Урок "скорость химических реакций" план-конспект урока на тему. Скорость химических реакций

Дата_____________ Класс_______________
Тема: Понятие о скорости химической реакции. Катализаторы. Химическое равновесие
Цели урока: повторить и закрепить знания об обратимых реакциях, химическом равновесии; сформировать представления о катализаторах и катализе.

Ход урока

1. Организационный момент урока. 2. Изучение нового материала Вы знакомы с понятием "скорость" из курса физики. В общем виде скорость - это величина, показывающая как изменяется какая либо характеристика за единицу времени. Скорость химической реакции - это величина, показывающая как изменяются концентрации исходных веществ или продуктов реакции за единицу времени. Для оценки скорости необходимо изменение концентрации одного из веществ. 1. Наибольший интерес представляют реакции, протекающие в однородной (гомогенной) среде. Гомогенные системы (однородные) – газ/газ, жидкость/жидкость – реакции идут во всём объёме. Математически скорость химической гомогенной реакции можно представить с помощью формулы:
2. Для гетерогенной реакции, скорость реакции определяется числом молей веществ, вступивших в или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности: Гетерогенные (неоднородные) системы – твёрдое/жидкость, газ/твёрдое, жидкость/газ – реакции идут на поверхности раздела фаз. Таким образом, скорость химической реакции показывает изменение количества вещества в единицу времени, в единице объёма или на единице поверхности раздела фаз. Зависимость скорости реакций от различных факторов

Условия

Закон действующих масс Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. При повышении концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ скорость химической реакции возрастает в соответствии с кинетическим уравнением.
Рассмотрим общее уравнение реакции: aA +bB = cC + dD, где A, B, C, D– газы, жидкости Для данной реакции кинетическое уравнение принимает вид:

Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма.

Химические реакции, протекающие в гомогенных системах (смеси газов, жидкие растворы), осуществляется за счет соударения частиц. Однако, не всякое столкновение частиц реагентов ведет к образованию продуктов. Только частицы, обладающие повышенной энергией - активные частицы, способны осуществить акт химической реакции. С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно, химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант - Гоффа: при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

Правило Вант - Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции.

Катализаторы - это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождаются в конце реакции.
Влияние, оказываемое катализаторами на химические реакции, называется катализом . По агрегатному состоянию, в котором находятся катализатор и реагирующие вещества, следует различать:
гомогенный катализ (катализатор образует с реагирующими веществами гомогенную систему, например, газовую смесь);
гетерогенный катализ (катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах; катализ идет на поверхности раздела фаз).

Вещество, замедляющее скорость реакции

1. Среди всех известных реакций различают реакции обратимые и необратимые. При изучении реакций ионного обмена были перечислены условия, при которых они протекают до конца. ( ). Известны и такие реакции, которые при данных условиях до конца не идут. Так, например, при растворении в воде сернистого газа происходит реакция: SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3 . Но оказывается, что в водном растворе может образоваться только определенное количество сернистой кислоты. Это объясняется тем, что сернистая кислота непрочная, и происходит обратная реакция, т.е. разложение на оксид серы и воду. Следовательно, данная реакция не идет до конца потому, что одновременно происходит две реакции – прямая (между оксидом серы и водой) и обратная (разложение сернистой кислоты). SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3 . Химические реакции, протекающие при данных условиях во взаимно противоположных направлениях, называются обратимыми.
2. Поскольку скорость химических реакций зависит от концентрации реагирующих веществ, то вначале скорость прямой реакции ( υпр ) должна быть максимальной, а скорость обратной реакции (υ обр ) равняется нулю. Концентрация реагирующих веществ с течением времени уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Поэтому скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной реакции увеличивается. В определенный момент времени скорость прямой и обратной реакций становятся равными:

