Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Солі, кислоти та луги - це електроліти. У чистому вигляді вони (майже) не проводять електричний струм, оскільки не містять (або містять дуже мало) вільних йонів.
Електроліти, розчинені у воді, розпадаються (дисоціюють) на позитивні та негативні іони.
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Для цього експерименту не потрібно ніяких попередніх знань.
Принцип
Якщо до двох електродів, занурених у водний розчин електроліту, прикласти напругу, то іони починають мігрувати в напрямку електрода з протилежною електричною полярністю. Тому водні розчини електролітів є електропровідними.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
У цьому експерименті учні мають з'ясувати, чому електроліт, який не розчинився (або не розплавився), і дистильована вода не проводять або майже не проводять електричний струм.
Завдання
Дослідіть, чи проводить вода, в якій розчинені речовини, електричний струм.
Інструкції з техніки безпеки
- Одягніть захисні окуляри!
- Одягніть рукавички!
- Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Як тільки наближається гроза, воду у відкритому басейні слід залишити. Також кажуть, що небезпечно купатися в інших водоймах, коли в повітрі гримить грім і блискавки.
Але чому так небезпечно купатися під час грози? Цей експеримент досліджує електропровідність речовин, розчинених у воді, і таким чином дозволяє зробити висновки про відповідь на це питання.
Гроза над морем
Матеріал
Підготовка та виконання роботи (1/4)
- Зберіть експериментальну установку як показано на рис. 1 і 2. Вимикач розімкнений. Перед тим, як вставити електроди в зовнішні канавки (пази) ванночки, ретельно очистіть ванночку і мідні електроди.
- Наповніть ванночку приблизно наполовину дистильованою водою. Виберіть діапазони вимірювання напруги та сили струму 3 В і 3 мА.
- Встановіть блок живлення на 0 В і увімкніть його.
- Замкніть вимикач, збільшуйте напругу на блоці живлення до тих пір, поки вольтметр не покаже 2 В. Виміряйте силу струму і запишіть показання в таблицю 1.
Рис. 1
Підготовка та виконання роботи (2/4)
- Розімкніть вимикач, спорожніть і просушіть ванночку.
- Встановіть електроди в рифлену ванночку і заповніть її шаром фізіологічного розчину заввишки близько 2 см.
- Замкніть вимикач і виміряйте струм при напрузі 2 В; запишіть виміряне значення.
- Виберіть діапазон вимірювання 30 мА - і обережно налийте дистильовану воду на сіль у ванночці; стежте за показаннями амперметра і збільшуйте діапазон вимірювання, якщо сила струму перевищує 30 мА.
Рис. 2
Підготовка та виконання роботи (3/4)
- Перемішайте ложкою фізіологічний розчин і виміряйте силу струму, яка встановилася в результаті.
- Розімкніть вимикач і запишіть виміряне значення для сили струму .
- Очистіть рифлену ванночку, ретельно вимийте її, а також електроди, і висушіть; покладіть електроди назад у ванночку.
- Виберіть діапазон вимірювання 30 мА - і заповніть лоток питною водою приблизно наполовину.
- Замкніть вимикач і знову виміряйте силу струму при 2 В; запишіть виміряне значення.
- Злийте рідину з рифленої ванночки при розімкнутому перемикачі.
- Виберіть діапазон вимірювання 300 мА-, замкніть вимикач, обережно налийте розведену кислоту в рифлену ванночку, виміряйте силу струму і запишіть виміряне значення.
Підготовка та виконання роботи (4/4)
- Вимкніть вимикач, належним чином утилізуйте водний розчин сірчаної кислоти, промийте рифлену ванночку і електроди водою і висушіть.
- З розведеним розчином гідроксиду натрію дійте так само.
- Встановіть блок живлення на 0 В і вимкніть його.
- Утилізуйте водний розчин гідроксиду натрію належним чином, промийте і висушіть рифлену ванночку і електроди водою і, нарешті, вимийте руки.
Протокол
Спостереження
№.
1
2
3
4
5
6
Речовини в рифленій ванночці:
Дистильована вода
Сіль
Водний розчин солі
Питна вода
Водний розчин кислоти
Водний розчин гідроксиду натрію
Сила струму
Завдання (1/4)
Узагальніть результати окремих частин експерименту словами.
Завдання (2/4)
Вставте слова у тексті! У рідинах ____ відбувається лише за наявності вільно рухомих (мігруючих) ____, що виникають внаслідок дисоціації. Коли подається напруга, а отже, коли присутнє ____, іони рухаються в певному напрямку. Електрична енергія перетворюється на ____. Особливістю процесів електропровідності в рідинах, яка має важливе прикладне значення, є те, що з йонами переносяться не тільки заряди, а й речовини.
Завдання (3/4)
Чому, наприклад, кухонна сіль не проводить електрику, як і дистильована вода (майже), і чому звичайна питна вода проводить електрику - хоча і не дуже добре? Для проведення електрики необхідні рухомі заряджені частинки, такі як іони. У ____ їх немає, тому вона не проводить електричний струм. Хоча звичайна ____ складається з електрично заряджених іонів, вони не є вільно рухомими. На противагу цьому, у ____ є невелика кількість розчинених солей, які сприяють утворенню вільно рухомих іонів і, таким чином, призводять до електропровідності.
Завдання (4/4)
В електротехніці земля часто використовується як провідник. Як це можна пояснити?