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 |
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)
Тема Скорость химических реакций и факторы на нее влияющие.
Тип урока: изучение нового материала
Вид урока: лекция
Класс : 9
Учитель химии ГБОУ СОШ № 1 города Байконур Гузикова Оксана Александровна
Цели урока.
Обучающие:
Дать понятие о скорости химических реакций и единицах ее измерения. Показать влияние на скорость реакций таких факторов как природа реагирующих веществ, их концентрация, площадь соприкосновения, использование катализаторов и температура. Познакомить учащихся с классификацией химических реакций по признаку фазности (агрегатного состояния): гомо- и гетерогенные.
Развивающие:
Привитие навыков определения скорости химической реакции, используя закон действующих масс. Продолжение развитие общеучебных и предметных умений: анализировать, сравнивать, делать выводы. Развитие логико-смыслового мышления учащихся, памяти, химического языка.
Воспитательные:
Расширение кругозора, умение применять полученные знания на практике, самоусвоение лекционного материала. Воспитание культуры умственного труда.
Оборудование и реактивы:
Плакат по технике безопасности, формулы на ПП, проектор, лист-памятка с планом лекции.
Для демонстрационного эксперимента: раствор тиосульфата натрия, раствор серной кислоты, вода, пробирки.
Для лабораторного эксперимента: раствор соляной кислоты, порошок цинка, гранулы цинка, магний, железо, пробирки.
ДЕВИЗ УРОКА:
«Химическое превращение, химическая реакция – есть главный предмет химии» Н.Н. Семенов.
ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ
Учитель
Здравствуйте ребята, садитесь.
Учитель
Дежурные назовите отсутствующих сегодня на уроке.
(учитель отмечает отсутствующих на уроке).
ОБЪЯСНЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Учитель
Сегодня мы переходим к изучению нового раздела «Скорость химических реакций. Химическое равновесие».
На этом уроке мы поговорим о том, как определяется скорость химической реакции, и какие факторы могут ее изменить.
УЧИТЕЛЬ
На доске написаны две химические реакции.
Взаимодействие раствора соляной кислоты и цинка.
Взаимодействие раствора серной кислоты и раствора хлорида бария.
Учитель
Чем они отличаются?
Ученик
Они отличаются тем, что одна протекает между растворами, а вот во второй есть и раствор – соляная кислота, и металл – цинк.
Учитель
Значит, первая реакция протекает в одной среде, и эта реакция называется гомогенной, а во второй реакции принимают участие вещества разного агрегатного состояния, она носит название – гетерогенная. Примером гомогенных сред будут газ-газ, жидкость-жидкость. Перечислите примеры гетерогенных сред.
УЧЕНИК
Газ – твердое вещество, газ – жидкость, твердое вещество - газ.
УЧИТЕЛЬ
Правильно. Мы определим скорость химической реакции, запишем определение и соответствующие формулы.
Предмет изучения химии – химическая реакция. В результате химической реакции исчезают одни и образуются другие вещества. В процессе реакции изменяются количества вещества как реагентов (исходных веществ), так и продуктов (конечных веществ). Скорость этого изменения называется скоростью химической реакции. Химическая кинетика – учение о скоростях и механизмах химических реакций. (запишем это определение)
Таким образом, скорость химической реакции можно описать уравнением
r = / (1)
где r – скорость реакции (от англ. rate – скорость процесса, в отличие от ранее используемого обозначения для скорости реакции - velocity – скорость перемещения), (прописная греч. дельта ) – синоним слов «конечное изменение», (греч. ню ) – количество (моль) вещества-реагента или вещества продукта, (греч. тау ) – время (с), за которое произошло данное изменение.
При таком определении скорость реакции зависит от того, количество какого из участников реакции мы наблюдаем и измеряем. Очевидно, что для реакции, например:
2 H 2 + O 2 =2 H 2 O .
количество вещества превращающегося водорода в два раза больше, чем кислорода. Поэтому
r (H 2 ) = 2 r (O 2 ) = r (H 2 O ).
Уравнение реакции связывает величины скоростей, определенных по любому из веществ. Поэтому выбор последнего зависит от удобства и легкости экспериментального измерения его количества в реакционной системе.
На качественном уровне реакции могут быть классифицированы на быстрые, для измерения скорости которых необходимы специальные методы, например, взрыв гремучего газа, реакции в растворах электролитов; медленные, для измерения скорости которых нужны большие промежутки времени, например коррозия железа; и реакции, за течением которых мы можем наблюдать непосредственно, например взаимодействие цинка с соляной кислотой.