Во всех обратимых реакциях скорость прямой реакции уменьшается, скорость обратной реакции возрастает до тех пор, пока обе скорости не станут равными и не установится состояние равновесия: υ пр = υ обр Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называют химическим равновесием. В состоянии химического равновесия количественное соотношение между реагирующими веществами и продуктами реакции остается постоянным: сколько молекул продукта реакции в единицу времени образуется, столько их и разлагается. Однако состояние химического равновесия сохраняется до тех пор, пока остаются неизменными условия реакции: концентрация, температура и давление. Количественно состояние химического равновесия описывается законом действующих масс. При равновесии отношение произведения концентраций продуктов реакции (в степенях их коэффициентов) к произведению концентраций реагентов (тоже в степенях их коэффициентов) есть величина постоянная, не зависящая от исходных концентраций веществ в реакционной смеси. Эта постоянная величина называется константой равновесия - k Так для реакции: N 2 (Г) + 3 H 2 (Г) ↔ 2 NH 3 (Г) + 92,4 кДж константа равновесия выражается так: υ 1 = υ 2 υ 1 (прямой реакции) = k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 , где – равновесные молярные концентрации, = моль/л υ 2 (обратной реакции) = k 2 [ NH 3 ] 2 k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 = k 2 [ NH 3 ] 2 K p = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3 – константа равновесия . Химическое равновесие зависит – от концентрации, давления, температуры. Принцип определяет направление смешения равновесия: Если на систему, находящуюся в равновесии оказали внешнее воздействие, то равновесие в системе сместится в сторону обратную этому воздействию. 1) Влияние концентрации – если увеличить концентрацию исходных веществ, то равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции. Например, K p = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3 При добавлении в реакционную смесь, например азота, т.е. возрастает концентрация реагента, знаменатель в выражении для К увеличивается, но так как К – константа, то для выполнения этого условия должен увеличиться и числитель. Таким образом, в реакционной смеси возрастает количество продукта реакции. В таком случае говорят о смещении химического равновесия вправо, в сторону продукта. Таким образом, увеличение концентрации реагентов (жидких или газообразных) смещает в сторону продуктов, т.е. в сторону прямой реакции. Увеличение концентрации продуктов (жидких или газообразных) смещает равновесие в сторону реагентов, т.е. в сторону обратной реакции. Изменение массы твердого вещества не изменяет положение равновесия. 2) Влияние температуры – увеличение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции. а) N 2 (Г) + 3 H 2 (Г) ↔ 2 NH 3 (Г) + 92,4 кДж (экзотермическая – выделение тепла) При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции разложения аммиака ( ← ) б) N 2 (Г) + O 2 (Г) ↔ 2 NO (Г) – 180,8 кДж (эндотермическая - поглощение тепла) При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции образования NO ( → ) 3) Влияние давления (только для газообразных веществ) – при увеличении давления, равновесие смещается в сторону образования веществ, занимающих меньший объём. N 2 (Г) + 3 H 2 (Г) ↔ 2 NH 3 (Г) 1 V - N 2 3 V - H 2 2 V – NH 3 При повышении давления ( P ): до реакции 4 V газообразных веществ → после реакции 2 V газообразных веществ, следовательно, равновесие смещается вправо ( → ) При увеличении давления, например, в 2 раза, объём газов уменьшается в такое же количество раз, а следовательно, концентрации всех газообразных веществ возрастут в 2 раза. K p = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3 В этом случае числитель выражения для К увеличится в 4 раза, а знаменатель в 16раз, т.е. равенство нарушится. Для его восстановления должны возрасти концентрация аммиака и уменьшиться концентрации азота и водорода. Равновесие сместится вправо. Итак, при повышении давления равновесие смещается в сторону уменьшения объема, при понижении давления – в сторону увеличения объёма. Изменение давления практически не сказывается на объёме твердых и жидких веществ, т.е. не изменяет их концентрацию. Следовательно, равновесие реакций, в которых газы не участвуют, практически не зависит от давления. ! На течение химической реакции влияют вещества – катализаторы. Но при использовании катализатора понижается энергия активации как прямой, так и обратной реакции на одну и ту же величину и поэтому равновесие не смещается. 3. Закрепление изученного материала Задача Укажите, как повлияет: а) повышение давления; б) повышение температуры; в) увеличение концентрации кислорода на равновесие системы: 2 CO (г) + O 2 (г) ↔ 2 CO 2 (г) + QРешение: а) Изменение давления смещает равновесие реакций с участием газообразных веществ (г). Определим объёмы газообразных веществ до и после реакции по стехиометрическим коэффициентам: По принципу Ле Шателье, при увеличении давления , равновесие смещается в сторону образования веществ, занимающих меньший объём, следовательно равновесие сместится вправо, т.е. в сторону образования СО 2 , в сторону прямой реакции (→) . б) По принципу Ле Шателье, при повышении температуры , равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (- Q), т.е. в сторону обратной реакции – реакции разложения СО 2 (←) , т.к. по закону сохранения энергии: Q- 2 CO(г) + O 2 (г) ↔ 2 CO 2 (г) + Qв) При увеличении концентрации кислорода равновесие системы смещается в сторону получения СО 2 (→) т.к. увеличение концентрации реагентов (жидких или газообразных) смещает в сторону продуктов, т.е. в сторону прямой реакции. 4. Домашнее задание. П.14, Выполнить задание по парам Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе: 2 SO 2 (г) + O 2 (г) = 2 SO 3 (г) если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы? Решение. Обозначим концентрации реагирующих веществ: [ SO 2 ]= a , [О 2 ] = b , [ SO 3 ] = с. Согласно закону действия масс скорости v прямой и обратной реакции до изменения объема: v пр = Ка 2 b v обр = К 1 с 2 . После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: [ SO 2 ] = 3 а , [О 2 ] = 3 b ; [ SO 3 ] = 3 с . При новых концентрациях скорости v ’ прямой и обратной реакции: v ’ пр = К (3 а ) 2 (3 b ) = 27 Ка 2 b v ’ обр = К 1 (3 с ) 2 = 9 К 1 с 2 Отсюда:

Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной – только в девять раз. Равновесие системы сместилось в сторону образования SO 3 . Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70 о С, если температурный коэффициент реакции равен 2. Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:

Следовательно, скорость реакции νТ 2 при температуре 70 о С больше скорости реакции νТ 1 при температуре 30 о С в 16 раз. Пример 3. Константа равновесия гомогенной системы: СО(г) + Н 2 О(г) = СО 2 (г) + Н 2 (г) при 850 о С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [СО] исх =3 моль/л, [Н 2 О] исх = 2 моль/л. Решение. При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы: v пр = К 1 [СО][Н 2 О] v обр = К 2 [СО 2 ][Н 2 ]

В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение К р входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации [СО 2 ] р = х моль/л. Согласно уравнению системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также х моль/л. По столько же молей (х моль/л) СО и Н 2 О расходуется для образования по х молей СО 2 и Н 2 . Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ: [СО 2 ] р = [Н 2 ] р = х моль/л; [СО] р = (3 – х ) моль/л; [Н 2 О] р = (2 – х ) моль/л. Зная константу равновесия, находим значение х , а затем исходные концентрации всех веществ:

Таким образом, искомые равновесные концентрации: [СО 2 ] р = 1,2 моль/л; [Н 2 ] р = 1,2 моль/л; [СО] р = 3 – 1,2 = 1,8 моль/л; [Н 2 О] р = 2 – 1,2 = 0,8 моль/л.

План урок по теме «Скорость химических реакций»,

9 класс

учитель химии О.В. Залозных

Цель: познакомить учащихся с понятием «скорость химических реакций» и факторами, от которых она зависит.

Задачи:

Образовательные: дать понятие о скорости химических реакций и единицах ее измерения. Показать значение ее в природе и человеческой деятельности; установить факторы, влияющие на скорость реакции. Углубить знания о катализаторах. Познакомить учащихся с классификацией химических реакций по признаку фазности (агрегатного состояния): гомо и гетерогенных.

Развивающие: развивать у учащихся навыки управления своей учебной деятельностью; развитие самостоятельного мышления; совершенствование практических навыков при выполнении лабораторных опытов; развитие умения выделять главное в изучаемом материале, наблюдать, сравнивать, анализировать, делать выводы.

Воспитывающие: формировать коммуникативные умения в ходе парной и коллективной работы; развивать самостоятельность; стремление к цели.

Тип урока: урок изучения нового материала

Ресурсы урока: учебники и учебные пособия разных авторов, электронное учебное приложение к учебнику О.С.Габриеляна (9класс), компьютер, мультимедийный проектор

Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, пробиркодержатель.

Реактивы : цинк, магний, медь, раствор серной кислоты, вода, железо (гвоздь и опилки), пероксид водорода, оксид марганца (IV).

Методы и методические приемы: самостоятельная работа с текстом, индивидуальная работа, работа в группах, заполнение таблицы, выполнение тестовых заданий, работа в парах.

Техника безопасности : работа со спиртовкой, раствором серной кислоты

Планируемы результаты:

Предметные :

● знать определение скорости химических реакций

● знать факторы, влияющие на скорость химических реакций

Метапредметные :

● уметь слушать собеседника и вести диалог; уметь признавать возможность существования различных точек зрения

● использовать различные способы поиска, сбора, обработки, анализа и интерпретации информации в соответствии с задачами урока

● уметь излагать свое мнение и аргументировать свою точку зрения

● активное использование речевых средств, информационных средств и ИКТ для решения коммуникативных и познавательных задач

Личностные :

●развивать навыки сотрудничества с учителем и сверстниками в разных ситуациях; умения не создавать конфликтов и находить выходы из спорных ситуаций

●формировать уважительное отношение к чужому мнению

● осуществлять самоконтроль, взаимоконтроль

● оценивать свои достижения на уроке

Ход урока

Организационный этап

Актуализация знаний

Почти неподвижности мука -

Мчаться куда-то со скоростью звука,

Зная прекрасно, что есть уже где-то

Со скоростью

Леонид Мартынов

Ребята, сегодня на уроке у нас очень интересная и очень важная в изучении химических реакций тема. Но начать урок я хочу с интересных фактов:

Скорость лопания мыльного пузыря составляет 0.001 секунды.

Наполеон читал со скоростью две тысячи слов в минуту 12.000 знаков.

Бальзак прочитывал 200 страниц за полчаса.

Скорость ветра от 10 до 15 миль в час.

При кипячении воды, ее молекулы движутся со скоростью 650 метров в секунду

Ураган может двигаться со скоростью 125 миль в час.

Ночью волосы растут медленно. Днём рост волос ускоряется. Между 10 и 11 часами скорость роста самая большая. Пик роста наступает между 14 и 16 часами.

Кровь движется быстро в артериях (500 мм/с), медленнее в венах(150 мм/с), и еще медленнее в капиллярах(1мм/с).

Ребята скажите, что объединяет эти научные факты? (в них говорится о скорости).

Следовательно, о чем мы будем говорить сегодня на уроке? (скорости)

Правильно. Сегодня мы будем говорить о скорости. Но не о той, с которой вы знакомились на уроках физики и математики, а о скорости химических реакций. Итак, тема сегодняшнего урока «Скорость химических реакций».

Как вы думаете, какие вопросы, помогут нам раскрыть тему урока?

(1. Что такое скорость химических реакций? 2. От чего зависит скорость химических реакций?)

Организация познавательной деятельности

А что же такое скорость химической реакции? Чтобы ответить на этот вопрос, предлагаю вам самостоятельно поработать с учебниками и учебными пособиями по химии разных авторов, которые имеются у вас на столах (учащиеся работают с учебникам, выписывают определение понятия «скорость химической реакции» и формулу для ее расчета).

Затем в ходе фронтальной беседы обсуждаем основные вопросы:

Что такое скорость химических реакций? (двое учащихся читают определения из разных источников)

В каких единицах измеряется скорость реакций?

Итак, одна проблема решена. Теперь перейдем ко второму вопросу: «Отчего зависит скорость химических реакций?»

В ходе работы с литературой вы встретились с факторами, влияющими на скорость химической реакции. Какие это факторы? (2 человека перечисляют факторы, можно записать на доске)

А сейчас вы проведете лабораторную работу, в ходе которой определите, как тот или иной фактор влияет на скорость химических реакций. Для этого вы заранее поделились на 5 групп. Каждая группе имеет свое задание. Вам необходимо точно по инструкции провести эксперимент, ответить на предложенные вопросы, заполнить таблицу. Для нахождения ответов на вопросы вы можете воспользоваться имеющейся у вас дополнительной литературой. Не забывайте соблюдать правила техники безопасности. После окончания исследования мы обсудим ваши результаты (учащиеся работают согласно инструктивным картам)

Начнем. В зависимости от того, какие именно вещества реагируют, реакции могут протекать очень быстро, да же со взрывом, с умеренной скоростью или крайне медленно. Поэтому одним из факторов, влияющим на скорость реакции является природа реагирующих веществ. Под природой реагирующих веществ понимают их состав, строение, взаимное влияние атомов друг на друга. А как происходит это влияние, нам сейчас расскажет (выступление группы)

Согласно химической кинетики новые вещества образуются при взаимодействии молекул друг с другом. Поэтому, чем больше частиц в объеме, тем чаще они сталкиваются во времени. Следовательно, концентрации реагирующих веществ так же влияет скорость химических реакций. А каково это влияние нам расскажет (выступление группы)

Следующий фактор, на котором мы остановимся – это температура (выступление учащегося).

Для подавляющего большинства химически реакций их скорость с ростом температуры увеличивается. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа:

при увеличении температуры на каждые 10 0 , скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

Это правило можно отобразить с помощью формулы:

ʋ t 2 = ʋ t 1 γ t 2 - t 1 /10

где, γ – температурный коэффициент, который зависит от природы реагирующих веществ и от катализатора.

Следующий фактор, который нас интересует – это поверхность соприкосновение реагирующих веществ (выступление учащегося).

О влиянии данного фактора на скорость химических реакций можно только в том случае, если реакция гетерогенная, т.е. реагирующие вещества находятся в разных агрегатных состояниях.

Если же реагирующие вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, т.е. реакция гомогенная, то поверхность соприкосновения реагирующих веществ на скорость реакции не влияет.

У нас с вами остался последний фактор, влияющий на скорость химической реакции – это влияние катализатора. Давайте вспомним из курса биологии, какие вещества мы называем катализаторами.

Катализаторы – это вещества, изменяющие скорость реакции, но сами при этом остающиеся неизменными.

В зависимости от того, как катализаторы влияют на скорость реакции, их делят на две группы:

«+» катализаторы – увеличивают скорость химических реакций. Сюда можно отнести большинство биологические катализаторы – ферментов.

«-» катализаторы или ингибиторы – уменьшают скорость химических реакций. Сюда можно отнести антиоксиданты – это природные или синтетические ингибиторы, которые способны замедлять процесс окисления. Их используют для того, чтобы не портились продукты. Например, аскорбиновая кислота.

Мы рассмотрели с вами все факторы, влияющие на скорость химических реакций. Давайте еще раз их назовем.

Первичное закрепление

Выполнение тестового задания (по вариантам), решение задач

Ключ к тесту: 1 вариант – 1-1; 2-1; 3-4; 4-4; 5-3; 6-2; В1 – 3421; В2-2

2 вариант - 1-2; 2-1; 3-2; 4-4; 5-2; 6-3; В1 – 3412; В2-1

Задача: определите, как изменится скорость некоторой реакции:

а) при повышении температуры от 10° до 50° С;

б) при понижении температуры от 10° до 0° С.

Температурный коэффициент реакции равен 3.

Домашнее задание

повторить конспект, заполнить последнюю графу таблицы; индивидуальное задание: на «3» - найти интересные факты по теме «Скорость химической реакции»; на «4» - составить тест по теме «Скорость химической реакции»; на «5» - придумать задачу по теме «Скорость химической реакции»

Рефлексия

В конце урока обучающимся предлагается закончить предложения:

Сегодня я узнал…

Я удивился…

Теперь я умею…

Я хотел бы…

Наибольшее затруднение вызвало…

Своей работой на уроке я … (доволен /не доволен)

Ребята, вы сегодня все прекрасно работали на уроке в роли исследователей. Я вижу, что вы усвоили тему урока, а это было самое главное в нашей с вами совместной работе. Спасибо вам за урок.

Инструктивная карта №1

Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ

Задание: в три пробирки налейте по 1мл кислоты. В первую пробирку поместите магний, во вторую – цинк, а в третью – медь. Сравните скорость взаимодействия металлов с кислотой. В чем, по- вашему, причина в различной скорости реакции взаимодействия кислоты с металлами. Заполните таблицу по проделанному опыту.

№ пробирки	условия опыта	Наблюдения

Инструктивная карта №2

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ

Задание: в 2 пробирки налейте по 1мл кислоты. В первую пробирку добавьте 0,5мл воды. В обе пробирки поместите 2-3 гранулы цинка. В какой из пробирок выделение газа началось быстрее? Почему? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Заполните таблицу по проделанному опыту.

№ пробирки	условия опыта	Наблюдения

Инструктивная карта №3

Зависимость скорости реакции от температуры

Задание: в две пробирки налейте по 1мл кислоты. В обе пробирки поместите 2-3 гранулы цинка. Одну из пробирок нагрейте. В какой из пробирок выделение газа протекает интенсивнее? Почему? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры. Заполните таблицу по проделанному опыту.

№ пробирки	условия опыта	Наблюдения

Инструктивная карта №4

Зависимость скорости реакции от поверхности соприкосновения реагирующих веществ (для гетерогенных реакций)

Задание: в две пробирки налейте по 1мл кислоты. В одну пробирку поместите железный гвоздь, а в другую – железные опилки. В какой из пробирок реакция идет быстрее? Почему? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Заполните таблицу по проделанному опыту.

№ пробирки	условия опыта	Наблюдения

Инструктивная карта №5

Зависимость скорости реакции от катализаторов

Задание: в две пробирки налейте по 1мл пероксида водорода. В одну пробирку осторожно насыпьте несколько кристалликов оксида марганца (IV). В какой из пробирок наблюдается бурное выделение газа? Почему? Какую роль в этой реакции выполняет оксид марганца? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от катализаторов. Заполните таблицу по проделанному опыту.

№ пробирки	условия опыта	Наблюдения

Факторы, влияющие на скорость	Выводы
Природа реагирующих веществ
Концентрация реагирующих веществ
Температура
Поверхность соприкосновения реагирующих веществ
Катализаторы

План - конспект урока « Скорость химических реакций »
(9 класс )

Цели:
а). Дидактические.
Расширить и углубить знания о химических реакциях. Сформировать
понятия о скорости химической реакции, рассмотреть влияние различных
факторов на скорость химической реакции. Научить учащихся объяснять эти
факторы с точки зрения внутреннего строения вещества. Продолжить
формирование, закрепление следующих умений и навыков: конструирование
и планирование ответа, работы с книгой

б). Воспитательные.
Продолжить формирование познаваемости мира и его закономерностей, причинно-следственных связей явлений природы и общества. В процессе работы на уроке развивать чувство самоконтроля. Развитие личности обучающихся, формирование у них гуманистических отношений и экологически целесообразного поведения в быту и в трудовой деятельности.

в). Развивающие личность учащегося.
В целях развития познавательного интереса планируются занимательные
видеосюжеты с опытами. В целях развития мышления учащегося планируется сравнение скоростей химических реакций в зависимости от факторов, влияющих на них, а также обобщение и систематизация полученных знаний.Развивать умения работать с веществами, выполнять несложные химические опыты, соблюдать правила ТБ.

Тип урока : изучение нового материала. Оборудование : штатив с пробирками, пробиркодержатель, спиртовка,
спички, 2 чашки Петри, железный гвоздь, нитки, кристаллизатор с водой.
Реактивы : натрий, калий,соляная кислота, гранулы цинка, мрамор, оксид
меди (II ), раствор серной кислоты, раствор хлорида бария, раствор сульфата меди(II ).

На уроке применялись методы:
1. объяснительно-иллюстративный;
2. проблемно-поисковый;

3. репродуктивный;
4. демонстрационные опыты как метод экспериментального обучения химии.

Применение презентации слайдов и демонстрация видеофрагментов опытов.
Приемы обучения : рассказ с элементами беседы, работа в парах,
дискуссия, объяснение.

За основу рабочей программы взята программа

Химия. Рабочие программы. Предметная линия учебников Г. Е. Рудзитиса, Ф. Г. Фельдмана. 8-9 классы / Н. Н. Гара. - М.: Просвещение.

Учебник

Р у д з и т и с Г. Е.Химия: 9кл.: учеб. для обшеобразоват. организаций с прил. на электронном носителе(DVD )/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - М.: Просвещение,2014-208 c .

Ход урока

I. Организационный этап (приветствие, проверка готовности
учащихся к уроку).

II. Актуализация знаний
Учитель демонстрирует опыт1- взаимодействие железа с раствором сульфата меди (II ); опыт 2-взаимодействие хлорида бария с серной кислотой.
Ученики видят, что реакция с хлоридом бария с серной кислотой прошла
мгновенно, а железа и сульфата меди (II ) пока без изменений. Учитель
демонстрирует видеофрагмент со 2 опытом, и учащиеся описывают признаки реакции.
Фронтальная беседа
- Что вы наблюдали? Ответы учеников-2 химические реакц ии.
- Обе реакции практически осуществимы? Ответы учеников -да .
- Как вы об этом узнали? Ответы учеников -по признакам химических реакций .
- Сразу мы увидели признаки реакции в данных опытах? Ответы учеников -нет , 1-я реакция прошла быстрее , 2-я медленнее .
- Какая физическая величина изменяется с течением времени? Ответы учеников - скорость .
- Зачем нужны знания о скорости химической реакции? Ответы учеников -чтобы контролировать и управлять процессами и прогнозировать их протекание .
- Какими примерами из жизни вы можете подтвердить, что химические
реакции протекают с разными скоростями? Ответы учеников - ржавление железа , горение газа , скисание молока , гниение и т . д .
- Как определяют скорость механического движения?

Ответы учащихся-скорость механического движения рассчитывается по формуле : отношение расстояния к времени.

Как определяют скорость химической реакции? Ученики затрудняются
ответить .
Учитель--как определяют скорость химической реакции, что это за величина, от чего она зависит, вы узнаете сегодня на уроке.
III . Изучение нового материала .
Записывают тему сегодняшнего урока:
«Скорость химической реакции».
Скорость химической реакции - это изменение концентрации прореагировавшего или образующегося вещества в единицу времени.

Концентрация вещества часто определяется как число молей в литре.

С 1 -первоначальная концентрация

С 2 -концентрация через некоторое время

Факторы , влияющие на скорость химических реакций :
природа реагирующих веществ;
концентрация реагирующих вещества;
площадь соприкосновения реагирующих веществ;
температура;
катализатор.
Давайте подробно рассмотрим каждый фактор, выполняя демонстрационные
опыты.
А). Природа реагирующих веществ
Взаимодействие натрия, калия с водой. Опыты показываются
демонстрационно. Обсуждаются их различия, делаются
выводы, что скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ,
следовательно от внутреннего строения веществ. Записи оформляются в виде
таблицы:

Факторы

Уравнения химических реакций

Выводы

Природа реагирующих веществ

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2K + 2H2O = 2KOH + H2

скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ

Б). Концентрация реагирующих веществ
Демонстрируется видеофрагмент «Горение серы в кислороде и на воздухе».
При обсуждении приходят к выводу, что скорость прямопропорциональна
концентрации веществ (для реакций в растворах в газообразном состоянии), горение веществ в чистом кислороде происходит интенсивнее, чем на воздухе, где концентрация кислорода в 5 раз меньше.

Демонстрационный опыт. Взаимодействие цинка с соляной разбавленной и концентрированной кислотой. Учащиеся делают вывод, что с концентрированной реакция идет гораздо быстрее.

Концентрацияреагирующих

веществ

S+O2=SO2

Скорость прямопропорциональна концентрации веществ (для реакций в растворах в газообразном состоянии)

Zn+2HCL=ZnCL2+H2

концентрированной кислотой реакция идет быстрее

В). Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Лабораторный опыт «Взаимодействие мрамора (кусочек, порошок) с соляной кислотой» Идет обсуждение, что при увеличении площади поверхности реагирующих веществ скорость увеличивается.

Площадь соприкосновения веществ

CaCO3+2HCL=CaCL 2 +H2O+CO2

при увеличении площади поверхности реагирующих веществ скорость химической реакции увеличивается.

Г). Температура

Учитель выполняет демонстрационный опыт « Взаимодействие оксида меди (II ) с серной кислотой» без нагревания и с нагреванием

Температура

CuO+H2SO4=CuSO4+H2O

При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость химических реакций увеличивается в 2-4 раза.

Д). Катализатор

Проблемный опыт : разложение перекиси водорода в присутствии оксида марганца (IV ).

Пояснения: перекись водорода – неустойчивое соединение и постепенно на свету разлагается на воду и кислород. Выделение газа заметно по выделению пузырьков. (демонстрация при нагревании перекиси). Почему перекись разлагается в присутствии оксида марганца ( IV )?

Введение понятия «катализатор».

Проводится демонстрационный опыт.

Учитель проделывает опыт с перекисью водорода и оксидом марганца.

Инструкция для учителя

Реактивы: р-р Н 2 О 2 , МnО 2 , лучина, спички.

В пробирку налейте 2-3 мл 3% раствора пероксида водорода.

Отметьте, что в обычных условиях заметного разложения пероксида водорода не наблюдается.

На кончике шпателя добавьте в пробирку немного диоксида марганца.

Наблюдайте энергичное выделение газа и с помощью тлеющей лучинки убедитесь, что выделяющийся газ кислород.

Запишите уравнение реакции разложения пероксида водорода.

Какой вывод можно сделать? Что произошло с перекисью водорода?

катализа́тор - химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.

Академик однажды шутя описал, что было бы, если бы на вдруг исчезли все катализаторы, суть описания сводилась к тому, что наша планета скоро стала бы безжизненной пустыней, омываемой океаном слабой .

ИНГИБИТОРЫ (от лат mhibeo - останавливаю, сдерживаю), вещества, тормозящие химические реакции.

А теперь тот же опыт, но с кусочками картофеля сырого и отварного. (Учитель проделывает опыт, но ответа не дает). Я намерено объяснять не буду,что происходит в этом случае. Предлагаю вам самим найти ответ и рассказать нам на следующем уроке, оформив свой рассказ, презентацию в виде отчета о проделанной работе. Дается исследовательское задание «Что происходит с перекисью водорода при воздействии сырого картофеля и вареного?»

- К ак вы думаете, в природе существуют катализаторы? (Ферменты) (Да)

Что нового вы узнали на уроке?

Как зависит скорость реакций от различных факторов, как ускорить реакцию?

Где на практике можно применить полученные знания? (Замедление некоторых химических процессов, ускорение некоторых процессов).

IV . ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗНАНИЙ. ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ

Работа по группам.

1.Скорость химической реакции зависит:

А).от природы реагирующих веществ;

Б).от температуры реакции;

В).от присутствия катализатора;

Г).от каждого из перечисленных факторов.

2. Скорость взаимодействия раствора соляной кислоты максимальна с кусочком

железа 3) цинка

магния 4) меди

3 . Скорость взаимодействия раствора соляной кислоты с цинком будет наибольшей, если цинк находится в виде:

1).гранул, 3).стружки,

2).пластинки, 4). порошка.

4. Скорость взаимодействия гранулы цинка максимальна с раствором кислоты

1).угольной, 3) соляной,

2).уксусной, 4) сернистой.

5. В течение одной минуты выделится больше водорода, если для реакции использовать:

А).Zn(гранулы) и CH 3 COOH (10% раствор)

Б).Zn(порошок) и HCl (10% раствор)

В).Zn(гранулы) и HCl (10% раствор)

Г). Zn(порошок) и CH 3 COOH (10% раствор)

6. Почему скоропортящиеся продукты хранят в холодильнике?

а). сохраняется влага,

б).уменьшается скорость химических реакций,

в). улучшаются вкусовые качества,

г). нет правильного ответа.

7. Почему на мукомольных заводах иногда происходят взрывы?

а).мука воспламеняется при низкой температуре;

б). мука имеет большую площадь внешней поверхности;

в).в муке небольшое содержание влаги;

г). нет правильного ответа.

8.Укажите кислоту, в которой цинк будет растворяться наиболее медленно (массовая доля всех кислот в растворе равна 20%):

а) соляная;

б) серная;

в) иодоводородная;

г) уксусная.

9. При комнатной температуре с наименьшей скоростью протекает реакция:

а) гранулированный цинк с 2%-ным раствором Н 2 SО 4

б) порошок цинка с 2%-ным раствором Н 2 SО 4

в) гранулированный цинк с 10%-ным раствором Н 2 SО 4

г) порошок цинка с 10%-ным раствором Н 2 SО 4

V. Рефлексия

К ласс делится на 4 группы.
(Учитель называет группам по 3 фактора. Если фактор верный, то группа дружно хлопает в ладоши. За каждый верный ответ – 1 балл, за неверный 0).

1 группа : температура , ветер, количество веществ.

2 группа : климат, вода, концентрация веществ .

3 группа : объем; для реакций, катализатор , масса.

4 группа : для твердых веществ – площадь поверхности , природа веществ , электрический ток.

Разделы: Химия

Цель урока

обучающая: продолжить формирование понятия«скорость химических реакций», вывести формулы для вычисления скорости гомогенных и гетерогенных реакций, рассмотреть от каких факторов зависит скорость химических реакций;
развивающая: учить обрабатывать и анализировать экспериментальные данные; уметь выяснять взаимосвязь между скоростью химических реакций и внешними факторами;
воспитательная: продолжитьразвитие коммуникативных умений в ходе парной и коллективной работы; акцентировать внимание учащихся на важности знаний о скорости химической реакции протекающих в быту (коррозия металла, прокисание молока, гниение и др.)

Средства обучения: Д. мультимедийный проектор, компьютер, слайды по основным вопросам урока, CD-диск «Кирилл и Мефодий», таблицы на столах, протоколы лабораторной работы, лабораторное оборудование и реактивы;

Методы обучения: репродуктивный, исследовательский, частично поисковый;

Форма организации занятий: беседа, практическая работа, самостоятельная работа, тестирование;

Форма организации работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая, коллективная.

1. Организация класса

Готовность класса к работе.

2. Подготовка к основному этапу усвоения учебного материала. Активизация опорных знаний и умений (Слайд 1, см. презентацию к уроку).

Тема урока «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции».

Задача: выяснить, что есть скорость химической реакции, и от каких факторов она зависит. В ходе урока познакомимся с теорией вопроса по вышеназванной теме. На практике подтвердим некоторые наши теоретические предположения.

Прогнозируемая деятельность учеников

Активная работа учащихся показывает их готовность к восприятию темы урока. Нужны знания учащихся о скорости химической реакции из курса 9 класса (внутрипредметная связь).

Обсудим следующие вопросы (фронтально, слайд 2):

Зачем нужны знания о скорости химических реакций?
Какими примерами можно подтвердить то, что химические реакции протекают с различными скоростями?
Как определяют скорость механического движения? Какова единица измерения этой скорости?
Как определяют скорость химической реакции?
Какие условия необходимо создать, чтобы началась химическая реакция?

Рассмотрим два примера (эксперимент проводит учитель).

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

Прогнозируемая деятельность учеников

На примерах учащиеся судят о скорости реакций и делают соответствующие выводы. Запись на доске проделанных реакций (двое учащихся).

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 ; Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

Какой вывод по проведённым реакциям мы можем сделать? 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).

Прогнозируемая деятельность учеников

По результатам демонстрированного эксперимента учащиеся делают вывод: реакция 1 – гомогенная, а реакция

2– гетерогенная.

Скорости этих реакций будут математически определяться по-разному.

Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.

3. Усвоение новых знаний и способов действий (Слайд 3)

Скорость реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени

В единице V

(для гомогенной)

На единице поверхности соприкосновения веществ S (для гетерогенной)

Очевидно, что при таком определении величина скорости реакции не зависит от объёма в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов – в гетерогенной.

Прогнозируемая деятельность учеников

Активные действия учащихся с объектом изучения. Занесение таблицы в тетрадь.

Из этого следуют два важных момента (слайд 4):

2) рассчитанная величина скорости будет зависеть от того, по какому веществу её определяют, а выбор последнего зависит от удобства и лёгкости измерения его количества.

Например, для реакции 2Н 2 +О 2 = 2Н 2 О: υ (по Н 2) = 2 υ (по О 2) = υ (по Н 2 О)

4. Закрепление первичных знаний о скорости химической реакции

Для закрепления рассмотренного материала решим расчетную задачу.

Прогнозируемая деятельность учеников

Первичное осмысление полученных знаний о скорости реакции. Правильность решения задачи.

Задача (слайд 5). Химическая реакция протекает в растворе, согласно уравнению: А+В = С. Исходные концентрации: вещества А – 0,80 моль/л, вещества В – 1,00 моль/л. Через 20 минут концентрация вещества А снизилась до 0, 74 моль/л. Определите: а) среднюю скорость реакции за этот промежуток времени;

б) концентрацию вещества В через 20 мин. Решение (приложение 4 , слайд 6).

5. Усвоение новых знаний и способов действий (проведение лабораторной работы в ходе повторения и изучения нового материала, поэтапно, приложение 2).

Нам известно, что на скорость химической реакции влияют разные факторы. Какие?

Прогнозируемая деятельность учеников

Опора на знания 8-9 классов, запись в тетради по ходу изучения материала. Перечисляют (слайд 7):

Природа реагирующих веществ;

Температура;

Концентрация реагирующих веществ;

Действие катализаторов;

Поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).

Влияние всех перечисленных факторов на скорость реакции можно объяснить, используя простую теорию – теорию столкновений (слайд 8). Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.

Отсюда можно сделать выводы:

Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них 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 достаточной энергией.

Минимальный избыток энергии (над средней энергией частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Е а.

Прогнозируемая деятельность учеников

Осмысливание понятия и запись определения в тетрадь.

Таким образом, на пути всех частиц, вступающих в реакцию, имеется некоторый энергетический барьер, равный энергии активации. Если он маленький, то находится много частиц, которые успешно его преодолевают. При большом энергетическом барьере необходима дополнительная энергия для его преодоления, иногда достаточно хорошего «толчка». Я зажигаю спиртовку – я сообщаю дополнительную энергию Е а, необходимую для преодоления энергетического барьера в реакции взаимодействия молекул спирта с молекулами кислорода.

Рассмотрим факторы , которые влияют на скорость реакции.

1) Природа реагирующих веществ (слайд 9).Под природой реагирующих веществ понимают их состав, строение, взаимное влияние атомов в неорганических и органических веществах.

Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции.

Инструктаж.

Самостоятельная формулировка выводов (приложение 3 дома)

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?

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью