урок- конференция. Техническое применение электролиза.
учебно-методический материал (физика, 10 класс) по теме

                                                                                                Приложение № 7  

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Лицей №5»

Урок  пресс-конференция

 «Техническое применение электролиза», в 10 классе

                                                    Подготовила:

                                                        учитель физики

                                                 Титова Т.Н.

г. Губкин

Урок     пресс-конференция по теме: « Техническое  применение  электролиза» 10 Б класс.

Учитель: Титова Т.Н., МОУ «Лицей №5» г.Губкина Белгородской обл.

   Цель:

1. Обобщить и систематизировать знания  учащихся по электролизу.
2. Расширить политехнический  кругозор учащихся.
3.  Развитие  познавательного интереса  и  практической  направленности.

План  урока:

1. Получение   чистых металлов из расплавов и растворов  электролитов.

2. Никелирование, хромирование, омеднение.

3. Гальванопластика.

4. Гальваностегия.

5. Электрополировка.

6. Электрометаллургия.

На  сегодняшней  конференции мы  приветствуем представителей:

 прессы,  журналистов  газеты «Таймс», а так же  детской газеты, раздел:  «Вопросы  наших  почемучек»,  ведущих   специалистов, инженеров цеха  гальваники,  инженеров–теоретиков, будущих светил  науки, исследователей,  консультантов и  художников.

 Слово  представителям  прессы.

  Газета: «Таймс».

 1.  Кому  принадлежит   приоритет в  изобретении   гальванопластики?

Слово  ведущему  специалисту.

- Посредством электролиза можно не только покрыть  предметы слоем того  или  иного  металла, но и  изготовить их  рельефные   металлические  копии. На примере    монеты  и  медали. Этот  процесс был  изобретен  Б. С. Якоби в 1836году. Для  изготовления  рельефной копии с  предмета  сначала  делают слепок из  какого-либо  пластичного  материала, например  воска.  Этот  слепок  делают  электропроводным, покрывая  его  графитом, и погружая  в электролитическую  ванну в  качестве  катода, где на нем и осаждается  слой   металла  нужной  толщины.

Гальванопластика находит  применение в  типографском  деле, в  процессе  электротипии.  Делают  слепок  из  воска  или пластмассы.   После  покрытия  его  графитом на  нем  осаждается  толстый  слой  меди.  Полученная  рельефная  копия набора  употребляется   для печатания.

Таким способом изготовляют клише  для печатания  денежных  знаков, матрицы  для  печатания  книг  и газет при большом тираже. Атомарный  кислород, выделяющийся  при  электролизе, является очень сильным  окислителем.  Он  используется  для  изготовления  различных  лекарств, например  йодоформа.

А вот  вопросы   от  наших   « Почемучек».

 - Что такое  электролиз, и  кто его  основатель?

Слово  берет теоретик – историк.

 - Повторим  теорию  электролитической  диссоциации и

процесс  электролиза, с учетом  того, что   теория электролитической  диссоциации трактуется  на  основе  гидратной теории   Менделеева  и  Каблукова.

Образование гидратированных ионов при растворении  кристаллов соли, щелочи и кислот в  воде объясняют на  основе применения представления об электрическом поле и  взаимодействии зарядов.

Историческая  справка   благодаря развитию теории растворов  на  основе работ Менделеева и  Каблукова  были  раскрыты причины электролитической  диссоциации.   Каблуков  установил тесную  связь теории электрической  диссоциации с  гидратной теорией  Менделеева.  Он  показал, что в  растворе гидратируются  не  только  молекулы, но и ионы. Основной  причиной электролита на ионы  является  его  взаимодействие с полярными  молекулами  воды.

Полярные  молекулы  воды  притягиваются  своими  отрицательными  полюсами  к  ионам  натрия, а  положительными - к ионам  хлора.  Непрерывное  движение молекул воды  приводит к отрыву ионов  натрия и хлора от поверхности кристалла. Вышедшие в раствор ионы  оказываются  связанными с молекулами  воды, т.е.  представляют  собой гидратированные  ионы.

        Учащиеся  вспоминают, что  процессы электролиза водных растворов  объясняются  на  основе  электрохимического  ряда  активности.  Сам  электролиз  трактуется   как  окислительно-восстановительный  процесс.

        С помощью  электролиза производят покрытие  металлических  предметов тонким  слоем другого металла, не  окисляющегося  на  воздухе, что предохраняет  предметы  от коррозии. Такой  способ называется гальваностегией. Она применяется для придания  металлам особых  свойств: твердости и электропроводности.

 Слово  предоставляется: « Юным  экологам».

- Современная  металлургия  не является экологически  чистым  производством. Каковы  пути  ее совершенствования  и развития  в дальнейшем?

Слово  ведущему  инженеру – новатору  электрометаллургического  участка.

- Электрометаллургия - это новый  способ получения чистых металлов  путем электролиза. В настоящее время  весь алюминий добывается  электролитически.  Для  его  добычи  строят  заводы  гиганты, которые потребляют миллиарды киловатт-часов  электроэнергии  в год. Таким же  образом  получают   натрий, магний,  бериллий из  соответствующих  расплавленных  руд. Медные руды содержат сернистые  соединения меди, ее окислы, а так же и примеси посторонних  металлов: никеля, свинца, мышьяка. Технология  производства  выглядит следующим  образом:  между  дном ванны и угольными электродами зажимают  электрическую дугу, в которой температура  может  превышать 2500 K.  В пламени дуги руда  плавится, и происходит электрическая   диссоциация молекул.  При прохождении электрического тока на  дне ванны  оседают   молекулы металла.  Расплавленный металл стекает по наклонному дну ванны в специальные  ковши.  Данный способ получения металлов является  экологически чистым.                                                                                                                  

Снова вопросы наших « Почемучек».

- Что такое рафинированное  масло  - это  понятно. А вот  рафинированная  медь - что это значит?

Слово  новатору  производства, бригадиру  участка.

- На  нашем  предприятии для  очистки, т.е.  рафинирования меди  от примесей других  веществ массивные листы металлургической  меди опускают в раствор медного купороса и  соединяют с положительным полюсом источника  тока.  В  качестве катода берут тонкие листы чистой меди.  При прохождении  тока через  электролит  чистая медь выделяется на катоде, а анод постепенно растворяется. Примеси  выпадают  в  осадок.  Концентрация медного купороса остается постоянной.

Слово  представителям журнала:  «Наука и жизнь».

 - Что такое «Тяжелая» вода и как реально ее можно получить?

- Спасибо  за интересный  вопрос.

- Слово научному руководителю лаборатории  НИИ, кандидату технических наук.

Тяжелой водой   D2 O называют  воду, в которой атомы водорода замещены атомами дейтерия  D- изотопа водорода с атомной массой 2. Тяжелая вода присутствует в небольшом количестве в обычной воде. В ней  положительные ионы D  обладают меньшей подвижностью, чем ионы водорода. Поэтому  в  выделяющемся при электролизе газе тяжелый водород присутствует в относительно меньшем количестве, чем в исходной воде, в электролите же концентрация тяжелой воды повышается. При длительном электролизе можно получить воду с высоким содержанием молекул  D2O. Тяжелая вода добывается для  нужд  ядерной энергетики. С ее достижениями вы  познакомитесь в 11 классе.

Представители  нашей типографии обратились к нам с просьбой, помочь им рассчитать прибыль  при тиражировании газет.

Слово научному  сотруднику - доктору экономических наук.

- Я  произвел вычисления и рассчитал затраты меди, необходимые для  покрытия восковой матрицы с текстовым набором, при условии ,что через  электролит  пропускали ток  плотностью  80 А/м2 в течении 30минут, где выход по току  составил  90%.

И снова  вопрос. Что такое  электрополировка?

  Ответ:

Как нам известно, масса вещества, осаждающегося на электроде и выделяющегося  в раствор, пропорциональна плотности тока.  У  выступов, как нам известно, напряженность  поля  больше, чем  на плоских участках поверхности, а на  вогнутых – меньше.   Поэтому, если  изделие  с шероховатой поверхностью погрузить в качестве  анода  в ванну, то неровности будут сглаживаться. На поверхности  исчезнут  выступы, т.е. она полируется. В результате чего поверхность металла становится ровной, блестящей.

Вопрос  от журнала « За рулем».

- Назовите пути повышения  антикоррозийных  свойств металлов.

 Слово  инженеру- экспериментатору.

- Посредством электролиза  можно  покрыть металлические предметы слоем другого металла.  Этот  процесс называется  гальваностегией. Особое техническое   значение имеют при этом  электролитические покрытия  трудно  окисляемыми металлами, в частности – никелирование и хромирование, а так же  серебрение и золочение, часто применяемое   для  предохранения металлов от разрушения на   воздухе. Так  осуществляется  борьба с коррозией. Важной задачей полировки  является упрочнение  металла, т. е. отсутствие трещин, царапин  в  изделии. Она применяется  для декоративной  отделки поверхности изделия из алюминия, никеля, меди и нержавеющей  стали.

Разрешите   наш  спор.

 Слово инженеру-  исследователю.

- Необходимо выяснить: зависит ли  сопротивление электролита от концентрации раствора, его температуры,  рода вещества,  расстояния  между  электродами,  и площади  их поперечного сечения? При  возможности провести эксперимент.

На этом наша  пресс-конференция  подходит к концу. Мне очень хотелось бы  поблагодарить ее  участников. И подвести  итоги урока.

Дополнительный материал.  Задача.

 Сколько электроэнергии  надо затратить для получения 2,5  литров водорода при температуре 25 С и давлении 100к Па, если электролиз проходит при напряжении  5В и К.П.Д. установки  75%.