Урок на тему: "Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции"
план-конспект урока по химии (11 класс)

11 класс

Балкарова Светлана Николаевна учитель химии МКОУ СОШ № 2 г.п. Терек КБР

Урок на тему: «Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции»

Тип урока: урок изучения нового материала

Задачи: :1. Образовательные: Актуализировать и углубить знания учащихся о скорости химической реакции. Рассмотреть и экспериментально изучить зависимость скорости химической реакции от различных факторов: природы реагирующих веществ, площади поверхности соприкосновения, температуры, катализатора, концентрации реагирующих веществ.

#1056;азвивающие: Развивать умения самостоятельно овладевать знаниями. Продолжить формирование умений учащихся наблюдать, анализировать, сравнивать, обобщать, работать с лабораторным оборудованием, умение решать задачи на химическую кинетику.

#1042;оспитательные: а). Актуализировать мотивацию учеников к процессу познания.

б). Содействовать профилактике утомляемости школьников в ходе урока, используя такие приемы поддержания работоспособности, как применение разнообразных видов работы, демонстрации опытов.

Цель: Сформировать понятие о скорости химической реакции и факторах, влияющих на ее изменение (концентрации, площади соприкосновения реагирующих веществ, наличия катализатора, температуры, природы реагирующих веществ).

Девиз: «Просто знать- еще не всё, знания нужно использовать» Гёте.

Оборудование и реактивы: на демонстрационном столе: #1084;агниевая лента, цинк в гранулах, раствор соляной кислоты, раствор гидроксида натрия, фенолфталеин, вода, железный гвоздь. #1057;пиртовка, спички, держалка для пробирок, оксид меди 2, раствор серной кислоты. #1056;аствор серной кислоты 1:5, раствор серной кислоты 1:10, цинк, вода подкрашенная лакмоидом #1056;аствор пероксида водорода, оксид марганца 4, стеклянная палочка, лучинка, спички.

Ход урока:

#1054;рганизационный момент.

#1040;ктуализация знаний. Я сегодня проведу урок химии по теме : «Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции.» Вероятно эта тема вам уже знакома, ведь мы ее изучали в 9 классе, правда не в большом объеме. Однако великий Гёте сказал: « Просто знать- еще не всё, знания нужно использовать». Вот сегодня мы с вами научимся использовать знания, полученные ранее.

Вы уже завершили изучение разделов органической, неорганической химии и сейчас у вас идет обобщающий курс общей химии. Цель этого урока - актуализировать и углубить ваши знания о скорости химической реакции. Сегодня мы будем с вами развивать умения самостоятельно овладевать знаниями, наблюдать, анализировать, сравнивать, обобщать, работать с лабораторным оборудованием, решать задачи на химическую кинетику. Химическая реакция - вот подлинная душа химии. Ежегодно во всем мире их протекает бесчисленное множество. Я говорю, вы думаете – и в вашем мозге совершаются миллионы химических реакций. Первобытный человек, который научился разжигать костер, был и химиком. Он провел первую химическую реакцию- реакцию горения. Что понимают под скоростью химической реакции? Как ее можно измерить и изменить? Ответить на эти вопросы и поможет наука, изучающая закономерности протекания химических реакций во времени - химическая кинетика. Известно, что одни химические реакции протекают за малые доли секунды, другие же за минуты, часы, дни.

• Скажите, а вы встречались в своей жизни с реакциями идущими очень быстро?
• Приведите примеры реакций, которые идут очень быстро или медленно. (Взрыв - мгновенно, сжигание топлива в космическом корабле). Назовем их- реакции «молнии».
• А реакции идущие медленно? Назовем их- реакции – «черепахи». а) ржавление железа; б) скисание молока;
• Для полного гниения брошенной в лесу газеты- 1 год.
• Ржавление консервной банки – 10 лет.
• Стекло практически не разрушается в течение столетий. Эти реакции низкой скорости.

Демонстрация: #1082; щелочному раствору фенолфталеина добавляем соляную кислоту

2. хлорид бария и серная кислота. Как вы определили, что они протекают быстро? (признаки этих реакций?)

