«Электролиз расплавов и растворов солей» 11 класс

Муниципальное казённое общеобразовательное

учреждение «Нечаевская СОШ №1»

Методическая разработка урока химии в соответствии с требованиями ФГОС по теме:

«Электролиз расплавов и растворов солей »

Автор разработки:

учитель химии, Магомедова С. М.

Методическая разработка урока химии в соответствии с требованиями ФГОС по теме « Электролиз расплавов и растворов солей »

Технологическая карта урока, 11 класс

Дидактическая цель: создать комфортные условия для изучения и систематизации материала по теме «Электролиз расплавов и растворов солей», продолжить развитие навыков самостоятельного познания школьников указанной темы, закрепить интегративные знания. Форма урока: 
Урок изучения новой темы с применением ИКТ. 
Цель урока:
Сформировать представление учащихся о процессе электролиза.

Умение составлять уравнения анодных и катодных процессов, суммарных процессов электролиза. 
Связывать изучаемые процессы с жизнью. 
Задачи урока:
Образовательные: Изучить процессы электролиза расплавов и растворов солей, как часть окислительно-восстановительных процессов; как способ получения металлов и неметаллов; как реакции, инициируемые электрическим током.
Воспитательные: Показать единство и многообразие окружающего мира, происходящих в нём процессов.
Доказать обучающимся ведущую роль теории в познании практики.
Продолжить формирование материалистического мировоззрения на основе 
материальности изучаемых процессов.
Развивающие: Развитие логического мышления путём сравнения, обобщения, анализа, систематизации.
Формирование навыков использования ИКТ для пополнения интеллектуального потенциала обучающихся и контроля знаний.
Способствовать интеграции знаний обучающихся, полученных при изучении физики, информатики, химии, обществознания.
Методы обучения: проблемный, экспериментальный.

Формы организации познавательной деятельности учащихся: групповая, коллективная, индивидуальная.

 Средства обучения: мультимедийный проектор, прибор для электролиза, схема
«Электролиз раствора CuCl₂», изделия по гальваностегии, ряд активности металлов,учебник «Химия 11» О.С. Габриелян, раствор KJ, крахмал, фенолфталеин, 8%-й раствор гидрокарбоната натрия, спички.

Ход урока:

І. Мотивация учебной деятельности учащихся, сообщение темы, цели, задач урока.

Учитель: Добрый день, дорогие ребята. 
Ребята, совсем недалёк тот день, когда вы покинете стены школы. Перед вами откроется огромный мир. В нём происходит множество процессов: физических, химических, биологических, социальных... Конечно же, мы, учителя, хотим вас видеть социально зрелыми, с формировавшимся мировоззрением, умеющими разбираться в происходящих процессах. Как же ориентироваться и удержать в памяти столь огромное многообразие процессов? Ведь в природе нет отдельных предметов: химии, биологии, физики – там всё едино, а в образовании есть. Как вы думаете, для чего такое деление существует? 

Ученик: Наверное, для того, чтобы легче было познавать мир.

Учитель: Конечно же, для этого же существует классификация. А что это такое?

Ученик: Это разделение на группы.

Учитель: Верно. Она существует во всех науках. Классификация растений и животных в биологии; элементов, веществ, реакций в химии. Недавно мы повторили классификацию химических реакций. Среди них – окислительно-восстановительные реакции. И вот сегодня мы должны рассмотреть тему
«Электролиз расплавов и растворов солей» в аспекте окислительно-восстановительных реакций

? Учитель: Как вы думаете , чем важна эта тема?

Обучающиеся: важна и как способ получения металлов и неметаллов, и как реакции, инициируемые электрическим током. 
? Учитель : какие цели мы должны перед собой поставить при изучении темы.
Обучающиеся: понять сущность электролиза, уметь составлять уравнения катодных и анодных процессов, суммарных уравнений электролиза, и, конечно же, уметь связывать изучаемые процессы с жизнью.

ІІ. Проверка знаний учащихся, необходимых для изучения данной темы (мозговой штурм) 

Учитель: Ребята, для изучения нашей темы, необходимо понимание многих понятий, которые вы должны были повторить дома. Объясните, пожалуйста, следующие понятия.

Фронтальный опрос, 1 обучающийся работает по карточке
Электролит- это вещество, раствор или расплав которого проводит электрический ток.
Электролитическая диссоциация- это процесс распада электролита на ионы 
при растворении или расплавлении. Привести пример диссоциации бромида натрия - удоски
Вывод: при диссоциации растворов и расплавов катионы и анионы которые движутся хаотично
Окисление- это процесс отдачи электрона, сопровождающееся повышением степени окисления элемента. 

Восстановление- это процесс принятия электрона, сопровождающееся уменьшением степени окисления. 

Окислительно-восстановительные реакции - это реакции, идущие с изменением степеней окисления элементов. 1 обучающийся работает по карточке

Степень окисления - это условный заряд, показывающий количество смещённых электронов.

Окислители - это вещества, отнимающие электроны от других веществ.

Примеры окислителей:

–Соединения, содержащие элементы с высшей степенью окисления: HN⁵⁺O₃, H₂S⁶⁺O₄конц., KMn⁷⁺O₄, K₂Cr₂⁶⁺O₇…

–Катионы металлов большого заряда: Fe^3+, Au^3+, Pb²⁺и т.п. 

–Галогены: F₂, Cl₂, Br₂

–Кислород: O₂, озон О₃

Восстановители - это вещества, отдающие электроны. 

Примеры восстановителей: 

–Соединения, содержащие элементы с низшей степенью окисления

H₂S^-2,  N^-3H₃, P^3-H₃, KJ^- и т.п.

–Н₂, С, СО, активные металлы- Mg, Al, щелочные металлы

–Катионы металлов малого заряда: Fe^2+,, Sn^2+, и т.п.

? Учитель А что является самым сильным окислителем, самым сильным восстановителем? 
(обучающиеся предполагают)

Учитель: самым сильным окислителем и самым сильным восстановителем является электрический ток. С его помощью можно окислить даже ионы фтора и восстановить катионы щелочных металлов. Итак, переходим к понятиям электрическим.

Электрод- проводник, посредством которого часть электрической цепи, образуемая проводами, соединяется с частью цепи, проходящей в неметаллической среде (жидкости, газе)

Катод - отрицательный электрод.

Анод – положительный электрод. 

Анод бывает – инертный (из C, Pt, Au), растворимый (из более активного металла – Cu, Cr, Ni и др.) (приложение 1)

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

ІІІ Изучение сущности процесса электролиза.

Учитель: Хорошо, ребята. Я думаю, вы подошли к пониманию основного понятия сегодняшнего урока. Итак,что такое электролиз? Обучающиеся находят определение в учебнике
 Электролиз- это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на 

электродах, при пропускании постоянного электрического тока через раствор 

или расплав электролита Этот процесс происходит в электролизёре (сл )

Рассмотрим сущность процесса «Электролиз расплава хлорида натрия».  Электролиз расплавов солей обучающиеся самостоятельно работают по учебнику стр 217 записывает схему.

NaCl _{(расплав)} → Na ⁺+Cl^-

- K Na⁺ + 1ē →Na⁰ восст- ие 2

+А 2Cl^- - 2ē → Cl₂⁰↑ ок- ие 1
__________________________
2Na⁺ + 2Cl^-→ 2Na⁰ + Cl₂⁰↑

2NaCl → 2Na + Cl₂↑

Таким способом можно получить и другие щелочные, щелочноземельные металлы и Al, а также другие галогены – F₂, Cl₂, Br₂,J₂. 

Электролиз растворов солей

протекает совсем иначе. Для составления уравнений электролиза растворов солей необходимо знать правила катодных и анодных процессов. В процессе кроме солей участвуют и молекулы воды. (смотрим схему)
 Катодные процессы определяются рядом активности металлов (рядом стандартных электродных потенциалов).

Здесь возможны три случая:

1.Катионы металлов после водорода (от Cu²⁺до Au³⁺) полностью восстанавливаются на катоде.

2. Катионы металлов от Li⁺ до Al³⁺ включительно не восстанавливаются на катоде, вместо них восстанавливаются молекулы воды:

2Н₂О +2ē → Н₂↑ + 2ОН^- Восстановление воды (запомнить) 

3.Катионы металлов от Al³⁺до H⁺ восстанавливаются одновременно с молекулами воды. 

 Анодные процессы

1.В первую очередь на аноде окисляются бескислородные анионы: S^2-, J^-, Br^-, Cl^-, кроме F^- и анионы органических кислот:

2RCOO^- - 2ē → CO₂↑+ R-R 

2.Во вторую очередь – ОН^- анионы, окисляются молекулы воды:

2Н₂О - 4ē → О₂↑ + 4Н ⁺окисление воды (запомнить)

Учитель: Прежде чем провести эксперимент по электролизу раствора, поговорим о безопасном проведении опыта .

 Тест по ТБ проведения опыта по электролизу. (Виртуальная лаборатория) 

Учитель: Давайте же теперь посмотрим экспериментально электролиз раствора KJ -проект

(Учитель демонстрирует видеоопыт. Признаки реакции появляются моментально, результаты обсуждают и записывают катодные, анодные процессы и суммарное уравнение электролиза)
Карточка – проект исследования
Учитель:- В каких веществах фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет?

- Ответ: в щелочах. 

- Значит, у катода образуется щёлочь.

- Кроме щёлочи на катоде собирается газ. Что это за газ?

- Ответ: согласно катодным процессам это может быть водород. (Можно доказать спичкой).

- На аноде крахмал посинел. Какое вещество вызывает посинение крахмала. 

- Ответ: йод.

- Значит, на аноде выделяется J₂.

Учитель: Составим уравнения процессов:

KJ → K ⁺+ J^-

HOH → H⁺ + OH^-

-K 2H₂O + 2ē → H₂↑ + 2OH^- 

+A 2J^- – 2ē → J₂ 
_______________________________

2H₂O + 2J^- → H₂↑ + 2OH^- + J₂  ионное уравнение

2Н₂О + 2КJ → H₂↑ + 2KOH + J₂

По результатам опыта все эти вещества обнаруживаются.

физминутка

IV. Первичное закрепление знаний и применение теоретических знаний.

Учитель: Давайте попробуем определить продукты электролиза раствора CuSO₄.

У доски составляет ученик.

 для проверки правильности записи.

CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-

HOH  H⁺ + OH^-

-K Cu²⁺+ 2ē → Cu ⁰
+A 2Н₂О - 4ē → О₂↑ + 4Н⁺ 1

_______________________________
2Cu²⁺ + 2H₂O → 2Cu + O₂↑ + 4H⁺ + 2SO₄^2- 
2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + O₂↑ + 2H₂SO₄


Рассмотрим ещё один пример: электролиз раствора Na₂CO₃ 

У доски составляет ученик:

Na₂CO₃ → 2Na ⁺+ CO₃ ^2- 

HOH  H ⁺+ OH ^-

-K 2H₂O + 2ē → H₂↑ + 2OH^- 4 2

+A 2Н₂О - 4ē → О₂↑ + 4Н ⁺ 2 1

_________________________________
4H₂O + 2H₂O → 2H₂ + 4OH ^-+ O₂ + 4Н⁺

2H₂O  2H₂ + O₂

Учитель: Практически при электролизе солей активных металлов и кислородосодержащих кислот состав электролита не меняется. Электролизу подвергаются только молекулы воды. 

Учитель: Мы рассмотрели несколько примеров, на основе которых можем говорить о применении процесса электролиза.
Опережающее задание – презентация обучающихся ( коллективный труд)

1.В электрометаллургии. Для получения металлов (Al, Na, Mg, Cd).

