Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Електроліз - це розкладання хімічних сполук під дією електричного струму. Катод слугує у якості донора електронів, а анод - у якості акцептора електронів. Коли подається напруга, розчин електроліту розщеплюється, оскільки позитивно заряджені іони рухаються до катода, а негативно заряджені - до анода. Досягнувши відповідних полюсів, іони віддають/приймають електрони, створюючи таким чином потік електронів, який можна виміряти. Електроліз використовується для добування металів та очищення стічних вод. Його також можна використовувати для нанесення гальванічних покриттів.
У цьому експерименті досліджується електроліз мідного купоросу.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти збирати і розуміти просту електричну схему. Також корисно обговорити принцип електролізу перед початком експерименту. Крім того, учні повинні знати, що сульфат натрію у воді перетворюється на іони натрію та сульфат-іони .
Принцип
До ванночки, заповненої сульфатом міді, з обох кінців прикріплені електроди, на які подається напруга і, таким чином, ініціюється електроліз. На катоді утворюється мідь (відновлення), а на аноді - кисень і сірчана кислота (окислення).
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Цей експеримент призначений для ознайомлення учнів з законами електролізу. Вони знають, що металеві провідники не змінюються хімічно, коли через них проходить електричний струм. Цей експеримент має допомогти учням зрозуміти, що хімічний склад електропровідних рідин змінюється, коли через них проходить струм.
Завдання
Учні досліджують вольт-амперну характеристику електролізної ванночки з розчином мідного купоросу і мідними електродами та спостерігають за видимими електрохімічними змінами електродів і ванночки.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Додаткова інформація
Для економії часу рекомендується забезпечити учнів заздалегідь підготовленими рифленими ванночками та перфорованими картонними смужками.
Для цього експерименту також важливо, щоб учитель централізовано організував і проконтролював утилізацію водних розчинів, а також забезпечив дотримання необхідних запобіжних заходів під час проведення експерименту.
Утилізація
Збирайте розчини, що містять іони або солі важких металів, у спеціальний контейнер і утилізуйте належним чином.
Інструкції з техніки безпеки
- Одягайте захисні окуляри та рукавички!
- Сульфат міді шкідливий при ковтанні, викликає подразнення шкіри та сильне подразнення очей і є дуже токсичним для водних організмів з довгостроковими негативними наслідками.
- Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки: R: 22-36/38-50/53, S: 22-60-61
Інформація для учнів
Мотивація
Очисні споруди
Електроліз - це процес виробництва та очищення металів. Електроліз також використовується для гальванопластики, тобто для нанесення покриттів на металеві матеріали.
Крім того, електроліз використовують для очищення стічних вод. За допомогою цього процесу важкі метали можна відокремити від суміші стічних вод і мулу та відновити.
У цьому експерименті досліджується, як під час електролізу хімічно змінюється водний розчин мідного купоросу.
Завдання
Чи змінюються хімічні властивості електропровідних рідин під час пропускання через них електричного струму?
Пропустіть електричний струм через водний розчин мідного купоросу і спостерігайте за хімічним процесом.
Матеріал
Додаткові матеріали
| Посада | Матеріал | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Картон або картонна коробка (щонайменше 76 мм х 40 мм) | 1 |
| 2 | Ножиці | 1 |
| 3 | Шпилька | 1 |
| 4 | Тканина або абсорбуючий папір | 1 |
Підготовка (1/2)
- Зберіть експериментальну установку як показано на рисунках, спочатку з розімкненим вимикачем.
- Почистіть мідні електроди губкою для чищення. У складних випадках почистіть сталевою або цинковою щіткою.
- Наповніть очищену рифлену ванночку приблизно на дві третини дистильованою водою, обережно, щоб не утворилися грудочки, всипте у воду приблизно половину ложки сульфату натрію і перемішайте.
Підготовка (2/2)
- Виріжте смужки картону такого ж розміру, як електроди, і проколіть їх шпилькою.
- Вставте ретельно очищені електроди з боків і перфоровані картонні смужки в середину ванночки.
- Встановіть регулятор напруги на блоці живлення в положення 0 В, а регулятор сили струму на 2 A. Увімкніть блок живлення.
Виконання роботи
- Увімкніть блок живлення і встановіть напругу на 12 В.
- Замкніть вимикач, дайте струму протікати протягом 2-3 хвилин, виміряйте силу струму і спостерігайте за процесами або змінами, які відбуваються у рифленій ванночці.
- Розімкніть вимикач, встановіть блок живлення на 0В і вимкніть його.
- Запишіть виміряне значення сили струму і свої спостереження в протокол.
- Висушіть електроди, утилізуйте водний розчин належним чином, очистіть рифлену ванночку і, нарешті, ретельно вимийте руки з милом.
Протокол
Завдання 1
Питання
Опишіть свої спостереження на аноді та катоді.
Завдання 2
Поясніть процес, який спостерігається на катоді. Вставте слова у тексті! Na_2SO_4 ____ на : Na_2SO_4 \rightarrow 2\, Na^+ + SO_4^{2−}. Na^+-іони мігрують до ____ і забирають по одному ____: Na^+ + e^− \rightarrow Na. Na розщеплює молекули води: 2\, Na + 2\, H_2O \rightarrow 2\, NaOH + H_2\uparrow . ____ дисоціює: NaOH \rightarrow Na^+ + (OH)^−. Бульбашки газу складаються з ____.
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Питання