#1046;елезный гвоздь с водой. Для того чтобы выяснить признаки этой реакции необходимо время.

Чтобы характеризовать быстроту химической реакции, пользуются понятием скорость химической реакции.

Что же это за величина?

В курсе математики и физики вы уже встречались с понятием скорости. Как её можно определить?

V=ΔS/Δt

Подходит ли нам эта формула для определения скорости химической реакции?

(Нет, т.к. S – путь)

Чем в этой формуле можно заменить S? Тем, что изменяется в ходе реакции. Это концентрация вещества.

Возьмем реакцию А + В = Д

реагенты продукты реакции

Будем считать что все вещества – молекулярного строения – реагенты молярной концентрации См = 1моль/л (6*1023 молекул) если следить за изменением концентрации исходных веществ, то с течением времени исходные вещества А и В постепенно исчезают, следовательно число молекул N каждого реагента уменьшается и молярные концентрации этих веществ тоже уменьшаются.

А если следить за изменение продуктов реакции, то число молекул продуктов реакции постепенно увеличивается. И, следовательно, увеличивается молярная концентрация продуктов реакции.

Таким образом за промежуток времени ∆t = t2 – t1 произошло изменение концентрации вещества А; ∆С = С2 –С1 следовательно Vх.р. = + С2 – С1 = + ∆C

- t2 - t1 - ∆t

• В каких единицах измеряется скорость химической реакции?

[ С ]= моль/ л, [ t ]=с, V = [моль/ л*с]

А можно ли воспользоваться изменением концентрации продуктов реакции? (да)

Вывод: Скорость химической реакции это изменение молярной концентрации одного из реагентов в единицу времени. Эту формулу используют для гомогенных реакций. Когда реакция идет не в объеме, а на поверхности вещества, то в выражении появляется величина S – площадь поверхности: Vх.р. = + ∆ν/SΔt

Задача1: Начальная концентрация вещества А равна 2,7 моль/л. Через 40 сек концентрация его стала 2,5 моль/л. Какова средняя скорость химической реакции?.

Рассмотрим влияние различных факторов на изменение скорости химической реакции.

#1055;рирода реагирующих веществ.

Демонстрация:

Цинк с соляной кислотой, магний с соляной кислотой. В какой пробирке произошли изменения быстрее? Какое условие влияет на скорость реакции?

#1057;корость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ. С увеличением концентрации реагирующих веществ число возможных соударений между частицами увеличивается, что влечет за собой увеличение скорости реакции.

Вывод: чем выше концентрация реагирующих веществ, тем больше V реакции.

Объясните, почему наблюдается такая зависимость?

Непременным условием химического взаимодействия является столкновение частиц исходных веществ, чем больше концентрация, тем больше число эффективных столкновений.

На основе большого экспериментального материала К.Гульдберг и П.Вааге открыли в 1867 г. и независимо от них, в 1865 году русский ученый Н.И.Бекетов основной закон кинетики - закон действующих масс. Суть его в том, что скорость гомогенной реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении химической реакции.

Если представить уравнение реакции в общем виде аА+вВ=сАВ, то закон действующих масс можно записать так: V=k[A]а[B]в , где k- константа скорости реакции (находится для каждой реакции экспериментально), равна скорости реакции при концентрации реагирующих веществ, равных 1 моль\л, зависит от природы реагирующих веществ и температуры, но не от концентрации веществ.

В случае гетерогенных реакций в уравнение закона действующих масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в растворе или газовой фазе, т. к. концентрация твердых веществ обычно постоянна.

Задание #1057;оставте кинетические уравнения для следующих реакций:

А) 3H2+N2=2NH3

Б) 2Fe+3Cl2=2FeCl3

Задача 2

Как изменится скорость химической реакции 3H2+N2=2NH3 при увеличении концентрации реагирующих веществ в 2 раза?

#1057;корость реакции зависит от площади поверхности соприкосновения поверхности реагирующих веществ

Реакции бывают – гомогенные(нет границы раздела фаз) и гетерогенные (существует граница раздела фаз.

Экспериментально доказано, что сильное измельчение твердого вещества приводит к нарушению его кристаллической решетки, что делает частицы вещества более активными и реакционно-способными.