Описываемая уравнением (1) скорость реакции зависит от количеств взятых веществ-реагентов. Если мы проводим одну и ту же реакцию с разными объемами или поверхностями соприкосновения реагентов, то для одной и той же реакции мы получим разные значения скорости, тем большие, чем больше вещества взято или чем лучше оно измельчено. Поэтому используют другое определение скорости реакции.
Скорость химической реакции – это изменение количества вещества какого-либо участка реакции в единицу времени в единице реакционного пространства (запишем это определение).
В гомогенной системе V системы (в газовой фазе или растворе). В такой реакции единицей реакционного пространства является единица объема, и если этот объем не изменяется в процессе реакции, то уравнение имеет вид:
V = c / t (2)
где с – молярная концентрация вещества (моль/л).
Скорость реакции – изменение концентрации вещества в единицу времени.
В гетерогенной системе ( например, при горении твердого тела в газе или при взаимодействии металла с кислотой) реакция происходит на границе раздела между компонентами. Если площадь этой границы S , то уравнение скорости имеет вид:
V = n / S t (3)
Очевидно, что при таком определении (см. уравнения (2) и (3)) величина скорости реакции не зависит от объема в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов (степени измельчения) в гетерогенной системе.
Какие же факторы влияют на скорость химической реакции?
ЗАПИШЕМ ОСНОВНЫЕ
Природа реагирующих веществ.
Влияние температуры.
Наличие катализатора.
На каждый случай приведем пример.
1. Влияние природы реагентов
Первым, и достаточно очевидным, фактором, определяющим скорость реакции, является природа реагентов. Выше на этой основе мы привели примеры реакций, текущих с разной скоростью.
Теперь проведем опыт, который экспериментально докажет это.
Учитель предлагает ребятам выполнить лабораторный опыт.
Для этого в 3 пробирки наливаем 1-2 мл раствора соляной кислоты и опускаем в каждую примерно по одинаковому кусочку металла: в первую – магний, во вторую – цинк, а в третью – железо.
Учитель
Во всех ли пробирках скорость выделения газа одинакова?
Ученик
Нет, в пробирках интенсивность выделения пузырьков разная. В первой пробирке газ выделяется очень быстро, во второй медленней, а в третье еще медленнее.
Учитель
Сделаем вывод
Ученик
Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ.
2. Влияние концентраций реагентов
Второй, и тоже достаточно очевидный, фактор – концентрация реагентов.
Проведем опыт
Учитель проводит демонстрационный опыт.
В три пробирки наливаем раствор тиосульфата натрия. В первую – 5 мл, во вторую – 2,5 мл, в третью - 1 мл. Далее во вторую и третью пробирки добавим по 5 мл воды. Затем вовсе пробирки, начиная с третьей, добавляем по 3 мл раствора серной кислоты. По времени появления и интенсивности выделившейся коллоидной серы и судят о влиянии концентрации тиосульфата натрия на скорость реакции.
Ученик
Скорость химической реакции зависит от концентрации реагентов
Учитель
А почему так происходит? Чем выше концентрация вещества, тем больше частиц в единице объема, тем чаще они сталкиваются. Количество это выражается так называемым законом действующих масс – скорость реакции пропорциональна концентрациям реагентов в некоторых степенях. Например, для следующих ниже уравнений реакций выражения скорости такие:
A = X , r = kc A ;
A + B = X, r = kc A c B ;
A + 2B = X, r = kc A c B c B = kc A c B 2 .
Величина k – коэффициент пропорциональности – называется константой скорости реакции и не зависит от концентраций. Численно этот коэффициент равен скорости реакций, если произведение концентраций реагентов равно 1. Когда сравнивают скорости разных реакций, то сравнивают именно их константы скоростей.
Важно отметить, что показатели степеней при концентрациях в приведенных ниже выражениях для скоростей химических реакций равны стехиометрическим коэффициентам только в редких случаях, когда реакция протекает в одну стадию (для так называемых элементарных реакций). На самом деле отдельная химическая реакция является такой же абстракцией, как и совершенно чистое химическое вещество. Другими словами, реальные химические превращения практически всегда включают в себя несколько реакций.
Скорость реакций, протекающих в несколько последовательных стадий, определяется самой медленной из этих стадий. Вспомним арабскую поговорку: «Караван идет со скоростью самого медленного верблюда».
Например, реакция
2 Fe 2+ + H 2 O 2 = 2 FeOH 2+
протекает по следующим стадиям:
1) 2 Fe 2+ + H 2 O 2 = 2 FeOH 2+ + OH .
k 1 = 60 л/(моль . с);
2) OH . + Fe 2+ = FeOH 2+ , k 2 = 60 000 л/(моль . с).
Более медленная стадия – первая. Поэтому уравнение скорости данной реакции –
r = k 1 c (Fe 2+ ) c (H 2 O 2 ),
а не r = kc 2 (Fe 2+ ) c (H 2 O 2 ).
О таких сложных процессах мы будем еще говорить более подробно в 11 классе.
3. Влияние температуры.
Учитель
Влияние температуры на протекание химической реакции двояко. Во- первых температура может влиять на состав продуктов, а во-вторых - подавляющее большинство реакций ускоряются при увеличении температуры. Почему? Потому что с повышением температуры быстро растет число, так называемых «активных» молекул, т.е. молекул, обладающих энергией, большей, чем энергия активации.
Энергия активации – разность между средней энергией молекул при данной температуре и той энергией, которой они должны обладать, чтобы вступить в химические реакции.
Влияние температуры на скорость химической реакции иллюстрирует правило Вант – Гоффа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
При изменении температуры реакции на каждые 10 градусов скорость реакции изменяется в 2-4 раза (Формула на доске)
Учитель
Если температуру увеличивать, что произойдет со скоростью химической реакции.
Ученик
Скорость реакции увеличится при повышении температуры на каждые 10 градусов в 2-4 раза.
Учитель
Если температуру уменьшить, что произойдет со скоростью химической реакции.
Ученик
Скорость уменьшится при понижении температуры на каждые 10 градусов в 2-4 раза.
4. Площадь поверхности соприкосновения.
Учитель
Теперь перейдем к площади поверхности соприкосновения.
Лабораторный опыт. Памятка по соблюдению правил техники безопасности.
В две пробирки нальем соляную кислоту, в первую добавим порошок цинка, а во вторую гранулу. Запишите уравнение реакции. Определите ее тип. Где реакция проходит быстрее? Почему?
Ученик записывает реакцию. Она является реакцией замещения.
Реакция проходит быстрее в первой пробирке. Ведь там больше площадь поверхности соприкосновения.
Учитель
Правильно.
5. Катализатор
Последний фактор – это наличие специальных веществ - катализаторов. Химическая реакция – сложный процесс, в котором могут принимать участие не только вещества реагенты, но и другие присутствующие в системе вещества. Если они заметно изменяют скорость химической реакции, то их и называют катализаторами. Об этих веществах и о катализе мы подробно погорим на следующем уроке.
ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА
Учитель
Какую новую величину мы изучили на сегодняшнем уроке?
Ученик
Мы ознакомились со скоростью химической реакции.
Учитель
Какие виды сред вы узнали?
Ученик
Гомогенную и гетерогенную.
Учитель
Одинаково ли определяется скорость в разных средах?
Ученик
Нет, по разному.
Учитель
Как определяется скорость в гомогенной среде?
Ученик
В гомогенной системе реакция происходит во всем объеме V системы (в газовой фазе или растворе). В такой реакции единицей реакционного пространства является единица объема, и если этот объем не изменяется в процессе реакции
Учитель
Учитель
Как определяется скорость в гетерогенной среде?
В гетерогенной системе реакция происходит на границе раздела между компонентами. Если площадь этой границы S .
Учитель
В каких единицах она измеряется?
Какие факторы влияют на скорость химической реакции? Перечислите их.
Ученик
Природа реагирующих веществ.
Концентрация реагирующих веществ.
Температура.
Площадь поверхности соприкосновения.
Наличие катализатора.
IY . ОБОБЩЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
Сегодня на уроке мы изучили понятие скорость химической реакции. Рассмотрели как определяется скорость химической реакции в гомогенной и гетерогенной системах. Определили факторы, которые могут повлиять на скорость химической реакции.
Y . ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Основные определения дома выучить. А так же на столах у вас есть задания, они трехуровневые. Как всегда, каждый для себя выбирает соответствующий уровень, который на данном этапе обучения вам под силу выполнить.
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.
