Лабораторна робота №9:

“Дослідження явища електролізу”

Мета.

Освітня. Експериментально довести, що маса речовини, що виділилася на електроді, пропорційна заряду, який пройшов через електроліт.

Розвиваюча. Розвивати практичні навички проведення лабораторного експерименту та оформлення отриманих результатів.

Виховна. Виховувати відповідальність, уважність, зацікавленість у отриманні належних результатів.

Тип уроку. Формування знань, умінь, навичок.

Прилади та матеріали для роботи з учнями:

• Фізика/ 9 клас: Зошит для лабораторних робіт/Ф. Я. Божинова, М. В. Бондаренко, О. М. Євлахова. - 3-тє вид., - Х.-: Видавництво "Ранок", 2011.-48 с.+Додаток (32 с.).
• Лабораторний експеримент. Дослідження явища електролізу (електролітична ванна, водний розчин купрум сульфату (CuSO4), електроди, джерело постійного струму, секундомір, амперметр, терези з важками, реостат, фільтрувальний папір, ключ, з’єднувальні проводи).
• Віртуальна лабораторія. Дослідження явища електролізу
• *Дистанційна робота: “Дослідження явища електролізу”
• Самостійна робота: “Електричний струм в електролітах”

План

1. Актуалізація опорних знань.
2. Лабораторна робота №9: "Дослідження явища електролізу".
3. Запитання до уроку.
4. Домашнє завдання.
5. Перевір себе.
6. Для допитливих.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

Самоперевірка розв’язків домашніх задач за зразком:

Задача 36.5. №11.28. Який заряд пройшов через електролітичну ванну з розчином йодиду срібла, якщо на катоді виділилося 20 г металу?

Задача 36.6. №11.40. Металеву деталь покривають шаром нікелю за допомогою електролізу протягом 5 год. Сила струму весь час підтримується 0,5 А, площа поверхні деталі дорівнює 200 см2. Шар нікелю якої товщини осів на поверхні деталі?

Задача 36.7. Обчисліть витрачену електроенергію на рафінування 2 т міді (), якщо напруга на елекролітичній ванні становила 1,2 В. Відповідь надайте у кВт*год.

Розв’язування задач біля дошки,  тестування, усне опитування.

2. Лабораторна робота №9: "Дослідження явища електролізу".

Мета: Дослідним шляхом ознайомитись із явищем електролізу, визначити масу міді, що виділилася на електроді та визначити електрхімічний еквівалент міді.

Лабораторне обладнання: Джерело струму (4-12 В), вимикач, електролітична ванна з 10%-м розчином CuSO4, мідні електроди, амперметр, реостат, секундомір, терези з важками, фільтрувальним і наждачним папір, з’єднувальні провідники, електрична плитка.

Віртуальна лабораторія. Дослідження явища електролізу

Хід роботи

Ми вже наводили приклади застосування електролізу в промисловості.  Електролізом одержують найбільш активні метали (К, Na, Ca, Mg, Al) і найбільш активні неметали (фтор і хлор). Електроліз також використовують для синтезу деяких складних речовин — їдкого натру (NaOH), їдкого калію (KOH), бертолетової солі (KClO3).

В лабораторній роботі потрібно виділити мідь з розчину мідного купоросу та згідно з І законом Фарадея визначити її електрохімічний еквівалент згідно плану:

1. Підготуйте необхідне обладнання для виконання лабораторної роботи, складіть електричне коло.

2. Замкніть коло. Реостатом встановіть робочу силу струму не більше 1 А. Розімкніть коло. Вийміть катод з електролітичної ванни, ретельно очистіть наждачним папером, промийте, висушіть і зважте з точністю до 0,1 г.
3. Встановіть електрод на місце в електролітичну ванну. Одночасно з вмиканням в колі струму запустіть секундомір. Процес електролізу повинен тривати 20-30 хв. Під час досліду струм у колі підтримуйте сталим за допомогою реостата.
4. Одночасно розімкніть електричне коло і вимкніть секундомір. Вийміть катод, висушіть над електричною плиткою і зважте.
5. Різниця мас катода після і до електролізу дорівнює масі m міді, що виділилась на катоді за час проходження струму. За даними досліду обчисліть  електрохімічний еквівалент для міді та порівняйте значення досліду із табличним значенням.
6. Заповніть таблицю експериментальних даних та зробіть висновок.

3. Запитання до уроку.

Запитання 37.1. Що таке електроліз? Чому він відбувається?

Запитання 37.2.Чи всі рідини проводять електричний струм? Наведіть приклади.

Запитання 37.3. Наведіть приклади застосування електролізу в промисловості та техніці.

Запитання 37.4. В коло підключені послідовно три електролітичні ванни: 1) з розчином солі срібла; 2) з розчином солі міді; 3) з розчином солі алюмінію. Як відносять маси речовин, що виділилися на електродах?

4. Домашнє завдання.

Підручник: параграф 23 - повторити

Рівень А-В

Домашня лабораторна робота № 9: "Дослідження явища електролізу"

Рівень С

*Дистанційна лабораторна робота: “Дослідження явища електролізу” (роботу виконуйте за допомогою віртуальної лабораторії: Дослідження явища електролізу)

5. Готуємося до самостійної роботи: “Електричний струм в електролітах”

Середній рівень

        Задача 37.1.С. Через електролітичну ванну з розчином хлориду міді пройшов заряд 600 Кл. Скільки чистої міді було отримано під час електролізу?

Достатній рівень

Задача 37.1.Д. У розчині аргентум (І) нітрату внаслідок проходження заряду 1 Кл на катоді виділиться 1,118 кг срібла. Визначте, яка маса срібла виділиться внаслідок проходження електричного заряду 500 Кл.

Задача 37.2.Д. Внаслідок проходження електричного струму крізь розчин мідного купоросу на катоді виділилося 52,8 г міді. Який заряд пройшов крізь електроліт, якщо електрохімічний еквівалент міді дорівнює  кг/Кл?

Високий рівень

Задача 376.1.В. За допомогою електролізу деталь покривають шаром хлору. Визначте товщину цього шару, якщо електроліз продовжується 2 год. Площа поверхні деталі 500 см2, сила струму через електролітичну ванну 10 А.

Задача 37.2.В. Скільки часу потрібно для нікелювання металевого виробу площею поверхні 120 см2, якщо товщина покриття повинна бути 0,03 мм? Сила струму під час електролізу 0,5 А.

6. Для допитливих.

Визначення елементарного заряду за допомогою електролізу. Перші експериментальні результати, з яких можна було зробити висновок про складну будову атома, про наявність всередині нього електричних зарядів, були одержані саме М. Фа­радеєм у 1833 р. під час вивчення законів електролізу.

Згідно із законом Фарадея для електролізу:

отже, заряд електрона:

де  М – молярна маса купруму; п – валентність купруму; т – маса міді; NА – стала Авогадро; І – сила струму; Δt– час протікання струму.

Щоб визначити масу міді, яка виділилась на катоді, його зважують до і після проведення досліду (від­повідно т1 і т2). Отже, т = т2 - т1. Формула для визначення заряду електрона остаточно приймає вигляд:

Завдання та задачі підвищеної складності

Задача 37.1.П. Під час електролізу у розчині хлорної міді мідь розчиняється і в чистому вигляді осідає на катоді. Скільки коштує очищення 1 т такої міді, якщо напруга на ванні 6 В, а вартість 1 кВт*год  25 коп?