Я слышу – я забываю, я вижу – я запоминаю, я делаю – я понимаю.
Тема урока: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
Цель: углубить и обобщить знания учащихся о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на скорость химической реакции;
Задачи:
обучающая: формировать понятия «скорость химических реакций», вывести формулы для вычисления скорости гомогенных и гетерогенных реакций, рассмотреть от каких факторов зависит скорость химических реакций;
развивающая: развивать логическое мышления: умение обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, устанавливать взаимосвязь между скоростью химической реакции и внешними факторами.
воспитательная: воспитывать коммуникативных компетенций в ходе коллективной работы; бытовую грамотность.
Средства обучения: мультимедийный проектор, компьютер, программный продукт, лабораторное оборудование и реактивы;
Методы обучения: репродуктивный, исследовательский, частично поисковый;
Форма организации занятий: беседа, исследовательская деятельность, самостоятельная работа.
Форма организации работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая.
Тип урока: усвоение знаний на основе имеющихся.
Ход урока:
Обоснование значения изучаемой темы и цели урока.
Вступительное слово учителя: сегодня у нас необычный урок, в ходе работы над сегодняшней темой вы будете составлять кластер, ключевым понятием которого будет тема нашего урока: Скорость химической реакции. Факторы влияющие на скорость химической реакции.
Мы уже познакомились с основными типами химических реакций, научились отличать их от физических явлений по определённым признакам. Убедились, что свойства веществ вступивших в реакцию, отличаются от свойств образовавшихся веществ.
Настало время поговорить о продолжительности химической реакции, т.е. о протекании химического процесса во времени, за которое он происходит. Сегодня мы поговорим о скорости химической реакции, определим факторы, которые влияют на скорость химической реакции.
Актуализация знаний.
Что мы с вами знаем о химических реакциях? (типы реакций, протекают с выделением тепла или наоборот при нагревании; не которые идут быстро, некоторые медленно.)
Скажите, а вы встречались в своей жизни с реакциями идущими очень быстро?
а) горение; б) сода + уксус; в)...
А как вы определили, что они протекают быстро?
А реакции идущие медленно? а) ржавление железа; б) скисание молока;
информация: Для полного гниения брошенной в лесу газеты- 1 год.
Ржавление консервной банки – 10 лет.
Стекло практически не разрушается в течение столетий.
Эти реакции низкой скорости.
Организация деятельности по изучению нового материала.
Скорость химической реакции.
Из курса физики вам известно понятие «скорость движения» (работа по таблице).
| Скорость движения | Единицы измерения скорости |
| Скорость поезда: | |
| Скорость течения реки: | |
| Скорость прокручивания кинопленки: | 24 кадра/с |
| Скорость потребления кислорода человеком: | |
| Скорость реакции: |
Вопрос: Вспомните, что собой представляет скорость механического движения?
Это длина пути, проделанного физическим телом за единицу времени.
Отношение проделанного пути к единице времени.
Вопрос: Что изменяется во времени при механическом движении?
Координаты тела, следовательно, длина пути.
Кинопленку прокручивают через киноаппарат с определенной скоростью – 24 кадра в секунду. Что изменяется во времени?
Число кадров.
При дыхании человек потребляет кислород. Что изменяется во времени?
Количество литров.
Скорость какого–либо процесса – это изменение какой-либо физической величины за единицу времени. Что изменяется в ходе реакции? Это концентрация вещества.
Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.
Рассмотрим два примера (эксперимент проводит учитель).
На столе – две пробирки, в одной раствор щелочи (КOH), в другой – гвоздь; в обе пробирки приливаем раствор CuSO 4 . Что мы наблюдаем?
На примерах учащиеся судят о скорости реакций и делают соответствующие выводы.
В первой пробирке реакция произошла мгновенно, во второй – видимых изменений пока нет.
Составим уравнения реакций (два ученика записывают на доске уравнения):
CuSO 4 + 2КOH = Cu(OH) 2 + К 2 SO 4 ; Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu ; Fe0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu0
Вопрос: Какой вывод по проведённым реакциям мы можем сделать?
Вопрос: Почему одна реакция идёт мгновенно, другая медленно?
Для этого необходимо вспомнить, что есть химические реакции, которые протекают во всём объёме реакционного пространства (в газах или растворах), а есть другие, протекающие лишь на поверхности соприкосновения веществ (горение твёрдого тела в газе, взаимодействие металла с кислотой, солью менее активного металла).
По результатам демонстрированного эксперимента учащиеся делают вывод:
реакция 1 – гомогенная, а реакция 2– гетерогенная.
Скорости этих реакций будут математически определяться по-разному.
При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо напомнить, что реакции в химии делятся на гомогенные и гетерогенные.
Определение: Реакции, которые протекают в однородной среде (нет поверхности раздела реагирующих веществ), например, в смеси газов или в растворах, называются гомогенными (от греч. гомо – «равный», «одинаковый»).
Определение: Гетерогенными называются реакции, которые идут между веществами в неоднородной среде (есть поверхность раздела реагирующих веществ). Например, на поверхности соприкосновения твердого вещества и жидкости, газа и жидкости, твердого вещества и газа и т.д. (от греч. гетеро – «разный», «другой»).
А) Скорость химической реакции для гомогенной реакции.
Рассмотрим понятие скорости химической реакции для гомогенной среды.
Вопрос: Назовите одно из условий осуществления химической реакции?
Одним из условий химической реакции является столкновение частиц.
Какая зависимость прослеживается между скоростью химической реакции и частотой столкновения частиц?
Чем чаще сталкиваются частицы, тем выше скорость химической реакции.
А теперь попробуйте сформулировать определение скорости химической реакции?
Скорость реакции – это число столкновений или число элементарных актов в единицу времени.
Так как подсчитать число соударений частиц не предоставляется возможным, нужно найти другую величину, которая изменяется во времени при протекании химической реакции. Исходные вещества превращаются в продукты реакции, следовательно, изменяется количество вещества.
Вывод: Скорость реакции – это изменение концентрации одного из вступивших в реакцию или образующегося в результате реакции вещества в единицу времени.
Если реакция протекает между веществами в гетерогенной системе, то реагирующие вещества соприкасаются между собой не по всему объему, а только на поверхности. Так, например, при горении угля, молекулы кислорода реагируют только с теми атомами углерода, которые находятся на поверхности. При измельчении угля его поверхность возрастает и скорость горения увеличивается. В связи с этим определение скорости гетерогенной реакции следующее:
Б) Скорость химической реакции для гетерогенной реакции.
Для гетерогенной реакции: Скорость гетерогенной реакции определяется числом молей веществ, вступивших в реакцию или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности.
В математической форме это определение можно выразить так:
Вопрос: Как можно увеличить скорость реакции, если реагенты твердые?
Надо увеличить поверхность соприкосновения веществ, т.е. раздробить твердое вещество.
Следовательно, для гетерогенных реакций одним из факторов, которые определяют скорость химической реакции, является величина площади соприкосновения реагирующих веществ. Поэтому на производстве столь часто проводятся химические реакции в «кипящем слое». Твердое вещество для этой цели мелко дробят, измельчают почти до состояния пыли, а затем через него пропускают снизу второе вещество, как правило, газ. Прохождение его через мелкораздробленное первое вещество – реагент сопровождается иллюзией кипения. Например, в «кипящем слое» осуществляется обжиг мелко измельченного серного колчедана при производстве серной кислоты.
Знание скоростей химических реакций имеет очень большое практическое и научное значение.
На уроке мы пришли к выводу, что химическую реакцию необходимо рассматривать не только с качественной и количественной стороны, но учитывать и ее скорость.
Это необходимо, прежде всего, для того, чтобы управлять химической реакцией.
Не забывайте, что вы составляете кластер.
Факторы влияющие на скорость химической реакции.
Мы с вами рассмотрели, что такое скорость химической реакции, определили, что математически скорости гомогенной и гетерогенной реакции определяются по-разному.
Вопрос: От чего зависит скорость реакции?
Мы перечислили факторы, влияющие на скорость химической реакции. Исследовать достоверность этих утверждений вам предстоит самостоятельно, работая в группах.
Задание для групп:
Объяснить как влияет природа реагирующих веществ, площадь соприкосновения реагирующих веществ, концентрация и температура на скорость химической реакции.
Объяснения могут быть научными и образными, связанными с бытовыми примерами, художественными, можно зарисовать ситуацию, объясняющую эти явления.
Т.е. вам необходимо создать модель, которая должна объяснить, почему и как происходит изменение скорости реакции. Вашей моделью может быть: объяснение, картинка, сюжет. Для выработки образного объяснения можно применить АНАЛОГИЮ, т.е. на что похожа эта ситуация? Дается время для обсуждения в группах, (10 мин.)
Задание №1
Влияние природы реагирующих веществ на скорость гетерогенной химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет природа реагирующих веществ.
Ход опыта: К одинаковым объемам соляной кислоты добавьте кусочки цинка и магния.
! Сравните скорости этих двух реакций.
! Объясните причину различия скоростей.
!
Задание №2
Влияние концентрации веществ на скорость химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет концентрация исходных веществ.
Ход опыта: В 2 пробирки налейте одинаковые объемы раствора серной кислоты, одновременно прилейте растворы тиосульфата натрия разной концентрации (25г/л и 200г/л).
Реакция протекает по уравнению: Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3
H 2 S 2 O 3 = H 2 О + S+ SO 2
! Засеките время, через которое в пробирках появится осадок серы.
! Объясните причину разновременного появления осадка.
Задание №3
Влияние площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость гетерогенной химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ.
Ход опыта: Поместите в одну пробирку кусочек мела, а в другую – измельченный мел и прилейте одинаковые объемы соляной кислоты.
! Сравните скорости реакций и объясните причину их различия.
! Напишите уравнение химических реакций.
Задание№4
Влияние температуры на скорость химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет температура исходных веществ.
Ход опыта: Приготовьте гидроксид меди: смешайте раствор сульфата меди и гидроксид натрия. Полученный гидроксид меди разлейте в две пробирки. Одну из них нагрейте.
! Заметьте время, через которое появиться черный оксид меди при нагревании и без него.
! Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры.
Задание №5
Действие катализатора на скорость химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет катализатор
Ход опыта: Раствор пероксида водорода разлейте в 2 пробирки. Одну из них нагрейте, в другую добавьте немного порошка оксида марганца (IV).
! Что наблюдаете? Объясните результат.
Анализ полученных данных.
Заслушивается выступление каждой группы. Внимательно слушаем и составляем кластер.
Например:
1. Аналогия на влияние природы реагирующих веществ:
Люди бывают разных характеров, разных темпераментов и от этого зависит скорость их работы, скорость сближения с другими людьми. Так и вещества имеют свои «характеры» и это влияет на скорость химических реакций.
2. Аналогия на влияние площади поверхности реагирующих веществ:
Из старой морской песни: «Мы - спина к спине у мачты, против тысячи -вдвоём!». Герои этой песни уменьшили площадь соприкосновения с врагами и уменьшили «скорость реакции» с ними, т. е. уменьшили возможность поражения.
3. Аналогия на влияние концентрации:
Чем больше вещества в единице объёма, тем больше столкновений между молекулами и выше скорость реакции. Это похоже на большой супермаркет, где много товара и много покупателей. В супермаркете продаётся больше товара, чем в маленьких специализированных магазинчиках, потому что покупатель «сталкивается» с большим количеством разных товаров.
Пробки на дорогах. Концентрация машин больше, а скорость движения –меньше. Комментарий учителя: да, такое тоже бывает в химии: при слишком большой концентрации веществ реакция не идёт, приходится разбавлять водой, чтоб молекулам «было, где разбежаться».
4. Аналогия на влияние температуры:
При повышении температуры повышается скорость движения молекул, поэтому они чаще сталкиваются и реагируют. Это похоже на дискотеку, где все двигаются, танцуют и поэтому легче знакомиться, чем, например, на собрании, где все сидят на своих местах.
