Elektrolýza

Metody práce:

• Spolupráce v tříčlenných týmech
• Práce s učebnicí, popř. se zápisky z minulých hodin

Časový plán:

Práce je určena na dvouhodinové laboratorní cvičení, ale lze ji stihnout i v průběhu jedné vyučovací hodiny za předpokladu, že pracovní list si žáci zkompletují jako domácí samostatnou práci.

Pár dobrých rad:

• Upozorněte žáky, aby si před použitím každého vodiče utáhli konektory („banánky“).
• Žárovku zařazujeme z důvodu kontroly průchodu elektrického proudu.
• Pokud nemáte tolik funkčních spínačů, zapojte obvod bez nich.
• Zkontrolujte sestavení elektrického obvodu, než dovolíte žákům zapojit do zdroje.
• Mějte u sebe stále několik náhradních žárovek, krokosvorek a funkční voltmetr. V praxi se téměř vždy objeví skupina, které to nebude fungovat, a je třeba co nejrychleji odstranit chybu (často špatný dotyk u krokosvorky, u banánku a prasklá žárovka).
• Doporučuji pracovat najednou s maximálně 5–7 skupinami, víc už učitel stíhá problematicky.
• Doporučené napětí: 9–12 V.
• Upozorněte žáky na nutnost, aby klíč a elektroda byly v roztoku postaveny rovnoběžně, aby došlo k co nejlepšímu pomědění.
• Pokud to dovolují technické možnosti a čas, je zajímavé dát každé skupině elektrolyt o jiné koncentraci a na závěr porovnat hmotnost vyloučené mědi. Další možností je, aby každá skupina pracovala s jiným napětím.
• Místo klíčku lze použít i obyčejný hřebík.

Poznámky k pracovnímu listu:

Co by žáci měli pozorovat:

Klíč se poměďuje, na anodě vznikají bublinky chloru. Někdy je i cítit slabý zápach vzniklého chloru a okolí anody se zabarvuje do žluta. Aby byly tyto úkazy dostatečně vidět, bylo by třeba vytvořit téměř nasycený roztok CuCl₂. Z hlediska úspory chemikálií docela stačí, že žáci zaznamenají pomědění klíče.

Žáci nezřídka pozorují poměďování již při ponoření klíče do roztoku bez zapojení elektrického proudu. Je vhodné jev vysvětlit přes řadu reaktivity.

Reakce:

               CuCl₂ → Cu²⁺ + 2 Cl^-

Cu²⁺ měďnatý kation, Cl^- chloridový anion

Katoda:                             Cu²⁺ + 2 e^- → Cu

Anoda:                               Cl^- → Cl + e^-

                                           Cl +Cl → Cl₂

Všechny reakce jsou slovy popsány v TL.

Odpovědi na otázky:

1. Definice elektrolýzy je uvedena v TL.
2. El. proud v pevných látkách vedou volné elektrony, v kapalinách ionty.
3. Chlorid měďnatý má v pevném skupenství všechny částice vázány v krystalické mřížce, a proto je nevodičem.
4. Hmotnost vyloučené mědi závisí na velikosti el. proudu, na čase a na druhu a koncentraci látky. (Žáci mohou tyto souvislosti buď vymyslet, nebo vyvodit z Faradayova zákona uvedeného v TL).
5. Pokovování, ochrana proti korozi, úprava povrchu kovů z estetických důvodů, výroba kovů, čištění kovů atd.

Hodnocení:

Hodnocení známkou provádíme pouze v případě, že je práce zařazena po výkladu elektrolýzy. Pokud je součástí výkladu, nehodnotíme známkou a pracovní i teoretický list necháme žákům jako podklady k dalšímu studiu.

Pokud známkou hodnotíme, posuzujeme:

• Provedení laboratorní práce
• Spolupráci v týmu
• Správné zpracování PL a jeho úpravu

Poznámka:

V závěru pracovního listu je otázka pro přemýšlivé žáky, která by mohla odhalit vyučujícím některé informace, kterým při výkladu nevěnovali patřičnou pozornost a které by stály za bližší osvětlení. U talentovaných dětí se doporučuje jít s výkladem více do šířky.

Tento materiál vznikl v projektu za podpory ESF v ČR, EU, MŠMT, OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost pod názvem: Medializace přírodních věd ve škole ZŠ Jungmannovy sady Mělník, reg. č. CZ.1.07/1.1.06/03.0076. Medialisation of the Natural Sciences.