Межпредметная интеграция физики и химии при организации внеклассной работы в школе

№

Задание

Балл участника квеста-игры

1.

Экспериментальное задание:

Сборка электрической цепи

Схема электрической цепи

2.

3.

4.

5.

ИТОГО

№

Задание

max балл

1

П олучение электричества из картофеля (следуя инструкции). Для этого нам потребуется:

• Две картофелины, тщательно вымытые и насухо вытертые;

• два пластины из медной проволоки в качестве положительно заряженных электродов;

• два пластины из цинковой проволоки в качестве отрицательно заряженных электродов;

• электронные часы;

• соединительные провода.

Инструкция для проведения экспериментального задания «Картофельные часы»

1. Соберите электрическую цепь, состоящую из картофелин, цинковых и медных пластин, электронных часов, соединив всё последовательно (как показано на рисунке).

2. Изобразите схему собранной электрической цепи.

2

2

Почему из картофеля можно получить источник тока?

2

3

Какие силы действуют в картофеле при проведении эксперимента?

2

4

Какие фрукты и овощи могут быть аналогом картофеля в данном экспериментальном задании?

2

5

Можно ли картофель использовать как источник тока в домашних условиях? Ответ поясните.

2

ИТОГО

10

№

Задание

Балл участника квеста-игры

1.

Экспериментальное задание:

Сборка электрической цепи

Схема электрической цепи

2.

Из картофеля можно получить источник тока, потому что его сок является электролитом со щелочной средой (слабый кислотно – солевой раствор).

Данный эксперимент основан на принципах простейшего гальванического элемента и включает в себя получение электричестваметодом химической реакции в результате взаимодействия анода цинка (восстановитель, реакция окисления) и катода меди (окислитель, реакция восстановления) с картофельным соком: цинк соединяется с картофельным соком, отдавая свои электроны меди, из-за чего появляется электричество.

3.

В каждом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением кулоновских сил, называют сторонними силами. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил.Природа сторонних сил может быть разнообразна. В картофеле, как и в гальваническом элементе, природа сторонних сил –химическая.

4.

Когда дело доходит до выбора «правильных фруктов», нужно отдать предпочтение тем, у которых высокий уровень кислотности. Цитрусовые, такие как лимоны и апельсины, являются популярным выбором, но также можно данный эксперимент провести сяблоками или даже с томатами. Кислотность этих фруктов позволяет проводить химические реакции, необходимые для выработки электроэнергии.

5.

В бытовых целях картофель нельзя использовать как источник тока, так как ток, который он выдает, составляет порядка нескольких десятков микроампер при напряжении ~ 1 В, при этом он обладает очень большим внутренним сопротивлением. Такой ток недостаточен для мощных электропотребителей. В процессе реакции цинк расходуется, и размеры электрода уменьшаются.

ИТОГО

№

Задание

Балл участника квеста-игры

1.

Экспериментальное задание:

Сборка электрической цепи

Схема электрической цепи

Измерение силы тока

2.

3.

4.

5.

6.

ИТОГО

№

Задание

max балл

1

Наблюдение химического действия электрического тока через явление электролиза раствора медного купороса (собрав необходимую установку, следуя инструкции). Для этого нам потребуется:

• П рибор для электролиза раствора солей (прямоугольная кювета из прозрачного полистирола и угольные стержни);

• Водный раствор медного купороса в сосуде;

• Амперметр;

• Низковольтная лампа на подставке;

• Соединительные провода;

• Ключ (размыкающее/ замыкающее устройство);

• Источник постоянного тока.

Инструкция для проведения экспериментального задания «Электролиз»

1.Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, лампы, амперметра, ключа и угольных стержней, помещенных в кювету с раствором медного купороса (CuSO₄).

!!! Сборка электрической цепи производится при разомкнутом ключе.

1. Изобразите схему собранной электрической цепи.

2. Измерьте силу тока электрической цепи.

3

2

Почему электрический ток протекает через водный раствор медного купороса?

1

3

Что происходит при прохождении электрического тока по раствору медного купороса?

1

4

Запишите химическое уравнение электролиза раствора медного купороса?

2

5

Рассчитайте, сколько меди выделится при электролизе медного купороса за 0,5 часа в данных условиях эксперимента. Электрохимический эквивалент меди (Cu²⁺⁾равен 0,33 мг/Кл

2

6

Примеры применения электролиза в технике.

1

ИТОГО

10

№

Задание

Балл участника квеста-игры

1.

Э кспериментальное задание:

Сборка электрической цепи

Схема электрической цепи

Измерение силы тока

2.

Потому что в водном растворе медного купороса присутствуют соли, которые обеспечиваютионную проводимость.В растворе сульфата меди ионы меди и сульфат-ионы диссоциируют и могут свободно перемещаться. Они и проводят электрический ток.

3.

При прохождении электрического тока через раствор сульфата меди раствор диссоциирует (распадается) на положительно заряженные ионы меди и отрицательно заряженные ионы сульфата и под действием внешнего напряжения происходит упорядоченное движение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы двигаются к катоду, а отрицательные – к аноду. Положительно заряженные ионы меди притягиваются к пластине (катоду), которая подключена к отрицательному полюсу батареи. На положительном электроде образуется газообразный кислород.

4.

2 CuSO₄ + 2 H₂O (электролиз) 2 Cu + O₂ + 2 H₂SO

5.

Закон Фарадея m = k·I·t

6.

Основными областями применения электролиза являются: гальваника, электрорафинирование.

Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации). Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении металлических покрытий (гальваностегия), воспроизведении формы предметов(гальванопластика).

ИТОГО