Огромной площадью соприкосновения с воздухом и повышенной химической активностью объясняются взрывы распыленных порошкообразных веществ- угольной, мучной, сахарной пыли.

Задание: С большей скоростью при комнатной температуре протекает реакция между: а) Zn и HCl 1%раствор б) КОН раствор и HCl раствор. По каким признакам это определили?

4. Скорость реакции зависит от температуры.

Демонстрация: а) к оксиду меди(II) CuO + 5 капель серной кислоты без температуры

б) к оксиду меди(II) CuO + 5 капель серной кислоты при нагревании.

В какой пробирке реакция протекает быстрее?
По каким признакам вы это определили?

Какова же причина влияния температуры? С ростом температуры число столкновений молекул реагирующих веществ возрастает так как увеличивается кинетическая энергия молекул. Но далеко не всякое соударение молекул реагирующих веществ приводит к их взаимодействию. Для взаимодействия молекул связи между атомами должны стать слабее или порваться, на что должна быть затрачена энергия. Избыточная энергия, которой должны обладать молекулы , чтобы столкновение привело к взаимодействию, называют энергией активации. Молекулы бывают активные (обладающие энергией активации) и неактивные (энергия молекулы меньше энергии активации для данной реакции). При увеличении температуры растет доля активных молекул, так как увеличивается потенциальная энергия молекулы. Чем она выше, тем больше в веществе активных частиц, выше скорости их движения и сильнее соударения, тем большее число соударений приводит к реакции, т. е. возрастает скорость реакции. Так, реакция между водородом и кислородом при t=20о С за 54 млрд. лет протекает на 15%, при 500о С-за 50 минут, при 700о С -мгновенно.

В 1884 г. Я.Г.Вант-Гофф (первый нобелевский лауреат по химии) установил, что при повышении температуры на каждые 10о С скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза.

То число, которое показывает во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 С, называется температурным коэффициентом, обозначается (гамма), измеряется экспериментально для каждой реакции, может быть любым числом от 2 до 4.

Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой:

V2=V1γ(t2-t1)/10

Задача: Во сколько раз возрастет скорость реакции при изменении температуры от 10 0С до 500 С если известно, что при повышении температуры на каждые 100 С скорость реакции возрастает в 2раза.

5.Скорость реакции зависит от участия катализатора.

Демонстрация разложение пероксида водорода в присутствии оксида марганца 4.

Механизм действия катализатора: А+В=АВ (Е активации очень велика)

А+К = АК АК- промежуточный комплекс с малым запасом энергии

АК + В= АВ + К

Вещество АК образующееся в промежуточной стадии реакции – неустойчиво. В реакции вступают лишь те молекулы, которые обладают энергией активации. Катализатор снижает эту энергию. Катализатор -это вещество –ускоряющее химическую реакцию, но само при этом не расходующееся. В живых организмах катализаторы называют ферментами – они ускоряют процессы в биологических системах. В организме около 30 тысяч различных ферментов, каждый из них ускоряет соответствующую ему химическую реакцию. Пищеварительная система человека – это целая фабрика химических превращений.

Заключительная часть.

Давайте подведем итог. Д. Эддингс сказал: «День прожит не зря, если ты узнал что-то новое»

Сегодня на уроке, реализуя поставленные цели и задачи, мы с вами узнали много нового

• Сформулировали понятие скорость химической реакции.
• Научились вычислять скорость химической реакции.
• Определили факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Если останется время: Думаю теперь вас не затруднят мои вопросы:

• По каким признакам можно судить о скорости химической реакции? (Выд. Г, осадок, изм. окраски).
• Назовите причины, по которым вещества в кислороде сгорают быстрее, чем на воздухе?
• В производстве серной кислоты, твердое сырье, которое подвергают обжигу, предварительно измельчают. Почему?
• Почему летом в жару мы стараемся приготовленную пищу обязательно поставить в холодильник.

Домашнее задание: , И.Г. Хомченко.

Спасибо, ребята за урок. Мне сегодня было очень приятно работать на уроке. Все ребята были очень активны, но мне хочется назвать самых- самых: