CC BY
10Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
О
R
VOLUME 2 | ISSUE 5 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ХИМИИ В ТЕХНИЧЕСКИХ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ
Хайдаров Азамжон Аскарович
ст.преп. кафедры "Общая химия" Ферганский Политехнический институт
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлены инновационные методы при преподавании химии студентам технических вузов, которые позволяют в наиболее удобной форме решать задачи по теме электролиз.
Ключевые слова: Электролиз, окисление-восстановление, электрод, катод, анод, катионы, анионы.
This article presents innovative methods in teaching chemistry to students of technical universities, which allow solving problems on the topic of electrolysis in the most convenient way.
Keywords: Electrolysis, redox, electrode, cathode, anode, cations, anions.
ВВЕДЕНИЕ
Химия является одной из важнейших дисциплин для студентов технических вузов, и в действующей кредитной системе для некоторых направлений она преподается как факультативный предмет, но для химико-технологических, пищевых и сельскохозяйственных направлений как углубленный предмет. Поэтому мы считаем, что использование интерактивных методов в обучении химии важно для студентов не только в учебном процессе, но и в дальнейшей профессиональной деятельности будущих инженеров и технологов.
В данной статье мы попытались наиболее удобными способами объяснить темы, которые вызывают определенные трудности у студентов-химиков.
Нашей основной целью было развитие навыков решения задач на тему электролиза, в современном развивающемся мире студентам становиться скучно проводить много времени над решением задач которые во многих литературах предоставлены сложными способам. Поэтому в качестве примеров мы привели инновационные методы решения этих задач.
Прежде чем решать задачи по электролизу, кратко остановимся на теоретических знаниях.
ABSTRACT
Oriental Renaissance: Innovative, VOLUME 2 | ISSUE 5
educational, natural and social sciences ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor (J). SJIF 2022: 5.947
Advanced Sciences Index Factor ASI Factor = 1.7
Окислительно-восстановительный процесс, происходящий при пропускании постоянного тока через раствор или расплав электролита, называется электролизом.
ОБСУЖДЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ
Процесс электролиза осуществляется в специальном аппарате, н азываемом электролизером. При электролизе на катоде происходит восстановительный, а на аноде - окислительный процессы.
На катоде - возврат или неизменность катионов металлов и водорода зависит от положения металлов в ряду напряжений. При электролизе соединений металлов вплоть до алюминия в ряду напряжений катионы водорода всегда возвращаются к катоду и выделяется молекула водорода. Это связано с тем, что катионы водорода обладают более легким восстановительным свойством, чем катионы этих металлов. При электролизе соединений металлов после алюминия в ряде напряжений ионы металлов постоянно возвращаются к катоду.
Процессы, происходящие на аноде, зависят от типа электролита и природы анода. При электролизе бескислородных кислот и их солей бескислородный кислотный остаток на аноде всегда окисляется. Это связано с тем, что бескислородные остатки легче окисляются, чем ОН- анионы. При электролизе кислородных кислот и их солей ОН- ионы постоянно окисляются. Остатки кислородных кислот окисляются труднее, чем ОН- анион. Таблица 1. Разлагающееся вещество, образующееся на катоде и аноде в
процессе электролиза.
№ Растовры соли Восстанавливается Окисляется на В растворе
на катоде аноде электролизёра
Катион Анион
1 Li - AI J-, Br-, CI-, S-2 2H+ + 2e- ^ H2 J2, Br2 ,CI2, S Me+ + 2Gal-
2 Li - AI NO3, CO3, SO3, SO4, CIO4, PO4 2H+ + 2e- ^ H2 4ОН- - 2e- ^ 4ОН-4ОН- ^2 H2O + O2 Me+ + NO3, CO3, SO3, SO4, CIO4, PO4
3 AI-Pb J-, Br-, CI-, Me+2 + 2e^Me° 2Gal- - 2e- ^
S-2 2H+ + 2e- ^ H2 Gal2 H2O
4 AI-Pb NO3, CO3, Me+2 + 2e^Me° 4ОН- - 2e- ^ 2H+ + NO3,
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 5 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
SO3, SO4, CIO4, PO4 2H+ + 2e- ^ H2 4ОН-4ОН- ^2 H2O + O2 CO3, SO3, SO4, CIO4, PO4
5 Cu -Pt NO3, CO3, SO3, SO4, CIO4, PO4 Me+2 + 2e^Me° 4ОН- - 2e- ^ 4ОН-4ОН- ^ 2H2O + O2 2H+ + NO3, CO3, SO3, SO4, CIO4, PO4
6 Cu -Pt J-, Br-, CI- Me+2 + 2e^Me0 J2, Br2 ,CI2, H2O
В электролизе используются растворимые и нерастворимые аноды. Нерастворимый анод химически инертен, т. е. изготовлен из платины или графита, не подвергающегося окислению. С другой стороны, растворимые аноды подвергаются процессу окисления во время электролиза. Например, Си, М, Ag, Fe и другие.
2- Таблица. Описаны процессы, происходящие при электролизе на
плавящемся аноде.
№ Раствор электролита На катоде На аноде В растворе электролизёра
Катион Анион
1 Cu+2 NO3, SO4 Cu+2 + 2e^Cu° Cu+2 -2e^Cu° 2H+ + NO3, SO4
2 Ag+ NO3, SO4 Ag+ + 2e^Ag0 Ag+ -2e^Ag0 2H+ + NO3, SO4
3 Ni+2 NO3, SO4 Ni+2 + 2e^Ni0 Ni+2 -2e^Ni° 2H+ + NO3, SO4
4 Fe+2 NO3, SO4 Fe+2 + 2e^Fe° Fe+2 -2e^Fe0 2H+ + NO3, SO4
Фарадеем объяснено, что количество веществ, выделяющихся на электродах при электролизе, зависит от величины тока, протекающего через электрод, времени электролиза и эквивалентности выделяющегося вещества, а также объяснены законы, управляющие этим.
Законы Фарадея:
Oriental Renaissance: Innovative, p VOLUME 2 | ISSUE 5
educational, natural and social sciences П. ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor Q SJIF 2022: 5.947
Advanced Sciences Index Factor ASI Factor = 1.7
Первый закон. Масса вещества, выделяющегося на электродах при электролизе, прямо пропорциональна величине тока, протекающего через электрод.
Второй закон. При пропускании одного и того же количества электрического тока через разные электролиты масса вещества, выделяющегося на электроде, прямо пропорциональна его эквивалентной массе.
При прохождении тока 96500 Кл через раствор или расплав электролита в электролит выделяется 1 г/экв вещества. Это число называется постоянной Фарадея и обозначается буквой F. Математическое выражение закона Фарадея можно записать в общем виде следующим образом:
m - масса вещества выделяющегося на электроде
Э - грамм-эквивалент вещества
t - время, потраченное на электролиз, секунд, минут или час i - сила тока, Ампер
Суммируем эти два закона с сущностью «Электролиза» в целом на основании следующей таблицы.
Таблица 3. Проявление законов Фарадея на электродах.
№ Вещест Количе Веществ Веществ Веществ Количеств Объем
во ство о о о о вещества вещества
взятое заряда выделяю выделяю выделяю выделевше выделевш
для через щееся на щееся на щееся на госяна егося на
электро лиза (эрит) электр олит (F) катоде катоде(г/ экв) аноде аноде (г/экв) аноде (л)
1 ^SO4 1 F Cu 32 O2 8 5.6
2 AgNO3 1F Ag 108 O2 8 5.6
3 NaCI 1F H2 1 CI2 35.5 11.2
4 FeSO4 1F H2 и Fe 1 и 28 O2 8 5.6
5 KCI 1F H2 1 CI2 35.5 11.2
6 Na2SO4 1F H2 1 O2 8 11.2
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 5 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
Задача 1: При пропускании через 200 мл раствора нитрата меди (II) и нитрата серебра электрического тока силой 0,402 А в течение 4 часов на катоде выделилось обеих металлов всего 3,44 г. Определите молярные концентрации нитрата серебра с нитратом меди (II) в растворе.
Решаем данную задачу следующим методом: а) сначала преобразуем количество тока, проходящего через раствор, в значение моля;
0.06 моль
б) определим эквивалентные значения веществ в растворе;
108г
IOS g/ekv
V
Си Э = — V
1 в
64г
' 2 V
32 g/ekv
с) Обозначим вещества в растворе неизвестными значениями;
г 32х + 108у = 3.44 х + у = 0.06 /-32 32х + 108у = 3.44 32х + 32у = 1.92 76у = 1.52 у = 0.02 х = 0.04
принимая результаты в отношении к объему раствора в молях, получим молярную концентрацию начального раствора;
Задача 2. С электролизера вокруг катода содержащего 20 л 4 М раствора хлорида калия в течение 40 часов подавался электрический ток силой 40,2 А. Какова молярная концентрация едкого калия с хлористым калием в полученном растворе, если выход по току едкого калия равен 90% и объем раствора при электролизе не меняется.
При решении задачи используем следующий простой и легкий способ: а) переводим величину тока, проходящего через раствор, в молярное значение и определяем, что образуется такое же количество едкой калиевой щелочи, но выход составляет 90%;
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 5 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
* я a*c
M = —
40*40.2
6 и моль
а*с 2 6.3
моль = 60*0,9 = 54 моль КОН в) так же расчитываем количество хлорида калия
моль = 4моль/л * 20 л = 80 моль КС1 KCI ^ KOH
1 моль КОН : 1 моль KCI = 54 моль КОН : х моль KCI / х= 54 моль
не потрачено KCI 80 - 54 = 26 моль вычисляем молярные концентрации, считая, что объем не меняется
54 моль
моль
моль
20л 26 моль
20л
2,7 М = 1,3 М
Задача 3. 9,44 г смеси С^04 и CdSO4 растворили в воде. Для полного отделения меди и кадмия электролизовали раствор током силой 5А в течение 1930 с. Рассчитайте массу (г) солей в исходной смеси.
Решим задачу следующим способом: а) переводим знчение тока в значения молей;
м =
Б»1930 96&00
моль
в) определяем эквивалентные значения веществ в растворе;
CuS04 160г/М
э =
2
CdS04
2 в 208г/М
SO g/ekv
—>
2 V 2 V
Заданные значения CuSO4 — «x» CdSO4 числами;
' 80х + 104у = 9,44
104 g/ekv
«у» обзначаем неизвестными
x +
y = 0,1 /-80
8
80х + 104у = 9,44 80 x + 80y = 24y = 1,44 y = 0,06 моль x = 0,04 моль m = 0,04* 80 = 3.2 gr CuSÜ4 m = 0,06* 104 = 6.24 gr CdSÜ4
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
о
R
VOLUME 2 | ISSUE 5 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
С помощью педагогических экспериментов выяснилось что, учащимся удобно работать над заданными задачами электролиза такими способами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выбор содержания образования и методов преподавания химии в соответствии со своими специальностями и их эффективное использование в технических вузах будут в значительной степени способствовать подготовке конкурентоспособных кадров.
REFERENCES
1. "Кимё". Техника олий таълим муассасалари "Озик;-овк;ат технологияси" бакалавриат йуналиши учун намунавий дастур. Тошкент. 2018 йил.
2. Дж.Л.Сесслер, Ф.А.Гейл, Вон Сеоб Хо. Химия анионных рецепторов. Пер.с английского.-М.:УРСС:КРАСАНД. 2011. 456 с.
3. A.Bianchi, K.Bowman-James and E.Garcia Espana(eds).Supramolecuar Chemistri of anions. New York: Wiley-VCH. 1997.
4. Хайдаров А. А., Абдуллаева М. А. Математический подход к решениям задач на практических занятиях по химии //Universum: психология и образование. - 2020. - №. 7 (73). - С. 8-11.
5. Абдуллажонов Х. ОБУЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ «ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ» ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТАВА ВОДЫ //Universum: технические науки. - 2020. - №. 12-3 (81). - С. 5-7.
6. Хамракулова, М. Х., Абдуллаева, М. А., Абдуллажонов, Х., & Хайдаров, А. А. (2019). Исследование процесса нейтрализации экстракционного хлопкового масла. Universum: технические науки, (11-1 (68)), 75-77.
7. Тожиев Э. А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУРФУРИЛОВОГО СПИРТА И ОКСИДОВ ФУРФУРИЛОВОГО СПИРТА //Universum: технические науки. -2020. - №. 12-4 (81). - С. 72-74.
8. Нишанов М. Ф., Хайдаров А. А., Мирзаев Д. М. Значение изучения среды раствора при профессиональной подготовке студентов направления «Пищевая технология» //Universum: технические науки. - 2020. - №. 10-2 (79). - С. 92-94.
9. Сайдазимов М. С., Хайдаров А. А., Абсарова Д. К. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АНИОННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ НЕИОНОГЕННЫХ //Universum: технические науки. - 2020. - №. 12-4 (81). - С. 40-44.
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
о
R
VOLUME 2 | ISSUE 5 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
10. Нишонов, М., Абдуллажонов, Х., Хайдаров, А. А., & Собиров, А. О. (2019). ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К ОБУЧЕНИЮ КУРСА" ХИМИЯ" В НАПРАВЛЕНИИ" ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ". Universum: технические науки, (12-2), 33-36.
11. Турдибоев И. Х. У. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ //Universum: химия и биология. - 2021. - №. 8 (86). - С. 50-52.
12. Turdiboyev I. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНО-ФУРАНОВЫХ СВЯЗЫВАЮЩИХ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук;
13. Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. - 2020. - С. 48.
14. Сайдазимов, М. С., Хайдаров, А. А., & Абсарова, Д. К. (2020). СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АНИОННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ НЕИОНОГЕННЫХ. Universum: технические науки, (12-4 (81)), 40-44.
15. Хайдаров, А. А. (2022). ИННОВОЦИОННЫЙ ПОДХОД К ОБУЧЕНИЮ КУРСА «ХИМИЯ» В НАПРАВЛЕНИИ «ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ». Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 2(4), 598-606.
