Меню
Разработки
Разработки  /  Химия  /  Уроки  /  Прочее  /  Химическая кинетика. Катализ

Химическая кинетика. Катализ

Тип занятия: Формирование новых знаний, умений и навыков

Вид занятия: Урок - эксперимент

Методы обучения: Демонстрационный эксперимент, лабораторный опыт, решение химических задач, работа с презентацией, метод синектики.

Оборудование: Листы с условиями задач; опорный конспект «Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов».

Для экспериментальных опытов: пробирки, штативы, вода, Mg (гранул.), медь, H2SO4, Na2S2O3, СаСО3(крист.), СаСО3 (порошок), HCI(разб), CuO, Н2О2, вареный и

сырой картофель, салфетки, спиртовки, держатели, перчатки.

06.06.2019

Содержимое разработки

Тема занятия «Химическая кинетика. Катализ»

Цели:

Образовательная:

  • Формирование знаний о скорости химической реакции, факторах, влияющих на нее, математических выражениях скорости химической реакции;

  • Подтверждение экспериментальным путем влияния различных факторов на скорость реакции;

  • Освоение экспериментальных умений, умений производить расчеты;

  • Применение теоретических знаний на практике через решение расчетных задач по вычислению скорости химической реакции.

Развивающая:

  • Развитие наблюдательности, умение анализировать наблюдаемые явления, делать выводы, обобщать в процессе демонстрации опытов и выполнения лабораторного опыта;

  • Развитие монологической речи через комментирование лабораторных и демонстрационных опытов;

  • Формирование рациональных приемов мышления: анализ, синтез, сравнение, выделение главного, обобщение, вывод при решении расчетных задач;

  • Умение работать в группе.

Воспитательная:

  • Показать значение знания факторов, влияющих на скорость химических реакций для управления различными технологическими процессами;

  • Осуществление связи обучения с жизнью на основе решения химических задач;

  • Воспитание трудолюбия, взаимопомощи.

Тип занятия: Формирование новых знаний, умений и навыков

Вид занятия: Урок - эксперимент

Методы обучения: Демонстрационный эксперимент, лабораторный опыт, решение химических задач, работа с презентацией, метод синектики.

Оборудование: Листы с условиями задач; опорный конспект «Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов».

Для экспериментальных опытов: пробирки, штативы, вода, Mg (гранул.), медь, H2SO4, Na2S2O3, СаСО3(крист.), СаСО3 (порошок), HCI(разб), CuO, Н2О2, вареный и

сырой картофель, салфетки, спиртовки, держатели, перчатки.

Эпиграф: «Кто учился наукам, но не применяет их, похож на того, кто пахал, но не сеет». Саади - персидский мыслитель, поэт.

I. Организационный момент

Взаимные приветствия преподавателя и обучающихся, фиксация отсутствующих, проверка подготовленности обучающихся к занятию, организация внимания.

II. Актуализация знаний материала прошлых занятий (Фронтальный опрос)


Для того чтобы освоить тему сегодняшнего занятия, нам необходимо вспомнить некоторые основные понятия химии, физики, математические формулы. Скажите, пожалуйста, любите ли вы сок?

После вскрытия упаковки сок рекомендуют сразу употребить. Но бывает так, что он остается, стоит несколько дней. Что с ним происходит? (Сок начинает бродить и приобретает неприятный запах).

Рассмотрим еще два примера (эксперимент проводит преподаватель).

На столе – две пробирки, в одной раствор щелочи (КOH), в другой –железный гвоздь; в обе пробирки приливаем раствор CuSO4. Что мы наблюдаем?

На этих примерах студенты судят о скорости реакций и делают соответствующие выводы.

В первой пробирке произошло мгновенное выпадение осадка, во второй – видимых изменений пока нет, в стакане с соком через три дня начали выделяться пузырьки газа.

- О чем это свидетельствует с точки зрения химии? (Происходит химическая реакция)

Составим уравнения реакций (три студента записывают на доске уравнения):

1) CuSO4 + 2КOH = Cu(OH)2↓ + К2SO4

2) Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

3) С6Н12О6 = 2 С2Н5ОН +2 СО2

  1. Что такое химическая реакция? (Явление, при котором из одних веществ получаются другие, называется химической реакцией)

  2. Какими признаками сопровождаются химические реакции?

(Выделение газа, появление запаха, выпадение или растворение осадка, изменение окраски и др).

  1. Что происходит с молекулами при протекании химических реакций? (Между молекулами разрываются «старые» связи и образуются «новые»)

  2. Какая реакция называется гомогенной? (Гомогенная  - это реакция, между веществами, которые находятся в одной фазе)

  3. Какая реакция называется гетерогенной? (Реакция, идущая между веществами, находящимися в разных агрегатных состояниях, или между веществами, не способными образовывать гомогенную среду)

Какой вывод по проведённым реакциям мы можем сделать? (одна реакция идёт мгновенно, другая медленно). Так какую же физическую величину, характеризующую химическую реакцию, мы сегодня будем изучать? (Скорость химической реакции)

Раздел химии, изучающий скорости химических реакций, называется химической кинетикой.

III. Сообщение темы и цели занятия

Запишем тему занятия: «Химическая кинетика. Катализ».

Цель: Формирование знаний о скорости химической реакции, факторах, влияющих на нее, математических выражений скорости химической реакции.

Ключевой вопрос. Что понимают под скоростью химиче­ской реакции? От каких факторов зависит скорость химиче­ской реакции?

IV.Начальная мотивация учебной деятельности

Почему многие продукты питания мы готовим на огне, а храним в холодильнике? На этот вопрос вы сможете ответить в конце урока, если хорошо усвоите тему занятия.

V. Изложение нового материала

Вопросы, рассматриваемые на занятии:

  1. Предмет химической кинетики

  2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции

  3. Закон действующих масс. Константа скорости реакции

  4. Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа

  5. Катализ, его виды. Особенности ферментативного катализа

  6. Значение ферментов в технологиях пищевых производств


Вопрос 1. Предмет химической кинетики (Слайды 5-8)

Зачем химикам нужны знания о скорости химических реакций?

(Знания о скорости химических реакций помогают химикам определять экономическую эффективность производства тех или иных веществ, находить способы управления технологическими процессами: ускорять или замедлять их. Например, чем быстрее будет протекать та или иная химическая реакция, тем больше в единицу времени образуется требуемого продукта, а скорость таких нежелательных реакций как ржавление железа, порча пищевых продуктов необходимо замедлить).

Как определяют скорость механического движения? Ка­кова единица измерения этой скорости? (Скорость – это отношение перемещения тела в пространстве к промежутку времени, в которое произошло это перемещение)

Как определить скорость химической реакции? (Обращаю внимание на сущность хими­ческих реакций, признаки, по которым судят о скорости ре­акции (по скорости изменения интенсивности окраски, вы­деления газа, появления осадка и др.), и в итоге подвожу их к выводу: в процессе реакции изменяются количества ве­ществ как реагентов, так и продуктов. А по скорости из­менения количества вещества определяют скорость химиче­ской реакции.

(Слайд 9)

Скорость гомогенной реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени в единице объёма:


υ =Δ n / Δt ∙V


где Δ n – изменение числа молей одного из веществ (чаще всего исходного, но может быть и продукта реакции), (моль);

Δt – интервал времени (с, мин);

V – объем газа или раствора (л)

Поскольку Δ n / V = ΔC (изменение концентрации), то

скорость гомогенных реакций определяется изменением концентрации реагирующих веществ или продуктов реакции в единицу времени

υ = +/-Δ С / Δt ( моль/л∙ с) (Слайд 10)


(Слайд 11)

Скорость гетерогенной реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени на единице поверхности соприкосновения веществ. υ =Δ n / Δt ∙ S


где Δ n – изменение количества вещества (реагента или продукта), (моль);

Δt – интервал времени (с, мин);

S – площадь поверхности соприкосновения веществ (см2, м2)

VI. Закрепление нового материала

Для закрепления материала решить расчетную за­дачу№1(Слайд12-13)

За­дача №1

Химическая реакция протекает в растворе согласно уравнению: А+В=С

Исходная концентрация вещества А – 0,80 моль/л. Через 20 минут концентрация вещества А снизилась до 0, 74 моль/л.

Определите среднюю скорость реакции за этот промежуток времени?

Дано:

С(А) = 0,80 моль/л;

С(А1) = 0,74 моль/л;

Δt = 20 минут.

Найти: υ гомог.=?

Решение:

1. Определение средней скорости реакции в растворе производится по формуле: V= ΔC/Δt

Подставим значения в формулу:

υ = 0,8 – 0,74 / 20 = 0,003 моль / л∙мин.

Ответ: 0,003 моль / л∙мин.