5. Аналогия на влияние катализатора:
Два человека не дружат, может даже враждуют. Третий решил для пользы дела их сдружить. Идёт к одному из них, договаривается, объединяется с ним, потом вместе идут к другому, опять договариваются (при посреднике иногда легче договориться), посредник уходит, а первые двое становятся друзьями!
Вопрос: Как называют вещества, которые ускоряют химическую реакцию?
Учитель- Итак, мы выслушали каждую группу, вы отразили в своем выступлении один из факторов, влияющих на скорость химической реакции.
ВОПРОС: Скажите, для чего нам нужны такие образные представления?
Ответ: - Для лучшего запоминания и понимания происходящих химических процессов.
Учитель- Итак, мы посмотрели выступления каждой группы, каждая группа отразила в своем выступлении один из факторов, влияющих на скорость химической реакции. Давайте посмотрим какой кластер вы составили.
Закрепление и обобщение изученного.
Задача: а теперь для вас практическая задача:
В некоторой лаборатории долго пытались запустить химическую реакцию, но ничего не получалось, но потом у одного из лаборантов, когда он остался один в лаборатории - реакция пошла! Все сбежались, чтобы посмотреть, что он делает для запуска реакции, но к всеобщему разочарованию – опять ничего не получилось…. Оставшись наедине, он заново попытался провести реакцию и…она опять пошла! Стоило позвать всех, чтобы показать - реакция не идет…
В чем тут дело? Если бы лаборант применял только обычные средства для запуска реакции (нагрев, перемешивание, менял концентрацию), то это сработало бы и в присутствии сотрудников. А тут он и сам не понял, почему в одиночестве у него всё получается, а при коллегах – нет.
Для решения предлагаю вам ТРИЗовскую подсказку. Есть в ТРИЗ (теория решения изобретальских задач) такое волшебное слово МАТХЭМ, что означает перечень разных воздействий
Подсказка для решения задачи:
М- механическое (всякое перемешивание, давление)
А- акустическое (звуковое)
Т- тепловое
Х- химическое
Э- электрическое
М – магнитное
Заслушиваются ответы учащихся, если учащиеся не пришли к правильному ответу, то
дается правильный ответ (лаборант напевал, когда проводил эксперимент в одиночестве, а при всех, конечно, молчал…).
Оказывается, звук тоже может влиять на скорость химической реакции. Звук – это колебания, К какому фактору относится действие звука? Почему колебания могут влиять на запуск химической реакции?
Колебания помогают перемешивать жидкость, значит, увеличивают площадь поверхности реагирующих веществ.
Использование знаний о скорости реакции в быту
Почему продукты хранят в холодильнике?
Для консервирования продуктов используют ингибиторы.
Какое другое название можно дать этим веществам? Назовите вещества консерванты, которые мы применяем дома.
Домашнее задание. &15 б.у.; & 14 п.у.
Подведение итогов.
Рефлексия. А теперь я попрошу написать вас мне телеграмму. Это не должно быть больше 3 – 4 предложений телеграфного типа, в которых вы отразите своё впечатление от нашей работы сегодня.
Всем спасибо за сотрудничество.
Скорость химической реакции характеризует, насколько превращение веществ протекает быстро или медленно. Изучением скоростей химических реакций занимается химическая кинетика. Одна из важнейших ее задач - управление скоростью реакции.
Для гомогенной реакции, протекающей в постоянном объеме, скорость реакции равна изменению концентрации любого из участвующих в реакции веществ в единицу времени:
Если концентрация уменьшается (С 2 < С 1), то перед дробью ставят знак «минус», т. к. скорость не может иметь отрицательное значение.
1. Природа реагирующих веществ
Например, металлы (натрий и калий) с одним и тем же веществом - водой - реагируют с различными скоростями. Калий очень энергично реагирует с водой, выделяющийся водород загорается на воздухе (рис. 2). Натрий реагирует с водой более спокойно (рис. 1).
Рис. 1. Взаимодействие натрия с водой
Рис. 2. Взаимодействие калия с водой
2. Концентрация исходных веществ
Чем больше концентрация веществ, тем больше вероятность столкновения реагирующих веществ, поэтому - тем больше скорость реакции.
3. Температура
Многие химические процессы ускоряются с ростом температуры. Например, мясо при комнатной температуре испортится гораздо скорее, чем в холодильнике; в странах с влажным тропическим климатом машины ржавеют быстрее, чем в северных широтах.
Например, если к раствору серной кислоты добавить немного черного порошка оксида меди (II), никаких изменений наблюдаться не будет. При нагревании же смеси раствор станет голубым.
4. Давление
Давление оказывает влияние на скорость реакции тогда, когда реакция протекает с участием газообразных веществ. С повышением давления скорость реакции возрастает. Это связано с тем, что с повышением давления расстояние между молекулами уменьшается, поэтому повышается вероятность столкновений молекул, приводящих к превращению вещества.
5. Площадь поверхности соприкосновения исходных веществ
Чем больше степень измельчения твердого вещества, тем больше площадь соприкосновения вещества с раствором. Это, в свою очередь, оказывает влияние на скорость реакции. Чем больше площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость реакции.
6. Присутствие катализатора
Скорость химических реакций может зависеть от присутствия некоторых веществ.
Вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами в ней не расходуются, называют катализаторами .
Если перемешать порошок алюминия с порошком йода, то признаков реакции наблюдаться не будет. Реакция не идет. Но стоит добавить катализатор - капельку воды - как начинается бурная реакция. Вода, в данном случае, участвует в реакции, ускоряя превращение веществ, но сама в ней не расходуется.
Рис. 3. Взаимодействие алюминия с йодом в присутствии воды
Следует помнить, что один катализатор может ускорять одну реакцию, но не ускорять другую. Также существуют реакции, которые протекают быстро без катализатора. Такие реакции называют некаталитическими. Например, это реакции ионного обмена в растворах.
Некоторые реакции при определенных условиях могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Например, углекислый газ при взаимодействии с водой образует угольную кислоту, которая, в свою очередь, разлагается на углекислый газ и воду.
СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3
Такие реакции записывают со знаком обратимости и называют обратимыми.
Если в обратимой реакции скорости прямой и обратной реакции равны, то такое состояние называют химическим равновесием .
Список литературы
1. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§14)
2. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§14)
3. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.
4. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003. (с. 116-131)
1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме) ().
2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().
Домашнее задание
1. с. 99 №№ 3-8 из учебника П.А. Оржековского «Химия: 9-ый класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013.
2. Почему жидкий бензин и этанол горят спокойно, а пары этих веществ в смеси с воздухом взрываются?
3. Что такое катализатор? Каким образом катализатор изменяет скорость химической реакции?
Урок разработала Лопкина Светлана Ивановна
учитель химии и географии
МОУ «Лажъяльская средняя школа» Республики Марий Эл
Предмет: химия
Класс: 9
Тема: Скорость химических реакций
Цель урока : создание условий для осознания и осмысления знаний по теме «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций»»
Задачи урока:
Образовательный аспект:
сформировать понятие «скорость химических реакций», в результате наблюдения, анализа, сравнения, обобщения подвести учащихся к осмыслению зависимости скорости химических реакций от различных факторов;
формирование навыков исследовательской деятельности обучающихся.
Развивающий аспект:
способствовать формированию общеучебных умений:
учебно-интеллектуальных (анализировать факты, устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы);
учебно-информационных (работать с тестами);
учебно-организационных (понимать смысл задания, распределять время для выполнения тестовых заданий и их проверки);
учебно-коммуникативных (умение вести диалог, высказывать свою точку зрения);
способствовать развитию кругозора учащихся.
Воспитательный аспект:
способствовать воспитанию аккуратности, внимательности, осторожности при работе с лабораторным оборудованием и реактивами.
Оборудование:
для лабораторных работ: набор реактивов: раствор HCl , Zn в таблетках и порошкообразный, Fe , Mg ; спиртовки, спички, держатели, пробирки;
на столе учителя: HCl (конц), соль лития, кусочек сахара, спиртовка, спички, тигельные щипцы;
демонстрационная компьютерная техника.
Тип учебного занятия: урок «открытия» новых знаний с элементами исследования
Форма организации: фронтальная, парная работа
Использование педагогических технологий:
технология проблемного обучения;
технология коллективного взаимодействия;
технология критического мышления
обучение на основе учебных ситуаций
Методы и приемы обучения:
проблемный диалог;
побуждающий диалог;
подводящий диалог;
сравнительный метод;
исследование
Ход урока
Деятельность учителя
Деятельность учащихся
I . Мотивационно-целевой этап.
1. Актуализация знаний (3 мин.)
Сегодня у нас необычный урок. Скажите, пожалуйста, любите ли вы сок?
О чем это свидетельствует (с точки зрения химии)? Какие признаки химических реакций наблюдаются при этом? (Слайд 2)
Значит, даже в обыденной жизни мы постоянно имеем дело с химическими реакциями. И сегодня речь у нас пойдет о реакциях.
Так как сегодня мы будем проводить исследование, вспомним основные правила техники безопасности. (Слайд 3)
Не пробуйте вещества на вкус. Старайтесь, чтобы вещества не попадали на кожу лица и рук, так как многие из них вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек.
В случае ожога, пореза обращайтесь к учителю или лаборанту.
Не приступайте к выполнению опыта, не зная, что и как нужно делать.
Не загромождайте свое рабочее место предметами, которые не потребуются для выполнения опыта. Работайте спокойно, без суетливости, не мешая соседям.
Обращайтесь бережно с посудой, веществами и лабораторными принадлежностями.
Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.
2. Целепологание (3 мин.)
Что же изменилось в испортившемся соке с химической точки зрения?
А в чем измеряется вещество?
Какова единица измерения количества вещества?
Но бывает так, что сок может простоять без изменений, и признаков порчи не наблюдается.
Значит ли это, что химические реакции не протекают?
Значит, химические реакции протекают с разной скоростью. И сегодня нам предстоит ознакомиться с понятием «скорость химической реакции» и выявить, от каких факторов она зависит.
Для чего это нужно?
Запишите тему урока.
II . Процессуальный этап. Совместное открытие новых знаний.
1. Понятие о скорости химической реакции. (10 мин.)
В курсе физики вы ознакомились с понятием «скорость движения». Давайте вспомним, что это такое.
Скорость движения – это изменение длины пути в единицу времени:
∆ S
Понятие «скорость химической реакции» во многом сходно с понятием «скорость движения». Как мы уже выяснили, во время химических реакций изменяется количества веществ, как реагирующих, так и продуктов реакций. В жидкостях и газах реакции протекают в определенном объеме, поэтому в жидкой и газообразной среде (гомогенные реакции) скорость химической реакции – это изменение количества вещества в единицу времени в единице объема:
∆ n n ∆с
Ѵ= - , но так как - = с, то Ѵ= ± -
V ∙∆t V ∆t
∆с = с2 -с1 (объяснить, почему перед формулой знак ±)
Единица измерения скорости химической реакции обычно моль/л∙с.
Если в реакции участвует твердое вещество (гетерогенная реакция), то взаимодействие веществ происходит не по всему объему. А только на поверхности твердого вещества, поэтому:
S ∙∆t
где S –площадь поверхности соприкосновения веществ (Слайд 4)
Давайте решим задачу на вычисление скорости химической реакции: в растворе протекает реакция А+ В = С. Какова скорость химической реакции, если начальная концентрация А была 0,8 моль/л, а через 20с снизилась до 0,78 моль/л? (Слайд 5)
2. Физкультминутка (2 мин.)
Вновь у нас физкультминутка
Наклонились, ну-ка, ну-ка!
Распрямились, потянулись,
А теперь назад прогнулись.
Голова устала тоже
Так давайте ей поможем
Вправо-влево, раз и два
Думай, думай, голова.
Хоть зарядка коротка,
Отдохнули мы слегка.
3. Факторы, оказывающие влияние на скорость химических реакций (20 мин.)
Давайте вернемся к нашему примеру.
Что мы можем сделать, чтобы сок сохранился как можно дольше?
Правильно. Итак, первый фактор:
Температура (Слайд 6)
Чем выше температура, тем больше скорость химических реакций; чем ниже температура, тем меньше скорость химических реакций.
Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10ºС скорость реакции увеличивается в 2-4 раза:
Математически правило Вант-Гоффа выражается формулой:
где: – температурный коэффициент;– скорость химической реакции при температурах соответственно.
Решение задачи: Определите, как изменится скорость химической реакции, температурный коэффициент которой 3, при повышении температуры с 10ºС до 40ºС. (Слайд 7)
Большое внимание на классных часах вы уделяли мерам противопожарной безопасности и правилам поведения при пожарах. Вы знаете, что если в помещении пожар, нельзя открывать окна. Почему? Значит, увеличивается скорость реакции горения. - За счет чего увеличивается скорость горения? Вспомните, что такое горение.
На скорость химической реакции влияет: 2) концентрация реагирующих веществ (Слайд 8)
Демонстрация: а) взаимодействие раствора HCl
c
Zn
; б) взаимодействие конц. HCl
c
Zn
. Вывод: чем больше концентрация, тем выше скорость химической реакции. Объяснение: для химического взаимодействия необходимо, чтобы молекулы реагирующих веществ столкнулись. Чем выше концентрация веществ, тем больше таких столкновений, поэтому скорость реакции выше. (В сильном классе вводится понятие о законе действующих масс. По закону действующих масс скорость реакции, уравнение которой А+В=С может быть вычислена по формуле: v 1 = k 1 C A C B , а скорость реакции, уравнение которой А+2В=С, может быть вычислена по формуле: v 2 = k 2 C A C B 2 В этих формулах: C A и C B – концентрации веществ А и В (моль/л), k 1 и k 2 – коэффициенты пропорциональности, называемые константами скоростей реакции
. Эти формулы также называют кинетическими уравнениями.
Составьте кинетические уравнения для следующих реакций: а) H 2 +Cl
2 =2HCl
;
Б) 2 Fe + 3CI 2 = 2 FeCI 3)
Ребята, сейчас вы смотрели взаимодействие раствора HCl c Zn . Как ещё можно увеличить скорость этой реакции, не изменяя температуры и концентрации соляной кислоты? Вы наверняка когда-нибудь растапливали камин или печь, ходили в походы, разжигали костры. Какие брали дрова для костра – крупные поленья или измельчали их? - Как вы думаете, почему? Формулируем вывод:
3) для гетерогенных реакций скорость зависит от площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ. (Слайд 9) Чем больше площадь поверхности соприкосновения, тем больше скорость химической реакции.
– Давайте сравним, как взаимодействуют с раствором HCl два металла – Fe и Mg .
Одинакова ли скорость этих реакций? Почему? Формулируем вывод: следующий фактор, влияющий на скорость химической реакции - 4) природа реагирующих веществ (Слайд 10)
Скажите, как вы думаете, сможем ли мы поджечь кусочек сахара? (Демонстрация) Не получается. А теперь поместим на кусочек сахара несколько крупинок соли лития (сигаретный пепел) (Демонстрация) Сахар загорается. Как вы думаете, почему?
Соли лития – катализаторы горения сахара. 5)следующий фактор – катализатор (Слайд 11)
Вспомните, что такое катализаторы. В нашем организме также имеются катализаторы. Как они называются?
Итак, мы узнали, что такое скорость химической реакции, и от чего она зависит.
III . Самопроверка. Коррекция полученных результатов. (3 мин.)
Предлагаю решить тест, оценить полученные знания. Выберите правильные варианты ответов. (Слайд 12)
1 . Единица измерения скорости химической реакции:
А) м/с В) моль/м
Б) моль/л∙мин Г) м∙с²
2. Фактор, не влияющий на скорость химической реакции:
А) катализатор
Б) концентрации реагирующих веществ
В) форма сосуда, в котором протекает реакция
Г) температура
3. Скорость химической реакции
Zn +2HCl = ZnCl 2 +H 2 будет наибольшей при использовании:
А) кусочка Zn и 5% раствора кислоты
Б) порошка Zn и 5% раствора кислоты
В) кусочка Zn и 10% раствора кислоты
Г) порошка Zn и 10% раствора кислоты
4 . «Растворение» цинка в соляной кислоте будет замедляться при:
А) увеличении концентрации кислоты
Б) раздроблении цинка
В) разбавлении кислоты
Г) повышении температуры
5 . При повышении температуры на каждые 10ºС скорость химической реакции:
А) не изменяется
Б) уменьшается
В) увеличивается в 10 раз
Г) увеличивается в 2-4 раза
Самопроверка: ответы: 1. Б); 2. В); 3. Г); 4. В); 5. Г). (Слайд 13)
IV . Рефлексия. (2 мин.)
Надеюсь, что в ходе нашего урока вы узнали много нового и важного, что может пригодиться в жизни. В ходе урока вы пытались овладеть самым главным в процессе познания – умением находить истину с помощью доказательств, т.е. проводить исследование.
Сейчас я предложу вам небольшой тест. Поставьте плюсики за утверждения. (Слайд 14)
Я узнал(а) много нового.
Мне это пригодится в жизни.
На уроке было над чем подумать.
На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы.
На уроке я поработал(а) добросовестно.
Подсчитайте количество плюсиков. Их количество подсказывает вам, как вы поработали на уроке.
V . Домашнее задание. (Слайд 15) (2 мин.)
1. Решить задачу: Определить скорость химической реакции H 2 +Br 2 = 2HBr , если начальная концентрация водорода была 1 моль/л, а через 30 с стала 0,8 моль/л. (Задача распечатана на листочках)
2. Привести примеры влияния различных факторов на скорость химических реакций, которые вы осуществляете дома, в быту.
Отвечают (как правило, да )
Отвечают:
- Происходит химическая реакция
- Выделение газа, появление запаха
Предполагают:
- Исчезают вкусные и полезные вещества, появляются вещества, ухудшающие вкус сока.
- Количество вещества
- Моль
- Нет, реакции протекают, но медленнее
- Есть реакции полезные, их скорость нужно увеличить; есть реакции вредные, скорость которых нужно уменьшить.
Записывают тему урока
Отвечают
Совместно с учителем выводят формулу и записывают в тетрадь
Решают задачу совместно с учителем
Повторяют упражнения за учителем.
Предполагают: поставить в холодильник.
Проводят лабораторный опыт: а) взаимодействие раствора HCl c Zn при обычной температуре;
б) взаимодействие раствора HCl c Zn при нагревании
Формулируют вывод: чем выше температура, тем больше скорость химических реакций.
Решают задачу.
Отвечают: пламя разгорается с большей силой.
Обсуждение: горение – взаимодействие вещества с кислородом. Когда открываем окно, в комнату врывается поток кислорода (увеличивается концентрация кислорода).
Записывают в тетрадь.
Отвечают: измельченные поленья загораются быстрее, т.к. увеличивается площадь поверхности соприкосновения с кислородом.
Проводят лабораторный опыт: а) взаимодействие раствора HCl c Zn (таб.);
б) взаимодействие раствора HCl c Zn (порош.)
Проводят лабораторный опыт: а) взаимодействие раствора HCl c Fe ;
О.И. Иванова, учитель химии МБОУ «Напольнокотякская СОШ» Канашского района ЧР
Урок " Факторы, влияющие на скорость химической реакции"
Цель урока: изучение факторов, влияющих на скорость химической реакции
Задачи:
узнать, какие факторы влияют на скорость химических реакций
научить объяснять влияние каждого фактора;
стимулировать познавательную активность учащихся путём создания проблемной ситуации;
формировать компетенции школьников (учебно-познавательную, коммуникативную, здоровьесбережения);
совершенствовать практические умения учащихся.
Тип урока: проблемно-диалогический.
Формы работы: групповая, индивидуальная.
Оборудование и реактивы: набор пробирок, держатель для пробирок, штатив, спиртовка, лучинка, спички, цинк в гранулах, цинк в порошке, оксид меди в порошке, магний, раствор серной кислоты (10 % -ный раствор), пероксид водорода, дихромат калия, сульфат меди, железный гвоздь, гидроксид натрия, мел.
Ход урока:
1-и этап:
Вызов: Здравствуйте, ребята! Сегодня мы с вами представим себя учёными- исследователями. Но прежде, чем мы приступим к изучению нового материала, мне хотелось бы продемонстрировать небольшой эксперимент. Посмотрите, пожалуйста, на доску и сделайте свои предположения по поводу протекания этих реакций:
А)сульфата меди и железа;
Б)раствора сульфата меди и гидроксида калия
Будут ли протекать эти реакции? Выйдите, пожалуйста, к доске и напишите уравнения этих реакций.
Рассмотрим эти примеры (эксперимент проводит учитель).
На столе - две пробирки, в обоих содержится раствор сульфата меди, но в одной пробирке с добавлением хлорида натрия, в обе пробирки опускаем по грануле алюминия. Что мы наблюдаем?
ПРОБЛЕМА: Почему во втором случае мы не видим признаков реакции, неужели наши предположения неверны?
ВЫВОД : Химические реакции протекают с различными скоростями. Одни идут медленно, месяцами, как, например, коррозия железа или ферментация (брожение) виноградного сока, в результате которой получается вино. Другие завершаются за несколько недель или дней, как, например, спиртовое брожение глюкозы. Третьи заканчиваются очень быстро, например осаждение нерастворимых солей, а некоторые протекают мгновенно, например взрывы.
Практически мгновенно, очень быстро идут многие реакции в водных растворах: это ионные реакции, идущие с образованием осадка, газа или реакции нейтрализации.
А теперь вспомним, что вам известно о скорости химических реакций.
Осмысление понятия. Перечисляют определение, формулы, единицу измерения.
ПРОБЛЕМА: Что нужно знать, чтобы уметь управлять скоростью химической реакции? (Знать, какие условия влияют на скорость)
Как называются эти условия, которые вы сейчас перечислили? (Факторы)
Перед вами на столах стоят химические приборы и реактивы. Как вы думаете, с какой целью вы будете проводить опыты? (С целью изучения влияния факторов на скорость реакций)
Теперь мы с вами подошли к теме сегодняшнего урока. Именно изучением факторов мы будем заниматься на этом уроке.
Пишем в тетрадях название темы и дату.
II этап:
ОСМЫСЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ.
Какие же факторы влияют на скорость химических реакций?
Учащиеся перечисляют: температура, природа реагирующих веществ, концентрация, поверхность соприкосновения, катализаторы.
Как они могут изменить скорость реакции? (Ученики предлагают свои предположения)
Учитель: Влияние всех перечисленных факторов на скорость химических реакций можно объяснить, используя простую теорию - теорию столкновений. Основная ее идея такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определенной энергией. Отсюда можно сделать такие выводы:
Чем больше частиц реагентов, тем больше у них шансов столкнуться и прореагировать.
К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие, при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Но для этого частицы должны обладать определенной энергией.
Минимальный избыток энергии, необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации (запись определения в тетрадях).
Таким образом, на пути всех частиц, вступающих в реакцию, имеется некоторый барьер, равный энергии активации. Если он маленький, то находится много частиц, которые его успешно преодолевают. При большом энергетическом барьере необходима дополнительная энергия для его преодоления, иногда достаточно «хорошего толчка».
Обращаемся к высказыванию Леонардо да Винчи (Знания, не проверенные опытом, бесплодны и полны ошибок).
Учитель: Как вы понимаете значение этих слов? (проверять теорию практикой)
Да, действительно, всякую теорию надо проверять еще и на практике. Далее вам самим предстоит изучение различных факторов на скорость реакций. Для этого вы проведете реакции, руководствуясь инструкциями на ваших столах, оформите протокол опыта. После этого одному учащемуся из группы надо будет выйти к доске, объяснить, влияние какого фактора вы рассмотрели, написать уравнения на доске и сделать вывод согласно теории столкновений и теории активации.
Инструктаж по ТБ.
ПРОВЕДЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ В ГРУППАХ
Карточка 1.Факторы, влияющие на скорость химической реакции:
1. Природа реагирующих веществ .
В две пробирки налейте немного серной кислоты.
2. В одну опустите небольшое количество магния, а в другую - гранулу цинка.
3. Сравните скорость взаимодействия различных металлов с серной кислотой.
4. В чём, по вашему мнению, причина различной скорости реакций кислоты с данными металлами.
5. Влияние какого фактора вы выяснили при проведении этой работы?
6. Найдите в протоколе лабораторной работы полуреакции, соответствующие вашему опыту, и допишите уравнения реакций.
Карточка 2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:
2.Концентрация реагирующих веществ.
Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.
1. В две пробирки налейте 1-2 мл серной кислоты.
2. В одну из пробирок добавьте такой же объем воды.
3. В каждую из пробирок поместите гранулу цинка.
4. В какой из пробирок выделение водорода началось быстрее?
Карточка 3. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:
3.Площадь соприкосновения реагирующих веществ.
Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.
1. Разотрите небольшой кусочек мела в ступке.
2. В две пробирки налейте немного раствора серной кислоты. Будьте очень осторожны, налейте совсем немного кислоты!
3. Одновременно в одну пробирку поместите порошок, а в другую кусочек мела.
4. В какой из пробирок реакция пройдёт быстрее?
5. Влияние какого фактора вы выяснили в этом эксперименте?
6. Как это можно объяснить с точки зрения теории столкновений?
7. Напишите уравнение реакции.
Карточка 4. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:
4.Температура.
Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.
1. В обе пробирки налейте раствор серной кислоты и поместите в них по грануле оксида меди.
2. Одну из пробирок осторожно нагрейте. Сначала нагреваем пробирку чуть наклонно, стараясь прогреть ее по всей длине, затем только нижнюю часть, уже выпрямив пробирку. Пробирку держите держалкой.
3. В какой из пробирок реакция протекает более интенсивно?
4. Влияние какого фактора вы выяснили в этом эксперименте?
5. Как это можно объяснить с точки зрения теории столкновений?
6. Напишите уравнение реакции.
Карточка 5. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:
5.Наличие специальных веществ- катализаторов , веществ, которые увеличивают скорость химической реакции.
Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.
В два стаканчика налейте перекись водорода.
В одну из пробирок осторожно присыпьте несколько кристалликов дихромата калия. Перемешайте полученный раствор стеклянной палочкой.
Зажгите лучинку, а потом погасите её. Поднесите тлеющую лучинку к растворам в обоих стаканах как можно ближе к раствору, но не касаясь жидкости. Лучинка должна загореться.
В какой из пробирок наблюдается бурное выделение газа? Какой это газ?
Какую роль в этой реакции выполняет дихромат калия?
Влияние какого фактора вы выяснили в этом эксперименте?
Напишите уравнение реакции.
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
Для обсуждения из каждой рабочей группы к доске выходит по одному ученику (по очереди)
Составление сводного протокола лабораторной работы на основе ответов к вопросам практикума.
На доске пишут уравнения реакций и делают соответствующие выводы. Все остальные учащиеся заносят полученные выводы и уравнения в протоколы.
Влияние природы реагирующих веществ
Проблема:
Учитель: массы взятых веществ навесок твёрдых веществ, концентрация соляной кислоты, условия проведения реакции одинаковы, но при этом интенсивность проходящих процессов (скорость выделения водорода) различна?
Обсуждение:
Учащиеся: мы брали разные металлы.
Учитель: все вещества состоят из атомов химических элементов. Чем отличаются химические элементы согласно знанию вами Периодического закона и Периодической системы Д. И. Менделеева?
Учащиеся: Порядковым номером, положением в Периодической системе Д. И. Менделеева, то есть они имеют различное электронное строение, а следовательно простые вещества образованные этими атомами имеют различные свойства.
Учитель: то есть эти вещества имеют различную природу. Таким образом, скорость химической реакции будет зависеть от природы того или иного реагирующего вещества, т. к. они имеют различное строение и свойства.
Вывод:
Учащиеся: Скорость химической реакции будет зависеть от природы реагирующих веществ: чем активнее металл (вещество), тем выше скорость химической реакции.
Влияние концентрации
Проблема: природа всех реагирующих веществ, условия проведения опыта одинаковы, однако интенсивность проходящих процессов (скорость выделения водорода) различна?
Обсуждение:
Учитель: почему скорость химической реакции разная, ведь реагируют одинаковые по химической природе вещества?
Учащиеся: При добавлении воды, мы изменили (уменьшили) концентрацию серной кислоты в одной пробирке, при этом интенсивность выделения водорода уменьшалась.
Вывод:
Учащиеся: Скорость химической реакции будет зависеть от концентрации реагирующих веществ: чем больше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.
Пояснение учителя: КОНЦЕНТРАЦИЯ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ.
Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать. На основе большого экспериментального материала в 1867г. норвежские учёные К.Гульдберг и П.Вааге и независимо от них в 1865 г. русский учёный Н.И.Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ:
Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции.
Этот закон ещё называют законом действующих масс. Он справедлив только для газообразных и жидких веществ!
2А+3В=А2В3 V=k*CA2*.CB3
Задание 1. Составьте кинетические уравнения для следующих реакций:
Задание 2.
Как изменится скорость реакции, имеющей кинетическое уравнение
v= kCA2CB, если концентрацию вещества А увеличить в 3 раза.
Зависимость от площади поверхности реагирующих веществ
Проблема:
Учитель: все вещества одинаковы по своей химической природе, одинаковы по массе и концентрации, реагируют при одинаковой температуре, однако интенсивность выделения водорода (а следовательно и скорость) разная.
Обсуждение:
Учащиеся: Одинаковые по массе кусочек и порошок мела имеют разные занимаемые объемы в пробирке, разную степень измельчения. Там где эта степень измельчения наибольшая - скорость выделения водорода максимальна.
Учитель: эта характеристика - площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ. В нашем случае различна площадь поверхности соприкосновения карбоната кальция с раствором Н2SO4.
Вывод:
Учащиеся: Скорость химической реакции зависит от площади соприкосновения реагирующих веществ: чем больше площадь соприкосновения реагирующих веществ (степень измельчения), тем больше скорость реакции.
Учитель: такая зависимость наблюдается не всегда: так для некоторых гетерогенных реакций, например, в системе Твердое вещество - Газ, при очень высоких температурах (более 500 0С) сильно измельчённые (до порошка) вещества способны спекаться, тем самым площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ уменьшается.
Влияние температуры
Проблема:
Учитель: взятые для эксперимента вещества имеют одинаковую природу, масса взятого порошка CuO и концентрация серной кислоты также одинаковы, однако скорость реакции разная.
Обсуждение:
Учащиеся: Значит, при изменении температуры реакции мы изменяем и ее скорость.
Учитель: Значит ли это, что при повышении температуры будет увеличиваться скорость всех химических реакций?
Учащиеся: Нет. Некоторые реакции идут при очень низких и даже минусовых температурах.
Вывод:
Учащиеся: Следовательно, любое изменение температуры на несколько градусов будет в разы изменять скорость химической реакции.
Учитель: Практически так звучит закон Вант-Гоффа, который будет здесь действовать: При изменении температуры реакции на каждые 10 ºС скорость химической реакции изменяется (увеличивается или уменьшается) в 2-4 раза.
Пояснение учителя: ТЕМПЕРАТУРА
Чем больше температура, тем больше активных частиц, увеличивается скорость их движения, что приводит к увеличению числа соударений. Скорость реакции возрастает.
Правило Вант-Гоффа:
При увеличении температуры на каждые 10° С общее число столкновений увеличивается только на ~ 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (на 100-300%).
Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10° С, называют температурным коэффициентом.
Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой:
где V 1 -скорость реакции при температуре t 2 ,
V 2 - скорость реакции при температуре t 1 ,
y - температурный коэффициент.
Решите задачу:
Определите, как изменится скорость некоторой реакции при повышении температуры от 10 до 500С. Температурный коэффициент реакции равен 3.
Решение:
подставить данные задачи в формулу:
скорость реакции увеличится в 81 раз.
Влияние катализатора
Проблема:
Учитель: вещество в обоих случаях одно и то же, природа одинаковая, при одной и той же температуре, концентрация реагента одинаковая, почему же скорость разная?
Обсуждение:
Учитель: Такие вещества, ускоряющие химические реакции, называются катализаторами. Существуют вещества, замедляющие реакции, называются они ингибиторами.
Вывод:
Ученики: катализаторы увеличивают скорость реакции за счет уменьшения энергии активации. Чем меньше энергия активации, тем быстрее реакция.
Каталитические явления широко распространены в природе: дыхание, усвоение питательных веществ клетками, синтез белков и др.- это процессы, регулируемые биологическими катализаторами - ферментами. Каталитические процессы - основа жизни в той форме, которая существует на земле.
Притча «Восемнадцатый верблюд» (для объяснения роли катализатора)
(очень древняя арабская притча)
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 стал стар и немощен и скоро умру. После моей смерти разделите оставшихся 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 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. И они уже устали спорить, но так и не пришли к общему решению.
В это время ехал мимо 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 как верблюдов стало 18, то старший сын взял себе половину, то есть 9, средний — треть, то есть 6 верблюдов, а младший девятую часть, то есть двух верблюдов. И когда они разделили таким образом стадо, в поле остался ещё один верблюд, потому что 9+6+2 равно 17.
А путник сел на своего верблюда и поехал дальше.
Лабораторная работа (протокол)
| Наблюдения | |||
| Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ
Zn + H2SO4(10%)= Mg + H2SO4(10%)= | V 1 V 2 | ||
| Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ Zn + H2SO4(10%)= | V 1 V 2 | ||
| Зависимость скорости реакции от площади поверхности реагирующих веществ для гетерогенных реакций
Zn(гранулы)+ H2SO4(10%)= Zn(порошок)+ H2SO4(10%)= | V 1 V 2 | ||
| Зависимость скорости реакции от температуры CuO + H 2 SO 4 (10%)= CuO + H 2 SO 4 (10%) нагрев = | V 1 V 2 | ||
| Зависимость скорости реакции от присутствия катализатора
K 2 Cr 2 O 7 | V 1 V 2 |
РЕФЛЕКСИЯ.
Что мы изучили на этом уроке?
Составьте кластер на тему «Факторы, влияющие на скорость ХР».
Для чего нужны знания о факторах, влияющих на скорость химических реакций?
Применяются ли они в быту? Если применяются, назовите области применения.
Тест по теме (на 5 мин).
Тест
1. Скорость химической реакции характеризует:
1) движение молекул или ионов реагирующих веществ относительно друг друга
2) время, за которое заканчивается химическая реакция
3) число структурных единиц вещества, вступивших в химическую реакцию
4) изменение количеств веществ за единицу времени в единице объема
При повышении температуры реагирующих веществ скорость химической реакции:
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
4) изменяется периодически
При повышении площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ скорость химической реакции:
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
4) изменяется периодически
При повышении концентрации реагирующих веществ скорость химической реакции:
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
4) изменяется периодически
Для увеличения скорости химической реакции
2CuS(тв.)
+ 3O
2
(г
.) = 2CuO(тв
.) + 2SO
2
(г
.)
+
Q
необходимо:
1) увеличить концентрацию SО2
2) уменьшить концентрацию SО2
3) уменьшить температуру
4) увеличить степень измельчения CuS
При обычных условиях с наименьшей скоростью происходит взаимодействие между:
3) Zn и HCl (10%-й р-р)
4) Mg и HCl (10%-й р-р)
При увеличении температуры от 10 до 30 °С скорость реакции, температурный коэффициент которой = 3:
1) возрастает в 3 раза
2) возрастает в 9 раз
3) уменьшается в 3 раза
4) уменьшается в 9 раз
Оценка тестовой работы:
Ответы на тест:
Без ошибок - «5»
1-2 ошибки - «4»
3 ошибки - «3»
Домашнее задание:
§13, с. 135-145.
О. С. Габриелян, Г. Г. Лысова. Химия. 11класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. 11-е издание, стереотипное. М.: Дрофа, 2009.
Для реакции были взяты вещества при температуре 400С, а затем их нагрели до 700С. Как изменится скорость химической реакции, если температурный коэффициент её равен 2?
Как изменится скорость реакции, протекающей по уравнению 2NO+O2=2NO2, если концентрацию обоих веществ увеличить в 3 раза.
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. |
|||||||||||||||||||||||
