Пошук по сайту


Електричний струм в рідинах та його використання. 11 клас. Мета уроку

Електричний струм в рідинах та його використання. 11 клас. Мета уроку

Електричний струм в рідинах та його використання. 11 клас.

Мета уроку: з’ясувати природу процесів, що зумовлюють електричний струм в електролітах, повторити і поглибити поняття електричної дисоціації; розвивати логічне мислення учнів; виховувати бажання отримувати знання.

Тип уроку: комбінований.

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

ІІІ. Пояснення нового матеріалу.

Речовини поділяються на електроліти і неелектроліти. Електроліти характеризуються тим, що їхні розчини або розплави є провідниками електричного струму. Розчини або розплави неелектролітів не проводять електричний струм.

Загалом, електричний струм отримують, коли під дією певної різниці потенціалу (U=∆φ) електричного поля ті чи інші носії електричного заряду приходять у стан напрямленого упорядкованого руху в межах замкненого електричного кола.

Якщо в металах рухомими, у міжатомному просторі, можуть бути лише електрони, то в рідинах може вільно пересуватись будь - яка молекула. І коли в певну рідину занурити два електрода з різницею потенціалів між ними, то можна очікувати упорядкований зустрічний рух позитивних іонів до негативного полюса і, одночасно, негативних іонів до позитивного полюса. Адже між різнойменними зарядами діють сили протягування. До того ж виявляється, що молекули розчинів кислот, лугів та солей, самі по собі, навіть без зовнішнього електричного поля, можуть дисоціювати, тобто перетворюватись на електрично-заряджені іони.

Електролітична дисоціація - це процес розщеплення нейтральних молекул на позитивні та негативні іони під дією полярних молекул води. Одночасно завжди існує зворотній процес рекомбінації окремих іонів у нейтральні молекули.

H2SO4 = 2H+ + SO42- NaCl = Na+ + Cl-

При цьому у формуванні іонів важлива роль належить так званим валентним електронам.

А+ - анод, К- - катод

Потік іонів, що і являє електричний струм в електролітах.

Тобто – електроліти для розведених у просторі цієї рідини анода та катоду електричне коло не розмикають. Електроліт – це провідник електричного струму.

Зрозуміло, що при підвищенні температури опір електролітів зменшується на відміну від температурної залежності опору металевих провідників, бо підвищується рухомість носіїв електричних зарядів.

Іони для електролітичного струму іноді отримують не тільки з середовища самого електроліту, а подеколи і з самих електродів (аноду). Тому, що серед іонів електроліту не всі вони є електрохімічно активними, коли, наприклад, наявні негативні іони не здатні у даному середовищі віддати свої „надлишкові” електрони. А якщо не буде замкненого потоку електронів на відрізку зовнішнього з’єднання аноду та катоду з джерелом струму, то не буде і електролітичного струму в середині рідини.

На практиці під час електролізу наявного розчину біля електродів замість іонів, що там з’явилися, утворюються вже електрично-нейтральні молекули газу чи шар чистого металу, що складається з нейтральних атомів. Це прояв так званих реакцій відновлення. Основа їхньої сутності у поведінці вільних електронів, яку визначають іони та електричний заряд електрода.

От тільки водні розчини солей та кислот з причини широкої універсальності молекули води (H2O→ H++ OН-) містять не два протилежно заряджені іони, а більше (Na+, Cl-, H+, OH-). У такому випадку в електролізній реакції приймають участь лише два іона: один позитивний (найбільш активний) і один негативний (також найбільш активний). Інші іони участі у реакції не приймають. Їх називають пасивними.

Наведемо кілька прикладів.

1. Електроліт-водний розчин НС1.
Дисоціація: НС1<=> Н+ + С1­­-.
Анод: 2 С1­­- -2е- →С12. Катод: 2Н+ + 2е-→Н2.

Як бачимо, у даному разі витрачається розчинена речовина, а на електродах виділяються газоподібні водень і хлор. Вторинних реакцій не виявлено.

2. Водний розчин H2S04.
Дисоціація: H2S04 <=> 2Н+ + S042-.
Анод: 40Н- - 4 е-→2Н20 + 02. Катод: 2Н+ +2е- → Н2.

У розчині залишається: S042- + 2Н+ —> H2S04. Ця реакція відбувається, якщо електроди виготовлено з платини чи нікелю. Кисень виділяється на аноді.

3. Електроди мідні. Водний розчин CuS04.

Дисоціація: CuS04 <=> Cu2+ +S042 Н20 <=> Н++ОН-.

Катод: Cu2+ +2e- →Cu° -мідь виділяється на катоді.

Анод: 40Н- +4e- →2Н20 + 02 - кисень виділяється на аноді.

Є спеціальний розділ фізики, який вивчає ці властивості рідини дуже детально. Такі пізнання широко використовуються у біотехнологіях. Останні поступово займають у житті сучасного суспільства лідируюче положення і є однією з цеглин нового суспільства ЗНАНЬ, що приходить на зміну ще актуального для України індустріального періоду.

Дуже часто саме за рахунок реакцій електролізу отримують цінні хімічні продукти, що вкрай тяжко добути прямим природнім шляхом. Так у „доелектролізні” часи алюміній був настільки дорогий, що прикраси з нього могли собі дозволити жінки лише з дуже багатих сімей. Тому для Дмитра Івановича Менделєєва було приємним отримати пам’ятну медаль Французької академії наук саме з алюмінію.

Як правило, електроліз – це явище проходження електричного струму у рідинах, при якому сама рідина не „переживає” ніяких перетворень своєї сутності. Всі реакції відбуваються виключно біля електродів, а у рідини змінюється лише концентрація компонентів.

Зрозуміло, що маса продуктів електролізу залежить від величини заряду, що пронизує розчин.

Ступінь дисоціації залежить від:

а) температури,

б) концентрації розчину,

в) діелектричної проникливості розчинника.

Електроліз — це процес виділення на електродах речо­вин внаслідок відновлювально-окислювальних реакцій, що відбуваються на електродах.

Закони електролізу.

Маса продукту буде дорівнювати: m=miNi ( де mi – маса іону, Ni – число іонів). Тобто , де М – мольна маса іонів, NA – число частинок одного моля речовини (число Авогадро), q/e - число електронів, що приймають участь в електролітичній реакції.

Зрозуміло, що один електрон під час електролізу в змозі перетворити іон у нейтральний атом речовини, тільки у тому випадку, якщо цей хімічний елемент одновалентний. А, наприклад, для нейтралізації двохвалентного іона (Cu2+, SO42-, O2-) вже потрібно два електрона, для трьохвалентного - три и т. і. Саме тому для отримання нейтральної речовини необхідно величину q розділити на , враховуючи її валентність.

Тоді маємо: або, перегрупувавши величини , або остаточно: .

При цьому F=e·NA=96484,56 Кл/моль – постійна Фарадея (на честь англійського ученого), а М/n – хімічний еквівалент речовини.

Часто бувають випадки, коли цей закон Фарадея для електролізу записують ще в більш простій формі m=k·I·t, де добуток називають електрохімічним еквівалентом речовини (таблична величина). Зрозуміло, що М – мольна маса (так вважають за краще позначати в деяких підручниках).

Закони Фарадея можна записати в об’єднаному вигляді так: .

Застосування електролізу

Розглянемо найголовніші застосування електролізу в техніці, враховуючи, що в курсі хімії ми вже ознайомилися з використанням електролізу для добування вільного фтору, хлору і інших речовин.

Електрометалургія. На сьогоднішній день багато металів отримують за допомогою електролізу руд. Так, наприклад, алюміній отримують виключно електролізом його розплавленого оксиду (глинозему Al12O3) в кріоліті Na3AlF6. Електролітичною ванною і одночасно катодом служить залізний ящик з вугільним черенем, а анодами є вугільні стержні, які опускаються в розплав. Електроліз проводиться при температурі близько 900 oС, причому висока температура підтримується самим струмом. Розплавлений алюміній опускається на дно ящика, звідки його через спеціальний отвір випускають у форму для виплавки. За допомогою такого електролізу одержують також натрій, магній, берилій, кальцій, фтор і інші речовини.

Очищення металів. В промисловості під час електролізу здійснюють очищення металів. Метал, що очищається, виливають у вигляді пластин і роблять їх анодами в електролітичній ванні. Електролітом є розчин солі даного металу. Підбираючи напругу між анодом і катодом, можна добитися, щоб метал, що очищається, переходив від аноду в розчин і виділявся на катоді. Домішки ж випадають на дно посуду у вигляді осаду. Цей спосіб найбільш поширений для очищення міді, як ми це описали в деталях трохи вище.

Гальванопластика, або електричне осадження металу на поверхні предмету для відновлення його форми здійснюється так: з предмету спочатку знімають зліпок з воску, гіпсу і т.п., покривають його порошком графіту для формування електропровідності і потім використовують зліпок, як катод в електролітичній ванні, яка вміщає розчин солі відповідного металу. Під час електролізу метал з електроліту виділяється на поверхні зліпка і отримують металеву копію предмету. Цим способом виготовляють друкарські кліше, безшовні труби, а також інші металеві деталі складної форми.

Гальваностегія. Електролітичне осадження металів широко використовують для покриття одних металів шаром інших з метою захисту від корозії. Такими є електролітичні позолота, сріблення і т.п.

ІV. Закріплення нового матеріалу.

1. Які речовини належать до електролітів?

2. Що таке електролітична дисоціація?

3. Що називають електричним струмом у рідинах?

4. Чим зумовлено електропровідність електролітів?

5. Чому під час проходження струму через розчин електроліту відбувається перенесення речовини, а під час проходження по металевому провіднику не відбувається?

6. Що називають електролізом?

7. Що називають електрохімічним еквівалентом речовини? Який його фізичний зміст?

8. Наведіть приклади застосування електролізу.

V. Домашнє завдання: §19. Впр. 12 №1.

поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Електричний струм у різних середовищах (металах, рідинах, газах)...
Електронна теорія так пояснює відмінності у властивостях провідників І діелектриків: в одних тілах є вільні носії зарядів, які можуть...

Електричний струм у напівпровідниках. 9 клас
Чому незважаючи на малу швидкість впорядкованого руху електронів у металевому провіднику, прилади починають діяти одночасно при вмиканні...

План уроку. Етапи
Електричний струм у газах. Самостійний І несамостійний розряди. Застосування струму в газах у побуті, в промисловості, техніці

Хімічна дія світла та її використання. 11 клас. Мета уроку
Мета уроку: дати уявлення про фотохімічні реакції; роз’яснити суть фотосинтезу; розвивати творче мислення; виховувати пізнавальний...

Електричний струм в напівпровідниках
Залежність провідності речовин від температури, наявності домішок та освітленості

Поглинання та випромінювання світла атомом. Неперервний І лінійчастий...
Мета уроку: познайомити учнів з видами спектрів, розглянути поглинання та випромінювання світла атомом, з’ясувати як відбувається...

Вплив фізики на суспільний розвиток та науково-технічний прогрес....
Мета уроку: дати поняття про фізичну картину світу, показати його матеріальну єдність, своєрідність форм руху матерії; формувати...

Поглинута та еквівалентна дози йонізуючого випромінювання. Дозиметри....
Мета уроку: ознайомити учнів з методами спостереження та реєстрації елементарних частинок, формувати вміння самостійно працювати...

Квантові постулати Бора. 11 клас. Мета уроку
Мета уроку: розкрити шляхи виходу з кризи класичної фізики, пояснити постулати квантової теорії бора; розвивати уяву, творче мислення;...

Урок фізики 8 клас. Тема уроку
Мета уроку : Узагальнити І систематизувати знання та вміння учнів з основного навчального матеріалу даної теми



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

h.lekciya.com.ua
Головна сторінка