Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку icon

Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку




Скачати 93.18 Kb.
НазваТема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку
Дата конвертації25.03.2014
Розмір93.18 Kb.
ТипДокументи

Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання

Мета уроку:

навчальна: пояснити використання електричного струму у рідинах.

розвиваюча: показати роль фізичного знання вжитті людини та в суспільному розвитку;

виховна: формувати інтерес до вивчення фізики

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

  1. Організаторські питання (3 хв)

  2. Вивчення нового матеріалу (30 хв)

  3. Закріплення вивченого матеріалу (10 хв)

  4. Домашнє завдання (2 хв)

Хід уроку

1. Організаторські питання

Перевірка відсутніх, оголошення теми уроку

2. Вивчення нового матеріалу

Елекролітична дисоціація. З курсу хімії та курсу фізики 9 класу вам відомо, що всі речовини поділяються на електроліти і неелектроліти. Електроліти характеризуються тим, що їх розчини або розплави є провідниками електричного струму. Розчини або розплави неелектролітів не проводять електричного струму.


^ Мал. 1. Процес електролітичної дисоціації


Багато речовин уже в твердому стані мають йонну структуру (хлористий натрій та деякі солі). Але в твердому стані йони міцно зв’язані один з одним, оскільки мають протилежні електричні заряди, з за цього їх рухливість ускладнена. У розплаві рухливість йонів збільшується і особливо збільшується при переході речовини у розчин. У розчині під впливом полярних молекул води речовина – електроліт розпадається на позитивно заряджені та негативно заряджені йони. Якщо в такому розчині створити електричне поле, то позитивно заряджені йони рухатимуться до катода (негативно заряджений електрод), а негативно заряджені йони - до анода (позитивно заряджений електрод). Відповідно, позитивно заряджені йони назвали катіонами , а негативно заряджені йони – аніонами. Розпад деяких речовин на йони під дією полярних молекул води назвали електролітичною дисоціацією. Малюнок 1 іллюструє процес електролітичної дисоціації в розчині кухонної солі. Необхідно відмітити , що при зустрічі двох різнополярних іонів хлору і натрію можливий обернений процес – рекомбінації (утворення нейтральної молекули NaCl). Обидва процеси в розчині відбуваються одночасно. http://festival.1september.ru/articles/418024/img3.jpg

Шведський хімік Саванте Арреніус провів дослідження залежності електропровідності електролітів від їх концентрації. На підставі цих досліджень Арреніус запропонував теорію електролітичної дисоціації (іонізації), яка зараз є загальною науковою теорією. Суть цієї теорії полягаю у наступному:

При розчиненні у воді електроліти дисоціюють (розпадаються) на позитивні і негативні частинки (іони).

Під дією електричного струму позитивні іони переносяться до катода, а негативні іони – до анода.


^ Мал.2. Рух електрично заряджених частинок в розчині електроліту
Не всі електроліти однаковою мірою розпадаються на іони. Повнота розпаду залежить від природи електроліту, його концентрації, характеру розчинника, температури. Процес електролітичної дисоціації є оборотним процесом. Тому при написанні реакцій дисоціації ставлять знак зворотності (↔). Наприклад , процес електролітичної дисоціації сірчаної кислоти записується з урахуванням оборотного процесу наступним чином

H2SO4↔2H+ + SO42-.

Електроліти поділяються на сильні і слабкі. Сильні електроліти у водних розчинах практично цілком дисоціюють на іони, а слабкі – тільки частково.

Електроліз. Якщо в розчині електроліту створити постійне за напрямом електричне поле то катіони почнуть рухатись до катода, а аніони – до анода (мал. 2).

Катіони стикаючись з катодом, приймають від нього недостаючі електрони, тобто відновлюються. Наприклад: Cu2+ + 2e →Cu.

На аноді відбувається процес віддачі електронів аніона аноду, тобто відбувається процес окислення: 2Cl-→Cl2+2e. (Окислювач — речовина, до складу якої входять атоми, що приєднують під час хімічної реакції електрони, іншими словами, окислювач — це акцептор електронів. Акцептор (лат. accipio — «приймати, отримува-ти») — це об'єкт, що приймає що-небудь від іншого об'єкту, званого донором.)


^ Мал. 3. Вольт-амперна характеристика
Процеси, що відбуваються при проходженні електричного струму через розчини електролітів, називають електролізом. При електролізі катод є відновником, оскільки він віддає електрони катіонам, а анод – окислювачем, оскільки він приймає електрони від аніонів.

Ці процеси відбуваються під дією електричного струму, тому вони називаються процесами або реакціями електровідновлення і електроокислення.

^ Вольт-амперна характеристика електролітів. Вольт-амперна характеристика проходження електричного струму в електроліті має лінійний характер як і в металів, але відрізняється тим , що для створення електричного струму в електроліті, необхідна певна робота зовнішнього електричного поля для подолання внутрішнього поля, деполяризації електроліту (напруга цього поля для різних електролітів має різне значення) (мал. 3)

^ Залежність опору електроліту від температури. Графік залежності опору електроліту від температури (мал.4) має нелінійну характеристику. Це пояснюється тим, що з ростом температури тепловий рух молекул стає більш інтенсивним, з за цього число іонів у розчині та їх концентрація зростають.


