Урок в 12 классе «Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Катализаторы.»

Урок в 12 классе

«Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Катализаторы.»

ЦЕЛЬ: Актуализировать и углубить знания о скорости химической реакции, зависимости скорости гомогенных и гетерогенных реакций от различных факторов.

ХОД УРОКА:

1. Этап мотивации

Взаимное приветствие учащихся и учителя; фиксация отсутствующих; проверка готовности учащихся к уроку.

На доске — тема урока «Скорость химических реакций».

ЭПИГРАФ: « Я СЛЫШУ-Я ЗАБЫВАЮ,
Я ВИЖУ-Я ЗАПОМИНАЮ,

Я ДЕЛАЮ –Я ПОНИМАЮ.»

(Китайская пословица)

1. Актуализация опорных знаний и умений.

Задача урока: выяснить, что такое скорость химической реакции как ее можно рассчитать. В ходе урока мы познакомимся с теорией вопроса «скорость химической реакции».

Вспомним:

1) что же такое химическая реакция?

2) какие условия должны быть выполнены, чтобы произошла химическая реакция?

3) одинаковое ли количество времени требуется для протекания различных химических реакций?

Рассмотрим два примера. На столе — две пробирки, в одной — раствор щелочи (NaOH), в другой — гвоздь; в обе пробирки приливаем раствор CuSO₄.

Что мы видим?

В первой пробирке реакция произошла мгновенно, во второй — видимых изменений пока нет.

Составим уравнения реакций (два ученика записывают на доске уравнения):

1) CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Cu²⁺+2OH^- = Cu(OH)₂

2) Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

Fe⁰+Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu⁰

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

3. Освоение новых знаний и способов действий

Какие факторы влияют на скорость химической реакции?

Химические реакции протекают, как вы убедились с различными скоростями. Одни реакции протекают быстро. Так, практически мгновенно происходят реакции ионного обмена, реакции, сопровождающиеся взрывным эффектом: горения пороха, воспламенение горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания. Другие протекают медленно, часами, например, реакции расщепления пищевых продуктов при пищеварении; месяцами – коррозия железа. А химические превращения горных пород (гранита в глину) протекают в течение тысячелетий. Для повышения производительности химических производств необходимо создать условия, способствующие ускорению химических процессов. Чем быстрее будет протекать та или иная химическая реакция, тем больше в единицу времени образуется требуемого продукта. Скорость нежелательных химических реакций необходимо, напротив, замедлять. Скорость каких химические реакции, встречающихся в повседневной жизни, вы хотели бы замедлить? Как это сделать? Сегодня мы ответим на эти вопросы.

Какие еще реакции идут быстро и медленно?

-ржавление железа консервная банка,например.10 лет.

-бумага в лесу 1 год.

-стекло практически не разрушается в течение столетий.

Что необходимо,чтобы реакция призошла?

Обратимся к понятию «скорость». Вам известны такие сочетания, как скорость движения, скорость чтения 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 веществ — 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, то получим молярную концентрацию вещества.

С =

Молярная концентрация вещества (С) измеряется в моль/л,

Чтобы определить скорость реакции, необходимо иметь данные об изменении концентрации какого-либо компонента реакции через определенные промежутки времени.

Допустим, что в закрытом сосуде протекает реакция

А + В = Д + Е

Концентрация вещества А в первоначальный момент времени t₁ составляет С₁, а в момент времени t₂ – С₂

Тогда скорость реакции будет равна:

ν =

Где

υ - скорость реакции, выраженная в моль/ л с

∆C = С₂- С₁ - изменение концентрации вещества А за промежуток времени ∆ t

∆ t = t₂ - t₁ - промежуток времени, в течение которого изменяется концентрация вещества.

Какие выводы можно сделать, анализируя данную формулу?

1) Концентрация реагирующего вещества уменьшается по мере протекания реакции. Значит, скорость реакции с течением времени уменьшается.

А можно ли рассчитать скорость реакции не по исходному реагенту, а по продукту реакции?

2) концентрация продукта по мере протекания реакции увеличивается;

3) скорость реакции, измеренная по продукту, со временем уменьшается (также, как и по реагенту);

4) скорости реакции, измеренные по различным компонентам, различны, т. е., говоря о скорости реакции, необходимо указывать еще и участника реакции, по которому определялась скорость процесса

По мере протекания реакции концентрация исходного вещества уменьшается, а так как скорость реакции всегда положительна, то в выражении скорости стоит знак «минус»

Очевидно, «скорость реакции» — это средняя скорость процесса в определенный промежуток времени, что чем меньше промежуток времени, тем точнее значение скорости.

По предложенной формуле сформулируем определение понятия «скорость химической реакции». (ЗАПИСЫВАЮТ В ТЕТРАДЬ)

Скорость реакции определяется изменением концентрации вступившего в реакцию или образовавшегося вещества в единицу времени.

Скорость реакции – это отношение изменения концентрации одного из участвующих в ней веществ за определенный промежуток времени; и т.д.

Класс делится на группы.

Каждая группа получает набор реактивов и задание для проведения опытов, доказывающих влияние различных факторов на скорость химической реакции.

Перед этим проводится экспресс тестирование

1.Какое количество жидкости берут для выполнения опытов?

1)1-2 гр.

2)1-2 мл.

3)2-3 мл.

4)4-5 мл.

2.Оставшиеся неиспользованым вещество нужно:

1) вылить или высыпать обратно в склянку,

2) выбросить,

3) сдать учителю.

3.При попадании кислоты на кожу или одежду необходимо:

1)промыть водой в течение 2-3 минут,

2)обработать раствором питьевой соды,

3) обработать раствором йода.

4.Пробирку в штатив зажимают обычно:

1. посередине,

2. возле дна,

3. на расстоянии 1 см от отверстия

5.При работе со спиртовкой нагревание следует вести :

1. В нижней части пламени,

2) в средней части пламени,

3) в верхней части пламени

6.Чтобы погасить спиртовку необходимо:

1. Закрыть ее колпачком,

2. Задуть

КАРТОЧКА 1.Природа реагирующих веществ.

Налейте в одну пробирку соляную кислоту(HCI) ,а в другую уксусную кислоту(CH₃COOH).В каждую из пробирок положите по 1-2 кусочка цинка(Zn).Что наблюдаете? Сделайте вывод исходя из активности кислот. Напишите уравнения реакций.

КАРТОЧКА 2.Концентрация реагирующих веществ.

В две пробирки налейте равное количество тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ ,содержимое одной из пробирок разбавте водой(для уменьшения концентрации).Затем в каждую из пробирок но возможности одновременно добавьте по 1 капле серной кислоты. В какой из пробирок скорее скорее образовался осадок и почему?

Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂+S

КАРТОЧКА 3.Площадь соприкосновения.

Возьмите два одинаковых кусочка мела или мрамора,один измельчите.В каком случае площадь больше? Поместите мел (мрамор –карбонат кальция) в две пробирки. Прилейте немного кислоты. Что наблюдаете? Где процесс закончился раньше? Почему? Напишите уравнения реакции

КАРТОЧКА 4.Влияние температуры.

Налейте в две пробирки соляную кислоту(HCI) В каждую из пробирок положите по 1-2 кусочка цинка(Zn). Одну из пробирок аккуратно нагрейте в пламени спиртовки. Что наблюдаете? Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость реакции. Напишите уравнение реакции.

Выводы учащихся обобщаются с помощью устных ответов записей на доске,на экране компьютера.

Вернемся к проведенным в начале урока реакциям. В каком агрегатном состоянии находились взаимодействующие вещества в первом и во втором случае?

Химические реакции по агрегатному состоянию участвующих веществ делят на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенные – реакции, в которых все вещества образуют однородную систему, отсутствует поверхность раздела между реагирующими веществами. Гомогенные реакции протекают во всем объеме.

Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагирующие вещества отделены друг от друга поверхностью раздела. Гомогенные реакции протекают на поверхности соприкосновения веществ.

Поэтому одним из факторов, определяющих скорость гетерогенной реакции, является величина площади соприкосновения реагирующих веществ.

Как вы думаете, еще какие внешние факторы могут влиять на скорость химических реакций?

Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ (измельчение, «реакции в «кипящем слое»)

Природа реагирующих веществ (сильные и слабые кислоты и основания, более активные и менее активные металлы)

Температура (увеличение скорости движения частиц -увеличение вероятности столкновения)

Повышение концентрации реагирующих веществ (увеличение числа реагирующих веществ – увеличение вероятности столкновения)

Как вы считаете, оказывает ли влияние на скорость химической реакции присутствие катализаторов? Какое? (увеличивает).

4. Первичное закрепление.

Подведем основные итоги. Сформулируем их и запишем в тетрадь.

ВЫХОД НА ЭКРАНЕ ОБОЩАЮЩЕЙ ТАБЛИЦЫ 1

Беседа по таблице.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ.

ЗАДАЧА 1.

Как изменится скорость химической реакции

2NO+O₂=2NO₂

При уменьшении концентрации исходных веществ в 3 раза.

ОТВЕТ

Скорость химической реакции уменьшится в 27 раз.

ЗАДАЧА 2

1.Вычислить как изменится скорость химической реакции при повышении температуры на 50 градусов если при увеличении температуры на каждые 10 градусов скорость увеличивается в 3 раза.

ОТВЕТ

Скорость химической реакции увеличится в 243 раз.

ЗАДАЧА 3.

1.Вычислить как изменится скорость химической реакции при понижении температуры на 30 градусов если при увеличении температуры на каждые 10 градусов скорость увеличивается в 2 раза.

ОТВЕТ.

Скорость химической реакции уменьшится в 8 раз.

ЗАДАЧА 4.

Вычислите температурный коэффициент

реакции ,если при повышении температуры на 40 градусов скорость ее увеличивается в 256 раз

ОТВЕТ.

Температурный коэффициент равен 4.

5. Контроль и самопроверка знаний

У нас есть возможность проверить, насколько хорошо усвоен материал сегодняшнего занятия. Предлагаю вам небольшой тест (работу выполняем по вариантам) .Приложение..

Проверим тест — ответы приведены на экране. Исправляем допущенные ошибки, обсуждаем их, даем объяснения. Выставляем себе оценку.

ОБОБЩАЮЩАЯ ТАБЛИЦА 2

Какие вещества называют катализаторами?

Какие бывают катализаторы?

Виды катализа?

Каково значение катализаторов в жизни человека?

Что такое ферменты?

Чем отличается действие ферментов от действия неорганических катализаторов.

(беседа с учащимися)

6. Рефлексия

7. Домашнее задание

«Химия -8», С.В.Рудзитис §29, в 1, 4, задача № 3

«Знаешь ли ТЫ…»

• Как с точки зрения учения о скорости химической реакции, обосновать необходимость холодильника в домашней обстановке?

• Почему сахарный песок в чае растворяется быстрее, чем кусковой сахар?

• Зачем после добавления сахара в чай, чай помешивают?

• Существуют ли биологические катализаторы, и как они называются?

• Почему стирку порошком с ферментами нельзя проводить при температуре больше 60^оС?

• Как называются вещества, замедляющие химическую реакцию

Инструктивная карточка

(домашний опыт)

Урок окончен.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ТЕСТ «СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ».