ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ХИМИИ В ТЕХНИЧЕСКИХ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ

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

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

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.