Урок: «Скорость химической реакции»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа» пгт. Войвож

Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость.

Учитель химии:

Полушина Татьяна Анатольевна.

пгт. Войвож

2014г.

Урок: «Скорость химической реакции»

Девиз урока:

Знания, не проверенные опытом, бесплодны и полны ошибок.

. Леонардо да Винчи

Тип урока: изучение нового материала.
Цели урока:

образовательные:

-сформировать у учащихся основные представления о скорости реакции и факторов, влияющих на скорость;

-продолжить формирование у учащихся навыков самостоятельной исследовательской работы, умения делать выводы, обобщать результаты эксперимента;

-стимулировать познавательную активность учащихся путём создания проблемной ситуации;

-развивать умение анализировать, делать предположения, выводы.

развивающие:

-развивать умение анализировать, делать предположения, выводы.

-развивать основные компетенции учащихся:

- умение принимать правильное решение;

-брать ответственность на себя;

воспитывающие:

- умение работать в группе;

- считаться с мнением других членов группы;

-радоваться успехам других, сопереживать неудачи.

Задачи:

-сформулировать понятие скорости химической реакции;

-рассмотреть влияние различных факторов на скорость реакции;

-развивать экспериментальные умения и научное мышление учащихся в процессе установления причинно- следственных связей, сравнения и наблюдения объектов и процессов, применения знаний и умений в новых ситуациях.

Методы обучения:

- объяснительно- иллюстративный

- проблемно- поисковый

- репродуктивный

-демонстрационные и лабораторные опыты (экспериментальный)

- использование ИКТ

Приёмы обучения:

- постановка проблемных вопросов

-групповая работа
-эксперимент

Оборудование и реактивы: Демонстрация: CuSO₄ , Fe , прибор, для изучения состава воздуха. На столах для работы по группам набор реактивов.

Учебно- наглядные пособия: презентация «Скорость химической реакции».

На доске:

Тема урока: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость.

Задачи исследования: 1. Дать определение понятию скорости химической реакции.

2. Экспериментально выявить факторы, влияющие на скорость.

Ход урока.

Перед началом урока учащиеся класса делятся на пять исследовательских групп и садятся таким образом, чтобы было удобно проводить эксперимент и обсуждать вопросы сообща.

Объяснение учителя

Действия учителя и учеников

1-и этап: Вызов:Учитель : захожу в класс с двумя надутыми шариками и отпускаю их. Как вы думаете о чём сегодня пойдёт речь на уроке?

Учитель: Начало урока. Запись темы урока.

Сегодня мы с вами на сорок минут представим себя учёными- исследователями.

Но прежде , чем мы приступим к изучению нового материала, мне хотелось бы продемонстрировать не большой эксперимент. Посмотрите, пожалуйста на доску и сделайте свои предположения по поводу протекания этих реакций:

А)сульфата меди и железа;

Б)раствора сульфата меди и гидроксида калия

Будут ли протекать эти реакции?

Учитель: Я прошу желающего выйти к доске и провести реакции за демонстрационным столом , а затем записать уравнения этих химических реакций.

Учитель: Мы наблюдали сейчас две реакции.

ПРОБЛЕМА: Почему во втором случае мы не видим признаков реакции, неужели наши предположения неверны?

ВЫВОД: Реакции протекают с разной скоростью. Действительно, одни реакции идут медленно- образование ржавчины на железном гвозде, другие быстро, часто со взрывом.

Для полного гниения брошенной в лесу газеты нужен 1 год

Ржавления консервной банки-10 лет

Стекло практически не разрушается в течение столетий.

Но вы можете меня спросить: А какая нам разница, с какой скоростью идут реакции. Неужели это так важно.

Да, ребята , это важно .Важно помнить об этом, когда бросаете пустую бутылку в лесу , важно знать как пойдёт тот или иной процесс директору химического завода. Неслучайно , есть специальная наука-

Химическая кинетика-раздел химической науки, которая изучает скорость реакции и условия, влияющие на неё.

.

ПЕРЕХОД К ТЕМЕ УРОКА.

2-й этап: Осмысление (мозговой штурм):

Что такое скорость реакции и можно ли ей управлять. Попробуем ответить на эти вопросы на нашем сегодняшнем уроке

Итак, перед нами две задачи:

1. Дать определение понятию « скорость химической реакции».

2. Экспериментально выяснить, какие факторы влияют на скорость химической реакции.

Для ответа на первый вопрос мы прибегнем к теоретическим рассуждениям , то есть применим теоретический метод исследования. Давайте воспользуемся принципом аналогий. Вы уже сталкивались с понятием скорости в физике.

