Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 000»
Факультативное занятие по физике
по теме
«Электрический ток в жидкостях»
Учитель:
г. Снежинск, Челябинской области, 2016-2017 уч. г.
Факультативное занятие по физике
в 10 классе
по теме
«Электрический ток в жидкостях»
Осуществление взаимосвязи решения физических и химических задач качественного и количественного типа при прохождении электрического тока через электролиты с использованием законов электролиза.
Тема урока: «Решение задач по электролизу»
Цель урока: Осуществить взаимосвязь решения физических и химических задач качественного и количественного типа при прохождении электрического тока через электролиты с использованием законов электролиза.
Каждому ученику на стол выдать таблицу электрохимических эквивалентов веществ.
Домашнее задание: Приготовиться к выполнению лабораторной работы « Определение электрохимического эквивалента вещества»,
Урок начать с повторения законов Фарадея.
Закон I:
Масса вещества m, выделившегося на электроде за время t при прохождении электрического тока, пропорциональна времени t и силе тока J, т. е.
m= k*J*t
Закон II:
Электрохимический эквивалент пропорционален химическому эквиваленту данного вещества.
k = 
* 
m = * * q
m = * *J*t
Записать уравнение Менделеева – Клайперона.
p*v = 
*R*T
Дополнительные вопросы к учащимся после ответа на основной вопрос.
1. Две электролитические ванны с раствором медного купороса соединены последовательно. В первой ванне выделилось на катоде 2 г. меди. Сколько меди выделится на катоде второй ванны, если раствор в ней нагревается?
2. Каков смысл постоянной Фарадея?
3. Одинаковое ли количество хлора выделится при электролизе NaCl в двух ваннах, соединенных параллельно, если расстояние между электродами в первой ванне в 2 раза меньше, чем во второй.
Далее приступаем к решению задач.
Задача №1
Аэростат объемом 250 м3 заполняют водородом при температуре 27oС и давлении 2 ат.. Какое количество электричества необходимо пропустить при электролизе через раствор поваренной соли, чтобы получить нужное количество водорода. Найти объем выделившегося хлора.
V = 250 м3 Рассмотрим качественно процесс электролиза с точки зрения химии.
t = 27oC Водный раствор поваренной соли содержит ионы Na+ и Cl - .
Натрий хлор (NaCl) p = 2 ат. По теории электролитической диссоциации диссоциирует так: NaCl → Na+ + Cl -
q - ? Вода диссоциирует слабо: H20 ↔ H+ + OH-
V1 - ?
При пропускании тока к катоду перемещаются ионы водорода. Они присоединяют к себе электроны, образуя водород: H+ + e → H0, H0 +H0 → H2.
К аноду перемещаются ионы хлора; они отдают избыточные электроны и превращаются в атомы хлора
Cl - - e → Cl0, Cl0 + Cl0 →Cl2
В результате этих реакций происходит электролиз, в растворе увеличивается концентрация ионов Na+ OH - , они, соединяясь, образуют едкий натр NaOH
Теперь используем знания по физике и найдем массу водорода на основании уравнения Менделеева – Клапейрона.
p*v = *R*T
m = 
Согласно второму закону Фарадея для электролиза
m = * * q
Приравняем выражения, получим:
= * * q
Откуда:
q = 
Так как валентности хлора и водорода равны, то по закону Авогадро « при одинаковых условиях выделяются одинаковые объемы этих элементов. Значит, объем хлора также равен V = 250 м3
Закон Авогадро гласит: В равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.
Справедливо и обратное утверждение:
При одинаковых температурах одинаковое число молекул занимает одинаковые объемы.
Задача № 2
В двух электролитических ваннах, соединенных последовательно, находится раствор медного купороса CuSO4 и раствор CuCl. Одинаковое ли количество меди выделится в обеих ваннах при прохождении через них тока,
= 2 – валентность меди в соединении CuS04
= 1 – валентность меди в соединении CuCl
- ?
Рассмотрим протекающие процессы с точки зрения химии.
CuSO4 → Cu+ + SO4-
Cu++ +2
→ Cu0
CuCl →Cu+ + Cl-
Cu+ + → Cu0
Пусть 
– масса двухвалентной меди, 
– масса одновалентной меди.
По объединенному закону электролиза имеем:
= * 
* q (1)
= * 
* q (2)
Разделим уравнение (1) на (2), получим
Из раствора хлорной меди выделится меди в 2 раза больше, хотя сила тока одинаковая.
Задача №3.
Две электролитические ванны с одинаковыми электродами, содержащие раствор CuSO4, включены в цепь параллельно. Глубина погружения электродов в ваннах одинаковая. Расстояние между электродами в первой ванне в 2 раза больше, чем во второй. В какой из ванн выделится больше меди и во сколько раз?
 |  |
I
 |
 |
II
Меди больше выделится во второй ванне, т. к. сопротивление второй ванны в 2 раза меньше, чем в первой, следовательно во второй ванне сила тока больше в 2 раза, чем в первой. При параллельном соединении
, т. к. по условию 
, значит 
, 
, 
Сернокислая медь диссоциирует на ионы меди и ионы 
Вещество одно и то же в обеих ваннах и валентность меди 
в соединении 
равна двум, химические эквиваленты одинаковы, следовательно, можно пользоваться первым законом Фарадея, масса выделившейся меди будет зависеть только от силы тока при прочих равных условиях.
За 7 – 9 минут до конца урока учащиеся приступают к выполнению самостоятельной работы.
В – I
При силе тока 5 а за 10 мин. в электролитической ванне выделилось 1,07 г. двухвалентного металла. Определить атомную массу металла. Какой это металл?
В – II
При электролизе 
совершается работа 12 квт *ч. Определить массу выделившегося напряжения цинка, если напряжение на клеммах ванны 4В.
В – III
В электролитических ваннах, которые соединены последовательно, подвергаются электролизу 
и 
. Одинаковое ли количество железа выделится в ваннах? Ответ мотивируйте.
В – IV
За какое время при электролизе серной кислоты выделится 2г. водорода, если сила тока равна 2А.
В – V
Амперметр включен в цепь электролитической ванны. Каковы показания амперметра, если на катоде ванны за 25 мин. выделилось 260 мг. серебра?
В – VI
Две ванны соединены параллельно. Расстояние между электродами в I ванне в 3 раза меньше, чем во второй. Одинаковое ли количество хлора выделится при электролизе NaCl?
Подведение итогов урока, ответить на вопросы: что вам понравилось на уроке; что для вас показалось трудным?
