Elektroliza jako proces. Scenariusz integrujący wiedzę chemiczną i biologiczną

Cel ogólny - zapoznanie uczniów ze zjawiskiem procesu elektrolizy i produktami elektrolizy różnych związków nieorganicznych.

Cele szczegółowe- uczeń powinien umieć:
- zbudować obwód zgodnie z instrukcją, z zachowaniem ostrożności;
- wykonać ćwiczenia zgodnie z instrukcją;
- ułożyć równania obserwowanych reakcji chemicznych;
- zdefiniować pojęcie elektrolizy;
- wyjaśnić, czym różni się ogniwo od elektrolizera.

Formy pracy:
Praca zbiorowa zindywidualizowana.

Metody:
a) główna- poglądowa (ćwiczenia uczniowskie);
b) wspomagająca- słowna(pogadanka z dyskusją).

Środki dydaktyczne:
a) szkło i sprzęt laboratoryjny- zestaw do elektrolizy;
b) odczynniki: roztwory wodne CuSO4, CuCl2, i NaCl, papierek wskaźnikowy.

Przebieg lekcji

I. Cześć wstępna:
1. Czynności organizacyjne lekcji;
2. Przypomnienie wiadomości na temat szeregu napięciowego, procesów zachodzących w ogniwach i poszczególnych półogniwach oraz nazw poszczególnych półogniw.
II. Cześć główna:

1. Podział uczniów na 3 grupy ( nauczyciel chemii).
2. Wyjaśnienie budowy obwodu prądu (nauczyciel fizyki).
3. połączenie obwodów przez uczniów zgodnie ze schematem w instrukcji (nadzór nauczyciel fizyki).
4. Wykonanie przez uczniów grupy I ćwiczenia 1.(elektroliza wodnego roztworu CuCl2) zgodnie z instrukcją (nadzór nauczyciela fizyki) i omówienie w formie pogadanki 9nauczyciel chemii):
a) opis doświadczenia;
b) obserwacje;
c) wnioski- wspólny zapis na tablicy równań zachodzących reakcji.
5. Sformułowanie definicji elektrolizy i elektrolizera – próby uczniów (nauczyciel chemii).
6. Wykonywanie przez uczniów grupy II ćwiczenia 2.(elektroliza wodnego roztworu CuSO4 ) zgodnie z instrukcją (nadzór nauczyciela fizyki) i omówienie (nauczyciel chemii):
a) opis doświadczenia;
b) obserwacje;
c) wnioski – wspólny zapis na tablicy równań zachodzących reakcji i podanie odczynu roztworu (informacja nauczyciela, że aniony tlenowych reszt kwasowych w roztworach wodnych nie ulegają elektrolizie).
7. Wykonywanie przez uczniów grupy III ćwiczenia 3.(elektroliza wodnego roztworu NaCl ) zgodnie z instrukcją (nadzór nauczyciela fizyki) i omówienie w formie pogadanki (nauczyciel chemii):
a) opis doświadczenia;
b) obserwacje;
c) wnioski - wspólny zapis na tablicy równań zachodzących reakcji i podanie odczynu roztworu (informacja nauczyciela, że kationy metali lekkich w roztworach wodnych nie ulegają elektrolizie).
III. Cześć końcowa:
1. Integracja wiedzy. Sformułowanie odpowiedzi na pytania:
a) Na czym polega elektroliza?
b) Czym różni się ogniwo od elektrolizera?
2. Wspólne wypełnienie tabeli (nauczyciel chemii):

Podobieństwa i różnice w pracy ogniwa i elektrolizera

Podobieństwa Różnice
ogniwo elektrolizer
Na katodzie – redukcja
Na anodzie - utlenienie Reakcje przebiegają samorzutnie, powodując powstawanie różnicy potencjałów (napięcia) między elektrodami.
Katoda – dodatnia
Anoda - ujemna Proces wymuszony, zachodzący pod wpływem przyłożonego z zewnątrz napięcia.

Katoda – ujemna
Anoda - dodatnia

3. Ocena pracy uczniów (obie nauczycielki).
4. Praca domowa (nauczyciel chemii):
Ułóż reakcje elektrolizy wodnych roztworów ZnBr2, ZnSO4, KBr i podaj odczyn roztworu po reakcji.


Instrukcja do ćwiczenia 1.

1.Zbuduj obwód według schematu:

Uwaga!
Podłączenie do prądu jest dopuszczalne tylko w obecności nauczyciela.
2. Po podłączeniu do źródła prądu zaobserwuj:
a) zmiany zabarwienia roztworu:
b) zmiany na elektrodach węglowych:
c) odczyn roztworu.
3. Zapisz równania reakcji chemicznych zachodzących na elektrodach.


Instrukcja do ćwiczenia 2.

1.Zbuduj obwód według schematu:

Uwaga!
Podłączenie do prądu jest dopuszczalne tylko w obecności nauczyciela.
2. Po podłączeniu do źródła prądu zaobserwuj:
a) zmiany zabarwienia roztworu:
b) zmiany na elektrodach węglowych:
c) odczyn roztworu.
3. Zapisz równania reakcji chemicznych zachodzących na elektrodach.


Instrukcja do ćwiczenia 3.

1.Zbuduj obwód według schematu:

Uwaga!
Podłączenie do prądu jest dopuszczalne tylko w obecności nauczyciela.
2. Po podłączeniu do źródła prądu zaobserwuj:
a) zmiany zabarwienia roztworu:
b) zmiany na elektrodach węglowych:
c) odczyn roztworu.
3. Zapisz równania reakcji chemicznych zachodzących na elektrodach.