Вспомните, пожалуйста, определение скорости движения в физике.

СКОРОСТЬ движения показывает отношение перемещения в определённый промежуток времени. V= S/t ( единица измерения.)

Учащиеся выдвигают свои предположения

Учащиеся выдвигают свои предположения

Один из учащихся работает у доски.

Показываю.

Химическая кинетика- записать на доске.

Учитель показывает на экране проектора задачи исследования

На экране проектора- выражение скорости в физике.

А сейчас, попробуем провести аналогию с понятием скорости химической реакции ,но вначале посмотрим опыт

демонстрация - горение свечки в закрытом сосуде

1). вам необходимо ответить на вопрос:

- Почему в закрытом сосуде горящая свечка постепенно гаснет?

Предполагаемый ответ: С течением времени количество молекул кислорода уменьшается, а количество молекул углекислого газа- увеличивается.

3). Какая величина характеризует количество частиц?

Чем измеряется?

Попробуем записать формулу скорости

U= n/ t*V Скорость реакции равна отношению изменения количества вещества в единицу объёма за промежуток времени. И единица измерения скорости будет моль/л.с

Но, отношение количества вещества к объёму - это молярная концентрация вещества, значит

Учащиеся в группах обсуждают ответ на поставленный вопрос.(2 мин.)Затем он выносится на общее обсуждение.

Предполагаемый ответ: Количество вещества; В молях (моль)

Мы можем записать формулу, выражающую скорость химической реакции с учётом изменяющихся во времени характеристик т.е молярной концентрации вещества

C₁- начальная концентрация вещества

С₂- конечная концентрация вещества

V=_+ C / t= c₂-c₁/t₂-t₁

, и измеряется в моль/л
Пример:в реакцию вступило 10 моль кислоты(С₁), через определённое время осталось 2 моль (С₂). Считаем разность

С= С2-С1= 2-10= -8.Но скорость реакции не может быть отрицательной. Именно поэтому перед формулой стоит знак минус.

Если скорость реакции рассчитывается по количеству продукта реакции, то используется знак + перед формулой.

Но это справедливо для однородных реакций( гомогенных).

А если реакция гетерогенная? Реакция будет идти только на поверхности соприкосновения веществ. И в этом случае, скорость реакции можно найти по формуле: V= n/S t

Учитель записывает на доске нужную формулу

Итак, ребята. Что же такое скорость?

Промежуточное обобщение: Итак, Скорость реакции- величина, показывающая изменение молярной концентрации вещества в единицу времени.

Смотри презентацию.

На экране - промежуточное обобщение- определение и формула.

А сейчас приступим к выполнению второй задачи. Мы должны выяснить, каким образом можно влиять на скорость реакции.

Вам предстоит работа в группах. У каждой группы свое задание, оно написано на карточке, которая перед вами.

Я обращаю ваше внимание на соблюдение правил техники безопасности, будьте осторожны, внимательны при работе с веществами. Ничего не пробовать на вкус, ничего не нюхать. Помните о безопасности ваших партнёров по группе.

Всё ли вам понятно? Начинаем работать.

Далее идёт работа в группах. Каждая исследовательская группа выполняет химический эксперимент по инструкции, записанной на карточке. Время для работы- 10 минут. После работы от каждой группы выступает один человек с результатом испытания.

Учитель: Работа в группах закончена. Сейчас вам предстоит рассказать всем о результатах своих испытаний.

Во время рассказа учеников необходимо показывать странички презентации и давать свои комментарии по поводу экспериментов.

Мои комментарии:

1. Природа реагирующих веществ. ПРЕЗЕНТАЦИЯ,

2. Концентрация реагирующих веществ.

3. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ

4. Температура.

5. Наличие катализатора.

Итак. Мы выяснили условия от которых зависит скорость химической реакции.

Обобщение. Заключительный слайд на экране проектора.

Презентация- Факторы, влияющие на скорость реакции

1. Природа реагирующих веществ

2. Температура

3. Концентрация реагентов

4. Площадь соприкосновения реагирующих веществ

5. Наличие специальных веществ- катализаторов.

Катализаторы- это вещества . ускоряющие химическую реакцию.

3-й этап:Итоги урока и рефлексия:

Сегодня мы с вами представили себя учёными- исследователями.

Перед нами стояли две задачи: дать понятие скорости реакции и определить, можно ли повлиять на скорость. Я думаю, что мы решили стоящие перед нами задачи.

Что непонятно сегодня на уроке? С каким настроением вы уходите сегодня с урок?. В качестве закрепления темы урока я предлагаю вам составить кластер ( кластер- складывать).Но прежде- домашнее задание.

У вас на столах лежат памятки по краткому содержанию сегодняшнего урока. Эти листочки вы вклеите себе в тетрадь и найдёте там домашнее задание. И на этих же листках вам предложен кластер.

Домашнее задание:

1. Просмотр конспекта урока по предложенной вам памятке.

2. Задачи для самостоятельного решения:

1.Для реакции были взяты вещества при температуре 40⁰С, а затем их нагрели до 70⁰С. Как изменится скорость химической реакции , если температурный коэффициент её равен 2?

2.Как изменится скорость реакции, протекающей по уравнению 2NO+O₂=2NO₂, если концентрацию веществ увеличить в три раза?

3.При t= 30⁰С реакция протекает за 25 минут, а при t= 50⁰С за 4 минуты. Рассчитайте температурный коэффициент реакции.

Комментарии по факторам , влияющих на скорость реакции:

Основной теорией, объясняющей скорость химической реакции , является Теория столкновений.
Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией. 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 Еа.

1. Природа реагирующих веществ. Здесь следует помнить об особенности строения атомом элементов. По электрохимическому ряду напряжений металлов мы видим, что магний активней, чем цинк.

2. Концентрация реагирующих веществ.

Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.На основе большого экспериментального материала в 1867г. Норвежские учёные К.Гульдберг и П.Вааге и независимо от них в 1865 г. Русский учёный Н.И.Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ: Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции. Этот закон ещё называют законом действующих масс. 2А+3В=А₂В₃V=(А)^2.(В)³

3.Поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Этот фактор применим для гетерогенных реакций. Чем больше поверхность соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость.

4.Температура.

Чем больше температура, тем больше активных частиц, увеличивается скорость их движения, что приводит к увеличению числа соударений. Скорость реакции возрастает. Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой: При увеличении температуры на каждые 10° С общее число столкновений увеличивается только на ~ 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (на 100-300%).

Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10° С, называют температурным коэффициентом.

Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой:

где V₁ -скорость реакции при температуре t₂,

V₂ - скорость реакции при температуре t₁,

y - температурный коэффициент.

5.Наличие катализатора.

Катализаторы- это вещества, ускоряющие химическую реакцию.

Катализаторы- это вещества которые направляют реакцию по более энергетически выгодному пути. Есть отрицательные катализаторы- ингибиторы. Они замедляют реакцию.

Карточка 1.Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

1. Природа реагирующих веществ.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте соляной кислоты.

В одну опустите несколько стружек магния, а в другую- гранулу цинка.

*Сравните скорость взаимодействия различных металлов с соляной кислотой

*В чём , по вашему мнению, причина различной скорости реакций кислоты с данными металлами.

Запишите уравнения реакций.

( По всей вероятности, разную скорость взаимодействия металлов с кислотой можно объяснить разной химической активностью данных металлов. Магний активней, чем цинк, это значит, что он активнее реагирует с кислотой.).

Hcl +Mg---

Hcl +Zn----

Карточка 2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

2.Концентрация реагирующих веществ.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте растворы сульфата меди (2) различной концентрации, определив большую или меньшую концентрацию по насыщенности цвета раствора. В каждую из пробирок поместите гранулу цинка.

*В какой из пробирок выделение меди на цинке началось быстрее

*Как это можно объяснить с точки зрения атомно - молекулярного учения.

Запишите уравнение реакции.

(По всей вероятности, это можно объяснить тем , что в растворе большей концентрации находится больше молекул, а значит больше количество активных столкновений молекул, что сказывается на скорости химической реакции)

CuSO_{4 (Р-р)}+Zn---

CuSO_{4 (конц)}+Zn---

Карточка 3. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

3.Площадь соприкосновения реагирующих веществ.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте раствор соляной кислоты. Одновременно в одну пробирку поместите кусочек, а в другую- порошок карбоната кальция.

*В какой из пробирок реакция пройдёт быстрее

* Как это можно объяснить с точки зрения атомно- молекулярного учения.

Запишите уравнение реакции.

(Общая площадь частичек порошка карбоната кальция- мела больше, чем площадь поверхности кусочка, а значит и скорость реакции больше).

Hcl +CaCO₃(кусочек)-----

Hcl +CaCO₃(порошок)-----

Карточка 4. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

4.Температура.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В обе пробирки налейте раствор серной кислоты и поместите в них по грануле оксида меди. Одну из пробирок осторожно нагрейте. Пробирку держим держалкой.

*В какой из пробирок реакция протекает более интенсивно.

** Как это можно объяснить с точки зрения атомно- молекулярного учения.

Запишите уравнение реакции.

(При повышении температуры молекулы начинают двигаться быстрее, а значит увеличивается число активных столкновений. Скорость реакции возрастает).

H₂SO₄ + CuO----

H₂SO₄ + CuO(нагреть)----

Карточка 5. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

5.Наличие специальных веществ- катализаторов, веществ, которые увеличивают скорость химической реакции.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте перекись водорода. В одну из пробирок осторожно присыпьте несколько кристалликов оксида марганца (4).Зажгите лучинку а потом погасите её. Поднесите тлеющую лучинку к отверстию пробирки. Лучинка должна загореться, т.к. выделяется кислород.

*В какой из пробирок наблюдается бурное выделение газа. Какой это газ.

*Какую роль в этой реакции выполняет оксид марганца (4)

Запишите уравнение реакции.

(Катализатор выполняет роль инициатора реакции. Без него реакция не идёт, а он приводит к тому, что реакция начинается. Сам катализатор в результате реакции остаётся без изменений).

H₂O₂-------

MnO₂

H₂O₂-------

Памятка для обучающихся

Урок: «Скорость химической реакции»

Девиз урока: Знания, не проверенные опытом, бесплодны и полны ошибок.

- Факторы, влияющие на скорость реакции

1. Природа реагирующих веществ

2HCl+Mg---MgCl₂+H₂- реакция протекает быстрее т.к. магний активней, чем цинк.

2HCl+Zn---ZnCl₂+H₂

2 Температура

H₂SO₄+ CuO---CuSO₄+ H₂O(нагреваем) При нагревании реакция протекает быстрее, т.к. увеличивается скорость движения молекул, что приводит к увеличению числа активных столкновений. При возрастании температуры на 10⁰С - скорость увеличивается в 2-4 раза.

H₂SO₄+ CuO---CuSO₄+ H₂O

3 Концентрация реагентов

CuSO₄(конц.)+Zn---ZnSO₄+ Cu- чем больше частиц реагентов, тем больше у них шансов столкнуться и прореагировать.Закон действующих масс: Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции.

CuSO₄(разбавл..)+Zn---ZnSO₄+ Cu

4. Площадь соприкосновения реагирующих веществ

CaCO₃(кусочек)+2HCl----CaCO₃+H₂O+ CO₂

CaCO₃(порошок)+2HCl----CaCO₃+H₂O+CO₂-чем больше поверхность соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость.

4. Наличие специальных веществ- катализаторов.

2H₂O₂-----2H₂O+O₂- без катализатора реакция не идёт, но стоит добавить MnO₂? Так реакция происходит бурно. Это вешество является катализатором.

Катализаторы- это вещества . ускоряющие химическую реакцию.

Комментарии по факторам , влияющих на скорость реакции:

Основной теорией, объясняющей скорость химической реакции , является Теориястолкновений.
Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией. 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 Еа.

1.Природа реагирующих веществ. Здесь следует помнить об особенности строения атомом элементов. По электрохимическому ряду напряжений металлов мы видим, что магний активней, чем цинк.

2.Концентрация реагирующих веществ.

Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.На основе большого экспериментального материала в 1867г. Норвежские учёные К.Гульдберг и П.Вааге и независимо от них в 1865 г. Русский учёный Н.И.Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ: Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции. Этот закон ещё называют законом действующих масс. 2А+3В=А₂В₃V=(А)^2.(В)³

3.Поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Этот фактор применим для гетерогенных реакций. Чем больше поверхность соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость.

4.Температура.

Чем больше температура, тем больше активных частиц, увеличивается скорость их движения, что приводит к увеличению числа соударений. Скорость реакции возрастает. Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой: При увеличении температуры на каждые 10° С общее число столкновений увеличивается только на ~ 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (на 100-300%).

Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10° С, называют температурным коэффициентом.

Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой:

где V₁ -скорость реакции при температуре t₂,

V₂ - скорость реакции при температуре t₁,

y - температурный коэффициент.

5.Наличие катализатора.

Катализаторы- это вещества, ускоряющие химическую реакцию.

Домашнее задание:Просмотр конспекта урока по предложенной вам памятке.

3. Задачи для самостоятельного решения:

1.Для реакции были взяты вещества при температуре 40⁰С, а затем их нагрели до 70⁰С. Как изменится скорость химической реакции , если температурный коэффициент её равен 2?

2.Как изменится скорость реакции, протекающей по уравнению 2NO+O₂=2NO₂, если концентрацию веществ увеличить в три раза3.

3.При t= 30⁰С реакция протекает за 25 минут, а при t= 50⁰С за 4 минуты. Рассчитайте температурный коэффициент реакции

Мой кластер

«Скорость химической реакции»