^ Мал. 4. Графік залежності опору електроліту від температури
При цьому з підвищенням температури змінюється питомий опір електроліта (ρ). Його зміну можна розрахувати за рівнянням, яке використовували у аналогічних розрахунках для металів ρ = ρ0 (1+α∙t). ρ0 – питомий опоір електроліту при 00 С; α – термічний коефіцієнт опору. Для електролітів завжди термічний коефіцієнт опору є від’ємним (.

^ Закони електролізу. З курсу фізики 9 класу вам відомо, що вивчаючи проходження електричного струму через електроліти англійський фізик Майкл Фарадей експериментально встановив, що маса m речовини, яка виділяється на електроді під час електролізу, пропорційна силі струму І та часу t його проходження через електроліт:

m = k∙I∙t,

де k- електрохімічний еквівалент речовини.

Електрохімічний еквівалент речовини чисельно дорівнює масі речовини, яка виділяється на електроді за ^ під час проходження через електроліт струму силою .

Майкл Фарадей (1791-1867) — англійський фізик, основоположник вчення про електромагнітне поле. Виявив хімічну дію електричного струму, взаємозв'язок між електрикою і магнетизмом, магнетизмом і світлом. Відкрив (1831) електромагнітну індукцію — явище, яке лягло в основу електротехніки. Встановив (1833-34) закони електролізу, названі його ім'ям, відкрив пара- і діамагнетизм, обертання плоскості поляризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея). Довів тотожність різних видів електрики. Фарадей ввів поняття електричного і магнітного поля, висловив ідею існування електромагнітних хвиль. Вчився у хіміка і фізика, одного із засновників електрохімії Гемфрі Деві.майкл фарадей

Цей закон названо першим законом Фарадея.

Другий закон Фарадея встановлює залежність між хімічними еквівалентами та їх електрохімічними еквівалентами. Нагадаємо, що хімічними еквівалентами називають відношення атомних мас речовин M до їх валентностей Z -

Електрохімічний еквівалент речовини пропорційний його хімічному еквівалененту:



F – коефіцієнт пропорційності, який називають сталою Фарадея.

Фізичний зміст законів Фарадея легко зрозуміти використавши електронно – іонну теорію.

Маса речовини, що виділяється на електродах при електролізі визначається масою йонів N, що осідають на електроді. Кількість йонів дорівнює �� –кількість речовини що виділилась на електроді в процесі електролізу, �� = m – маса речовини, М – її молярна маса, NA – число Авогадро. Але з іншої сторони число йонів, що осіли, можна визначити через величину заряду Q=I∙t, що пройшов через електроліт і заряд одного йона q0: . Отже, . Звідки Заряд будь якого йона дорівнює заряду одновалентного йона, тобто заряду електрона е , помноженому на валентність Z йона:

Таким чином, Величини NA і е є універсальними сталими, а M і Z сталі для даної речовини. Тому вираз = k – електрохімічному еквіваленту речовини. Добуток NA∙e = F (число Фарадея), універсальна стала і визначає заряд, який необхідно пропустити крізь розчин електроліту, щоб на електроді виділилась маса речовини чисельно рівну хімічному еквіваленту. F≈ 96 500Кл/моль.

^ Використання електролізу. Явище електролізу знаходить різні використання у сучасній техніці. Розглянемо деякі з них.

Гальваностегія. (від гальвано... і греч. stego - покриваю) – нанесення металлічеських покриттів на поверхню металевих і інших виробів методом електролітичного осадження. Розділ гальванотехніки. Деталі технічних пристроїв, деякі частини предметів побуту інколи покривають тонкою плівкою благородного металу (платина, золото, срібло). Це робиться в декоративно-естетичних цілях і з метою оберігання відповідних частин конструкцій від корозії. У техніці для запобігання корозії окремі деталі різних пристроїв покривають нікелем, хромом, кадмієм. В наш час такі покриття, як правило, наносять гальванічним способом. Деталь заздалегідь ретельно очищають і поміщають в електролітичну ванну, наповнену водним розчином солі відповідного металу, і сполучають з негативним полюсом джерела струму. Анодом служить пластинка з того ж металу. В результаті електролізу на поверхні деталі осідає шар речовини, сіль якої знаходиться в розчині електроліту.


^ Мал.5. Електролітичне рафінування
Електролітичне рафінування є електролізом водних розчинів або солевих розплавів, дозволяє отримувати метали високої чистоти. Застосовується для глибокого очищення більшості кольорових металів. Рафінування міді. Металургійна мідь, тобто мідь, отримана з руди в правильній печі, містить, як правило, всілякі домішки. Для очищення (рафінування) міді від домішок інших речовин масивні листи металургійної міді опускають в розчин сульфату міді і сполучають з позитивним полюсом джерела струму. Як катод беруть тонкі листи чистої міді. При проходженні електричного струму через електроліт чиста мідь виділяється на катоді, а анод поступово розчиняється. Домішки випадають в осад. Концентрація мідного купоросу залишається постійною (мал.126). Електроліз використовується для здобуття ряду інших кольорових металів. Енергія, що витрачається на це, обчислюється мільярдами кіловат годин на рік.

