Природа електричного струму в розчинах і розплавах електролітів. Закон Фарадея для електролізів

Конспект уроку з фізики 8 класу за новою програмою
Тема: Природа електричного струму в розчинах і розплавах електролітів. Закон Фарадея для електролізів.
Мета: роз’яснити учням фізичну природу електропровідності рідких провідників, навчити учнів застосовувати закони електролізу Фарадея під час розв’язування задач. Розвивати уміння застосовувати вивчений матеріал при розв’язанні задач та у повсякденному житті. Виховати старанність, самостійність та відповідальність при виконанні завдань, поставлених вчителем.

Тип уроку: виклад нового матеріалу

Демонстрації:

1. Порівняння електропровідності води й розчинів солей і кислот.

2. Явище електролізу.

3. Фрагмент відеофільму “Електроліз та його промислове застосування”.

Хід уроку

1.      Актуалізація опорних знань.

Запитання до учнів:

- Що розуміють під поняттям електричний струм?

- Які умови напрямленого руху заряджених частинок у речовині?

- Які елементарні частинки беруть участь у перенесенні електричного заряду?

- Що таке сила струму і який взаємозв'язок між силою струму і зарядом?

- Яка різниця між йоном і електроном, який знак заряду переносять йони і електрон?

- Яка внутрішня будова розчинів і розплавів?

2.      Вивчення нового матеріалу

   Рідини, як і тверді тіла, можуть бути діелектриками, провідниками і напівпровідниками.     Діелектриком є також дистильована вода.

2.1   Фронтальний експеримент

Складемо коло за схемою (рис.1.)

Рис.1.

Розглянемо три випадки:

1.      В склянку наллємо дистильовану воду і опустимо два електроди – струму в колі немає (лампа не світиться). Дистильована вода – діелектрик.

2.      В склянці насиплемо кухонну сіль (NaCl) – струму в колі немає (лампа не світиться). Кухонна сіль – діелектрик.

3. В склянку наллємо дистильовану воду і розчинемо в ній кухонну сіл (розчин солі) – замкнувши ключем коло, лампа починає світитись.

Питання: Чому сіль і дистильована вода окремо не проводить струм а якщо їх змішати струм в колі є?

Пояснення досліду

Макромолекула кухонної солі складається з позитивних йонів натрію (Na) і негативних йонів хлору (Cl). Якщо NaCl  розчинити у воді, то притягання між йонами стане набагато слабшим і молекули речовини розпадаються на окремі йони.

Розпад деяких речовин на йони під дією полярних молекул розчинника називають електролітичною дисоціацією (від латинського роз'єднання, розділення)

В результаті електролітичної дисоціації в розчині з'являються вільні носії зарядів і він починає проводити струм.

Досліди показують, що розпад молекул на йони відбувається ще за умови збільшення температури (без «допомоги розчинника»). Тому розплави цих речовин теж проводять електричний струм.

У розчині може відбуватися також і процес, що називають рекомбінацією. Рекомбінація — процес об'єднання іонів у нейтральні молекули.

Між процесами електролітичної дисоціації й рекомбінації іонів за незмінних умов встановлюється динамічна рівновага, коли число молекул, що розпадаються на іони в одиницю часу, дорівнює числу пар іонів, які за цей час об'єднуються в нейтральні молекули.

Речовини, розчини й розплави яких проводять електричний струм, називають електролітами.

(Зверніть увагу,  розчини  та розплави  солей, лугів та кислот проводять електричний струм. А водні розчини  глюкози, цукру, спирту, кисню, азоту  електричний струм не проводять. Саме на  цих властивостях всі речовини поділяються  на електроліти та неелектроліти.)

Що відбудеться, якщо в розчині електроліту створити електричне поле? Очевидно, що позитивні йони (катіони) почнуть рухатися до негативно зарядженого електрода – катода, а негативні йони (аніони) – до позитивно зарядженого електрода  анода. В колі виникне електричний струм.

Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів являє собою напрямлений рух вільних йонів.

Якщо через водний розчин електроліту (CuCl2) купрум хлориду протягом кількох хвилин пропускати електричний струм, то побачимо (демонструємо дослід ), що  поверхню катода вкриє тонкий шар міді, а біля анода виділиться газоподібний хлор, який можна визначити за характерним запахом. (Відео Електроліз 1) На відміну від металів струм в електролітах супроводжується перенесенням речовини.

Процес виділення речовини на електродах під час проходження електричного струму через електроліт називають електролізом

Кожен йон, що в процесі електролізу нейтралізується на електроді й виділяється на ньому у вигляді нейтрального атома, має певну масу і переносить через електроліт певний заряд. Тому маса речовини пропорційна m~q :

 m =kq‍=kIt- закон електролізу, або перший закон Фарадея.

Маса речовини m, яка виділяється на електроді під час електролізу, пропорційна сила струму I та часу t його проходження через електроліт:

m =kIt

 Майкл Фарадей (1791-1867) – англійський фізик, засновник вчення про електромагнітне поле. Виявив хімічну дію електричного струму, встановив закон електролізу і здійснив ряд інших відкриттів.

  k – коефіцієнт пропорційності, який отримав назву електрохімічний еквівалент речовини.

k =m/q               [ k ] - кг/ Кл

Електрохімічний еквівалент чисельно дорівнює масі речовини в кілограмах, що виділяється під час проходження через електроліт 1 Кл електрики.

3.Закріплення знань

 Розв'язування задач:

1. Сріблення деталей проводиться за сили струму 5А протягом 15 хв. Яка маса срібла осіла на катоді за цей час?

2. Під час електролізу мідного купоросу за 20 хв виділилося на електроді 1,64 г міді, причому амперметр показував силу струму 4 А. Чи правильні були покази амперметра?

   Питання для закріплення 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. Що називають електролізом?

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

4.  Завдання додому Вивчити теоретичний матеріал за підручником.

Презентація до уроку:
https://drive.google.com/open?id=0B9r_63lXUdDLSENvaW9HQnBGWG8
Відео : https://drive.google.com/open?id=0B9r_63lXUdDLNjZTUzBxNjRZT2c
             https://drive.google.com/open?id=0B9r_63lXUdDLVVZMZ1RldGwtUTA
            

Урок - практикум з математики "Прямокутний паралелепіпед, куб, піраміда. 5 клас

Урок 

Математика вивчає уявні, ідеальні об'єкти та співвідношення між ними, використовуючи формальну мову. Однак усі досліджувані математикою об'єкти мають прообрази в реальному світі, більш-менш схожі на свої математичні моделі. Модель об'єкта враховує не всі його риси, а тільки найбільш потрібні для мети дослідження. Наприклад, вивчаючи фізичні властивості апельсина, ми можемо абстрагуватися від його кольору та смаку і подати його (нехай не ідеально точно) у вигляді кулі. Якщо ж нам потрібно зрозуміти, скільки апельсинів ми отримаємо, якщо складемо докупи два і три, — то можна абстрагуватися і від форми, залишивши в моделі тільки одну характеристику — кількість. Абстракція та встановлення зв'язків між об'єктами в найбільш загальному вигляді — це є ціль математики.