Занятие № Дисциплина: Тема: Вид занятия:

Занятие №
Дисциплина: Физическая и коллоидная химия
Тема: Вычисление удельной и эквивалентной электропроводности,
электродных потенциалов, ЭДС. Вычисления по законам Фарадея
Вид занятия: практическая работа
Цель:
 закрепить, обобщить и систематизировать знания по теме
«Электрохимия», закрепить умения выполнять расчеты по данной теме;
 развивать умение применять
полученные знания на практике,
формировать умения аргументировано отстаивать свою точку зрения,
отвечать на вопросы, слушать других, правильно и конкретно формулировать
и задавать вопросы;
 воспитывать
(формировать)
наблюдательность,
находчивость,
самообладание в трудных ситуациях, вежливость, отзывчивость, чуткость,
аккуратность,
честность,
эмоциональную
устойчивость,
точность,
осторожность, терпимость, уверенность, добросовестное отношение к
работе.
Межпредметные связи: математика, физика, электротехника
Оборудование: таблица растворимости, ЭХРНМ, таблица электродных
потенциалов, ноутбук, интерактивная доска, мультимедийный проектор,
электронные тесты, методические указания по выполнению практической
работы, раздаточный материал (тесты, опорные конспекты и т.д.)
Ход занятия:
Организационный момент:
(проверка присутствующих, заполнение журнала, разъяснение плана работы
на занятии)
Актуализация знаний:
Речь пойдет об электрохимии и об основных понятиях, изученных в
этом разделе физической химии. Чтобы вспомнить их предлагаю вам
разгадать кроссворд (приложение 1). Сетка кроссворда и вопросы к нему у
вас на столах. Будьте внимательными, в клеточку с цифрой букву не
вписываем. Вписывая ответы, будьте внимательны и не допускайте
грамматических ошибок. Чтобы ускорить процесс разгадывания кроссворда,
предлагаю 1-му ряду ответить на вопросы 1-7 по горизонтали, а 2-му ряду 817 по горизонтали, 3-му ряду – на вопросы по вертикали.
Вопросы к кроссворду
По горизонтали:
1. Как называется гальванический элемент, который состоит из двух одинаковых
электродов, погруженных в растворы электролита разной концентрации?
2. Электрохимическая ячейка, состоящая из двух электродов и преобразующая
химическую энергию в электрическую называется … элемент.
3. Частица, которая принимает электроны в химической реакции.
4. Электропроводность раствора, содержащего 1 моль электролита и заключенного
между двумя электродами, имеющими площадь 1м2 и расположенными на расстоянии 1м.
5. Максимальная разность потенциалов электродов, которая может быть получена
при работе гальванического элемента.
6. Это вещество всегда является проводником первого рода.
7. Электрод, имеющий отрицательный заряд.
8. Мера способности вещества проводить электрический ток.
9. Процесс, который происходит с электролитами в растворе или расплаве.
10. Электрод, имеющий положительный заряд.
11. Единица измерения потенциала.
12. Проводники второго рода
13. При погружении металла в раствор соответствующего электролита на его
поверхности возникает двойной электрический слой, который количественно
характеризуется этой величиной.
14. В честь этого ученого названо уравнение для вычисления потенциала электрода,
погруженного в раствор соответствующего электролита с определённой концентрацией.
15. Единица измерения силы тока
16. Ученый, изучавший процессы электролиза, в его честь названы основные законы
электролиза
17. Электропроводность раствора электролита, заключенного между двумя
электродами, имеющими площадь 1 м2 и расположенными на расстоянии 1 м.
По вертикали:
1. Частица, которая отдает электроны в химической реакции
2. Раздел физической химии, в котором изучаются законы взаимосвязи химических и
электрических явлений
3. Окислительно-восстановительный процесс, протекающий при пропускании
электрического тока через расплав или раствор электролита
4. Устройство, состоящее из проводника первого рода погруженного в раствор
проводника второго рода.
5. Процесс, протекающий на катоде
6. Процесс, протекающий на аноде
7. Ученый, сформулировавший закон, который имеет математическое выражение:
λ∞=λ++λ8. Направленное движение заряженных частиц
9. Единица измерения электрического сопротивления
Закрепление изученного материала:
А сейчас я предлагаю вспомнить названия и условные обозначения
основных физических величин электрохимии и их единицы измерения,
заполнив следующую таблицу (приложение 2).
