Электрический ток в жидкостях

План урока 

Тема: Электрический ток в жидкостях

Вид занятия: урок

Тип урока: комбинированный

ЦЕЛИ:

Образовательные:

Формирование представлений об электрическом токе в электролитах, законе электролиза

формирование знаний учащихся об электропроводности различных сред,

Воспитательные:

продолжить формирование познавательного интереса обучающихся;

Развивающие:

содействовать развитию речи, строить аналогии, способствовать развитию сенсорной сферы, памяти;

формировать умение самостоятельно добывать знания;

Используемые методики:

- метод индивидуально-группового обучения

- технология дифференцированного обучения (в изучении нового материала делать упор на их знания и умения)

Результат:

знать:

смысл физических понятий: электролиз, электролит, электропроводность различных средств

уметь:

применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, физических свойств вещества

личностные:

- наличие мотивации к обучению;

- развитие самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений;

- формирование умения вести диалог на основе равноправных отношений и взаимного уважения.

метапредметные:

- самостоятельно определять цель своей работы, оценивать верность гипотез с точки зрения полученной, формулировать собственное мнение.

Межпредметные связи: математика, химия

Обеспечение урока: персональный компьютер, мультимедийная презентация «Электрический ток в жидкостях», видио «Электрический ток в жидкостях»

Методы обучения: по источнику получения знаний – словесный, наглядный, практический; по характеру познавательной деятельности – объяснительно – иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый.
Формы работы: фронтальная, групповая.

План урока

Особенность урока: этот урок нацелен не только на повторение ранее изученного материала, но и на продолжение работы по формированию умений искать информацию, решать задачи, применять знания в разных ситуациях, делать самостоятельно сопоставления.

Содержательный аспект урока

Организационный момент.

ДЗ: Обеспечить рабочую обстановку и психологический настрой обучающихся, направленные на организацию продуктивной деятельности.

Мотивация познавательной деятельности.

ДЗ: Создать условия для возникновения у обучающихся внутренней потребности включения в учебную деятельность.
Организация образовательного пространства:  в ходе эвристической беседы подвести обучающихся к необходимости изучения темы: Электрический ток в металлах.

На данном уроке, тема которого: «Электрический ток в жидкостях», мы поговорим о природе возникновения и протекания электрического тока в жидкостях.

Нашей целью сегодня будет продолжить изучение теории проводимости в жидкостях.

Мы уже знаем, что твердые тела подразделяются на проводники, полупроводники и диэлектрики. Оказывается, и жидкости тоже могут быть проводниками, полупроводниками и диэлектриками. 
Какие жидкие проводники вы знаете? (Растворы солей, щелочей, кислот)
Какие диэлектрики вы знаете? (Дистиллированная вода)
К жидким полупроводникам относятся расплавленный селен, расплавы сульфидов.
Сегодня мы на уроке будем работать с жидкостями – проводниками. Рассмотрим следующий опыт.
Но прежде чем знакомиться с новыми понятиями,  давайте немного повторим. Это мы сделаем для того, чтобы наиболее успешно рассмотреть новые вопросы.

​​​​​​​ Сегодня на уроке нам предстоит ответить на вопросы:

1) Что такое электрический ток?

2) При каких условиях он возникает и существует

3) Какие жидкие проводники вы знаете? (Растворы солей, щелочей, кислот)
4) Какие диэлектрики встречаютя? (Дистиллированная вода)
5) Что относится к жидким полупроводникам 7

Цель нашего урока - изучение Электрический ток в электролитах. Закон электролиза.

3. Актуализация знаний. Цель: выявить и закрепить знания обучающихся

Форма проведение - фронтальный опрос или проведение проверочной работы - 15 минут ( индивидуальный опрос)

1. Какие еще (кроме свободных электронов) заряженные части­цы имеются в металлах? Где они находятся?

1) Положительные ионы; на постоянном для каждого месте
2) Положительные ионы; в узлах кристаллической решетки
3) Атомы; в узлах кристаллической решетки
4) Отрицательные ионы; каждый на определенном месте

2. Какое движение и каких частиц представляет собой электри­ческий ток в металлах?

1) Упорядоченное (однонаправленное) движение свободных электронов
2) Согласованное колебание ионов в узлах кристаллической решетки
3) Упорядоченное смещение положительных ионов

3. Кристаллическая решетка металла, образуемая ионами, име­ет положительный заряд. Почему же металлы электрически нейтральны?

1) Потому что свободные электроны в металле, двигаясь ха­отично, попадают на поверхность и экранируют положи­тельный заряд решетки
2) Потому что ионы сохраняют свое местоположение в твер­дом теле
3) Потому что общий отрицательный заряд всех свободных электронов равен всему положительному заряду ионов
4) Среди ответов нет правильного

4. При каком условии в металлическом проводнике возникает электрический ток?

1) В случае перехода хаотического движения свободных электронов в упорядоченное движение
2) При создании в нем электрического поля
3) При появлении в нем свободных электронов
4) В случае включения его в электрическую цепь

5. Какова скорость распространения электрического тока в цепи?

1) Она равна средней скорости хаотического движения элек­тронов
2) Эта скорость бесконечно велика
3) Она равна скорости упорядоченного движения электронов в проводниках
4) Она равна скорости распространения в цепи электрическо­го поля

6. Движение каких заряженных частиц в электрическом поле принято за направление тока?

1) Электронов
2) Ионов
3) Частиц с отрицательным зарядом
4) Частиц с положительным зарядом

7. На какой схеме направление тока указано стрелкой непра­вильно?

1) №1
2) №2
3) №3

4. Изучение нового материала.

Д.З. Овладение обучающимися новыми знаниями и способами действий через собственную активную деятельность, организованную преподавателем.

Электрический ток в жидкостях. Законы электролиза Фарадея.

Жидкости по степени электропроводности делятся на: диэлектрики (дистиллированная вода), проводники(электролиты), полупроводники (расплавленный селен).

Электролит - это проводящая жидкость (растворы кислот , щелочей, солей и расплавленные соли). Электролитическая диссоциация (разъединение) - при растворении в результате теплового движения происходят столкновения молекул растворителя и нейтральных молекул электролита. М олекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы. Например, растворение медного купороса в воде.

Степень диссоциации - доля молекул, распавшихся на ионы; - возрастает с увеличением температуры; - еще зависит от концентрации раствора и от электрических свойств растворителя.

Электропроводимость электролитов. Ионная проводимость - упорядоченное движение ионов под действием внешнего эл.поля; существует в электролитах; прохождение эл.тока связано с переносом вещества.

Электронная проводимость - также в небольшой мере присутствует в электролитах , но в основном характеризует электропроводимость жидких металлов.  Ионы в электролите движутся хаотически до тех пор, пока в жидкость не опускаются электроды, между которыми существует разность потенциалов. Тогда на хаотическое движение ионов накладывается их упорядоченное движение к соответствующим электродам и в электролите возникает эл. ток.

Зависимость сопротивления электролита от температуры. Температурная зависимость сопротивления электролита объясняется в основном изменением удельного сопротивления. , где альфа - температурный коэффициент сопротивления.

Для электролитов всегда 

Со противление электролита можно рассчитать по формуле:

Явление электролиза - сопровождает прохождение эл.тока через жидкость; - это выделение на электродах веществ, входящих в электролиты; Положительно заряженные анионы под действием электрического поля стремятся к отрицательному катоду, а отрицательно заряженные катионы - к положительному аноду.  .На аноде отрицательные ионы отдают лишние электроны ( окислительная реакция ) На катоде положительные ионы получают недостающие электроны ( восстановительная реакция ).

Закон электролиза. 1833г. - Фарадей Закон электролиза определяет массу вещества, выделяемого на электроде при электролизе за время прохождения эл.тока .  k - электрохимический эквивалент вещества, численно равный массе вещества, выделившегося на электроде при прохождении через электролит

Применение электролиза

Электролитический метод получения чистых металлов (рафинирование, аффинаж). Хорошим примером является электролитическое очищение меди. Полученная непосредственно из руды медь отливается в виде пластин и помещается в качестве анода в раствор CuSO4. Подбирая напряжение на электродах ванны (0,20-0,25в), можно добиться, чтобы на катоде выделялась только металлическая медь. При этом посторонние примеси либо переходят в раствор (без выделения на катоде), либо выпадают на дно ванны в виде осадка («анодный шлам»). Катионы вещества анода соединяются с анионом SO42-, а на катоде при этом напряжении выделяется только металлическая медь. Анод как бы «растворяется». Такая очистка позволяет добиться чистоты 99,99% («четыре девятки»). Аналогично очищают и драгоценные металлы (золото Au, серебро Ag). 
В настоящее время весь алюминий (Al) добывается электролитически (из расплава бокситов).

Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику. 
Посредством электролиза можно покрыть металлические предметы слоем другого металла. Этот процесс называется гальваностегией. Особое техническое значение имеют покрытия трудноокисляемыми металлами, в частности никелирование и хромирование, а также серебрение и золочение, часто применяемые для защиты металлов от коррозии. Для получения нужных покрытий предмет тщательно очищают, хорошо обезжиривают и помещают как катод в электролитическую ванну, содержащую соль того металла, которым желают покрыть предмет. Для более равномерного покрытия полезно применять две пластины в качестве анода, помещая предмет между ними.
Также посредством электролиза можно не только покрыть предметы слоем того или иного металла, но и изготовить их рельефные металлические копии (например, монет, медалей). Этот процесс был изобретен русским физиком и электротехником, членом Российской Академии наук Борисом Семеновичем Якоби (1801-1874) в сороковых годах XIX века

и называется гальванопластикой. Для изготовления рельефной копии предмета сначала делают слепок из какого-либо пластичного материала, например из воска. Этот слепок натирают графитом и погружают в электролитическую ванну в качестве катода, где на нём и осаждается слой металла. Это применяется в полиграфии при изготовлении печатных форм.

Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других     областях:

 получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование);

 электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка); 

электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.); 

очистка воды – удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной); 

 электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).
5. Закрепление: контроль знаний

Цель: привести в систему знания обучающихся, свя­занные с новым учеб­ным материалом и организовать само­контроль обучающихся по отношению к изучен­ному учебному матери­алу

1). Почему нельзя прикасаться к неизолированным электрическим проводам голыми руками? (Влага на руках всегда содержит раствор различных солей и является электролитом поэтому создает хороший контакт между проводами и кожей)

2). Почему для гальванического покрытия изделия чаще используют никель и хром? (большая химическая стойкость, механическая прочность и после полировки дают красивый блеск)

3). При выполнении любой работы, связанной с электричеством, необходимо соблюдать технику безопасности, работать инструментами с изолированными ручками, на изолирующей подставке. Надо помнить, что мокрые руки, поврежденная кожа или большие поверхности контакта увеличивают опасность поражения электрическим током. Почему?
4). Электрокардиография – важнейшее медицинское исследование, позволяющее получать инфор-мацию о работе сердца. Электрокардиограмма – кривая, полученная при регистрации электрохимических импульсов сердца. Почему поверхность кожи под электродами смачивают водой? (Чтобы уменьшить сопротивление кожи и облегчить путь электрическому сигналу по потовым и сальным железам)
6. Подведение итогов

Д.З. устанавливается соответствие между целью и его результатами, проводится анализ учебной деятельности.

1). Почему нельзя прикасаться к неизолированным электрическим проводам голыми руками? (Влага на руках всегда содержит раствор различных солей и является электролитом поэтому создает хороший контакт между проводами и кожей)

2). Почему для гальванического покрытия изделия чаще используют никель и хром? (большая химическая стойкость, механическая прочность и после полировки дают красивый блеск)

3). При выполнении любой работы, связанной с электричеством, необходимо соблюдать технику безопасности, работать инструментами с изолированными ручками, на изолирующей подставке. Надо помнить, что мокрые руки, поврежденная кожа или большие поверхности контакта увеличивают опасность поражения электрическим током. Почему?
4). Электрокардиография – важнейшее медицинское исследование, позволяющее получать инфор-мацию о работе сердца. Электрокардиограмма – кривая, полученная при регистрации электрохимических импульсов сердца. Почему поверхность кожи под электродами смачивают водой? (Чтобы уменьшить сопротивление кожи и облегчить путь электрическому сигналу по потовым и сальным железам)

7. Рефлексия

Д.З. Рефлексия деятельности, содержания учебного материала, настроения и эмоционального состояния обучающихся.

Домашнее задание: 

Д.З. объяснение особенности выполнения д/з, проведение инструктажа, мотивации к его выполнению