Урок 9
Тема. Електролітична дисоціація. Електроліти і неелектроліти.
Мета:сформувати поняття «електроліти» і «неелектроліти»;
пояснити сутність та механізм електролітичної ди
соціації; встановити залежність електропровідності
розчинів від виду хімічного зв’язку й типу кристалічної
ґратки розчиненої речовини; сформувати вміння запи
сувати рівняння електролітичної дисоціації; розвивати
вміння спостерігати, порівнювати, робити висновки.
Матеріали:вода водопровідна і дистильована, розчини хлоридної
кислоти, кальцій і натрій гідроксиду, натрій хлориду,
цукру, тверді зразки міді або сталі, кальцій і натрій
гідроксиду, натрій хлориду, цукру.
обладнання: Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва,
таблиця розчинності солей, кислот і основ у воді, гальва
нометр, установка для демонстрації електропровідності
розчинів і розплавів, що складається з ванни для елек
тролізу, електродів і джерела електричного струму.
Базові поняття
та терміни:
розчин, розчинник, електроліти, неелектроліти, роз
чинена речовина, йони, електропровідність, електрич
ний струм, хімічний зв’язок, кристалічна ґратка.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Методи
навчання:
пояснювальноілюстративні, наочні; словесні, репро
дуктивні; частково пошукові; евристичні, дослідницькі.
структура уроку
І. Організаційний етап ................................ 3 хв.
ІІ. Актуалізація опорних знань...........................5 хв
ІІІ. Вивчення нового матеріалу ........................... 22 хв
IV. Узагальнення та закріплення знань....................10 хв
V. Домашнє завдання...................................2 хв
VI. Підбиття підсумків уроку ............................. 3 хв
хід уроку
І. організаційний етап
Привітання. Повідомлення девізу уроку: «Щоб пізнати, слід навчитися
спостерігати».
Учитель просить учнів пояснити девіз уроку і спрогнозувати основний
вид діяльності на уроці, потім повідомляє тему уроку. Учням пропонується
визначити, про що піде мова на уроці, і сформулювати мету уроку.
ІІ. Актуалізація опорних знань
Бесіда f f
1. Що являє собою електричний струм?
2. Які заряджені частинки вам відомі?
3. Які речовини проводять електричний струм?
4. Які частинки є носіями електричного струму в металах?
5. У яких речовинах існують йони?
6. Які типи кристалічних ґраток вам відомі?
ІІІ. Вивчення нового матеріалу
1. Поняття про електроліти
Бесіда f f
Властивості речовин залежать від їхньої будови: від особливостей крис-талічних ґраток та типу хімічних зв’язків. Учитель просить учнів назвати
речовини, які, на їхню думку, крім металів можуть проводити електричний
струм. Учні висловлюють свої міркування та пояснюють їх.
Учитель пропонує перевірити їхні гіпотези за допомогою дослідження.
У разі відсутності приладів для дослідження електропровідності для
демонстрації можна використати відеофрагменти дослідів або анімаційні
моделі, які містяться в деяких програмних педагогічних засобах для під-тримки навчання хімії.
Демонстрація f f
Учитель демонструє досліди з дослідження електропровідності різних
речовин з йонним і ковалентним полярним зв’язком та їх розчинів.
1. Демонстрація електропровідності твердих зразків міді або сталі,
кальцій гідроксиду, натрій гідроксиду, натрій хлориду, цукру.
2. Демонстрація електропровідності дистильованої та водопровідної
води, розчинів хлоридної кислоти, кальцій гідроксиду, натрій гідро-ксиду, натрій хлориду, цукру.
Учитель розповідає про електропровідність розплавів натрій гідроксиду,
натрій хлориду, цукру.
Учні порівнюють електропровідність речовин з йонним, ковалентним
полярним і слабко полярним зв’язком у різних станах, роблять висновки.
Результати досліджень вони записують до табл. 1.
Таблиця 1
речовина
характеристика
вид хімічного
зв’язку
тип кристаліч-ної ґратки
тверда розчин
роз-плав
Мідь Металічний Металічна Так — —
речовина
характеристика
вид хімічного
зв’язку
тип кристаліч-ної ґратки
тверда розчин
роз-плав
Н2О (дис-тильована)
Ковалентний
полярний
Молекулярна — — Ні
Н2О (водо-провідна)
Ковалентний
полярний
Молекулярна — — Так
HCl Ковалентний
полярний
Молекулярна — Так —
Ca(OH)2
Йонний Йонна Ні Так —
NaOH Йонний Йонна Ні Так Так
NaCl Йонний Йонна Ні Так Так
Цукор Ковалентний
полярний
Молекулярна Ні Ні Ні
Розповідьfучителя f f
Вивчаючи властивості розчинів різних речовин, учені помітили, що
розчини більшості неорганічних сполук, наприклад кухонної солі, соди,
калійної селітри, добре проводять електричний струм, їх назвали елек-тролітами. А чиста вода й розчини багатьох органічних речовин — цукру,
етилового спирту — не мають цієї властивості, вони є неелектролітами.
Багато солей, навіть нерозчинних у воді, наприклад барій сульфат, про-водять електричний струм у розплавленому вигляді.
Речовини, розчини або розплави яких проводять електричний струм,
називають електролітами, а речовини, що не проводять струм ні в розчині,
ні в розплаві,— неелектролітами.
Приналежність речовини до електролітів або неелектролітів визнача-ється видом хімічного зв’язку. До електролітів належать сполуки з йонним
або сильно полярним ковалентним зв’язком — солі, кислоти, основи, до не-електролітів — речовини з неполярними або слабко полярними зв’язками,
наприклад кисень, спирт.
речовини
електроліти
Розчини або розплави проводять
електричний струм
(солі, кислоти, основи)
Ні розчини, ні розплави не про-водять електричного струму
неелектроліти
Закінчення табл. 1
2. Електролітична дисоціація
Бесіда f f
Струм — це спрямований рух заряджених частинок. Які ж частинки
містяться в розчинах і розплавах електролітів?
1. Пригадайте механізм розчинення йонної речовини у воді.
2. Під дією чого руйнується кристал солі?
3. У якому стані перебувають йони в розчині?
Учитель підводить учнів до розуміння, що гідратовані йони в розчині
рухаються вільно і при наявності різниці потенціалів можуть рухатися
впорядковано. Можна зауважити, що гідратна оболонка перешкоджає
негативним і позитивним йонам взаємодіяти між собою. (Демонструється
схема або анімаційна комп’ютерна модель процесу.) Далі учні обговорюють
такі питання.
1. Які частинки утворюватимуться при розчиненні речовини з моле-кулярною кристалічною ґраткою? Чи можуть вони бути носіями
електричного струму?
2. Чому розплави речовин з йонними типом хімічного зв’язку є про-відниками електричного струму? Як ви гадаєте, що відбувається
з йонною речовиною під час її плавлення?
Розповідьfучителя f f
Процес розпаду речовини на йони при розчиненні у воді або плавленні
називають електролітичною дисоціацією.
Це явище вивчав шведський учений Сванте Арреніус. Він виявив, що
розчини, які проводять електричний струм, містять більше частинок, ніж
можна було б очікувати виходячи з кількості розчиненої речовини. На-приклад, якщо у воді розчинити 1 моль натрій хлориду NaCl, то загальне
число частинок у розчині буде у два рази більше — 2 моль.
Знаючи будову натрій хлориду, ми можемо пояснити це явище. Натрій
хлорид — йонна сполука, у вузлах кристалічної ґратки якої перебувають
йони. У натрій хлориді кількістю 1 моль міститься 2 моль йонів — 1 моль
йонів Na+
і 1 моль йонів Cl
–
. При розчиненні у воді ці йони переходять
у розчин, тобто речовина дисоціює на йони.
Таким чином, головна відмінність електролітів від неелектролітів по-лягає в тому, що у водному розчині електроліти розпадаються (дисоціюють)
на позитивно і негативно заряджені йони. Цей висновок, зроблений Аррені-усом, ліг в основу сформульованої ним теорії електролітичної дисоціації.
Проводячи численні експерименти, Арреніус довів, що під дією елек-тричного поля позитивно заряджені йони (катіони) рухаються до негатив-ного електрода (катода), а негативно заряджені йони (аніони) — до пози-тивного електрода (анода). Спрямований рух йонів забезпечує електричну
провідність розчинів і розплавів.
Процес електролітичної дисоціації зазвичай записують у формі рівнян-ня, де замість знака рівності використовують стрілку. Наприклад, рівняння
дисоціації натрій хлориду записується так: NaCl → Na++ Cl
–
.
Аналогічно дисоціює й кальцій хлорид: CaCl
2→ Ca
2+ + 2Cl
–
.
У кристалах калій нітрату KNO3
містяться катіони Калію й нітрат-аніони, що є групою атомів. При розчиненні солі у воді вони переходять
у розчин внаслідок дисоціації: KNOKNO 33→++−.
У цих рівняннях не зазначені молекули води. Проте вода — найваж-ливіший учасник процесу дисоціації. Завдяки їй відбувається руйнування
йонного кристала, а отже, і роз’єднання його на окремі йони.
При дисоціації солей і основ у розчин переходять йони, що в них міс-тяться. Але електролітами є і деякі речовини з полярними ковалентними
зв’язками, наприклад хлороводень. Як же відбувається дисоціація таких
речовин? Хлороводень — газ, що складається з полярних молекул НСl.
Кожну молекулу, яка потрапляє в розчин, негайно оточують диполі води,
притягаючись до неї протилежно зарядженими кінцями. У результаті та-кої взаємодії полярний зв’язок у молекулі НСl перетворюється на йонний,
а йони, що утворюються, переходять у розчин. (Учитель демонструє схему
або анімаційну комп’ютерну модель процесу.)
У розчинах деяких сполук з полярними ковалентними зв’язками поряд
з йонами присутні й недисоційовані молекули. Саме вони обумовлюють
різкий запах розчинів оцтової (ацетатної) кислоти, сірководню й деяких
інших речовин.
IV. Узагальнення та закріплення знань
Колективнеfобговорення f f
Узагальнюючи вивчений матеріал, учитель за допомогою учнів розкри-ває залежність між видами хімічного зв’язку, типами кристалічних ґраток
і властивостями розчинів і розплавів речовин щодо їх електропровідності.
Заповнюється табл. 2, у якій відтворюються характерні властивості елек-тролітів і неелектролітів.
Таблиця 2
критерії електроліти неелектроліти
Визначення Речовини, розчини або
розплави яких проводять
електричний струм
Речовини, розчини або роз-плави яких не проводять
електричного струму
Вид хімічного
зв’язку
Йонний чи ковалентний
полярний зв’язок
Ковалентний неполярний
або слабополярний зв’язок
Тип криста-лічної ґратки
Йонна або молекулярна Атомна або молекулярна
Приклади Солі — натрій хлорид,
калій нітрат.
Луги — кальцій гідроксид,
натрій гідроксид.
Кислоти — хлоридна, суль-фатна, нітратна
Кисень, азот, водень, цу-кор, метан, спирт
Завданняfдляfзакріпленняfматеріалу f f
1. У наведеному переліку підкресліть електроліти.
CO
2
; H2SO
4
; CuCl
2
; Fe(OH)
3
; Al2(SO
4
)
3
; H2SiO
3
;
NaOH; вугілля, BaSO4
; K2CO
3
.
2. Випишіть окремо катіони та аніони.
Mg2+
, Cl
–
, SO4
2−
, Na+
, K+
, I
−
, Al3+
, OH–
.
3. Напишіть рівняння електролітичної дисоціації наведених речовин,
якщо вона можлива.
K2SO
4
; CaCl
2
; Cu(OH)
2
; Zn(NO
3
)
2
; Fe
2(SO
4
)
3
.
4. Напишіть формули та назви речовин, які під час дисоціації утворили
такі йони:
а) Na+
і I
–
; б) Fe
3+
і NO3
−
; в) K+
і SO4
2−
.
V. Домашнє завдання
1. Виконати завдання за підручником.
2. Виконати домашній експеримент (за бажанням).
Учитель роздає картки з інструкцією.
Домашній експеримент «рух іонів у розчині»
Вам знадобиться: розчин мідного купоросу (купрум сульфату), фільтру-вальний або промокальний папір, квадратна батарейка на 4,5 В.
Покладіть на скляну пластинку смужку фільтрувального паперу й змо-чіть його розчином купрум(ІІ) сульфату (мідного купоросу). Блакитне
забарвлення розчину обумовлене йонами Купруму Cu
2+
. Доторкніться до
паперу електродами звичайного гальванічного елемента (батарейки). Спо-стерігайте, в бік якого електрода зсувається кольорова пляма. Запишіть
спостереження.
VІ. Підбиття підсумків уроку
Учитель просить учнів визначити, чи правильно було дібрано девіз
уроку, чи здійснилися прогнози учнів щодо їхньої діяльності на уроці.
|
