Тема Скорость химических реакций и факторы на нее влияющие.
Тип урока: изучение нового материала
Вид урока: лекция
Класс : 9
Учитель химии ГБОУ СОШ № 1 города Байконур Гузикова Оксана Александровна
Цели урока.
Обучающие:
Дать понятие о скорости химических реакций и единицах ее измерения. Показать влияние на скорость реакций таких факторов как природа реагирующих веществ, их концентрация, площадь соприкосновения, использование катализаторов и температура. Познакомить учащихся с классификацией химических реакций по признаку фазности (агрегатного состояния): гомо- и гетерогенные.
Развивающие:
Привитие навыков определения скорости химической реакции, используя закон действующих масс. Продолжение развитие общеучебных и предметных умений: анализировать, сравнивать, делать выводы. Развитие логико-смыслового мышления учащихся, памяти, химического языка.
Воспитательные:
Расширение кругозора, умение применять полученные знания на практике, самоусвоение лекционного материала. Воспитание культуры умственного труда.
Оборудование и реактивы:
Плакат по технике безопасности, формулы на ПП, проектор, лист-памятка с планом лекции.
Для демонстрационного эксперимента: раствор тиосульфата натрия, раствор серной кислоты, вода, пробирки.
Для лабораторного эксперимента: раствор соляной кислоты, порошок цинка, гранулы цинка, магний, железо, пробирки.
ДЕВИЗ УРОКА:
«Химическое превращение, химическая реакция – есть главный предмет химии» Н.Н. Семенов.
ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ
Учитель
Здравствуйте ребята, садитесь.
Учитель
Дежурные назовите отсутствующих сегодня на уроке.
(учитель отмечает отсутствующих на уроке).
ОБЪЯСНЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Учитель
Сегодня мы переходим к изучению нового раздела «Скорость химических реакций. Химическое равновесие».
На этом уроке мы поговорим о том, как определяется скорость химической реакции, и какие факторы могут ее изменить.
УЧИТЕЛЬ
На доске написаны две химические реакции.
Взаимодействие раствора соляной кислоты и цинка.
Взаимодействие раствора серной кислоты и раствора хлорида бария.
Учитель
Чем они отличаются?
Ученик
Они отличаются тем, что одна протекает между растворами, а вот во второй есть и раствор – соляная кислота, и металл – цинк.
Учитель
Значит, первая реакция протекает в одной среде, и эта реакция называется гомогенной, а во второй реакции принимают участие вещества разного агрегатного состояния, она носит название – гетерогенная. Примером гомогенных сред будут газ-газ, жидкость-жидкость. Перечислите примеры гетерогенных сред.
УЧЕНИК
Газ – твердое вещество, газ – жидкость, твердое вещество - газ.
УЧИТЕЛЬ
Правильно. Мы определим скорость химической реакции, запишем определение и соответствующие формулы.
Предмет изучения химии – химическая реакция. В результате химической реакции исчезают одни и образуются другие вещества. В процессе реакции изменяются количества вещества как реагентов (исходных веществ), так и продуктов (конечных веществ). Скорость этого изменения называется скоростью химической реакции. Химическая кинетика – учение о скоростях и механизмах химических реакций. (запишем это определение)
Таким образом, скорость химической реакции можно описать уравнением
r = / (1)
где r – скорость реакции (от англ. rate – скорость процесса, в отличие от ранее используемого обозначения для скорости реакции - velocity – скорость перемещения), (прописная греч. дельта ) – синоним слов «конечное изменение», (греч. ню ) – количество (моль) вещества-реагента или вещества продукта, (греч. тау ) – время (с), за которое произошло данное изменение.
При таком определении скорость реакции зависит от того, количество какого из участников реакции мы наблюдаем и измеряем. Очевидно, что для реакции, например:
2 H 2 + O 2 =2 H 2 O .
количество вещества превращающегося водорода в два раза больше, чем кислорода. Поэтому
r (H 2 ) = 2 r (O 2 ) = r (H 2 O ).
Уравнение реакции связывает величины скоростей, определенных по любому из веществ. Поэтому выбор последнего зависит от удобства и легкости экспериментального измерения его количества в реакционной системе.
На качественном уровне реакции могут быть классифицированы на быстрые, для измерения скорости которых необходимы специальные методы, например, взрыв гремучего газа, реакции в растворах электролитов; медленные, для измерения скорости которых нужны большие промежутки времени, например коррозия железа; и реакции, за течением которых мы можем наблюдать непосредственно, например взаимодействие цинка с соляной кислотой.
Описываемая уравнением (1) скорость реакции зависит от количеств взятых веществ-реагентов. Если мы проводим одну и ту же реакцию с разными объемами или поверхностями соприкосновения реагентов, то для одной и той же реакции мы получим разные значения скорости, тем большие, чем больше вещества взято или чем лучше оно измельчено. Поэтому используют другое определение скорости реакции.
Скорость химической реакции – это изменение количества вещества какого-либо участка реакции в единицу времени в единице реакционного пространства (запишем это определение).
В гомогенной системе V системы (в газовой фазе или растворе). В такой реакции единицей реакционного пространства является единица объема, и если этот объем не изменяется в процессе реакции, то уравнение имеет вид:
V = c / t (2)
где с – молярная концентрация вещества (моль/л).
Скорость реакции – изменение концентрации вещества в единицу времени.
В гетерогенной системе ( например, при горении твердого тела в газе или при взаимодействии металла с кислотой) реакция происходит на границе раздела между компонентами. Если площадь этой границы S , то уравнение скорости имеет вид:
V = n / S t (3)
Очевидно, что при таком определении (см. уравнения (2) и (3)) величина скорости реакции не зависит от объема в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов (степени измельчения) в гетерогенной системе.
Какие же факторы влияют на скорость химической реакции?
ЗАПИШЕМ ОСНОВНЫЕ
Природа реагирующих веществ.
Влияние температуры.
Наличие катализатора.
На каждый случай приведем пример.
1. Влияние природы реагентов
Первым, и достаточно очевидным, фактором, определяющим скорость реакции, является природа реагентов. Выше на этой основе мы привели примеры реакций, текущих с разной скоростью.
Теперь проведем опыт, который экспериментально докажет это.
Учитель предлагает ребятам выполнить лабораторный опыт.
Для этого в 3 пробирки наливаем 1-2 мл раствора соляной кислоты и опускаем в каждую примерно по одинаковому кусочку металла: в первую – магний, во вторую – цинк, а в третью – железо.
Учитель
Во всех ли пробирках скорость выделения газа одинакова?
Ученик
Нет, в пробирках интенсивность выделения пузырьков разная. В первой пробирке газ выделяется очень быстро, во второй медленней, а в третье еще медленнее.
Учитель
Сделаем вывод
Ученик
Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ.
2. Влияние концентраций реагентов
Второй, и тоже достаточно очевидный, фактор – концентрация реагентов.
Проведем опыт
Учитель проводит демонстрационный опыт.
В три пробирки наливаем раствор тиосульфата натрия. В первую – 5 мл, во вторую – 2,5 мл, в третью - 1 мл. Далее во вторую и третью пробирки добавим по 5 мл воды. Затем вовсе пробирки, начиная с третьей, добавляем по 3 мл раствора серной кислоты. По времени появления и интенсивности выделившейся коллоидной серы и судят о влиянии концентрации тиосульфата натрия на скорость реакции.
Ученик
Скорость химической реакции зависит от концентрации реагентов
Учитель
А почему так происходит? Чем выше концентрация вещества, тем больше частиц в единице объема, тем чаще они сталкиваются. Количество это выражается так называемым законом действующих масс – скорость реакции пропорциональна концентрациям реагентов в некоторых степенях. Например, для следующих ниже уравнений реакций выражения скорости такие:
A = X , r = kc A ;
A + B = X, r = kc A c B ;
A + 2B = X, r = kc A c B c B = kc A c B 2 .
Величина k – коэффициент пропорциональности – называется константой скорости реакции и не зависит от концентраций. Численно этот коэффициент равен скорости реакций, если произведение концентраций реагентов равно 1. Когда сравнивают скорости разных реакций, то сравнивают именно их константы скоростей.
Важно отметить, что показатели степеней при концентрациях в приведенных ниже выражениях для скоростей химических реакций равны стехиометрическим коэффициентам только в редких случаях, когда реакция протекает в одну стадию (для так называемых элементарных реакций). На самом деле отдельная химическая реакция является такой же абстракцией, как и совершенно чистое химическое вещество. Другими словами, реальные химические превращения практически всегда включают в себя несколько реакций.
Скорость реакций, протекающих в несколько последовательных стадий, определяется самой медленной из этих стадий. Вспомним арабскую поговорку: «Караван идет со скоростью самого медленного верблюда».
Например, реакция
2 Fe 2+ + H 2 O 2 = 2 FeOH 2+
протекает по следующим стадиям:
1) 2 Fe 2+ + H 2 O 2 = 2 FeOH 2+ + OH .
k 1 = 60 л/(моль . с);
2) OH . + Fe 2+ = FeOH 2+ , k 2 = 60 000 л/(моль . с).
Более медленная стадия – первая. Поэтому уравнение скорости данной реакции –
r = k 1 c (Fe 2+ ) c (H 2 O 2 ),
а не r = kc 2 (Fe 2+ ) c (H 2 O 2 ).
О таких сложных процессах мы будем еще говорить более подробно в 11 классе.
3. Влияние температуры.
Учитель
Влияние температуры на протекание химической реакции двояко. Во- первых температура может влиять на состав продуктов, а во-вторых - подавляющее большинство реакций ускоряются при увеличении температуры. Почему? Потому что с повышением температуры быстро растет число, так называемых «активных» молекул, т.е. молекул, обладающих энергией, большей, чем энергия активации.
Энергия активации – разность между средней энергией молекул при данной температуре и той энергией, которой они должны обладать, чтобы вступить в химические реакции.
Влияние температуры на скорость химической реакции иллюстрирует правило Вант – Гоффа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
При изменении температуры реакции на каждые 10 градусов скорость реакции изменяется в 2-4 раза (Формула на доске)
Учитель
Если температуру увеличивать, что произойдет со скоростью химической реакции.
Ученик
Скорость реакции увеличится при повышении температуры на каждые 10 градусов в 2-4 раза.
Учитель
Если температуру уменьшить, что произойдет со скоростью химической реакции.
Ученик
Скорость уменьшится при понижении температуры на каждые 10 градусов в 2-4 раза.
4. Площадь поверхности соприкосновения.
Учитель
Теперь перейдем к площади поверхности соприкосновения.
Лабораторный опыт. Памятка по соблюдению правил техники безопасности.
В две пробирки нальем соляную кислоту, в первую добавим порошок цинка, а во вторую гранулу. Запишите уравнение реакции. Определите ее тип. Где реакция проходит быстрее? Почему?
Ученик записывает реакцию. Она является реакцией замещения.
Реакция проходит быстрее в первой пробирке. Ведь там больше площадь поверхности соприкосновения.
Учитель
Правильно.
5. Катализатор
Последний фактор – это наличие специальных веществ - катализаторов. Химическая реакция – сложный процесс, в котором могут принимать участие не только вещества реагенты, но и другие присутствующие в системе вещества. Если они заметно изменяют скорость химической реакции, то их и называют катализаторами. Об этих веществах и о катализе мы подробно погорим на следующем уроке.
ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА
Учитель
Какую новую величину мы изучили на сегодняшнем уроке?
Ученик
Мы ознакомились со скоростью химической реакции.
Учитель
Какие виды сред вы узнали?
Ученик
Гомогенную и гетерогенную.
Учитель
Одинаково ли определяется скорость в разных средах?
Ученик
Нет, по разному.
Учитель
Как определяется скорость в гомогенной среде?
Ученик
В гомогенной системе реакция происходит во всем объеме V системы (в газовой фазе или растворе). В такой реакции единицей реакционного пространства является единица объема, и если этот объем не изменяется в процессе реакции
Учитель
Учитель
Как определяется скорость в гетерогенной среде?
В гетерогенной системе реакция происходит на границе раздела между компонентами. Если площадь этой границы S .
Учитель
В каких единицах она измеряется?
Какие факторы влияют на скорость химической реакции? Перечислите их.
Ученик
Природа реагирующих веществ.
Концентрация реагирующих веществ.
Температура.
Площадь поверхности соприкосновения.
Наличие катализатора.
IY . ОБОБЩЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
Сегодня на уроке мы изучили понятие скорость химической реакции. Рассмотрели как определяется скорость химической реакции в гомогенной и гетерогенной системах. Определили факторы, которые могут повлиять на скорость химической реакции.
Y . ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Основные определения дома выучить. А так же на столах у вас есть задания, они трехуровневые. Как всегда, каждый для себя выбирает соответствующий уровень, который на данном этапе обучения вам под силу выполнить.
Дата_____________ Класс_______________
Тема:
Понятие о скорости химической реакции. Катализаторы. Химическое равновесие
Цели урока:
повторить и закрепить знания об обратимых реакциях, химическом равновесии; сформировать представления о катализаторах и катализе.
Ход урока
1. Организационный момент урока. 2. Изучение нового материала Вы знакомы с понятием "скорость" из курса физики. В общем виде скорость - это величина, показывающая как изменяется какая либо характеристика за единицу времени. Скорость химической реакции - это величина, показывающая как изменяются концентрации исходных веществ или продуктов реакции за единицу времени. Для оценки скорости необходимо изменение концентрации одного из веществ. 1. Наибольший интерес представляют реакции, протекающие в однородной (гомогенной) среде. Гомогенные системы (однородные) – газ/газ, жидкость/жидкость – реакции идут во всём объёме. Математически скорость химической гомогенной реакции можно представить с помощью формулы:2. Для гетерогенной реакции, скорость реакции определяется числом молей веществ, вступивших в или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности: Гетерогенные (неоднородные) системы – твёрдое/жидкость, газ/твёрдое, жидкость/газ – реакции идут на поверхности раздела фаз. Таким образом, скорость химической реакции показывает изменение количества вещества в единицу времени, в единице объёма или на единице поверхности раздела фаз. Зависимость скорости реакций от различных факторов
Условия
Закон действующих масс Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. При повышении концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ скорость химической реакции возрастает в соответствии с кинетическим уравнением.Рассмотрим общее уравнение реакции: aA +bB = cC + dD, где A, B, C, D– газы, жидкости Для данной реакции кинетическое уравнение принимает вид:
Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма.
Химические реакции, протекающие в гомогенных системах (смеси газов, жидкие растворы), осуществляется за счет соударения частиц. Однако, не всякое столкновение частиц реагентов ведет к образованию продуктов. Только частицы, обладающие повышенной энергией - активные частицы, способны осуществить акт химической реакции. С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно, химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант - Гоффа: при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
Правило Вант - Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции.
Катализаторы - это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождаются в конце реакции.Влияние, оказываемое катализаторами на химические реакции, называется катализом . По агрегатному состоянию, в котором находятся катализатор и реагирующие вещества, следует различать:
гомогенный катализ (катализатор образует с реагирующими веществами гомогенную систему, например, газовую смесь);
гетерогенный катализ (катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах; катализ идет на поверхности раздела фаз).
Вещество, замедляющее скорость реакции
1. Среди всех известных реакций различают реакции обратимые и необратимые. При изучении реакций ионного обмена были перечислены условия, при которых они протекают до конца. ( ). Известны и такие реакции, которые при данных условиях до конца не идут. Так, например, при растворении в воде сернистого газа происходит реакция: SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3 . Но оказывается, что в водном растворе может образоваться только определенное количество сернистой кислоты. Это объясняется тем, что сернистая кислота непрочная, и происходит обратная реакция, т.е. разложение на оксид серы и воду. Следовательно, данная реакция не идет до конца потому, что одновременно происходит две реакции – прямая (между оксидом серы и водой) и обратная (разложение сернистой кислоты). SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3 . Химические реакции, протекающие при данных условиях во взаимно противоположных направлениях, называются обратимыми.2. Поскольку скорость химических реакций зависит от концентрации реагирующих веществ, то вначале скорость прямой реакции ( υпр ) должна быть максимальной, а скорость обратной реакции (υ обр ) равняется нулю. Концентрация реагирующих веществ с течением времени уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Поэтому скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной реакции увеличивается. В определенный момент времени скорость прямой и обратной реакций становятся равными:
Во всех обратимых реакциях скорость прямой реакции уменьшается, скорость обратной реакции возрастает до тех пор, пока обе скорости не станут равными и не установится состояние равновесия:
υ
пр =
υ
обр
Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называют
химическим равновесием.
В состоянии химического равновесия количественное соотношение между реагирующими веществами и продуктами реакции остается постоянным: сколько молекул продукта реакции в единицу времени образуется, столько их и разлагается. Однако состояние химического равновесия сохраняется до тех пор, пока остаются неизменными условия реакции: концентрация, температура и давление.
Количественно состояние химического равновесия описывается
законом действующих масс.
При равновесии отношение произведения концентраций продуктов реакции (в степенях их коэффициентов) к произведению концентраций реагентов (тоже в степенях их коэффициентов) есть величина постоянная, не зависящая от исходных концентраций веществ в реакционной смеси.
Эта постоянная величина называется
константой равновесия
-
k
Так для реакции:
N
2
(Г) + 3
H
2
(Г)
↔
2
NH
3
(Г) + 92,4 кДж
константа равновесия выражается так:
υ
1
=
υ
2
υ
1
(прямой реакции)
=
k
1
[
N
2
][
H
2
]
3
, где
– равновесные молярные концентрации, = моль/л
υ
2
(обратной реакции)
=
k
2
[
NH
3
]
2
k
1
[
N
2
][
H
2
]
3
=
k
2
[
NH
3
]
2
K
p
=
k
1
/
k
2
= [
NH
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
–
константа равновесия
.
Химическое равновесие зависит – от концентрации, давления, температуры.
Принцип
определяет направление смешения равновесия:
Если на систему, находящуюся в равновесии оказали внешнее воздействие, то равновесие в системе сместится в сторону обратную этому воздействию.
1) Влияние концентрации
– если увеличить концентрацию исходных веществ, то равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции.
Например,
K
p
=
k
1
/
k
2
= [
NH
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
При добавлении в реакционную смесь, например
азота, т.е. возрастает концентрация реагента, знаменатель в выражении для К увеличивается, но так как К – константа, то для выполнения этого условия должен увеличиться и числитель. Таким образом, в реакционной смеси возрастает количество продукта реакции. В таком случае говорят о смещении химического равновесия вправо, в сторону продукта.
Таким образом, увеличение концентрации реагентов (жидких или газообразных) смещает в сторону продуктов, т.е. в сторону прямой реакции. Увеличение концентрации продуктов (жидких или газообразных) смещает равновесие в сторону реагентов, т.е. в сторону обратной реакции.
Изменение массы твердого вещества не изменяет положение равновесия.
2) Влияние температуры
– увеличение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции.
а)
N
2
(Г) + 3
H
2
(Г)
↔
2
NH
3
(Г) + 92,4 кДж (экзотермическая – выделение тепла)
При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции разложения аммиака (
←
)
б)
N
2
(Г) +
O
2
(Г)
↔
2
NO
(Г) – 180,8 кДж
(эндотермическая -
поглощение тепла)
При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции образования
NO
(
→
)
3) Влияние давления (только для газообразных веществ)
– при увеличении давления, равновесие смещается в сторону образования веществ, занимающих меньший объём.
N
2
(Г) + 3
H
2
(Г)
↔
2
NH
3
(Г)
1
V
-
N
2
3
V
-
H
2
2
V
–
NH
3
При повышении давления (
P
): до реакции
4
V
газообразных веществ
→
после реакции
2
V
газообразных веществ, следовательно, равновесие смещается вправо (
→
)
При увеличении давления, например, в 2 раза, объём газов уменьшается в такое же количество раз, а следовательно, концентрации всех газообразных веществ возрастут в 2 раза.
K
p
=
k
1
/
k
2
= [
NH
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
В этом случае числитель выражения для К увеличится в 4
раза, а знаменатель в 16раз, т.е. равенство нарушится. Для его восстановления должны возрасти концентрация
аммиака
и уменьшиться концентрации
азота
и
водорода. Равновесие сместится вправо.
Итак, при повышении давления равновесие смещается в сторону уменьшения объема, при понижении давления – в сторону увеличения объёма.
Изменение давления практически не сказывается на объёме твердых и жидких веществ, т.е. не изменяет их концентрацию. Следовательно, равновесие реакций, в которых газы не участвуют, практически не зависит от давления.
!
На течение химической реакции влияют вещества –
катализаторы.
Но при использовании катализатора понижается энергия активации как прямой, так и обратной реакции на одну и ту же величину и поэтому
равновесие не смещается.
3. Закрепление изученного материала
Задача
Укажите, как повлияет:
а) повышение давления;
б) повышение температуры;
в) увеличение концентрации кислорода на равновесие системы:
2
CO (г) +
O 2
(г) ↔ 2
CO 2
(г) +
QРешение:
а) Изменение давления
смещает равновесие реакций с участием газообразных веществ (г). Определим объёмы газообразных веществ до и после реакции по стехиометрическим коэффициентам:
По принципу Ле Шателье,
при увеличении давления
,
равновесие смещается
в сторону образования веществ, занимающих меньший объём, следовательно равновесие сместится вправо, т.е. в сторону образования СО
2
, в сторону прямой реакции
(→)
.
б) По принципу Ле Шателье,
при повышении температуры
, равновесие смещается
в сторону эндотермической реакции (-
Q), т.е. в сторону обратной реакции – реакции разложения СО
2
(←)
, т.к. по
закону сохранения энергии:
Q- 2
CO(г) +
O 2
(г) ↔ 2
CO 2
(г) +
Qв)
При увеличении концентрации кислорода
равновесие системы смещается
в сторону получения СО
2
(→)
т.к.
увеличение концентрации реагентов (жидких или газообразных) смещает в сторону продуктов, т.е. в сторону прямой реакции.
4. Домашнее задание.
П.14,
Выполнить задание по парам
Пример 1.
Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе:
2
SO 2
(г) +
O 2
(г) = 2
SO 3
(г)
если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы?
Решение.
Обозначим концентрации реагирующих веществ: [
SO 2
]=
a
,
[О
2
] =
b
,
[
SO 3
] =
с.
Согласно закону действия масс скорости
v
прямой и обратной реакции до изменения объема:
v
пр
=
Ка
2
b
v
обр
=
К
1
с
2
.
После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: [
SO 2
] = 3
а
, [О
2
] =
3
b
;
[
SO 3
] = 3
с
. При новых концентрациях скорости
v
’
прямой и обратной реакции:
v
’
пр
=
К
(3
а
)
2
(3
b
) = 27
Ка
2
b
v
’
обр
=
К
1
(3
с
)
2
= 9
К
1
с
2
Отсюда:
Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной – только в девять раз. Равновесие системы сместилось в сторону образования SO 3 . Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70 о С, если температурный коэффициент реакции равен 2. Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:
Следовательно, скорость реакции
νТ
2
при температуре 70
о
С больше скорости реакции
νТ
1
при температуре 30
о
С в 16 раз.
Пример 3.
Константа равновесия гомогенной системы:
СО(г) + Н
2
О(г) = СО
2
(г) + Н
2
(г)
при 850
о
С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [СО]
исх
=3 моль/л, [Н
2
О]
исх
= 2 моль/л.
Решение.
При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:
v
пр =
К
1
[СО][Н
2
О]
v
обр
= К
2
[СО
2
][Н
2
]
В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение
К
р
входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации [СО
2
]
р
=
х
моль/л. Согласно уравнению системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также
х
моль/л. По столько же молей (х
моль/л) СО и Н
2
О расходуется для образования по
х
молей СО
2
и Н
2
. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ:
[СО
2
]
р
= [Н
2
]
р
=
х
моль/л;
[СО]
р
= (3 –
х
) моль/л;
[Н
2
О]
р
= (2 –
х
) моль/л.
Зная константу равновесия, находим значение
х
, а затем исходные концентрации всех веществ:
Таким образом, искомые равновесные концентрации: [СО 2 ] р = 1,2 моль/л; [Н 2 ] р = 1,2 моль/л; [СО] р = 3 – 1,2 = 1,8 моль/л; [Н 2 О] р = 2 – 1,2 = 0,8 моль/л.
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ 6.4.2 № 86
Пояснительная записка.
Данная разработка учебного занятия относится к разделу «Химические превращения», изучаемого в 11 классе. В ходе подготовки урока по теме были соблюдены общие требования к формированию занятий, таких как соотношение принципов наглядности, доступности и научности предлагаемого материала, соблюдение культуры безопасного обращения с веществами и привитие целостного миропонимания химических явлений и процессов, прогнозирования и планирования результатов урока.
Четко сформулированные цели и задачи урока реализуются использованием различных методов, форм и методических приемов обучения. Предложен урок открытия новых знаний с элементами исследования, поскольку на данном этапе обучающиеся получат достаточное количество теоретических понятий, которые закрепляются в ходе выполнения ими практической части урока. Использованы следующие формы организации учебной деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная. Учителю отводится роль в регулировании процесса обучения, направление обучающихся, контроле за их наблюдениями, коррекции и дополнении полученных ими результатов и анализе последних.
Планируемые результаты: сформировать основные понятия по теме, понимать значение влияния различных факторов на скорость химической реакции. Понимать возможность управления химической реакции с помощью изменениия условий ее протекания. Развить умение планировать и осуществлять химический эксперимент, умело фиксируя результаты, и анализировать их. Осознавать целостность протекающих химических процессов и явлений, осуществлять варьирование понятиями в применении к явлениям экологической и межпредметной сфер.
Тема урока : скорость химических реакций.
Цели урока : изучить сущность понятия: скорость химических реакций, выявить зависимость этой величины от различных внешних факторов.
Задачи урока:
обучающая Что такое скорость химических реакций и от каких факторов она зависит.
развивающая Обучающиеся учатся обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, выявляют сущность химической реакции, выясняют взаимосвязь между скоростью химической реакции и внешними факторами
воспитательная Обучающиеся развивают коммуникативные умения в ходе парной, коллективной работы. Привлекают средства химии к пониманию процессов, происходящих в окружающем мире. В ходе практической работы осознают обязательность точного выполнения инструкций для получения результата.
Тип урока : урок открытия новых знаний с элементами исследования.
Метод обучения : частично поисковый , форма организации : индивидуальная, групповая, фронтальная, коллективная
Литература для учителя и обучающегося:
2. Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман Химия. 11 класс. Базовый уровень/ Учебник для общеобразовательный учреждений.
3. Гара Н.Н. Уроки химии 11 кл.
4. Гара Н.Н., Габрусева Н.И. Химия. Задачник с «помощником» 11 кл.
Средства обучения:
химические вещества и оборудование для опытов, мультимедийная приставка, компьютер.Этапы урока | Обоснование деятельности учителя | Прогнозируемая деятельность обучающихся | Формируемые УУД |
|||||||||||||||||||||||
Взаимное приветствие обучающихся и учителя; фиксация отсутствующих; проверка готовности обучающихся к уроку. | Подготовить обучающихся к работе | Готовность класса к работе | Готовность к сотрудничеству и сотворчеству с учителем |
|||||||||||||||||||||||
Вспомним:
| Подвести обучающихся к рассмотрению цели и задач урока. Обеспечить мотивацию и принятие обучающимися задачи урока При обсуждении вопроса (2) необходимо подчеркнуть, что химическая реакция возможна только при столкновении молекул | Активная работа обучающихся показывает их готовность к восприятию темы урока Из личного жизненного опыта обучающиеся предполагают, что продолжительность различных реакций разная | Уметь участвовать в коллективном обсуждении, аргументировать свою позицию. Уметь пользоваться знаниями и бытовыми наблюдениями |
|||||||||||||||||||||||
Записываем тему урока «Скорость химических реакций». Формулируем задачу урока: выяснить, что такое скорость химической реакции и от каких факторов она зависит. В ходе урока мы познакомимся с теорией вопроса «скорость химической реакции». Затем на практике подтвердим некоторые наши теоретические предположения . | Озвучить цель урока и примерный план его проведения. | |||||||||||||||||||||||||
Рассмотрим два примера. На столе – две пробирки, в одной – раствор щелочи (NaOH), в другой – гвоздь; в обе пробирки приливаем раствор CuSO 4 . Что мы видим? В первой пробирке реакция произошла мгновенно, во второй – видимых изменений пока нет. Составим уравнения реакций (два обучающихся записывают на доске уравнения):
Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2
Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0 Отметим, что реакция 1) – гомогенная, а реакция 2) – гетерогенная. Это важно для нас. А как долго длится реакция и от чего это зависит? На эти вопросы мы попытаемся ответить в ходе нашего урока. Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой . | Необходимо подтвердить предположения обучающихся химическим экспериментом | По результатам демонстрационного эксперимента обучающиеся убеждаются в справедливости своих предположений | Уметь самостоятельно либо с помощью учителя фиксировать результаты демонстрации, делать умозаключение, планировать возможный этап изучения. Уметь записывать уравнения химических реакций. |
|||||||||||||||||||||||
Обратимся к понятию «скорость». Вам известны такие сочетания, как скорость движения, скорость чтения, скорость наполнения бассейна и т. д. В общем случае, что такое скорость? Изменение какого-либо фактора за единицу времени. А какой же фактор изменяется, когда речь идет о скорости реакции? Мы уже сказали, что химическая реакция происходит при столкновении частиц. Тогда, очевидно, что скорость реакции тем больше, чем чаще сталкиваются частицы. При столкновении частиц исходных веществ происходит образование новых частиц - продуктов реакции. Что же изменяется с течением времени в химической реакции? Изменяется количество исходных веществ и изменяется количество продуктов реакции. Если мы отнесем количество вещества к единице объема, мы получим молярную концентрацию вещества. Молярная концентрация вещества измеряется в моль/л. чтобы определить скорость реакции, необходимо иметь данные об измении концентрации какого-либо компонента реакции через определенные промежутки времени. На доске записано уравнение реакции I 2 (газ) + H 2 (газ) + 2HI(газ) и приведена таблица изменения концентрации йода во времени (правый столбец – изменение концентрации HI пока не заполнен) | Обеспечить осмысленное восприятие знаний Установить фактор, по которому можно судить о скорости реакции Введение понятия о молярной концентрации и единицах ее измерения | Активные действия обучающихся с объектом изучения В ходе беседы обучающиеся приходят к выводу о связи скорости реакции с концентрацией участвующих в реакции веществ | Уметь выстраивать причинно-следственные связи, осуществлять требуемые сравнение, обобщение и зависимость. |
|||||||||||||||||||||||
Строим график изменения концентрации йода во времени С HI, моль/л 3 1,2 1,0 2 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 3 0,4 0,2 0,2 0 5 10 15 20 Время, с | График изменения концентрации реагирующего вещества во времени дает обучающимся возможность самостоятельно определить скорость реакции и проследить, как она изменяется в ходе реакции | Формирование исследовательских умений – строят график по данным эксперимента | Уметь фиксировать зависимость скорости реакции от различных факторов. Формулировать соответствующие выводы |
|||||||||||||||||||||||
Кривая изменения концентрации реагирующего вещества или продукта реакции во времени называется кинетической кривой . Скорость химической реакции – это изменение концентрации одного из реагирующих веществ за единицу времени. C 2 - c 1 ∆c 0,3 - 1 v = = = = - 0,03 (моль/л · с) T 2 – t 1 ∆t 20 – 0 Принято считать скорость реакции положительной величиной, знак «минус» говорит о том, что функция зависимости концентрации I 2 от времени убывающая. Из графика следует, что с течением времени уменьшается не только концентрация, но и скорость реакции. Подтвердим это расчетами. Определим скорость для разных участков кинетической кривой: на участке 1: v = 0,08 моль /(л · с), на участке 2: v = 0,035 моль/(л · с), на участке 3: v = 0,01 моль/ (л · с) Какие выводы следуют из анализа кинетической кривой? – Концентрация реагирующего вещества уменьшается по мере протекания реакции. Скорость реакции с течением времени уменьшается. Очевидно, «скорость реакции» - это средняя скорость процесса в определенный промежуток времени, что чем меньше промежуток времени, тем точнее значение скорости. Заполним правый столбец таблицы значениями концентрации продукта реакции HI. При определении значений руководствуемся уравнением реакции. Строим кинетическую кривую относительно продукта реакции, определим скорости реакции для участков кривой 1, 2 и 3. Приходим к выводу, что скорость по компоненту HI в два раза больше, чем по компоненту I 2 . Это можно прогнозировать, исходя из уравнения реакции. дополнительный анализ кинетической кривой показал нам, что
| Поэтапный анализ кинетической кривой приводит к осмысленному пониманию изучаемого материала, исключает формализм знаний Построение кинетической кривой по продукту реакции показывают, что накопление продукта реакции происходит постепенно, по мере расходования исходных веществ Необходимо обратить внимание на физическую сущность стехиометрических коэффициентов в уравнении химической реакции | Самостоятельно формулируют понятие «скорость реакции» Самостоятельно рассчитывают скорость для всей кинетической кривой и отдельных ее участков. Обучающиеся сами выводят единицы скорости реакции Анализируют результаты полученных расчетов. формулируют выводы | ||||||||||||||||||||||||
На доске плакат: Химическая реакция идет по схеме А + В = 2С 2А + В = 2С | Оценить правильность и осознанность усвоения нового учебного материала, выявить и устранить пробелы и неверные представления | Заполняют таблицу | Уметь применять полученные знания для решения простых задач. Аналировать правильность выполения последовательности действий. Уметь участвовать в обсуждении проблемы, выражать собственное мнение о полученном результате. |
|||||||||||||||||||||||
Задача: в каком из сосудов одинаковой емкости реакция протекает с большой скоростью, если за одно и то же время в первом сосуде образуется 10 г фторводорода, а во втором – 53 г иодоводорода? | Закрепить полученные знания | Самостоятельное выполнение заданий с взаимной проверкой результата выполнения. | Уметь самостоятельно решать задания по теме. Анализировать правильность выполнения задания. |
|||||||||||||||||||||||
Подведем основные итоги. Сформулируем их и запишем в тетрадь | Сформировать умение обобщать полученную информацию и выделять главное | Самостоятельная формулировка выводов. Выявление общего эмоционально-продуктивного фона урока. | Уметь обобщить и систематизировать полученную информацию. Участвовать в обсуждении, уметь выражать свои мысли. |
|||||||||||||||||||||||
Предлагается разноуровневое задание по карточкам: 1) обязательное: §.12, у 1-6 с. 62 2) углубленное: §. 12, з1-4 с.63 3) творческое: Рассмотреть реакции получения серной кислоты из пирита с точки зрения зависимости скорости хим.реакции от разл. факторов. | Сопровождение записанного задания комментариями для различных уровней. | Выбор одного из видов задания для домашней работы. Извлечение необходимой информации и фиксация ее в дневник. | Правильно и с удовольствием выполненное домашнее задание. |
|||||||||||||||||||||||
Ход урока
I. Организация начала занятия.
II. Подготовка к основному этапу занятия.
III. Конкретизация знаний, закрепление способов действий, систематизация знаний о закономерностях, с помощью которых можно управлять химическими реакциями.
IV. Подведение итогов занятия, информация о домашнем задании.
I. Организация начала занятия
Задача этапа: подготовить учащихся к работе на занятии.
Учитель: сегодня мы продолжим изучение темы «Скорость химической реакции» и выясним, может ли человек, обладая определенными знаниями, управлять химической реакцией. Для решения этой проблемы мы отправляемся в виртуальную лабораторию. Чтобы войти в нее, необходимо показать свои знания о скорости химической реакции.
II . Подготовка к основному этапу занятия
Задачи этапа: актуализация опорных знаний и умений, обеспечение мотивации и принятия учащимися цели урока.
Актуализация знаний учащихся
Учитель организует фронтальную беседу:
Вопрос 1: что изучает химическая кинетика?
Предполагаемый ответ: химическая кинетика - наука о закономерностях протекания химических реакций во времени.
Вопрос 2: на какие две группы можно разделить реакции в зависимости от состояния химических веществ?
Предполагаемый ответ: если химические реакции происходят в однородной среде, например в растворе или газовой фазе, их называют гомогенными. А если реакция идет между веществами, находящимися в разных агрегатных состояниях, их называют гетерогенными.
Вопрос 3: как определить скорость гетерогенной реакции?
Предполагаемый ответ: скорость гетерогенной реакции определяется как изменение количества вещества в единицу времени на единице поверхности (учащийся записывает формулу на доске)
Вопрос 4: как определить скорость гомогенной реакции?
Предполагаемый ответ: Скорость гомогенной реакции определяется как изменение концентрации одного из веществ в единицу времени (учащийся записывает формулу на доске).
Учитель: теперь, используя свой жизненный опыт, предположите:
Вопрос 5: что сгорит быстрее: деревянная доска или древесные стружки?
Предполагаемый ответ:
древесные стружки сгорят быстрее.
Вопрос 6: где быстрее сгорит уголь: на воздухе или в кислороде?
Предполагаемый ответ: быстрее уголь сгорит в кислороде.
III. Конкретизация знаний, закрепление способов действий, систематизация знаний о закономерностях, с помощью которых можно управлять химическими реакциями.
Задача этапа: обеспечить усвоение знаний и способов действий, организовав активную продуктивную деятельность учащихся.
Вводный рассказ учителя (сопровождается компьютерной презентацией):
Учитель: используя свой жизненный опыт, вы правильно предположили. Действительно, скорость химической реакции зависит от многих факторов. Основными из них являются: природа и концентрация реагирующих веществ, давление, температура, поверхность соприкосновения реагирующих веществ, действие катализаторов.
По мере работы мы также будем использовать информацию учебника.
Учащиеся под руководством учителя решают каждую экспериментальную задачу, и учитель, используя компьютерную презентацию, подводит учащихся к обоснованным заключениям.
Результат работы:
Закрепление материала.
Задача: для реакции были взяты вещества при температуре 40 С, затем их нагрели до 70 С. Как изменится скорость химической реакции, если температурный коэффициент ее равен 2?
Ответ: в 8 раз увеличится скорость химической реакции.
Учитель: итак, какой вывод мы можем сделать: может ли человек управлять скоростью реакций?
Предполагаемый ответ : да, может, если обладает знаниями о химической кинетике.
IV. Подведение итогов занятия, информация о домашнем задании
Задачи этапа: оценить работу на уроке и показать значение проделанной работы для последующего изучения темы.
Учитель: давайте вспомним ход урока, что мы сегодня узнали, чему научились?
Рефлексия. Высказывания учащихся.
Учитель: домашнее задание: параграф 6.1, выучить информацию таблицы. Выполнить упражнения 5, 6, 8 на стр. 108-109.
Технологическая карта занятия «Скорость химических реакций»
|
Основные пункты технологической карты |
Обязательная общая часть |
|||||
|
Наименование дисциплины |
||||||
|
Тема урока |
Скорость химических реакций |
|||||
|
Тип и вид занятия |
Комбинированный урок Повторение, лекция |
|||||
|
Цели занятия (как ожидаемые результаты обучения) |
В результате проведённого урока учащиеся: продолжают формирование понятия «скорость химических реакций», выясняют, от каких факторов зависит скорость химических реакций; продолжают учиться обрабатывать и анализировать экспериментальные данные; выяснять взаимосвязь между скоростью химических реакций и внешними факторами; продолжают развитие коммуникативных умений в ходе парной и коллективной работы; акцентировать внимание на важности знаний о скорости химической реакции протекающих в быту (коррозия металла, прокисание молока, гниение и др.) закрепляют умение работать с электронным пособием, таблицами, справочным материалом, дополнительной литературой |
|||||
|
Методы обучения |
Частично - поисковый (репродуктивный) |
|||||
|
Формируемые компетенции (общие компетенции (ОК) и профессиональные компетенции (ПК)) |
Общие: формулировать свои ценностные ориентиры по отношению к изучаемым дисциплинам и сферам деятельности; уметь принимать решения, брать на себя ответственность за их последствия; осуществлять индивидуальную образовательную траекторию с учётом общих требований и норм; владеть разными видами речевой деятельности. Профессиональные: владеть навыками работы с различными источниками информации (электронное пособие, Интернет, словари, справочники, книги, учебники); самостоятельно искать, извлекать, анализировать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию; ориентироваться в информационных потоках, уметь осознанно воспринимать информацию; владеть навыками использования информационных устройств (ПК, принтер); применять для решения учебных задач информационные и телекоммуникационные технологии: аудио и видеозапись, электронную почту, Интернет; уметь применять на практике полученные знания. |
|||||
|
Тезаурусное поле занятия |
Химическая кинетика - раздел химии, в котором изучаются скорости и механизмы химических реакций. Система в химии - рассматриваемое вещество или совокупность веществ. Фаза - часть системы, которая отделена от других частей поверхностью раздела. Гомогенная (однородная) система - система, состоящая из одной фазы. Гетерогенная (неоднородная) система - система, состоящая из двух или нескольких фаз. Скорость гомогенной химической реакции - количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени в единице объёма системы. Скорость гетерогенной химической реакции - количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени на единице поверхности раздела фаз. Факторы, влияющие на скорость реакции: Природа реагирующих веществ; Концентрация реагирующих веществ; Температура; Присутствие катализаторов. Катализатор - вещество, которое изменяет (увеличивают) скорость реакции, но не расходуется в результате реакции. Ингибитор - вещество, которое изменяет (замедляют) скорость реакции, но не расходуется в результате реакции. Ферменты (энзимы) - биологические катализаторы. Закон действующих масс. |
|||||
|
Используемые средства, в т.ч. средства ИКТ |
Компьютерный терминал, мультимедийный проектор, демонстрационный экран, ноутбук, колонки, 15 персональных компьютеров, диск с презентациями и показом опытов по гидролизу солей; основная и дополнительная литература |
|||||
|
Междисциплинарные и межкурсовые связи |
Межпредметные: биология (химические реакции в живом организме), физика (понятие о тепловом эффекте реакций, влияние физических факторов на скорость химической реакции) |
|||||
|
Образовательные ресурсы (в т. Ч. Интернет) |
Система электронного обучения «Академия-Медиа», химические сайты XuMuk.ru , Alhimik.ru , Полезная информация по химии , основная и дополнительная литература |
|||||
|
Этапы занятия |
Длительность этапа |
Результаты |
Критерии и способ оценки |
Функция преподавателя |
Организация деятельности учащихся |
|
|
Организация начала занятия |
Приветствие Проверка подготовки студентов к занятию Готовность оборудования Запуск системы ЭО Определение отсутствующих студентов |
Приветствие Дежурный называет отсутствующих студентов |
||||
|
Проверка домашнего задания |
Выдача карточек с индивидуальным заданием, вывод на экран заданий для всей группы |
Выполнение заданий, самопроверка и проверка в паре |
||||
|
Этап подготовки студентов к активному и сознательному усвоению нового материала |
Объявление темы урока и определение его задач |
Запись темы в тетрадь Поиск соответствующей темы в системе ЭО |
||||
|
Актуализация знаний, мотивационный этап |
Фронтальная беседа Постановка вопросов Управление дискуссией |
Ответы на вопросы, дополнение ответов друг друга |
||||
|
Этап усвоения новых знаний |
Выдача заданий в электронном пособии, консультации |
Работа с электронным пособием |
||||
|
Первичная проверка усвоения знаний |
Выдача заданий, контроль выполнения |
Выполнение заданий |
||||
|
Первичное закрепление знаний |
Демонстрация опытов по теме с помощью проектора и экрана |
Наблюдение Составление уравнений реакций |
||||
|
Контроль и самопроверка знаний. Рефлексивно-контролирующий этап |
Контроль написания уравнений, оценка, обобщение |
Самопроверка, выводы |
||||
|
Подведение итогов занятия |
Проведение анализа успешности достижения цели занятия Оценка перспективы последующей работы |
|||||
|
Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению |
Выдача домашнего задания Проведение инструктажа по его выполнению |
Запись домашнего задания, вопросы по его уточнению |
||||
Задачи урока:
1) сформировать у учащихся знания о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на скорость химической реакции;
2) показать значения ее в природе и деятельности человека;
3) углубить знания о катализаторах.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Урок по теме "Скорость химической реакции" (9 класс).
Задачи урока:
1) сформировать у учащихся знания о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на скорость химической реакции;
2) показать значения ее в природе и деятельности человека;
3) углубить знания о катализаторах.
Планируемые результаты обучения:
Предметные: учащиеся имеют представление о скорости химической реакции, о единицах ее измерения, знают влияние различных факторов на скорость химической реакции (природа реагирующих веществ, их концентрация, площадь соприкосновения и температура).
Метапредметные: формируются навыки групповой работы, развивается самостоятельность мышления, умение обобщать,анализировать и выделять главное.
Личностные: развивать коммуникативные умения в ходе групповой работы, способность применять полученные знания на практике, учащиеся осознают смысл и ценность познания.
Основные понятия урока:
скорость химической реакции, факторы, влияющие на скорость химической реакции.Основные виды деятельности учащихся:
самостоятельная работа с информацией, групповая работа, работа в парах, наблюдение химических превращений, описание химических реакций, участие в совместном обсуждении результатов опытов, обобщать и делать выводы.Тип урока: урок изучения нового материала
Методы изучения:
объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, исследовательский.Оборудование:
Прибор для определения скорости химической реакции, 10% и 30% раствор HCl, Zn, CuO, H
2 SO 4 р-р, Mg,Cu, CaCO 3 мел, CaCO 3 порошок, H 2 O 2 , MnO 2 ,NH 3 ,(NH 4 ) 2 Сr 2 O 7 , колба 500мл, спиртовка.Эпиграф к уроку
" Знания, не проверенные опытом - матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок"
Леонардо да Винчи.
I этап - Актуализация опорных знаний
(эвристическая беседа с учащимися)Мы живём в динамичном мире. Объекты живой и неживой природы движутся с различной скоростью. Изучая физику, вы узнали, что человек изобрёл сверхзвуковые самолёты. На уроках биологии узнали, что амёба тоже передвигается с определённой скоростью 0,2 мм в минуту, а самая быстрая дикая кошка-гепард развивает скорость 60км в час. На уроках химии мы говорим, что одни реакции идут быстро, другие медленно т.е реакции тоже идут с определённой скоростью. Сколько новой информации получаем, но что мы знаем о скорости химической реакции? Практически ничего. Поэтому я вам предлагаю ознакомиться с этим "понятием".
II этапы - Изучения нового материала.
Учитель: на уроках физики вы уже рассматривали скорость механического движения, перемещения тела в пространстве.
Как она обозначается? По какой формуле вычисляют скорость движущегося тела?
υ = S/t км/ч (м/с). Это пройденный путь за определенный промежуток времени.
Учитель: какая физическая величина здесь изменяется? (расстояние от точки А до точки В). Координаты тела. Семена брошенные в землю прорастают по разному. Одни растут быстро, другие медленно, но стебель проростка неизменно удлиняется, увеличиваются размеры листочков.
Значит скорость- это изменение какой-то физической величины за единицу времени. В химии есть такое понятие " как скорость химической реакции". А что такое скорость химической реакции, в чем она измеряется? Какая физическая величина может изменятся в химической реакции за определенный промежуток времени?
Возьмем конкретную реакцию:
2 SO 2 + O 2 = 2 SO 3
Что показывают коэффициенты, стоящие перед формулами?
Ученики: Коэффициенты показывают число атомов и молекул т.е. количество вещества.
Учитель: Как вы думаете, количество вещества изменяется в ходе химической реакции?
Взяли 2 моль SO 2, + 1 моль O 2 , а получили 2 моль SO 3 - продукта реакции.
3 моль исходного вещества
Число моль исходных веществ и продукта реакции разные.
Как называется количество вещества в единице объема? (Т.к. в реакции участвуют газообразные вещества, коэффициенты показывают объемные отношения газов).
Количество вещества в единице объема - это концентрация (молярная концентрация), обозначается буквой "С", единица измерения моль/л
(на доске повесить плакат).Изменение обозначается греческой буквой Δ (дельта). С
1 - концентрация исходных веществ, С 2 - концентрация продуктов реакции.ΔС = С 1 - С 2
(концентрация исходных веществ больше, чем продуктов реакции).
Изменение молярной концентрации происходит за определенный промежуток времени.
Слайд 3
Учитель: Попробуйте дать определение скорости химической реакции и выведите формулу для скорости химической реакции, напишите аналогично той, что записана на доске υ = S/t
V = ΔС / Δt= С 1 - С 2 моль/(л.с)
T 2 - t 1
Пример с учебника с.39
V = (2 - 0,5) : 50 = 1,5: 50 = 0,03 моль/(л.с)
Закрепление:
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
V 1 v 2 v 3 v 4
t(cек) 0 79 158 316 632
(Учащиеся работают в группах)
V1 = (1,85-1,67) / (79 - 0) = 0,0023 моль/л.с. х 10 3 = 2,3
V2 = (1,67-1,52) / (158-79) = 0,0019 моль/л.с. х 10 3 = 1,9
V3 = (1,52-1,30) / (316-158) = 0,0014 моль/л.с. х 10 3 =1,4
V4 = (1,30-1,00) / (632-316) = 0,0009 моль/л.с. х 10 3 = 0,9
Вывод: Скорость химической реакции уменьшается с течением времени.
Аммиак используется для производства азотных удобрений. Замедление этого процесса невыгодно на практике, производство будет нерентабельным. Можно ли повлиять на скорость химической реакции? Если можно, то каким образом?
Мы должны выяснить, какие факторы влияют на скорость химической реакции?
Работа в группах.
Задание 1.
Вывод: скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ. (Запись в тетрадь).
На основе огромного экспериментального материала выведен " закон действующих масс", который отражает зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.
Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. А+В=Д
V = k* С А * С В
V = k* [А]*[В]
k - константа скорости химической реакции, численно равна скорости химической реакции при концентрации реагирующих веществ в 1 моль/л.
Задача. Определите, как изменяется скорость химической реакции синтеза аммиака:
N 2 + 3H 2 → ← 2NH 3
при увеличении концентрации исходных веществ в 2 раза:
V 1 = k [ N 2 ][ H 2 ] 3 V 2 = k [ 2H 2 ] 3
[ N 2 ] = х [ H 2 ] = у V 2 = k 2х(2у) 3 = 2 х 2 3 = 16
V 1 k ху 3
Учитель: Концентрация оказывает влияние на скорость химической реакции, если в ней участвуют газы или жидкости. Почему концентрация не влияет на скорость химической реакции при участии твердых веществ?
Учитель: Концентрация твердых веществ не меняется в отличие от газов или жидкостей. Твердые вещества не сжимаются, между частицами твердого вещества нет промежутков.
Концентрация газов меняется в зависимости от давления. При повышении давления концентрация увеличивается, при понижении уменьшается.
Вывод 2. На скорость химической реакции влияет давление, если в этой реакции участвуют газы или жидкости.
Задача. Определить, как изменится скорость химической реакции
2 SO 2 + О 2 → 2 SO 3
при увеличении давления в два раза?
V 1 = k 2 [ О 2 ] ; V 2 = k 2 [ 2О 2 ]
[ SO 2 ] = х; [ О 2 ] = у V 2 = k (2х) 2 (2у) = 2 2 х 2 = 8 раз
V 1 k х 2 у
Группа 2. Что еще может повлиять на скорость химической реакции? (t температура). Рассмотрим влияние t (температуры) на скорость химической реакции.
Задание.
Вывод: Скорость химической реакции зависит от t . Правило Вант-Гоффа.
С увеличением t на каждые 10 С
0 (градусов) скорость реакции возрастает в 2-4 раза.V 2 = V 1 * ɣ (t2- t1)/10
ɣ- температурный коэффициент.
Задача. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении t от 10 до 60 градусов, если ɣ = 2 (работа у доски)!
Почему скорость химической реакции за висит от температуры? Что мы делаем с веществом, повышая его температуру? Нагреваем, сообщаем энергию, энергия расходуется на разрушение химических связей в исходных веществах. Движение молекул и атомов усиливается, это приводит к увеличению " полезных столкновений", в результате образуется больше продуктов реакции.
Группа 3. Влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.
Задание.
Mg + 2HCI = MgCI 2 + Н 2
Zn + 2HCI = ZnCl 2 + Н 2
Cu+ HCl →
Вывод: Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ.
Что мы понимаем под химической природой реагирующих веществ?
Под химической природой понимаем состав веществ, тип и прочность химической связи.
Группа 4. Что ещё может повлиять на скорость химической реакции?
Задание: 3
Вывод. На скорость химической реакции влияет площадь соприкосновения реагирующих веществ.
Физкультминутка!!!
Арабская притча о восемнадцати верблюдах
. Жил когда-то на востоке человек, который разводил верблюдов. Всю жизнь он работал, а когда состарился, то позвал к себе сыновей и сказал:"Дети мои! Я стар и немощен и скоро умру. После моей смерти разделите верблюдов так, как я вам скажу. Ты, старший сын, работал больше всех- возьми себе половину верблюдов. Ты, средний сын, только начал мне помогать - возьми себе третью часть. А ты, младший, возьми себе девятую часть."
Прошло время и старик умер. Тогда сыновья решили разделить наследство так, как завещал им отец. Они выгнали стадо на большое поле, пересчитали, и оказалось, что в стаде всего семнадцать верблюдов. И нельзя было разделить их ни на 2, ни на 3, ни на 9! Что было делать - никто не знал. Стали сыновья спорить и каждый предлагал своё решение. Они уже устали спорить, но так и не пришли к общему решению. В это время мимо ехал путник на своём верблюде. Услышав крик и спор, он спросил: "Что случилось?"
И сыновья рассказали о своей беде. Путник слез с верблюда, пустил его в стадо и сказал: "А теперь разделите верблюдов, как велел отец". И так верблюдов стало восемнадцать, старший сын взял себе половину, то есть 9, средний - треть, то есть 6 верблюдов, а младший девятую часть, то есть 2 верблюдов. И когда они разделили, таким образом, стадо, в поле остался ещё один верблюд, потому что 9+6+2= 17. А путник сел на своего верблюда и поехал дальше.
Какова роль восемнадцатого верблюда? И какая связь этой притчи с темой нашего урока? В подтверждении того, что катализатор влияет на скорость химической реакции послушаем выступление пятой группы.
Группа 5.
2 О 2. 2
МnО 2
2Н 2 О 2 → О 2 +2 Н 2 О
Демонстрационный опыт учителя (звёздный дождь)
В химическую колбу ёмкостью 500мл помещаем раствор аммиака и закрываем пробкой. На спиртовке нагреваем дихромат аммония, затем помещаем в колбу с аммиаком. Наблюдаем реакцию "звёздный дождь".
4NH 3 +5O 2 =4NO+6H 2 O (Cr 2 O 3 )
Итак подводим итог нашего урока (учащиеся вспоминают определение скорости химической реакции, единицу измерения и указывают факторы, влияющие на скорость химической реакции).
III этап - закрепление.
Задача1. Определите, как изменится скорость химической реакции 2SO
2 + O 2 →2SO 3 при увеличении давления в 3 раза.Задача 2. Чему равен температурный коэффициент (ɣ
) реакции, если при повышении температыры на 50 градусов скорость увеличивается в 32 раза?.IV этап- рефлексия
Предлагаю оценить свою работу на уроке
- С каким настроением работал, доволен ли собой?
- На мой взгляд (что понравилось?)...
- Для меня было сложно...
- Самым интересным для меня во время работы на уроке было...
V этап - Домашнее задание.
§14
подготовить небольшое сообщение о факторах, влияющих на скорость химических реакций в быту, в повседневной жизни.
Приложение 1
Исследовательская карточка
№группы | Химический эксперимент | Что наблюдаем? Уравнения хим. реакций | Выводы |
Задание 1. В двух пробирках дан раствор соляной кислоты. В первой пробирке 10% раствор HCI, во второй пробирке 30% раствор HCI. В каждую пробирку добавили гранулу цинка. Что наблюдаем? Напишите уравнения химических реакций. Сделайте выводы. | |||
Задание. В пробирку с оксидом меди (II) налить 1-2 мл раствора серной кислоты. Что наблюдаете? Затем пробирку нагрейте. Какие изменения происходят в пробирке? | |||
Задание. В трех пробирках находится раствор соляной кислоты. В первую пробирку насыпаем Mg (магний), во вторую кладем гранулу цинка, в третью гранулу Cu (меди). Что наблюдаем? Запишем уравнения химических реакций. | |||
Задание: В две пробирки поместили одинаковое количество мела СаСО 3 в виде кусочка и порошка и в эти пробирки налили по 1 мл соляной кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнение химической реакции. | |||
Задание: Две пробирки взяли с 3% раствором перекиси водорода Н 2 О 2. . Первую пробирку нагрели в пламени спиртовки. В пробирку без нагревания добавляем диоксид марганца МnО 2 . Что наблюдаем? Что в данном примере влияет на скорость химической реакции? |
Закрепление: Сохраняется ли скорость химической реакции неизменной в продолжении всего процесса или изменяется? Для реакции, протекающей в соответствии с уравнением
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
экспериментально определена концентрация одного из веществ в разные промежутки времени
υ 1 υ 2 υ 3 υ 4
t(cек) 0 79 158 316 632
С (моль/л) 1,85 1,67 1,52 1,30 1,00
Как изменится скорость этой реакции со временем?
Закрепление: Сохраняется ли скорость химической реакции неизменной в продолжении всего процесса или изменяется? Для реакции, протекающей в соответствии с уравнением
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
экспериментально определена концентрация одного из веществ в разные промежутки времени
υ 1 υ 2 υ 3 υ 4
t(cек) 0 79 158 316 632
С (моль/л) 1,85 1,67 1,52 1,30 1,00
Как изменится скорость этой реакции со временем?