^ Електролітична поліровка. Кількості речовини, що осідає на електроді або перехідного з електроду в розчин, пропорційно силі струму. Але на випуклих ділянках, як ми знаємо, напруженість поля більша, ніж на плоских ділянках поверхні. Отже, в цих місцях щільність струму більша, ніж на плоских ділянках. Тому, якщо виріб з шорсткою поверхнею занурити як анод в електричну ванну з відповідним чином підібраним електролітом, то метал з виступом буде переходити в розчин з більшою швидкістю, ніж із западин, і шорсткості згладжуватимуться. На цьому принципі грунтується електрополірування металів, а також електрозаточування інструментів.

Електрометалургія. Явище електролізу використовується для отримання алюмінію, натрію, магнію, берилію і інших металів з відповідних розплавлених руд. Між дном ванни і вугільними електродами запалюють електричну дугу, в якій температура перевершує 25000С . У полум'ї дуги руда плавиться, і відбувається електролітична дисоціація молекул. Через дисоційований розплав, що утворюється, пропускають електричний струм, внаслідок чого на дні ванни осідають молекули металу. Розплавлений метал стікає по похилому дну ванни в спеціальні ковші.

Гальванопластика. Використовуючи явище електролізу, можна отримувати абсолютно точні рельєфні копії предметів (наприклад, монет, медалей, ювелірних прикрас і так далі). Для цього з предмету спочатку роблять зліпок з якого-небудь пластичного матеріалу (наприклад, з воску). Потім поверхню цього зліпка роблять електропровідною, покриваючи її тонким шаром електропровідної речовини. Підготовлений таким чином зліпок поміщають в електролітичну ванну як катод. Пропускаючи через ванну електричний струм, покривають зліпок товстим шаром металу. За допомогою гальванопластики виготовляються, наприклад, точні копії дорогоцінних прикрас, знайдених при археологічних розкопках, штампи для виробництва грамплатівок та ін.


^ 3. Закріплення вивченого матеріалу

1. Дистильована вода не проводить електричний струм. Чому вона стає провідником при розчиненні в ній солей, кислот, лугів?

2. Чому вольт-амперна характеристика електроліту не починається з початку координат?

3. Що називають електрохімічним еквівалентом речовини? Який фізичний зміст сталої Фарадея?

4. В якій математичній залежності знаходяться електрохімічний еквівалент речовини та її валентність.

5. Чому навколо електроліту, наприклад навколо розчину кухонної солі, немає електричного поля і він здається нам незарядженим, хоч всередині його є заряджені іони?

6. Чому опір розчинів електролітів залежить від температури?

4. Домашнє завдання:

_____________________________________________________________________________



Схожі:

Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconТема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку
Розвиваюча: показати роль фізичного знання вжитті людини та в суспільному розвитку
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconТема: Електричний струм у різних середовищах (металах) та його використання Мета
Електронна теорія так пояснює відмінності у властивостях провідників і діелектриків: в одних тілах є вільні носії зарядів, які можуть...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconТема: Аналіз контрольної роботи. Електричний струм. Електричне коло Мета уроку
Нагадаємо, що під електричним струмом розуміють напрямлений рух заряджених частинок або тіл. Струм супроводжується певними фізичними...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconЗакон збереження щодо теплових явищ. Розділ Електродинаміка. 1 Електричне поле. Закони постійног струму. Електричний струм в різних середовищах. 2 Магнітне поле. Електромагнітна взаємодія. Розділ Коливання і хвилі
Голова приймальної комісії Ковельського промислово-економічного коледжу Луцького нту
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconТема уроку: Закони електричного струму 9кл. Мета уроку: повторити, узагальнити й систематизувати набуті учнями знання з теми «Електричний струм»
Обладнання: мультимедійний проектор, презентація запитань, 2 дзвоники, 3 лампочки, 2 джерела струму, 4 вмикачі, 2 ялинкові гірлянді...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconТема: Робота та потужність електричного струму. Міри та засоби безпеки під час роботи з електричними пристроями Мета уроку
Навчальна: навчити учнів обраховувати, яку роботу виконує електричний струм; визначати його потужність; ознайомити із мірами та засобами...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconПитання для контролю знань учнів по темі «Електричний стум у різних середовищах»
При визначенні електрохімічного еквівалента міді учень протягом 5 хв пропускав через розчин мідного купоросу струм 1,2 А. За цей...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconТема «Електричний струм у газах. Самостійний та несамостійний розряди.»

Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconУроку. Панас Мирний. Життєвий і творчий шлях письменника. Мета уроку. Ознайомити учні в з життєвим шляхом та літературною спадщиною Панаса Мирного, розкрити особливості його творчої долі
Формувати вміння будувати зв’язну розповідь на основі використання різних джерел
Тема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку iconМатеріали з фізики до уроків у лютому (карантин)
Проходження світла в різних оптимальних середовищах. Заломлення світла в різних оптичних середовищах
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©te.zavantag.com 2000-2017
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи