Применение стратегии «Зигзаг» при изучении электролиза

     При построении уроков в рамках технологии развития критического мышления можно использовать разные стратегии. Предлагаю познакомиться с приемом «Зигзаг» на примере урока по теме «Электролиз. Практическое применение электролиза».

     Цель урока: на основании знаний о химических реакциях, протекающих в гальванических элементах, и нахождении металлов в природе учащиеся должны получить представление об электролизе как окислительно-восстановительном процессе, ознакомиться с его значением для химической промышленности, металлургии и других отраслей народного хозяйства.

     Ход урока:

1.    Стадия вызова и целеполагания

Предлагается учащимся ответить на вопросы:

ØЧто вы знаете и хотите узнать по данной теме?

ØЧто известно об электролизе из курса физики?

2.    Стадия работы с текстом

Учащимся раздается текст по теме «Электролиз» и вопросы к нему.

Электролиз

     Совокупность окислительно-восстановительных реакций, которые протекают на электродах при пропускании электрического тока через растворы или расплавы электролитов, называется электролизом.

     На катоде происходит процесс передач электронов катионам из раствора или расплава, поэтому катод служит восстановителем. На аноде происходит отдача электронов анионами, поэтому анод является окислителем.

    Как на аноде, так и на катоде могут происходить конкурирующие процессы. При выборе наиболее вероятных процессов на аноде и катоде следует исходить из положения, что протекает та реакция, для которой требуются наименьшие затраты энергии. Кроме того, рассматривая электролиз солей с инертным электродом, используются следующие правила:

1.    На аноде могут образоваться следующие продукты:

·       При электролизе растворов, содержащих анионы кислородосодержащих кислотных остатков и фторид-ион, а также растворов щелочей выделяется кислород;

·       При окислении анионов бескислородных кислотных остатков (кроме фторид-иона) выделяются хлор, бром, йод и т.д.;

·       При окислении анионов органических кислот образуется углекислый газ.

2.    При электролизе растворов солей, содержащих металлы, которые расположены в ряду напряжений левее алюминия, на катоде выделяется водород; если металл расположен правее водорода, то на катоде выделяется металл.

3.    При электролизе растворов солей, содержащих металлы, которые расположены в ряду напряжений между алюминием и водородом, на катоде могут протекать конкурирующие процессы восстановления катионов металла и водорода.

При электролизе водного раствора хлорида меди двухвалентной на инертных электродах на катоде выделяется медь, на аноде – газообразный хлор. Если в качестве анода взять медную пластинку, то на катоде выделяется медь, а на аноде, где происходят процессы окисления, вместо выделения хлора протекает окисление анода (меди). В этом случае анод растворяется и ионы меди переходят в раствор. Таким образом, электролиз растворов солей с использованием растворимого анода сводится к окислению материала анода (его растворению) и сопровождается переносом металла с анода на катод. Это свойство широко используется при рафинировании металлов (очистке от загрязнения).

Для получения высокоактивных металлов (натрий, магний, кальций), легко вступающих во взаимодействие с водой, применяют электролиз расплавов солей или оксидов. Если пропускать электрический ток через водный раствор соли активного металла и кислородосодержащей кислоты, то ни катионы металла, ни анионы кислотного остатка не разряжаются. На катоде выделяется водород, а на аноде – кислород, и электролиз сводится к электролитическому разложению воды.

Отметим, наконец, что энергетически выгоднее проводить электролиз растворов электролитов, чем их расплавов, так как электролиты (соли и щелочи) плавятся при высоких температурах.

Вопросы первой группе

1.    Дайте определение электролиза.

2.    Сформулируйте основные правила электролиза.

     Вопросы второй группе

1.    Охарактеризуйте роль катода и анода в электролизе.

2.    Сравните электролиз раствора хлорида меди двухвалентной на инертном электроде и с использованием медного анода.

Вопросы третьей группе

1.    В чем, на ваш взгляд, принципиальное отличие электролиза расплавов и растворов?

2.    Отметьте роль и практическое применение электролиза.

Делим класс на три группы. Учащиеся выбирают в группе ведущего, который координирует работу. Организуем работу в группах. При необходимости консультируем учащихся.

После обсуждения вопросов в группах учащиеся пересаживаются, то есть состав групп меняется. Учащиеся объясняют членам новой группы свой блок вопросов. Таким образом, в каждой группе создается целостное представление об электролизе и его применении.

3.    Стадия рефлексии

Предлагается учащимся обсудить, что такое электролиз, при каких условиях он протекает, как составлять схемы электролиза. По итогам обсуждения школьники записывают в тетрадях выводы.

После этого предлагается каждой группе составить кластер по теме и устно представить его.

В заключение подводятся итоги урока, возвращаясь к его целям, дается домашнее задание по составлению уравнений электролиза.