новых знаний;

4. Этап исследовательской работы учащихся;

5. Этап обобщения и закрепления нового материала;

6. Заключительный этап: домашнее задание, итоги урока;

7. Рефлексия.

Ход урока:

1. Организационная часть (приветствие, проверка готовности к уроку, эмоционального настроя)

Учитель физики и химии: «Здравствуйте, ребята! Поприветствуйте друг друга. И мы рады приветствовать вас на уроке, на котором мы продолжим открывать страницы в познании окружающего нас мира. Впереди нас ждут интересные открытия. Готовы? Да! Тогда приступим…».

Учитель физики: «Физика и химия — необыкновенные науки. Их законы универсальны. Они с успехом объясняют свойства кристаллов и живых клеток, помогают производить стыковку космических кораблей и выполнять сложнейшие операции. Сегодня мы рассмотрим связь между физикой и химией на основе одного процесса».

Учитель химии: «Работу на уроке будем проводить по группам: 1 ряд — группа «Физики-экспериментаторы», 2 ряд — группа «Теоретики», 3 ряд — группа «Химики-экспериментаторы». Будьте внимательны, активны, организованны. Основными показателями качества вашей работы будут чёткость и глубина ответов, аккуратность выполнения эксперимента, правильность решения поставленных задач».

2. Целеполагание и мотивация

Учитель физики: «Начнём с эксперимента, который проведёт каждая группа. У Вас на столах лежит ряд монет. Охарактеризуйте их по физическим (цвет, форма, размер, состав) свойствам. Поднесите к монетам разного номинала и разных годов выпуска постоянный магнит. Что Вы наблюдаете? Озвучьте свои предположения о сложившейся ситуации. Как вы думаете, почему монеты одного и того же номинала, но разных годов выпуска, по-разному взаимодействуют с магнитом?».

Выводы по наблюдению делают учащиеся.

Учитель химии: «Ребята, одним из отличительных признаков, который Вы назвали, является различный цвет монет. Так, например монеты 10 рублей, 50 копеек — желтоватые, а монеты номиналом в 1 рубль, 2 рубля, 5 рублей - серебристые. Если мы механически воздействуем на монету в 10 рублей (потрём её напильником), то мы увидим, что под желтоватым покрытием находится серебристая основа».

Выводы по наблюдению делают учащиеся: «Монета 10 рублей покрыта слоем ещё одного, другого вещества».

Учитель химии: «Совершенно верно. Как Вы думаете, какая тема урока «ожидает» нас сегодня».

Тема урока: «Электролиз. Применение электролиза».

Учитель физики: «Откройте свои рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока: «Электролиз. Применение электролиза»».

Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: получить представление об электролизе, ответить на вопросы:

1. Почему при прохождении тока по раствору электролита происходит перенос вещества?

2. Что является носителями заряда в растворах электролитов?

3. Как можно качественно и количественно описать явление электролиза?

4. В чем может заключаться практическое применение электролиза?

3. Первичное усвоение новых знаний

Учитель физики: «Продолжим ряд экспериментов. Соединим с сетью последовательно лампочку и ванну с дистиллированной водой. Замкнув цепь, мы видим, что лампа не горит, значит, ток в цепи отсутствует. Теперь в нашу воду добавим обычную поваренную соль, слегка перемешав. Обнаруживаем, что лампа, включённая в сеть, светится».

Выводы по наблюдению делают учащиеся: «Дистиллированная вода не проводит ток, так как практически нет свободных зарядов, а растворы солей — проводят, так как есть свободные заряды».

Учитель химии дополняет: «Не только раствор поваренной соли проводит ток, существует ряд других веществ, растворы которых способны проводить ток — электролиты. Электролиты широко применяются в технике для различных целей. Так, например, все аккумуляторы мобильных телефонов и многих других устройств содержат электролит – гексафторфосфат лития».

Учащиеся в тетрадях записывают определение электролита. Группа теоретиков проводит устный опрос по следующим понятиям:

1. Что называется электрическим током?

2. На какие группы делятся все вещества по способности проводить электрический ток?

3. В каких агрегатных состояниях должно находиться вещество, способное пропускать ток?

4. Что является носителями зарядов в этих проводниках?

5. Как называются частицы, имеющие положительный и отрицательный заряды?

Учитель физики: «Продолжим ряд экспериментов по изучению поставленных вопросов. Ребята, что мы будем наблюдать, если через раствор электролита — медного купороса — пропустим постоянный электрический ток? В ходе данного эксперимента на угольном стержне, который соединён с отрицательным полюсом источника тока — катодом, выделяется желтовато — розовое вещество».

Учащиеся делают выводы по опыту и записывают в тетрадь определение электролиза.

Учитель химии: «Немного изменим ход эксперимента, и вместо угольных стержней возьмём медные. Медные стержни, по аналогии с предыдущим экспериментом, подсоединим к источнику тока и погрузим в раствор медного купороса. Что мы наблюдаем с течением времени?»

Учащиеся делают выводы по опыту: «Если электроды сделаны из того же металла, что присутствует в растворе, то толщина анода заметно уменьшается с течением времени, а катода, наоборот — увеличивается».

Учитель физики: «Как вы уже поняли, при электролизе происходит выделение вещества. Масса получаемого вещества находится по формуле: m=k·I·Δt – это утверждение, впервые было получено экспериментально Фарадеем и носит название закона Фарадея».

Учащиеся записывают в тетрадь закон со всеми названиями, входящих в него величин с единицами измерения в системе СИ.

4. Первичная проверка понимания

Учитель химии: «А теперь внимание вопрос: «Рассчитайте массу серебра, которая образуется при электролизе водного раствора нитрата серебра с угольными электродами, если на аноде выделился кислород массой 6 г». Как будем решать поставленную перед нами задачу?»

Учащиеся групп предлагают варианты решения: «Составим химические схемы процесса и из уравнения найдём массу серебра — это предложение группы химиков-экспериментаторов; используем закон Фарадея — предложил учащийся группы физиков-экспериментаторов».

Учитель физики: «Оба варианта верны. Пожалуйста, проходите к доске и записывайте каждый своё решение, остальные работают самостоятельно в тетрадях».

Решение 1 — химическое:

Дано: Решение:

m(O₂) = 6 г Катод: Ag⁺¹ + 1e → Ag⁰

Анод: 4OH^- - 4e → 2H₂O + O₂↑

m(Ag) - ? Суммарное уравнение: 2AgNO₃ + 2H₂O → 2Ag + O₂ + 2HNO₃

n(O₂) = 0,1875 моль

n(Ag) = 2n(O₂);

n(Ag) = 0,375 моль

m(Ag) = n · M;

M(Ag) = 108 г/моль

m(Ag) = 0,375 · 108;

m(Ag) = 40,5 г

Ответ: масса серебра, выделившегося на катоде равна 40,5 г

Решение 2: - физическое:

Дано: mк=6 г; nк=2; Mк=32 ·10-3кг/моль; Mс= 108 ·10-3кг/моль NA=6,02·1023 моль-1; e=1,6·10-19 Кл; nс=1;	СИ 6 ·10-3кг;	Анализ решения задачи Закон электролиза Фарадея m=k·I·Δt q=I·Δt k=M/e·NA ·n Преобразовав формулу получаем: q=mк·e·NA ·n/M mc=q·M/ e·NA ·n
mс-?
Решение: Подставим численные значения в формулы и получим: q=361,2 Кл mc=40,49 г.
Ответ: масса серебра, которая выделится на катоде 40,49 г.

Из приведённых решений видно, что результаты практически совпали.

5. Физкультминутка

• упражнения на снятие мышечного напряжения;

• зрительная гимнастика по Базарову.

6. Первичное закрепление новых знаний

Учитель химии: «Итак, при электролизе на катодах происходит выделение вещества. Давайте вспомним нашу проблему, поставленную в начале урока. Мы физическим способом определили, что 10-ти рублёвая монета покрыта слоем ещё одного другого вещества. Теперь вы с лёгкостью можете ответить на вопрос: «Как это делают?» Электролитическим путём покрывают поверхность одного металла тонким слоем другого. Существуют никелирование, хромирование, омеднение. Делается это, например, для защиты поверхности металла от коррозии. Теперь каждая группа рассмотрит самостоятельно процесс покрытия монеты номиналом 10 рублей цинком».

Учащиеся выполняют эксперимент по покрытию монетки цинком в процессе электролиза.

Учитель физики: « Итак, любое научное открытие или вывод интересен только тогда, когда мы находим его практическое применение. Электролиз широко применяется для получения копий с рельефной поверхности, в полиграфической промышленности. Также, при помощи электролиза осуществляют очистку металлов от примесей, получают алюминий из расплавов бокситов и получают электронные платы, служащие основой всех электронных изделий».

7. Подведение итогов урока

Учитель физики: «И в заключение урока, хотелось бы вспомнить его начало. В ходе первого эксперимента вы наблюдали, что монеты одного номинала в 1 рубль, но разных годов выпуска — 2005 год, 2008 год, 2011 год — по-разному взаимодействуют с магнитом. Ещё раз поднесём к ним магнит и увидим, что только одна монета 2011 года притягивается. Это свидетельствует о том, что наше государство стало экономить на выпуске денежных ресурсов, и связано это, прежде всего, с кризисом 2008 года. До этого времени большинство монет делали из дорогих медно-никелевых сплавов, а сейчас берётся сталь – гораздо более дешёвый материал, который для защиты от коррозии приходится покрывать различными сплавами. Именно для процесса покрытия монет используется электролиз. Кстати, сталь в десятирублевых монетах – магнитогорская!».

8. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

физика: §§ 119-120; Рымкевич № 886; № 899; № 900.

химия: составить схему электролиза раствора нитрата меди (II) инертных электродах. Рассчитать объем кислорода, выделившегося на аноде, если на катоде выделилась медь, массой 12 г.

9. Рефлексия

Учитель химии: «Сегодня на уроке мы использовали различные подходы к процессу изучения электролиза, как с точки зрения физики, так и с точки зрения химии. В результате нашей творческой работы каждый из нас, мы надеемся, познал радость открытия, чувство взаимного обогащения друг друга. А обмен информацией в ходе урока привёл к пониманию и познанию».

Учитель физики: «В ходе нашего урока вы показали себя наблюдательными экспериментаторами, способными не только подмечать вокруг себя все новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование.

Наш урок подошёл к концу. Давайте ответим на вопрос: «Что тебе понравилось на уроке?».

На этапе рефлексия (подведение итогов занятия): Предлагается учащимся ответить на «вопросы»:

• Сегодня я узнал…

• Было интересно…

• Было трудно…

• Я понял, что…

• Я научился…

• Меня удивило…

• Мне захотелось…», т.е дается оценка своей учебной деятельности на уроке.

Учитель физики и химии: «Спасибо, ребята, за совместную работу. Мы были рады встретиться с вами. До встречи!».