Презентация к уроку "Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея"

Повтороение:

• Дать определение электрического тока.
• По способности проводить электрический ток твердые тела делятся?
• Что называется проводниками?
• Что называется диэлектриками?
• Что называется полупроводниками?

Сравним свойства проводников и полупроводников.

• Чем обусловлена электрическая проводимость металлов?
• Чем создается электрический ток в чистом полупроводнике?
• Влияние примесей на сопротивление проводников?
• Влияние примесей на сопротивление полупроводников.

• Зависит ли сопротивление проводников от температуры?.
• Зависит ли сопротивление полупроводников от температуры?.

Цель урока:

• Сравнить электропроводность жидкостей.

• Разъяснить физическую природу электропроводности жидких проводников.
• Ввести определение понятий:

- электролиты;

- электрическая диссоциация;

- степень диссоциации.

2. Рассмотреть явление электролиза.

3. Закон Фарадея.

4. Применение электролиза в технике .

К

А

Почему чистая вода,раствор сахара не проводят, а раствор соли проводит электрический ток? Чем обусловлен электрический ток в растворе соли ?

Диполь воды

Взаимодействие молекул воды с молекулами электролита - гидратация

Диссоциация ионных соединений

Модельная схема диссоциации соли

-

+

-

+

-

+

+

-

-

+

+

=

NaCl

Cl

Na

В раствор переходят гидратированные ионы

NaCl → Na + + Cl -

Электрическая диссоциация   – расщепление молекул электролита на положительные и отрицательные ионы под действием растворителя

В процессе диссоциации:

NaCL . ↔ Na + + Cl - ,

Если в дистиллированную Н 2 О. налить НCl

НCl↔ Н + + Cl - ,

Если в дистиллированную Н 2 О. налить Na ОН

Na ОН↔ Na + +ОН -

Электрическая диссоциация – расщепление молекул электролита на положительные и отрицательные ионы под действием растворителя.

Степень диссоциации – отношение числа молекул, диссоциировавших на ионы, к общему количеству молекул данного вещества.

Рекомбинация – процесс объединения ионов разных знаков в нейтральные молекулы.

Вследствие теплового движения молекул растворимость зависит от температуры. «+» и «-» ионы могут возникать и при плавлении тв.электролитов в результате распада полярных молекул из-за увеличения амплитуды тепловых колебаний.

Наряду с процессом диссоциации (распада) молекул в электролитах возможен обратный процесс.

При сближении ионов разных знаков возможно их объединение в одну молекулу – рекомбинация.

Когда число молекул распадающихся на ионы становится равным числу молеку, возникающих за то же время вследствие рекомбинации, наступает динамическое равновесие.

Причины распада вещества на ионы в расплавах

Нагревание усиливает колебания ионов в узлах кристаллической решётки - кристаллическая решётка разрушается .

Вывод: подвижными носителями зарядов в растворах, расплавах солей, кислот и щелочей являются ионы.

Катод

-

Анод

+

-

+

Катионы

-

+

-

+

Анионы

+

-

18

По электрическим свойствам все жидкости можно разделить на

2 группы:

ЖИДКОСТИ

НЕПРОВОДЯЩИЕ

ПРОВОДЯЩИЕ

Содержащие свободные заряженные частицы (диссоциирующие) – электролиты

Не содержащие свободные заряженные частицы (недиссоциирующие)- неэлектролиты

К ним относятся дистилированная вода, спирт,сахар,минеральное масло…

К ним относятся растворы (чаще всего водные) и расплавы солей, кислот и оснований

Опыт №1

• Выяснить, влияет ли концентрация раствора электролита на силу тока.

Вывод № 1.

• Сила тока зависит от концентрации раствора, чем насыщение раствор, тем больше сила тока.

Опыт №2

• Установить, как влияет площадь погружения электродов на силу тока.

Вывод № 2.

• Сила тока зависит от площади погружения электродов, чем больше площадь погружения тем больше сила тока и наоборот.

Опыт № 3.

• Установить, как влияет расстояния между электродами на силу тока.

Вывод № 3.

• Сила тока зависит от расстояния между электродами, чем меньше расстояние тем больше сила тока и наоборот.

Опыт № 4.

• Выяснить, как влияет температура электролита на силу тока в нём.

Вывод № 4.

• С повышением температуры электропроводность электролита увеличивается.

Опыт № 5.

• Выяснить, как влияет природа электролита на силу тока в нём.

Вывод № 5.

• Различные электролиты по-разному проводят электрический ток.

При ионной проводимости прохождение тока связано с переносом вещества. На электродах происходит выделение веществ, входящих в состав электролитов.

← Cu++

Cl - →

При создании в электролите внешнего эл.поля возникает направленное движение ионов. Хлорид меди в водном растворе диссоциирует на ионы меди и хлора.

К «-» электроду (катоду) притягиваются «+» ионы меди (катионы), а к «+» электроду (аноду) - «-» ионы хлора (анионы).

Достигнув катода, ионы меди нейтрализуются избыточными электронами, которые находятся на катоде – в результате образуются нейтральные атомы меди, которые оседают на катоде.

Ионы хлора отдают на аноде по одному избыточному электрону, превращаясь в нейтральные атомы хлора, соединяясь попарно атомы хлора образуют молекулу хлора, которые выделяются на аноде в виде пузырьков газа.

-восстановительная реакция

↑

-окислительная реакция

Процесс выделения на электродах вещества, связанный с окислительно-востановительной реакцией – называется электролизом.

Явление электролиза

было открыто в 1800г

анг. физиками

У.Никольсом и А.Карлейлем.

От чего зависит масса вещества, выделившегося на электродах за определённое время? З акон электролиза (Закон Фарадея).

Исследовал электролиз и открыл его законы в 1834 г. английский физик Майкл Фарадей

1 . Как найти массу вещества, выделившегося на электродах?

2. Как найти массу одного иона?

3. Как найти число ионов?

4. Как найти заряд одного иона? (n – валентность)

1 закон Фарадея

Масса вещества, выделившегося на электроде за время Δ t при прохождении электрического тока, прямопропорциональна силе тока и времени

K – электрохимический эквивалент вещества (зависит от молярной массы вещества «М» и валентности « n »)

Физ. смысл k – численно равен массе вещества, выделившегося на электроде при прохождении через электролит заряда в 1 Кл.

- постоянная Фарадея

F = 9,65 *10 -4 Кл/моль

Физ.смысл F - численно равна заряду, который надо пропустить через раствор электролита, чтобы выделить на электроде 1 моль одновалентного вещества.

2 закон Фарадея

электрохимические эквиваленты веществ прямо пропорциональны отношениям их малярных масс ( m ) в валентности ( n )

k=

Объединенный закон Фарадея

Применение электролиза

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА

Гальванопластика

Гальваностегия

Получение химически чистых веществ

Борис Семёнович Якоби

1801-1874

Русский физик и электротехник, академик Петербуржской Академии наук (1842). Многочисленные труды по практическому применению электричества.

В 1838 году создал гальванопластику – процесс изготовления рельефных металлических копий путем электролиза

Изготовление декоративных скульптур

методом гальванопластики

Применение электролиза

1. Гальванопластика

Гальванопластика – получение отслаиваемых копий предмета, полученных путем осаждения металла на поверхности предмета электролитическим способом

Точность копирования формы предмета очень высокая, т.к. процесс идет на ионном (молекулярном) уровне

Применение:

• Получение рельефных копий барельефов, статуй

• Изготовление клише, полиграфия
• выпуск ценных бумаг, денег

Копия барельефа, полученная методом гальванопластики

Венцы, чеканка, камни, золочение

Применение электролиза

2. Гальваностегия

Гальваностегия – покрытие предметов неокисляющимся металлами для защиты от коррозии

( Ni, Cr, Zn, Ag, Au, Cu …)

Приведите примеры защитных покрытий в быту и технике

Алмазный инструмент,

изготовленный методом

гальваностегии

гальваническое наращивания тонкого слоя

Применение электролиза

3. Получение химически чистых веществ

Катод – тонкая пластина чистой меди , анод – толстая пластина неочищенной меди

Рафинирование меди

- катод

+ анод

CuSO4

При прохождении тока через электролит на катоде оседает чистая медь, анод расходуется и истощается

Примеси остаются в электролите или оседают на дно

При плотности тока 0,3 А на 1 дм 2 процесс идет несколько дней

Применение электролиза

3. Получение химически чистых веществ

Получение алюминия

Алюминий получают электролитическим способом из глинозема (вспомните – алюминий является одним из самых распространенных химических элементов земной коры и содержится в любой глине)

Электролитическим способом получают:

Магний, натрий, калий, кальций …

Соду, хлор, хлористый кальций …

Осуществив, например, электролиз раствора поваренной соли NaCl , мы можем получить сразу 3 полезных химических вещества:

Газообразные водород и хлор, а также раствор едкого натра NaOH

Промышленное получение алюминия

Электролиты – это …

Вещества растворы или расплавы которых проводят электрический ток

водные растворы солей, кислот, щелочей.

Неэлектролиты – это …

Вещества растворы и расплавы которых не проводят электрический ток

дистилированная вода, сахар, минеральное масло, спирт,нерастворимые оксиды …..

Разделить вещества на электролиты и неэлектролиты :

Гидрооксид калия

вода

Оксид кальция

Глюкоза

сера

Кислород

Серная кислота

Гидрооксид бария

Хлорид натрия

Бензол

Электролиты

Неэлектролиты

Носителями заряда в электролитах являются…

положительные и отрицательные ионы.

+

-

Диссоциация – это процесс…

расщепления молекул электролита на положительные

и отрицательные ионы под действием растворителя или расплавления

© Акимцева А.С. 2008

Рекомбинация – это процесс…

соединение ионов в нейтральную

молекулу.

Если в электролите нет электрического поля, то ионы движутся….

непрерывно и хаотично.

+

-

Если в электролите создать ЭП, то ионы

начнут двигаться…, положительные ионы

меди к…, а отрицательные ионы хлора к …

Значит, ток в электролитах – это…

упорядоченное движение

положительных и отрицательных ионов.

Катод

_

Анод

+

+

Направление тока в электролите

-

При прохождении электрического тока через электролит наблюдается…

выделение веществ, входящих в

электролит, на электродах!!!

Электролиз – это явление…

выделения на электродах веществ,

входящих в состав электролита, при

протекании через него электрического

тока.

Дан электролит AgN О 3 . Записать уравнение электролитической диссоциации и указать направление ионов.

AgN О 3

N О 3 -

AgN О 3 ↔

Ag + +

А

К

Какое вещество будет выделяться на катоде при электролизе электролита?

Диссоциация других веществ:

КОН ↔

К + +

ОН -

Ag +

N О 3 -

H 2 SO 4 ↔

H + + H + +

SO 4 2-

СаС l 2 ↔

Ca 2+ +

Cl - + Cl -

Рефлексивно-оценочный

Ответьте, пожалуйста на следующие вопросы:

да

Доволен ли ты тем, как прошел урок?

нет

Было ли тебе интересно?

не очень

Сумел ли ты получить новые знания?

Ты был активен на уроке?

Учитель был внимателен к тебе?

Ты сумел показать свои знания?

Что больше всего тебе понравилось на уроке?

Что тебе не понравилось на уроке?

Итог урока .

Д/з §§ 119-120 , упр.20 (4,5)