V. Изложение нового материала (Слайд 14)

Почему протекают химические реакции? (Видеоролик)

Для того чтобы началась химическая реакция, молекулы реагирующих веществ должны столкнуться. Но не каждое их столкновение приводит к химической реакции. Для того чтобы столкновение привело к химической реакции, молекулы должны иметь достаточно высокую энергию. Частицы, способные при столкновении вступать в химическую реакцию, называются активными. Они обладают избыточной энергией по сравнению со средней энергией большинства частиц – энергией активации Еакт. При этом возникает активированный комплекс- единое образование из столкнувшихся молекул, находящихся в состоянии перераспределения электронной плотности. Это промежуточная конфигурация атомов, в которой ослаблены старые связи и образуются новые. Активированный комплекс существует очень короткое время (10-13 сек) , его распад приводит к образованию новых молекул продукта, либо исходных молекул реагирующих веществ. Распад активированного комплекса сопровождается выделением энергии. Образование активированного комплекса требует затрат энергии.

Активных частиц в веществе намного меньше, чем со средней энергией, поэтому для начала многих реакций системе необходимо сообщить некоторую энергию (вспышка света, нагревание, механический удар).

Энергетический барьер (величина Еакт) разных реакций различен, чем он ниже, тем легче и быстрее протекает реакция.

(Слайд 15,16,17)

Если Еакт это значит, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к их взаимодействию, и скорость такой реакции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, т.к. в этих реакциях участвуют разноименно заряженные частицы, и энергия активации в этих случаях ничтожно мала.


4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] →Fe4[Fe(CN)6]3 +12 KCl

Если Еакт 120 кДж/моль, то это означает, что лишь ничтожная часть столкновений между взаимодействующим частицами приводит к реакции. Скорость таких реакций очень мала. Например, ржавление железа, или

протекание реакции синтеза аммиака при обычной температуре заметить практически невозможно.

4Fe + 2Н2О + ЗО2 = 2(Fe2O3 • Н2О) - ржавление железа


(Слайд 18.)

Если Еакт имеют промежуточные значения (40 – 120 кДж/моль), то скорость таких реакций будут средними. К таким реакциям можно отнести взаимодействие натрия с водой или этанолом, обесцвечивание этиленом бромной воды и др.

2Na +2H2O → 2NaOH + H2

Вопрос 2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции (Слайд 19.)


Рассмотрим факторы, которые влияют на скорость реакции.

Выши предположения?

  • Природа реагирующих веществ

  • Площадь поверхности твердого вещества

  • Концентрация реагирующих веществ

  • Температура

  • Катализатор

Чтобы подтвердить или опровергнуть свои предположения о влиянии перечисленных факторов на скорость химической реакции, каждая группа должна выполнить эксперимент, объяснить его результаты, сделать выводы, подтвердив их уравнениями реакций. Результаты занести в таблицу «Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов»(Приложение3). Доложить о соблюдении правил техники безопасности. Работу группы оцениваем по пятибалльной системе.

Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов


Фактор

Пример

Объяснение

Природа
реагирующих веществ

Металлы реагируют с водой с различной скоростью


Площадь
поверхности (с
участием твердых веществ)

Измельченный мел и кусок мела с кислотой


Концентрация реагирующих веществ,

Серная кислота с растворами тиосульфата натрия различных концентраций.


Температура

Взаимодействие СuО и H2SO4 без нагревания и при нагревании.


Присутствие катализатора

20=2Н20+О2




( Даю задания группам).

  1. Группа изучает влияние природы реагирующих веществ на скорость химических реакций

  2. Группа изучает влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химических реакций

  3. Группа изучает влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций

  4. Группа изучает влияние температуры на скорость химических реакций

(Студенты берут подносы с реактивами и посудой, в течении 5-10 минут выполняют опыты и докладывают результаты).


«Влияние природы реагирующих веществ на скорость химических реакций» (Слайд 20-21)

Задание для 1 группы экспертов

Рассмотреть влияние на скорость химических реакций природы реагирующих веществ на примере взаимодействия металлов с водой. Налейте в две пробирки по 3-4 мл воды и опустите в каждую по кусочку металла: в 1-ю — Мg, во 2-ю — Cu (в виде проволоки). Что наблюдаете? Нагрейте пробирки. Что наблюдаете? Добавьте в каждую пробирку по капле фенолфталеина. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций.

Для лучшего запоминания и понимания происходящих химических процессов можно использовать метод синектики - образные представления или аналогии.

Аналогия на влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции:

- 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.


«Влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химических реакций» (Слайд 22)

Задание для 2 группы экспертов

Возьмите два небольших кусочка мела, один из которых разотрите в порошок и высыпьте их в воздушные шарики.

В две пробирки налейте по 10 мл соляной кислоты HCI, наденьте на них шарики и одновременно высыпьте в пробирки порошок и кусочки мела.

Что наблюдаете? Сделайте вывод о влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химических реакций

Аналогия на влияние площади поверхности реагирующих веществ:

- Пищу нужно хорошо пережевывать, чтобы легче ее проглотить и лучше переварить.


«Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций» (Слайд 23-24)

  • Задание для 3 группы экспертов

Рассмотрите влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций на примере взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой: Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2 + S

  1. В три стаканчика цилиндрами налить: в первый – 10 мл 1н раствора тиосульфата натрия + 20 мл дист. воды; во второй – 20 мл раствора тиосульфата натрия + 10 мл дист. воды; в третий – 30 мл раствора тиосульфата натрия. Таким образом, концентрации тиосульфата в трех пробирках будут находиться в соотношении 1:2:3

В другие три стаканчика налейте по 10 мл 1н раствора серной кислоты.

  1. К первому раствору быстро прилейте раствор серной кислоты и одновременно включите секундомер. С появлением легкой мути секундомер выключите, время в секундах запишите в таблицу.

Момент сливания растворов нужно считать началом реакции, а появление легкой мути (начало образования осадка) от выпавшей в осадок серы – концом реакции.

  1. Аналогично проведите опыт со вторым и третьим растворами. Концом реакции считать одинаковую интенсивность помутнения. В этих опытах определяют не абсолютную скорость реакции, а промежуток времени между началом реакции и её видимым результатом.

опыта

концентрация

Na2S2O3


время, сек.,

скорость реакции

1

0,333н



2

0,666н



3




Сделайте вывод о влиянии концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций.

V. Изложение нового материала (Слайд 25-26)

Чем больше концентрация, тем чаще происходят соударения и υ ↑.

Зависимость скорости химической реакции от концентрации определяется законом действующих масс (К.Гульдберг и П.Вааге, 1867г):

Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции.

При постоянной температуре для реакции mA + nB = C по закону действующих масс:

υ = k ∙ СAmCBn

где k – константа скорости;

С – концентрация (моль/л)

З.д.м. не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твердом состоянии, т.к. они реагируют на поверхности и их концентрации обычно остаются постоянными.

Аналогия на влияние концентрации на скорость химической реакции:

- 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.

- В сладком чае много сахара, чтобы помочь тебе быстрее соображать!


«Влияние температуры на скорость химических реакций»

Задание для 4 группы экспертов (Слайд 27)

В две пробирки насыпьте немного порошка CuO, затем прилейте по 3-5 мл раствора серной кислоты. В 1-ю пробирку оставьте в штативе, 2-ю — нагрейте с помощью держателя в пламени спиртовки. Рассмотрите содержимое пробирок на белом фоне. По появлению синей окраски и ее интенсивности Вы можете судить о влиянии температуры на скорость химической реакции.

Запишите уравнение химической реакции. Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость химических реакций.

V. Изложение нового материала (Слайд 28)

Голландским учёным Якобом Гендриком Вант-Гоффом было сформулировано основное правило возрастания скорости реакции при повышении температуры: при ↑ t на каждые 100 С, υ ↑ в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа).

υ2 = υ1 ∙ γ Δt/10

При ↑ t, ↑ количество активных частиц (с Еакт) и их активных соударений.

Аналогия на влияние температуры на скорость химической реакции:

- 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.

VI. Закрепление нового материала (Слайд 29) Задача 2. Скорость некоторой реакции при 00С равна 1 моль/л ∙ ч, температурный коэффициент реакции равен 3. Какой будет скорость данной реакции при 300С?

Решение:

υ2 = υ1 ∙ γ Δt/10


υ2 =1∙3 30-0/10= 33=27 моль/л∙ч

(Слайд 30)

Задача 3. Реакция идет по уравнению А +2В → С. Во сколько раз и как изменится скорость реакции, при увеличении концентрации вещества В в 3 раза? (Слайд 30)


Решение: υ = k ∙ СAm ∙ CBn

υ = k ∙ СA ∙ CB2

υ1 = k ∙ а ∙ в2

υ2 = k ∙ а ∙ (3 в)2

υ1/ υ2 = а ∙ в2 / а ∙ 9 в2 = 1/9

Ответ: увеличится в 9 раз

(Слайд 31.)

Для газообразных веществ скорость реакции зависит от давления

Чем больше давление, тем выше скорость.


Вопрос 5. Катализ, его виды. Особенности ферментативного катализа (Слайд 32-36.)

Катализ это явление изменения скорости реакции под влиянием веществ, называемых катализаторами. Бывает гомогенный, гетерогенный, положительный и отрицательный (уменьшает скорость реакции).

Катализаторы – вещества, которые изменяют механизм реакции, уменьшают Еакт = υ ↑. Катализатор действует как опытный проводник, направляющий группу туристов не через высокий перевал в горах, а по известным ему обходным тропам, по которым можно преодолеть гору значительно легче и быстрее. Катализатор изменяет механизм реакции и направляет ее по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активацией.

▪ Катализаторы остаются неизменными по окончании реакции

▪ Ферменты – биологические катализаторы, по природе белки.

▪ Ингибиторы – вещества, которые ↓ υ

Механизм действия ферментов изучил немецкий ученый Эмиль Фишер. Он высказал гипотезу (1880), согласно которой субстрат подходит активному центру фермента как «ключ к замку» (Слайд 37.)

Особенности ферментов (Слайд 38-40.)

Будучи белками, ферменты обладают всеми их свойствами. Но у них есть и ряд специфических качеств, тоже вытекающих из их белковой природы: 

1) Специфичность - каждый из них действует только на одну реакцию (например, уреаза расщепляет только мочевину)

2) Высокая эффективность действия. Ферменты могут ускорять реакцию в 108-1012 раз. В среднем ферменты способны катализировать около 1000 реакций в секунду. Без катализаторов реакции протекали бы в миллионы раз медленнее. 

3) Термолабильность – действие в определённых температурных пределах. Для действия большинства ферментов теплокровных животных наиболее благоприятной температурой является 37-40oС.

4) Зависимость их действия от значения рН среды

Развитие катализа одно из основных направлений современной химической науки. Возможно, в скором времени ученым удастся получить катализаторы аналогичные ферментам, тогда наш мир сильно измениться.

Аналогия на влияние катализатора на скорость химической реакции:

- 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!

- Родители - это катализаторы твоей хорошей учебы.


Лабораторный опыт (Приложение 2)

«Разложение пероксида водорода под действием фермента каталазы»

Действие катализатора на скорость реакции рассмотрите на примере фермента каталазы в реакции разложения пероксида водорода.

Фермент каталаза содержится в сыром картофеле, а в вареном — она отсутствует, т. к. при термической обработке происходит процесс денатурации каталазы, имеющей белковую природу.

Давайте с вами убедимся в действии фермента каталазы на лабораторном опыте разложения пероксида водорода.

Налейте в две пробирки 3-4 мл Н2О2 и опустите в одну кусочек сырого картофеля, в другую — кусочек вареного картофеля. Что наблюдаете?

Объясните наблюдаемые явления. Сделайте вывод об особенностях действия ферментов.


Вопрос 6. Значение ферментов в технологиях пищевых

производств (Слайд 41)

Ферментативные процессы являются основой многих производств: хлебопечения, виноделия, пивоварения, сыроделия, мясных продуктов, производства спирта, чая, уксуса.

Видеоролик ( О новых технологиях производства мясных продуктов )

Комментарии к содержанию видео.

Наряду с мышечной тканью говядина содержит жировую и соединительную ткань.

Соединительная ткань снижает качество мяса, делая его жёстким и грубым.

Использование ферментных препаратов позволяет улучшить качество мяса, проводя его реконструкцию.

Из мяса говядины удаляют жир, соединительнотканные образования (плёнки), при этом мясо приходится разрезать на волокна, нарушая целостность куска.

Сделать мясо монолитным помогает ферментный препарат, которым посыпают поверхность кусков мяса, затем мясо соединяют, образуя единый кусок.

Через 24 часа фрагменты мяса склеиваются и в результате получается чистейшая мышечная ткань.


VI. Закрепление нового материала

Игра «Химический лабиринт» (Слайд 41, Приложение 6)


VII. Подведение итогов урока, выставление комментированных оценок Рефлексия. (Слайд 42-43)

Выводы по теме урока:

  • Химические реакции протекают с различными скоростями. Величина скорости реакции не зависит от объёма в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов – в гетерогенной.

  • На пути всех частиц, вступающих в химическую реакцию, имеется энергетический барьер, равный энергии активации Eа.

  • Скорость реакции зависит от факторов:

-природа реагирующих веществ;

-температура;

-концентрация реагирующих веществ;

- действие катализаторов;

-поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).

  • Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции. Чем меньше энергия активации, тем больше эффективных соударений реагирующих частиц.

  • При увеличении температуры на 10º С общее число активных соударений увеличивается в 2-4 раза.

  • Чем больше концентрации реагентов, тем больше соударений реагирующих частиц, а среди них и эффективных соударений.

  • Катализатор изменяет механизм реакции и направляет её по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активации. Ингибитор замедляет ход реакции.

  • Гетерогенные реакции протекают на поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Нарушение правильной структуры кристаллической решётки приводит к тому, что частицы на поверхности образующихся микрокристаллов значительно реакционно способнее, чем те же частицы на «гладкой» поверхности.

Достигнута ли цель нашего занятия: формирование знаний о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на нее, и математических выражений скорости химической реакции? (Слайд 44)

Почему многие продукты питания мы готовим на огне, а храним в холодильнике?

Оцените свою работу на уроке по пятибальной шкале. Результаты занесите в оценочный лист. Листы передайте старшему эксперту своей группы для контроля вашей оценки. Из предложенных смайликов выберите тот, который характеризует нашу совместную работу на уроке.

(Приложение 8).

VIII. Домашнее задание (Слайд 45)

  1. ОИ 1. Белик В.В., Киенская К.И. Физическая и коллоидная химия: М.: Академия, 2018- 288с. Стр.173-178, 184-187, 204-206, 209-212

  2. ДИ4. Жарких Н.А. Химия для экономических колледжей. Ростов н/Д: Феникс, 2004 .-320с Стр.57-71

  3. www.chem.msu.su (Электронная библиотека по химии). 4. Решение разноуровневых задач.

Приложения

Приложение 1


Отчеты работ экспериментальных групп


Экспериментальная группа №1

«Влияние природы реагирующих веществ на скорость химических реакций»

Рассмотрим влияние на скорость химических реакций природы реагирующих веществ на примере взаимодействия металлов с водой. Этот фактор определяется строением атомов, их способностью отдавать внешние электроны, следовательно, величиной энергии активации. этих веществ. Наливаем в пробирки по 3-4 мл воды и опускаем в каждую по кусочку металла: в 1-ю — Мg, во 2-ю — Cu (в виде проволоки). При комнатной температуре реакция не идет. Нагреем пробирки. Наблюдаем в пробирке с Мg интенсивное выделение пузырьков газа (водорода), а в пробирке с медью — газ не выделяется. Объясняется это тем, что медь имеет высокую энергию активации Еакт 120 кДж/моль. Энергия активации Еак 40˂ Мg ˂ 120 кДж/моль, поэтому он взаимодействует с водой только при кипячении.

Уравнения реакций выглядят следующим образом:

1. Мg +2 H2O =. Мg( ОН)2 + H2

2. Cu + H2O ≠

Таким образом, мы убедились, что на скорость химических реакций оказывает влияние природа реагирующих веществ.


Экспериментальная группа №2

«Влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химических реакций»

Рассмотрим влияние на скорость химических реакций поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

Берем два небольших кусочка мела, один из которых растираем в порошок (заранее растереть) и высыпаем их в воздушные шарики.

В две пробирки наливаем по 10 мл соляной кислоты HCI, одеваем на них шарики и одновременно высыпаем в пробирки порошок и кусочки мела.

Наблюдаем, что в пробирке, в который ссыпали порошок, реакция проходит намного интенсивнее (видно сильное «вскипание») и шарик надулся сильнее, чем в пробирке, в которую бросили кусочки мела. Шарики «надул» выделившийся углекислый газ. Это видно по уравнению реакции:

1. СаСО3(крист). + 2НСI = СаСI2 + CО2 ↑ + Н2О (V1)

2. СаСО3(порошкообр.) + 2НСI = СаСI2 + CО2 ↑ + Н2О (V2)

V1 V2

Таким образом, мы убедились на опыте, что при измельчении вещества увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ и тем самым увеличивается скорость химической реакции.


Экспериментальная группа №3

«Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций»

Рассмотрели влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций на примере взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой, в результате которой выпадает желтый осадок серы: Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2 + S


  1. В три стаканчика цилиндрами налили: в первый – 10 мл 1н раствора тиосульфата натрия + 20 мл дист. воды; во второй – 20 мл раствора тиосульфата натрия + 10 мл дист. воды; в третий – 30 мл раствора тиосульфата натрия. Таким образом, концентрации тиосульфата в трех пробирках находятся в соотношении 1:2:3

  2. В другие три стаканчика налии по 10 мл 1н раствора серной кислоты.

  3. К первому раствору быстро прилили раствор серной кислоты и одновременно включили секундомер. С появлением легкой мути секундомер выключили, время в секундах записали в таблицу.

Момент сливания растворов считали началом реакции, а появление легкой мути (начало образования осадка) от выпавшей в осадок серы – концом реакции.

  1. Аналогично поступили со вторым и третьим растворами. Концом реакции считали одинаковую интенсивность помутнения. В этих опытах определяли не абсолютную скорость реакции, а промежуток времени между началом реакции и её видимым результатом.


опыта

концентрация

Na2S2O3


время, сек.,

скорость реакции

1

0,33н

6

0, 167

2

0,66н

4

0, 25

3

2

0, 5

Экспериментальная группа №4

«Влияние температуры на скорость химических реакций»

Рассмотрим влияние на скорость химических реакций температуры.

В две пробирки насыпали немного порошка CuO, затем прилили по 3-5 мл раствора серной кислоты. В 1-ю пробирку оставили в штативе, 2-ю — нагрели с помощью держателя в пламени спиртовки. Рассмотрели содержимое пробирок на белом фоне. По появлению синей окраски и ее интенсивности мы можем судить о влиянии температуры на скорость химической реакции. В пробирке №1 — окраска раствора бледно-синяя, следовательно, реакция в этой пробирке идет медленно, а пробирке №2 (которую мы нагревали) — окраска раствора ярко-синяя, что говорит высокой концентрации сульфата меди, следовательно, реакция при нагревании проходит быстрее.

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

1. CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O (υ1)

Уравнение реакции, происходящей во 2-ой пробирке, выглядит таким же образом. Отличие в том, что сама реакция проходит быстрее, концентрация образовавшегося сульфата меди здесь выше.

2. CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O (υ2)

Таким образом, мы убедились на опыте, что на скорость химических реакций оказывает влияние температура: чем она выше, тем реакция идет быстрее.















Приложение 2

«Разложение пероксида водорода под действием фермента каталазы»


Налейте в две пробирки 3-4 мл Н2О2 и опустите в одну кусочек сырого картофеля, в другую — кусочек вареного картофеля. Что наблюдаете?

Объясните наблюдаемые явления. Сделайте вывод об особенностях действия ферментов.


Действие катализатора на скорость реакции рассмотрим на примере фермента каталазы в реакции разложения пероксида водорода.

Фермент каталаза содержится в сыром картофеле, а в вареном — она отсутствует, т. к. при термической обработке происходит процесс денатурации каталазы, имеющей белковую природу.

Давайте с вами убедимся в действии фермента каталазы на лабораторном опыте разложения пероксида водорода.

Учащиеся наливают в две пробирки 3-4 мл Н2О2 и опускают в одну кусочек сырого картофеля, в другую — кусочек вареного картофеля и наблюдают разницу в скорости протекания процесса разложения пероксида водорода по выделению кислорода.

В пробирке с сырым картофелем наблюдается «вскипание» из-за выделения пузырьков газа (кислорода). Это видно по уравнению реакции (показать по таблице): каталаза

2О2 == 2Н2О + О2

А в пробирке с вареным картофелем «вскипание» не наблюдается.


Таким образом, вы убедились на опыте, что катализатор влияет на скорость химической реакции.
















Приложение 3
Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов

Фактор

Пример

Объяснение

Природа
реагирующих веществ

Металлы реагируют с водой с различной скоростью


Площадь
поверхности (с
участием твердых веществ)

Измельченный мел и кусок мела с кислотой


Концентрация реагирующих веществ,

Серная кислота с растворами тиосульфата натрия различных концентраций.


Температура

Взаимодействие СuО и H2SO4 без нагревания и при нагревании.


Присутствие катализатора

20=2Н20+О2




Две графы таблицы заранее подготовлены, третью - заполнить.

Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов

Фактор

Пример

Объяснение

Природа
реагирующих веществ

Металлы реагируют с водой с различной скоростью

На скорость влияет активность металла,
т.е способность
отдавать электроны.

Площадь
поверхности (с
участием твердых веществ)

Измельченный мел и кусок мела с кислотой

Чем больше
поверхность твердого
вещества, тем больше скорость реакции.

Концентрация реагирующих веществ,

Серная кислота с растворами тиосульфата натрия различных концентраций.

Чем больше
концентрация вещества, тем больше в ней активных молекул.

Температура

Взаимодействие СuО и H2SO4 без нагревания и при нагревании.

Скорость
увеличивается при
нагревании, т.к.
увеличивается число
активных частиц
вещества.

Присутствие катализатора

20=2Н20+О2


Катализатор направляет
реакцию по
энергетически выгодному пути.

Приложение 4

Решение задач по теме: «Химическая кинетика»


Задача 1.

Химическая реакция протекает в растворе согласно уравнению: А+В=С

Исходная концентрация вещества А – 0,80 моль/л. Через 20 минут концентрация вещества А снизилась до 0, 74 моль/л.

Определите среднюю скорость реакции за этот промежуток времени?



Задача 2.

Скорость некоторой реакции при 00С равна 1 моль/л ∙ ч, температурный коэффициент реакции равен 3. Какой будет скорость данной реакции при 300С?


Задача 3.

Реакция идет по уравнению А +2В → С. Во сколько раз и как изменится скорость реакции, при увеличении концентрации вещества В в 3 раза?



Приложение 6

Игра «Лабиринт. Химическая кинетика»

В игре принимают участие две команды.

Задача: пройти лабиринт, получив как можно меньше красных карточек. Лабиринт можно пройти двумя путями, для выбора пути игроки каждой команды делает щелчок по кнопке «I» или «II».

Далее нужно прочитать фразу в открывшемся блоке и выразить свое согласие-несогласие с ней, нажав кнопку «Да» или «Нет». При правильном ответе открывается новый блок и можно подумать над ответом, пока очередной ход делает команда соперников.

Когда обе команды доберутся до финиша, можно открыть дополнительные вопросы («сокровища лабиринта»). Отвечать на них можно предложить отстающей команде, обоим командам по очереди или болельщикам.

Вопросы:

  1. Явления, при которых из одних веществ образуются другие, называются физическими явлениями или реакциями (нет)

  2. Выделение газа является признаком химической реакции (да)

  3. Учение о скорости и механизме химических реакций называется химической кинетикой (да)

  4. Скорость реакции определяется изменением концентрации исходных веществ или продуктов в единицу времени (да)

  5. Единица измерения скорости химической реакции - м/с (нет)

  6. Реакции, протекающие на границе раздела фаз, называются гомогенными (нет)

  7. Скорость химической реакции не зависит от природы реагирующих веществ (нет)

  8. Скорость химической реакции зависит от температуры реакции (да)

  9. Скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ (да)

  10. Скорость гетерогенной реакции зависит от площади соприкосновения реагирующих веществ (да)

  11. Вещества, ускоряющие химическую реакцию, называются ингибиторами (нет)

  12. Зависимость скорости химической реакции от температуры выражает закон действующих масс (нет)

  13. Закон Вант-Гоффа выражает зависимость скорости реакции от температуры (да)

  14. Катализаторы белковой природы называются ферментами (да)

  15. Кусочек угля в банке с кислородом горит значительно быстрее, чем в банке с воздухом (да)

  16. Выделение или растворение осадка является признаком химической реакции (да)

  17. При повышении температуры на каждые 10ºС скорость химической реакции увеличивается в 10 раз (нет)

  18. Скорость химической реакции между медью и азотной кислотой зависит от объёма кислоты (нет)

  19. Для консервирования продуктов используют ингибиторы (да)

  20. Скорость гомогенной реакции пропорциональна изменению

концентрации вещества в единицу времени (да)

  1. При изменении температуры от 10 до 50 ◦С скорость реакции, температурный коэффициент которой ɣ=2 возрастает в 16 раз (да)

  2. Скорость химической реакции С + О2= СО2 можно рассчитать по формуле: v = k∙C(O2)·C(С). (нет)

  3. Скорость реакции разложения Н2О2 с участием катализатора уменьшается (нет)


Приложение 7


Оценочный лист студента 122 группы Ф.И.___________________________




Самооценка

Оценка эксперта группы

Оценка преподавателя

Актуализация знаний




Участие в работе экспериментальной группы




Решение задач




Игра- лабиринт «Химическая кинетика»






Приложение 8


Рефлексия. Из предложенных смайликов выберите тот, который характеризует нашу совместную работу на уроке.



22


-80%
Курсы повышения квалификации

Основы тайм-менеджмента. Эффективное управление временем

Продолжительность 72 часа
Документ: Удостоверение о повышении квалификации
4000 руб.
800 руб.
Подробнее
Скачать разработку
Сохранить у себя:
Химическая кинетика. Катализ (174.52 KB)

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт