План-конспект  урока по теме

 «Электролиз солей».

Цели:

1.      Рассмотреть один из способов получения металлов.

2.      Познакомиться с понятием электрометаллургия, процессом  электролиза расплавов и растворов солей.

Задачи:

1.      Научиться определять продукты электролиза, используя закономерности окислительно-восстановительных реакций, протекающих  на электродах.

2.      Изучить алгоритм составления химических уравнений электролиза расплавов и растворов солей.

3.      Познакомить с требованиями оформления ответов на задания части В в текстах  ЕГЭ

4.      Рассмотреть применение электролиза.

Оборудование: компьютер, проектор, модуль «Получение алюминия электролизом расплава оксида алюминия» (из коллекции ЭОР), интерактивная доска.

Этапы занятия:

1.      Актуализация знаний по теме: «Основные способы получения металлов».

2.      Лекция: Электролиз солей. Правила разрядки на электродах.

3.      Упражнения  в выполнении заданий, аналогичных заданиям Части В (ЕГЭ).

4.      Применение электролиза.

5.      Самостоятельная работа учащихся.

6.      Подведение итогов.

7.      Домашнее задание.

Ход урока:

1.    Актуализация знаний по теме: «Основные способы получения металлов».

Учащиеся отвечают на вопросы по изученному материалу (вопросы представлены на интерактивной доске),  выбирая правильный ответ из  предложенных, при записывают букву в таблицу:

В результате получается слово: катод.

Учитель: ? Что означает слово КАТОД? ( отрицательно заряженный электрод).

Это слово будет использовано нами при изучении новой темы «Электролиз солей»

2.    Объяснение нового материала.

Учитель: Если щелочные и щелочноземельные металлы нельзя получить с помощью гидрометаллургического и пирометаллургического методов, то как же этот процесс осуществляется в промышленности?

   Оказывается есть еще один способ получения металлов и их соединений с помощью хорошего восстановителя – электрического тока. Этот способ называется электролизом.

  Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, происходящий на электродах под действием электрического тока.

? Как называется электрод, имеющий положительный заряд?  (анод)

? Как называется электрод, имеющий отрицательный заряд?  (катод)

? Чем отличается расплав соли от раствора? (в расплаве происходит диссоциация соли под действием высокой температуры, а в растворе диссоциация солей под действием воды).

? Что произойдет с ионами соли при помещении в ее расплав электродов, подсоединенных к источнику тока?

? Как записать этот процесс с помощью химических реакций?

            э.т.           

2NaCl  →  2Na + Cl₂

Схема процессов, происходящих на катоде и аноде:

Проблема: Какие продукты получаться при электролизе раствора хлорида натрия?

Учитель: Какое явление происходит в растворе хлорида натрия под действием воды?

Учащиеся: Диссоциация соли хлорида натрия на катионы натрия и анионы хлора.

NaCl  →  Na⁺ + Cl^-

Учитель:  В отличие от расплава в растворе солей присутствуют и  молекулы воды.

Рассмотрим процесс электролиза раствора хлорида натрия:

Составим схему процессов, происходящих на катоде и аноде: (схема демонстрируется на интерактивной доске):

Учитель: В данном случае, необходимо выбрать приоритетное вещество, то которое первым будет окисляться и восстанавливаться. Для этого существует правила, позволяющие выполнить эти действия.

Правило разрядки на катоде: (схема демонстрируется на интерактивной доске):

а) Если металл находится в электрохимическом ряду напряжения металлов  до алюминия (включительно), то на катоде первой восстанавливается вода:

    2H₂O + 2ē = H₂↑ +  2OH^-, металл остается в виде иона.

б) Если металл находится в электрохимическом ряду напряжения металлов  между алюминием и водородом, то на катоде восстанавливается металл и вода.

Ме⁺ⁿ + n ē = Me⁰,

    2H₂O + 2ē = H₂↑ +  2OH^-

в) Если металл находится в электрохимическом ряду напряжения металлов  после водорода, то на катоде восстанавливается сам металл.

Ме⁺ⁿ + n ē = Me⁰

Рассмотрим наш пример: на катоде находится ион натрия (расположен в ряду активности до алюминия) и вода. Согласно правилу разрядки на катоде восстанавливается вода:    2H₂O + 2ē = H₂↑ +  2OH^-

Ион натрия остается в растворе.

Правила разрядки на аноде (схема демонстрируется на интерактивной доске):

Процесс на аноде зависит от материалов анода  и от природы аниона. Если анод растворяется (железо, цинк, медь, серебро и т.д.),  то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона.

Если анод не растворяется (инертный), то:

а) Первыми на аноде окисляются бескислородные остатки кислот (I^- , Br^- , Cl^-  и т.д.)

Cl^- - 1ē = Cl⁰, Сl₂↑;

б) Затем вода   (2H₂O - 4ē = О₂↑ +  4H⁺);

в) Следующие по очереди кислородсодержащие кислотные остатки и фторид-ион.

Рассмотрим наш пример: на аноде находятся ионы хлора и вода. Согласно правилу разрядки на аноде первой будет окисляться вода: 2H₂O - 4ē = О₂↑ +  4H⁺.

Анион хлора останется в растворе.

Подведем итог: в результате электролиза раствора хлорида натрия на катоде образуется газообразный водород, на аноде – газообразный кислород, в растворе находятся ионы: катионы натрия и анионы хлора.

Суммарное уравнение реакции: (схема демонстрируется на интерактивной доске):

                           э.т.           

2NaCl  + 2H₂O  →  Н₂ ↑ + Cl₂ ↑ +2NaOH

Учитель: Сравните продукты реакций при электролизе раствора и расплава хлорида натрия?

Работа с учебником: рассмотрение схем катодных и анодных процессов (стр. 233)

3.    Упражнения  в выполнении заданий, аналогичных заданиям Части В (ЕГЭ).

Проверим как вы усвоили изложенный материал. (Работа с интерактивной доской).

Задание № 1: Установите соответствие  между формулой вещества и продуктом, который образуется на катоде в результате электролиза его раствора (для этого нужно во вторую колонку к вопросу передвинуть цифру, соответствующую правильному ответу :

Учащийся: Сначала необходимо убрать заведомо неправильные ответы. Согласно правилам разрядки на катоде не могут выделяться кислород и оксид серы (IV). Затем, используя правила разрядки на катоде, выбираем правильные ответы.

Четыре человека последовательно рассматривают каждый случай, пишут схемы и выбирают правильный ответ:

А) CuSO₄ – на катоде восстанавливается медь, т.к. этот металл находится в электрохимическом ряду напряжения металлов  после водорода, поэтому на катоде восстанавливается сам металл – медь. Ответ – 3.

Б) K₂SO₄ – на катоде восстанавливается вода до водорода, т.к. калий – металл, который находится в электрохимическом ряду напряжения металлов  до алюминия (включительно), поэтому  на катоде первой восстанавливается вода. Ответ – 1.

В) AgNO₃ - на катоде восстанавливается серебро, т.к. этот металл находится в электрохимическом ряду напряжения металлов  после водорода, поэтому на катоде восстанавливается сам металл – серебро. Ответ – 2

Г) CuBr₂, на катоде восстанавливается медь, т.к. этот металл находится в электрохимическом ряду напряжения металлов  после водорода, поэтому на катоде восстанавливается сам металл – медь. Ответ – 3.

Запись на доске:

Задание № 2.  (работа с интерактивной доской)

Учитель: Установите соответствие  между формулой вещества и продуктом, который образуется на аноде в результате электролиза его раствора (для этого нужно во вторую колонку к вопросу передвинуть цифру, соответствующую правильному ответу :

Учащиеся выходят к доске и, используя правила разрядки на аноде определяет продукты электролиза.

А) CuSO₄ – на аноде, согласно правилу, первой будет окисляться вода до кислрода.

Ответ – 5.

Б) KCl -  на аноде первым будет окисляться хлорид-ион до хлора. Ответ - 3

В) AgF – на аноде первой будет окисляться вода до кислорода. Ответ – 5.

Г) CuBr₂ – на аноде первым будет окисляться бромид-ион до брома. Ответ – 2.

На доске появляются правильные ответы:

4.    Области применения электролиза.

Учитель: Следующий этап урока: разберем области применения электролиза. Для этого просмотрим видеофрагмент  «Получение металлов. Применение электролиза».

Задание для учащихся: просмотрев фрагмент, записать основные области применения электролиза.

5.    Самостоятельная работа учащихся.

                                                                 Вариант №  1

1.      Написать схемы электролиза растворов хлорида хрома (III), нитрата меди (II), фосфата калия, хлорида натрия и расплава иодида цинка.

2.      Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения

                                                                 Вариант №  2

1.      Написать схемы электролиза растворов хлорида кальция, нитрата железа (III), сульфата калия, хлорида железа (II) и расплава хлорида железа (II).

2.      Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения

6.    Подведение итогов уроков. Домашнее задание:

§ 18 , стр. 230-235,  упр. 23, 24, 25