Физические величины электрохимии и их единицы измерения
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Физическая величина
Обозначение Единица измерения
Электрический заряд
q
Кл
Потенциал
Е
B
Разность потенциалов (ЭДС)
ε
B
Сила тока
I
A
Напряжение
U
B
Электропроводность
G
1/Oм или См
Постоянная Фарадея
F
Кл/моль
Время
t
с
Концентрация
c
моль/л
Универсальная газовая постоянная
R
кДж/моль*К
Все эти величины можно рассчитать, используя специальные формулы.
Эти формулы представлены на листе-памятке (приложение 3), но не указано,
какую величину можно вычислить, применяя их. Смотрим, вспоминаем,
отвечаем.
Основные расчетные формулы
№
Название физической величины
1
Электропроводность
2
Удельная электропроводность
3
5
Эквивалентная электропроводность
при бесконечном разбавлении
Степень диссоциации
6
Электродный потенциал
4
7
ЭДС
8
Масса продукта электролиза
Расчетная формула
G=1/R
Ӽ=1/ρ= L/R*S
λ=Ӽ*V=Ӽ/C
λ∞=λ++λɑ=λ/ λ∞
Е=Е0+(RT/nF)*lnc(Me+n)
Е=Е0+(0,059/n)*lgc(Me+n)
ε=Еа-Ек
m=Q*I*t
Единицы
измерения
См
Cм/м
Cм*м2/мольэкв
- // B
- // В
г
9
10
Основные теоретические вопросы мы вспомнили и переходим к
практическому применению рассмотренных понятий. Я предлагаю решить
сначала несколько задач на вычисление электродных потенциалов и эдс, а
также составить схему гальванического элемента (приложение 4).
Задача 1. Сопротивление раствора сульфата натрия в
электролитическом сосуде равно 2,86 Ом. Вычислите удельную
электрическую проводимость раствора, если площадь электродов составляет
5,38 см2, а расстояние между ними 0,82 см.
Задача 2. Стандартный электродный потенциал для меди Cu/Cu++
при 25°С равен Е0 = + 0,3441 В. Вычислить концентрацию ионов меди в
растворе, при которой потенциал электрода равен нулю.
Задача 3. Цинковый электрод помещен в раствор ZnSO4, Сэкв(ZnSO4) =
0,2686н, (ZnSO4) = 85%, T = 250C. Рассчитайте равновесный потенциал
цинкового электрода, если его стандартный потенциал равен Е0=-0,763 В.
Задача 4. Оловянный электрод образован погружением олова в
раствор, содержащий 18,97 г двухлористого олова в 2-х литрах раствора.
Рассчитайте (SnCl2), если стандартный электродный потенциал Е0(Sn) = 0,136 B при 298K, а равновесный электродный потенциал равен Е(Sn)=0,1806 В.
Задача 5. Составьте схему, напишите уравнения электродных реакций
гальванического элемента, состоящего из медной и кадмиевой пластин,
опущенных в раствор, содержащий собственные ионы с концентрацией
ионов 0,1 моль/л. Рассчитайте ЭДС этого элемента при 298 К. Изменится ли
ЭДС элемента, если концентрацию ионов увеличить в 10 раз? Стандартные
электродные потенциалы меди и кадмия равны соответственно 0, 34 В и
-0,44 В.
Мы выполнили поставленные задачи, и на следующем этапе я
предлагаю поговорить о процессе электролиза.
Для начала с помощью специальной программы выполним несколько
тестовых заданий. Ответьте, пожалуйста, на вопросы 1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 14.
А сейчас составим уравнения химических реакций протекающих при
электролизе растворов и расплавов разных электролитов: раствор и расплав
бромида калия, раствор и расплав хлорида меди (2).
Задача 6. При электролизе раствора сульфата меди (2) получили на
аноде при н.у. кислород объемом 560 мл. Напишите уравнения реакций,
протекающих на нерастворимых электродах и рассчитайте, сколько меди
выделилось на катоде.
Задача 7. Напишите уравнения реакций, протекающих на графитовых
электродах при электролизе: а) расплава хлорида кальция; б) раствора
хлорида кальция. Сколько времени необходимо вести электролиз при силе
тока 1 А, чтобы на катоде выделилось вещество массой 4 г для реакции а.
Контроль усвоения: для контроля уровня усвоения полученных знаний и
умений вы самостоятельно выполните задания практической работы № 7.
Выдача домашнего задания: подготовка к лабораторной работе
«Потенциометрическое титрование», повторить понятия «электрод»,
«водородный показатель», «титрование».