Proiect Didactic A Marinescu [628344]

– ELECTROLIZA –
METODĂ DE OBȚINERE A SUBSTAN ȚELOR
COMPUSE, A METALELOR ȘI NEMETALELOR
Lecție proiectat ă de: Prof. Alexandra Gabriela MARINESCU
CHIMIE – CLASA a XII- a
Liceul Teoretic „Ion Luca Caragiale” Moreni

Introducere | Activități | Evaluare | Concluzii
Introducere

Aplicarea electrochimiei permite sa se obtina cantitati mari de produse importante, cum sunt: hidrogenul, oxigenul, clorul, hid roxizii alcalini, acidul
sulfuric, acidul azotic.
Aceste substante au multiple utilizari. Astfel, clorul – Cl 2 – este utilizat la: sterilizarea apei potabile, obtinerea PVC, obtinerea HCl, obtinerea
dezinfectantilor menajeri, obtinerea decolorantilor pentru rufe , obtinerea pesticidelor, a vopselelor si a colorantilor; hidrogenul – H2 – este utilizat la:
obtinerea NH 3, obtinerea fibrelor poliamidice, obtinerea margarinei, se foloseste ca si combustibil, ca reactiv de hidrogenare; hidroxidul de sodiu –
NaOH – este utilizat la fabricarea sapunului, obtinerea matasii artificiale, rafinarea uleiurilor vegetale comestibile, obtinerea N a2CO 3, ca reactiv de
neutralizare; acidul sulfuric – H2SO 4 – este utilizat ca deshidratant, reactiv de sulfonare in chimia organica, la prepararea matasii, vascoza, sub forma
de sulfat de metil in reactii de alchilare, ca electrolit in acumulatorul cu plumb; acidul azotic – HNO 3 – este utilizat la prepararea nitroglicerinei, nitratilor
de celuloza, sub forma de amestec nitrant la obtinerea nitrobenzului, la prepararea TNT.
Obiective : la finalul lectiei, elevii vor fi capabili:

O1 – sa indice substante simple si compuse care se obtin prin electroliza;
O2 – sa modeleze procesele de la electrozi si reactia globala;
O3 – sa indice ordinea de descarcare la electrozi a ionilor prezenti in diferite solutii conform seriei activitatii electrochimic e;
O3 – sa indice reactivii si ustensilele folosite in experimentele realizate;
O4 – sa simuleze experimente folosind instrumentatia virtuala pent ru realizarea unei instalatii de electroliza, punand in evident a procesele de la
electrozi.
sus
Activitățile experimentului
Lectia se desfasoara in laboratorul de informatica dotat cu 12 calculatoare pe care se instaleaza programul Crocodile Chemistry . Elevii vor lucra in
grupe de cate 2 la un calculator, efectuand pe rand experimentele virtuale. Vor face observatiile si vor stabili concluziile im preuna.
Descrierea activitatii de invatare
Reactualizarea cunostintelor – profesorul propune un exercitiu :
Se considera procesele:
Cu (s) → Cu+2
(aq) +2e
Ag+
(aq) + e → Ag (s)
Cerinte :
a. identificati procesul de oxidare si procesul de reducere;
b. reprezentati pila a carei functionare se bazeaza pe aceste procese;
c. scrieti ecuatia reactiei redox pe care se bazeaza functionarea pilei;
d. descrieti cum se poate construi o astfel de pila.

In continuare, se vor realiza cu ajutorul programului Crocodile Chemistry o serie de simulari demonstrative pentru mai multe ex perimente virtuale, din
care elevii vor invata ce procese au loc intr-o celula de electroliza si importanta substantelor obtinute in acest mod.
Elevilor li se mentioneaza faptul ca intr-o celula de electroliza procesele de la electrozi au loc ca si intr-o celula galvanic a (oxidarea la anod, reducerea
la catod, cu deosebirea ca semnul electrozilor este invers: anodul este pozitiv si catodul negativ, intr-o celula de electroliz a). De asemenea, prin
conversatie euristica se apeleaza la cunostintele lor despre seri a de activitate a metalelor pentru a intelege migratia ionilor catre electrozii
corespunzatori, mai exact ordinea de descarcare a ionilor la electrozi. La efectuarea electrolizei solutiilor de electroliti tr ebuie sa se tina seama
intotdeauna de ionii proveniti din ionizarea solventului. Astfel, in solutiile apoase exista in afara de ionii electrolitului s i ioni de hidroniu si ioni hidroxil.
Acesti ioni se deplaseaza in campul electric o data cu ionii el ectrolitului si pot parrticipa sau nu, la reactii cu schimb de electroni cu electrozii. Care
dintre ioni vor reactiona la electrozi, depinde de reactivitatea lor. In general, cu cat un metal cedeaza mai usor electronii lui de valenta, deci cu cat
este mai electropozitiv, cu atat formeaza ioni care se vor r educe mau greu la catod. Rezulta ca, in conditii identice de lucru se vor reduce mai usor
ionii metalelor mai putin active (ex. Cu, Ag, Au), in timp ce ionii metalelor active (metalele alcaline si alcalino-pamantoase) se vor reduce mai greu.
Ionii de hidrogen au o comportare intermediara.
Prin aranjarea metalelor in ordinea in care are loc reducerea ionilor la catod, s-a obtinut seria activitatii electrochimice sau seria Beketov-Volta :
K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H2 ,Cu, Bi, Sb, Hg, Ag, Pt, Au (scade reactivitatea chimica spre Au)
Ordinea de descarcare la electrozi a catorva ioni este urmatoarea:
Au3+,Hg2+,Ag+, Cu2+, Bi3+, H+, Sn2+, Fe2+, Ni2+, Zn2+, Mg2+, Al3+, Na+, Ca2+, Ba2+, K+
Anioni: I-, Cl-, HO-, NO 3-, SO 42- (creste usurinta de descarcare spre iod)
Se vizualizeaza secventele videoproductiei didactice.
Se cere elevilor sa efectueze experimentul virtual pentru realizarea electrolizei solutiei apoase de NaCl.
Astfel, ei sunt solicitati sa efectueze electroliza conform instructiunilor din pasii 2 si 3 a ai scenei 1.
Dupa terminarea experimentului li se solicita de catre profesor sa noteze observatiile si concluziile in modul cum sunt prezent ate in pasii 4 si 5 din
scena 1.

Dupa completarea observatiilor si concluziilor sunt rugati sa veri fice daca procesele scrise de ei sunt corecte prin accesarea optiunilor oferite de
program.
In continuare se efectueaza electroliza solutiei de CuSO 4, experiment descris in scena 2. Elevii sunt rugati sa respecte cerintele din scena 2 , pasii 1
si 2.
Observatiile si concluziile le vor completa conform pasului 3 din aceasi scena a experimentului.

Aplicatii:
Se cere elevilor sa realizeze electroliza solutiilor de CuCl 2 si AgNO 3, solicitandu-le sa aplice cunostintele dobandite in ora respectiva cu privire la
facilitatile oferite de acest program de experimentare virtuala.

sus

Evaluare

Criterii Începă tor Mediu Expert
Implicarea elevilor în
realizarea experimentelor
virtuale propuse elevii se implica greoi in
activitati, nu au deprinderi de
manevrare a computerului, se
adapteaza greu la tehnica
instrumentatiei virtuale elevii au deprinderi de manevrare
a computerului si se adapteaza
usor in tehnica folosirii
instrumentatiei virtuale cu ajutorul
profesorului elevii efectueaza singuri
experimentele virtuale propuse
manevrand cu usurinta
instrumentatia virtuala dupa
simularea demonstrativa initiala
Înțelegerea conceptului de
fenomen de electroliza;
migratia ionilor spre
electrozii corespunzatori,
descarcarea lor la electrozi,
modelarea proceselor cu
schimb de electroni elevii definesc intr-o maniera
limitata notiunile invatate;
nu s-a constatat o intelegere
flexibila a semnificatiei
notiunilor elevii pot defini si descrie notiunile
folosite cu propriile cuvinte;
s-a constatat un anumit grad al
capacitatii de aplicare corecta a
notiunilor in situatii similare elevii inteleg pe deplin
semnificatia notiunilor
prezentate putand sa opereze
usor si corect cu ele in toate
situatiile
Interpretarea observatiilor si
stabilirea concluziilor elevii interpreteaza greoi
observatiile, iar pentru stabilirea
concluziilor apeleaza de fiecare
data la informatiile initiale elevii interpreteaza usor
observatiile proceselor care au
loc la electrozii celulei de
electroliza si modeleaza usor
reactiile chimice de la electrozi si
reactia globala elevii interpreteaza foarte usor
observatiile, indicand cu usurinta
ordinea de descarcare la
electrozi a ionilor prezenti in
solutiile utilizate in vederea
scrierii proceselor redox de la
electrozi si a reactiei globale

sus

Concluzii
Folosirea Instrumenta ției Virtuale, mai exact a pachetului software Crocodile Chem istry, pentru realizarea unor experimente virtuale în vederea
folosirii lor la lec țiile de chimie prezint ă următoarele avantaje:
™ permite profesorului și elevilor s ă creeze rapid, u șor și în siguranță experimente virtuale necesare înț elegerii unor fenomene;
™ nu se consum ă efectiv substan țe, nu se sparg aparate, materiale care de obicei sunt foarte scumpe;
™ nu se lucreaz ă în mediu toxic ca într-un laborator de chimie;
™ sunt eliminate accidentele în cazul efectuă rii unor experimente cu grad ridicat de periculozitate;
™ experimentele virtuale pot fi realizate într-un timp mult mai scurt, economisindu-se astfel timp.

Folosirea excesiva a Instrumentatiei Virtuale in detriment ul folosirii laboratorului real de chimie prezinta riscul ca elevii s ă nu-și formeze deprinderi de
mânuire a ustensilelor și aparaturii de laborator, de manipulare a substan țelor chimice, de observare atentă a unui fenomen.
Profesorul, cel care proiecteaz ă activitatea de predare-înv ățare-evaluare, trebuie s ă îmbine toate metodele, s ă foloseasc ă toate mijloacele pe care le
are la dispozi ție astfel încât toate obiectivele s ă fie realizate la nivelul cel mai ridicat.
sus