2.В химической промышленности для получения водорода, галогенов, щелочей.

3.Для очистки металлов, рафинирование (Cu, Ni, Pb).

4.В гальваностегии – покрытие одних металлов другими для защиты от коррозии (цинкование, алитирование, лужение, хромирование, никелирование, золочение).

5.В гальванопластике- получении металлических копий.

Последние три процесса проводят и с растворимым анодом, что рассмотрим на семинаре.

V. Применение ИКТ в пополнении знаний (поиск в Интернете)

Ребята, мы встретили несколько однокоренных слов: гальваностегия, гальванопластика. Существует ещё много слов. Однако в словаре Ожегова нет слова гальваник. Вы, конечно, догадались, что это профессия. Давайте же, чтобы узнать о характере деятельности этого специалиста используем интернет- ресурс.

(Учитель даёт задание одному ученику по ключевым словам– гальваник , профессия -найти сведения об этой профессии, или, узнав заранее, ученик делает сообщение.)

В это время учащиеся записывают домашнее задание.

 Домашнее задание basangowa,marina@yandex

1.Изучить тему по §18. Cтр 217 Знать конспект - на «3».

2.Составить уравнения электролиза растворов: AgNO₃, CaBr₂, FeSO₄ -на«4».

3.Решить задачу: Вычислите объём выделившегося газа при электролизе раствора нитрата серебра, содержащего 12г соли. - на «5» .

VI.Закрепление и контроль усвоения знаний (интерактивный контроль).
Графический диктант (ДА-НЕТ)

1. Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.

2. Катод – отрицательно заряженный электрод.

3. На катоде происходит процесс электрохимического окисления.

4. Анион SO4 будет окисляться на аноде в вводом растворе.

5. Анион CL будет окисляться на аноде в вводом растворе.

6. Катион Na будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.

7. Катион Cu будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.

8. Алюминий получают электролизом расплава AL2O3 в криолите.

9. При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H2 и Cl2.

Ученики заполняют бланк химического диктанта.

Шаблон для проверки химического диктанта

Фамилия, имя ____________________________________

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Да Нет

VII. Подведение итогов. 

Учитель комментирует, выставляет оценки в журнал, ученики выставляют оценки в дневник.
Рефлексия
Используемая литература:

1. 
   Габриелян О.С., Лысова Г.Г. Химия 11 класс: Учеб. Профильный уровень. М.: Дрофа, 2007.

2. 
   Денисова В.Г. Химия 11 класс: поурочные планы по учебнику Габриелян О.С., Лысова Г.Г. Волгоград.: Учитель, 2006.

3. 
   Химия 8 – 11. Виртуальная лаборатория. Учебное электронное издание.

4. Интернет – ресурсы

Проверочный тест по теме «Электролиз расплавов и растворов солей».

Вариант 1.

Задание 1. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.

Задание 2 Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который

образуется на инертном аноде в результате электролиза его водного раствора.

Задание 3.Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения.

Проверочный тест по теме «Электролиз расплавов и растворов солей».

Вариант 2.

Задание 1. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.

Задание 2. Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который

образуется на инертном катоде в результате электролиза его водного раствора.

Задание 3.Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения.

Карточка – проект исследования

В каких веществах фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет?

- Ответ:  

- Значит, у катода

Что ещё образуется на катоде?

- Ответ:
- На аноде крахмал ………. . Какое вещество вызывает посинение крахмала. 

- Ответ:

- Значит, на аноде выделяется

Составим уравнения процессов:

Карточка – проект исследования

В каких веществах фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет?

- Ответ:  

- Значит, у катода

Что ещё образуется на катоде?

- Ответ:
- На аноде крахмал ………. . Какое вещество вызывает посинение крахмала. 

- Ответ:

- Значит, на аноде выделяется

Составим уравнения процессов:

.Выберите 1 фразу для соседа по парте:

Ты молодец.

Я доволен твоей работой на уроке.

Ты мог бы поработать лучше.