Сахар и соль растворились в воде. Почему одинаково прозрачные растворы дают разные показания электрического прибора?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Таблица подготовленных показаний, калькулятор, карточки Na⁺/Cl⁻/Ca²⁺. Предпосылки: заряд, ток, напряжение, раствор. Работа только с бумажной моделью: не собирать электролизёр, не использовать сеть, кислоты или соли неизвестного состава, не пробовать растворы. Реальная проводимость измеряется штатным школьным прибором по его инструкции, но для выполнения этого урока прибор не нужен. 8 класс получает G=I/U; 9 класс оценивает контроль и пределы вывода.
| Минуты | Работа | Проверяемый продукт |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Вопрос и проверяемое предположение |
| 5–14 | Понятия и разобранный пример | Пояснение величин и метода |
| 14–25 | Практика 1 | Расчёт, схема или протокол по данным |
| 25–33 | Практика 2 | Решение на новых условиях |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, альтернатива и вывод |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и исправление |
Все тексты, рисунки и данные включены. Без регистрации: распечатайте ученическую часть PDF или используйте доску. Ответы открывайте после самостоятельной попытки. Минуты включают чтение, записи и переходы. В конце соберите индивидуальную работу. 0–1 балл: разобрать пример повторно; 2–3: уточнить пропущенное звено; 4: объяснить ограничение модели. Это обратная связь, не обязательная школьная отметка.
01. Проблемная ситуация
0–5 минут · Вопрос и проверяемое предположение
Даны две прозрачные пробы: раствор сахара и раствор NaCl. Наблюдатель заключил: «Раз растворились одинаково, ток будет одинаков». Предложите за 2 минуты, какие частицы способны двигать заряд, за 2 — какие условия нужно сравнять, за 1 — проверяемую гипотезу. Ни внешний вид, ни растворение сами по себе не определяют проводимость.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут · Понятия, расчёт и ограничения
В металлических проводах носителями тока являются электроны, в водном растворе электролита — подвижные положительные и отрицательные ионы. NaCl(тв.) → Na⁺(водн.) + Cl⁻(водн.): число атомов и суммарный заряд сохранены. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду, отрицательные — к положительному; оба движения дают вклад в электрический ток. Раствор в целом остаётся почти электронейтральным. Сахар растворяется преимущественно в виде незаряженных молекул.
Для одной измерительной ячейки G=I/U. При U=2,0 В и I=1,20 мА получаем G=0,60 мСм. мА/В=мСм. Это проводимость данной ячейки, не удельная электропроводность вещества: последняя требует учёта площади электродов и расстояния между ними. Сравнение составов допустимо при одинаковых температуре, геометрии и методике прибора. Измеритель может использовать переменный сигнал, уменьшающий влияние электродных процессов; домашний постоянный ток не эквивалентен ему.
3 минуты — носители заряда; 3 — разобранный расчёт; 3 — единицы и контролируемые условия.
03. Практика 1: данные и доказательство
14–25 минут · Первая серия
| Проба при 20 °C | U, В | I, мА |
|---|---|---|
| Вода после подготовки | 2,0 | 0,02 |
| Сахар, 0,010 моль/л | 2,0 | 0,03 |
| NaCl, 0,005 моль/л | 2,0 | 0,60 |
| NaCl, 0,010 моль/л | 2,0 | 1,20 |
Все значения — учебные данные одной ячейки; для тока указана инструментальная неопределённость ±0,02 мА. 2 минуты — отметьте контроль; 4 — найдите четыре G; 3 — сравните сахар с водой и две концентрации соли; 2 — оформите вывод. Продукт: G с единицами и осторожное сравнение. Нельзя объявлять слабый сигнал сахара доказательством образования его ионов.
Разбор практики 1 и критерии
G: 0,010; 0,015; 0,30; 0,60 мСм. Разность токов сахара и воды 0,01 мА меньше суммы неопределённостей 0,04 мА: надёжное различие этими данными не установлено. При увеличении заданной концентрации NaCl вдвое ток здесь вырос вдвое. Это характеристика двух разбавленных учебных проб, не универсальная пропорциональность при любых концентрациях.
04. Практика 2: перенос на новые условия
25–33 минуты · Самостоятельный перенос
В ту же ячейку помещена та же проба NaCl при 20 °C: I=1,20 мА; при 30 °C: I=1,50 мА; напряжение в обоих случаях 2,0 В. Другая группа получила 2,40 мА при 20 °C, но уменьшила расстояние между электродами вдвое. За 4 минуты найдите G и относительное изменение при нагревании; за 2 объясните влияние геометрии; за 2 предложите честный повтор. Данные не дают права сравнивать концентрации двух групп.
Ответ и объяснение практики 2
G20=0,60 мСм; G30=0,75 мСм; прирост (0,75−0,60)/0,60=25%. У другой группы G=1,20 мСм. Геометрия ячейки изменилась, поэтому это не доказательство большей концентрации. Повтор: та же проба, те же электроды и расстояние, одинаковая температура и режим измерения; вернуть 20 °C и проверить воспроизводимость.
05. Обсуждение: аргумент и альтернатива
33–40 минут · Аргумент и обоснованный вывод
2 минуты — оцените тезис «любой проводящий раствор безопасен»; 3 — отделите измеряемую величину от неизвестных свойств, предложите альтернативы происхождению малого тока; 2 — запишите границу вывода. Не обсуждайте способы проверки растворов на вкус или с бытовой сетью.
Опора для обсуждения
Проводимость подтверждает наличие переносчиков заряда в данной системе, но не идентифицирует все вещества и не показывает питьевую безопасность. Малый ток может зависеть от воды, загрязнения, фона и неопределённости. Сильный электролит — характеристика образования ионов, а не синоним большого тока в любой ячейке.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут · Собственное решение
U=2,0 В, I=0,80 мА. За 3 минуты найдите G; запишите диссоциацию CaCl2 с сохранением заряда; назовите носители тока в растворе и одно контролируемое условие. 1 минута — сверка, 1 — исправление; четыре критерия по 1 баллу.
Ключ и критерии индивидуальной работы
G=0,40 мСм. CaCl2 → Ca²⁺ + 2Cl⁻: суммарный заряд 0, один Ca и два Cl. Носители — подвижные ионы обоих знаков. Контроль: температура или геометрия электродов. По 1 баллу за расчёт с единицей, уравнение, носители и контроль.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие ученика → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Электрические явления в химии | Связывает ток с ионами | Объясняет различие сахара и соли |
| Занятие №7: электролитическая диссоциация и электролиз | Анализирует готовые измерения вместо опасной сборки | Различает перенос заряда и электродную реакцию |
Опора — раздел «Объединяем науки» опубликованной программы на 64 часа. Это самостоятельный урок на 45 минут. Подробный сценарий, распределение времени и учебные числовые серии — методическая разработка. Предоставленные данные не выдаются за опыт, проведённый авторами или этим классом.
Источники и права на изображения
Источники проверены 15.10.2026. Числовые наборы и графики — учебные модели, не результаты проведённых авторами опытов. Оригинальные схемы подготовлены порталом «Школы России» для этого урока, не являются фотографиями. Ответы и примечания учителю в PDF выделены отдельно.