Методическая разработка урока химии "Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РСО-АЛАНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВЛАДИКАВКАЗСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ ИМ. Г. КАЛОЕВА»

Рассмотрено на заседании МК

Точных и естественных наук

«__ » __________2015 г. Протокол №___

Председатель МК________ Етдзаева С.Т.

МЕТОДИЧЕКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого урока по дисциплине «Химия» на тему

«Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость».

Разработала: преподаватель Дзагоевой Ф.Б.

г. Владикавказ - 2015 год

Методическая разработка учебного занятия по химии на тему «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость»

Описание материала: Данная методическая разработка предназначена для изучения темы «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость» студентами 1 курса средних специальных учебных заведений. Урок построен с применением методов проблемного обучения, с использованием ИКТ, элементов исследовательской работы и межпредметных связей.

Технологическая карта урока

Ход урока

1. Организационный этап.

- приветствие обучающихся;

- проверка отсутствующих;

- проверка готовности к уроку.

1. Постановка цели и задач урока. Тема: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость.

Цель: Освоить важнейшие химические понятия - скорость химической реакции. Научиться объяснять зависимость скорости химической от различных факторов. Применять полученные теоретические знания при решении заданий.

Формирование мотивации.

Понятие скорость химической реакции и химическое равновесие это одни из важных параметров при получении многих химических веществ: волокон, красителей, полимерных материалов, лекарственных веществ, аммиака, серной кислоты и других. Чем выше скорость реакции, тем меньше энергетических затрат, и больше выход продукта за определенное время. Таким образом, увеличивается производительность и экономический эффект.

1. Актуализация опорных знаний. Фронтальный опрос темы: «Типы химических реакций»

Для того чтобы освоить изучаемую тему повторим следующие вопросы:

1. Что такое химическая реакция?

2. Что происходит с молекулами при протекании химических реакций?

3. Что такое гомогенная и гетерогенная реакция?

4. Что такое обратимая и необратимая реакция?

5. Какими энергетическими процессами сопровождается химическая реакция? (слайд 3)

Ответы:

1. Явления, при которых из одних веществ получаются другие, называются химическими явлениями или реакциями.

2. Между молекулами разрываются «старые» связи и образуются «новые».

3. Гомогенная - это реакция, протекающая между веществами, которые находятся в одной фазе. Гетерогенные реакции – вещества находятся в разных фазах.

4. Химические реакции протекают с выделением тепла – экзотермические, и с поглощением тепла – эндотермические.

5. Реакция, протекающая в одном направлении с выделением газа, осадка, слабого электролита называется необратимой. Реакция, идущая одновременно в двух противоположных направлениях называется обратимой.

1. Первичное усвоение новых знаний.

Обсудим следующие понятия:

1. Скорость химической реакции;

2. Факторы влияют на скорость химической реакции;

Зачем нужно знать о скорости химической реакции и факторах влияющих на скорость? (слайд 4)

Одним из основных параметров химических процессов, осуществляемых в промышленности, является скорость, с которой эти процессы протекают. Иногда для получения готового продукта требуется время, и такие процессы становятся экономически невыгодными. Вопрос о скорости химической реакции представляет большой теоретический и практический интерес. Для практических целей очень важно максимально увеличивать скорость осуществляемых химических процессов на производстве, что бы получать быстрее и наибольшее количество продуктов реакции.

Раздел химии, изучающий скорость реакции и факторы, влияющие на скорость, называется химической кинетикой.

Известно, что одни химические реакции протекают за малые доли секунды, другие же за минуты, часы, дни. Мгновенно протекают реакции: взрыв петарды, горение пороха, взрыв гремучего газа, реакции между ионами. Медленно - ржавление, окисление золотых изделий, гниение листвы, брожение сока и др.

5.1. Понятие скорости химической реакции

Из курса физики вам известно понятие «скорость движения». Вспомните, что собой представляет скорость механического движения? Что изменяется во времени при механическом движении? Т.е. скорость какого-либо процесса - это изменение какой-либо физической величины за единицу времени.

Скорость - это отношение перемещения тела в пространстве к промежутку времени, в которое произошло это перемещение.

Вспомним, что такое химическая реакция. (Слайд 5). Это активное сталкивание молекул, где происходит разрыв старых связей и образование новых связей. Скорость реакции это число элементарных актов в единицу времени в единице объема.

Давайте рассмотрим, что происходит в процессе химической реакции с веществами. Мы видим, что концентрации исходных веществ А и Б уменьшаются, а концентрация продукта реакции В увеличивается. Почему скорость реакции уменьшается со временем?

Уменьшается концентрация вещества А и Б, и в конце реакции вещества А и Б полностью прореагировали, получилось вещество В. Скорость реакции уменьшается.

Исходя их всего выше сказанного, какая величина изменяется в ходе химической реакции? Концентрация.

Дадим определение скорости химической реакции. Скорость химической реакции - это изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. (Слайд 6)

υ= - ∆C / ∆t = - С₂ - С₁ / t₂ – t₁ [моль /л· с]

Известно, что химические реакции бывают гомогенными и гетерогенными. Для гетерогенных реакций скорость зависит от поверхности соприкосновения веществ.

υ = - ∆n / ∆t·S [моль / с · м²]

Зачем нужны знания о скорости химической реакции? Для управления реакцией.

5.2. Факторы, влияющие на скорость

А как можно увеличить, или уменьшить скорость химической реакции? Какие факторы влияют на скорость химической реакции? К ним относятся природа вещества, поверхность соприкосновения реагирующих веществ, концентрация веществ, температура, катализатор (слайд 7).

Теперь экспериментально проверим, влияние природы веществ, концентрации веществ, поверхности соприкосновения веществ и катализатора на скорость химической реакции. Для этого у нас работают 5 экспериментальные группы. У вас на столах все необходимые реагенты и карточка с заданиями. (Проводится инструктаж по технике безопасности)

Задание 1. Природа реагирующих веществ

Под природой реагирующих веществ понимают их состав, строение, взаимное влияние атомов в веществах.

Проведите опыт: В две пробирки поместите по грануле цинка. В одну

прилейте соляную кислоту, а во вторую уксусную.

Что наблюдали в результате реакции? Почему

реакции имеют разные скорости?

Сформулируйте зависимость скорости химической реакции от природы

реагирующих веществ.

Задание 2. Поверхность соприкосновения веществ

Проведите опыт: В две пробирки прилейте уксусную кислоту.

В одну поместите порошок мела, а во вторую кусочек мела.

Что наблюдали в результате реакции? Почему

реакции имеют разные скорости?

Сформулируйте зависимость скорости химической реакции от

поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

Задание 3. Концентрация реагирующих веществ

Проведите опыт: В две пробирки прилейте 2-3 мл соляной кислоты. В одну пробирку прилейте столько же воды, как кислоты 2-3 мл. Затем в каждую пробирку поместите гранулу цинка.

Что наблюдали в результате реакции? Почему

реакции имеют разные скорости?

Сформулируйте зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.

Задание 4. Температура реагирующих веществ

Проведите опыт: В две пробирки поместите небольшое количество оксида меди и в каждую прилейте 2-3 мл серной кислоты. Одну из пробирок нагрейте.

Что наблюдали в результате реакции? Почему реакции имеют разные скорости?

Сформулируйте зависимость скорости химической реакции от увеличения температуры.

Задание 5. Влияние катализатора.

Проведите опыт: Раствор пероксида водорода разлейте в две пробирки. Одну из них нагрейте, а в другую добавьте немного порошка оксида марганца (IV).

Что наблюдали в результате реакций? Почему реакции имеют разные скорости?

Сформулируйте зависимость скорости реакций от действия катализатора.

1. Первичная проверка понимания и выводы.

Каковы факторы, влияющие на скорость реакций? Сделайте выводы.

- Чем активнее от природы вещество, тем больше скорость реакции.

- Чем больше поверхность соприкосновения веществ, тем больше скорость реакции.

- Чем выше концентрация реагирующих веществ, тем больше скорость химической реакции.

- Чем выше температура, тем больше скорость реакции.

- Катализаторы - ускоряют химическую реакцию.

Обратите внимание на слайд 8.

В 1865 году русский ученый Н.И. Бекетов сформулировал основной закон кинетики: «Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции»

Этот закон называется законом действующих масс.

Для реакции: А+2Б = С скорость реакции будет равна: υ = k∙[A]∙[Б]²

k – коэффициент пропорциональности или константа скорости, который зависит от природы вещества. Данное уравнение называется кинетическим уравнением. Равновесные концентрации в химии обозначаются квадратными скобками.

Рассмотрим, как влияет температура на скорость реакции. Зависимость скорости реакции от температуры сформулировал голландский ученый Вант-Гофф в 90-х годах 19 века. (слайд 9) Закон Вант-Гоффа: «При увеличении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2-4 раза». Математически закон выражается формулой:

υ2 = υ₁ · γ ^Dt/10 = υ₁ · γ ^{t2 - t1 /10}

γ - температурный коэффициент, показывающий во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении температуры на 10 градусов.

Рассмотрим влияние катализатора на скорость реакции. Катализаторы – это вещества, изменяющие скорость реакции, но сами при этом не расходующиеся. (слайд 10) Использование катализаторов – это один из важнейших и самых эффективных способов повышения скорости химических реакций. Современную химическую промышленность невозможно представить без использования каталитических процессов. Около 90 % всех химических производств используют катализаторы – это, например, производство серной кислоты (у нас на заводе «Электроцинк»), аммиака, уксусной кислоты, полимеров, нефтепереработка и производство лекарственных препаратов. Если катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, его называют гомогенным. Очевидно, что твердых гомогенных катализаторов не бывает, они всегда гетерогенные.

В этом случае каталитическая реакция протекает на поверхности катализатора. Например, разложение пероксида водорода при обычных условиях протекает довольно медленно:

2Н₂О₂ (р) → 2Н₂О (ж) + О₂ (г)

При добавлении нескольких капель раствора хлорида железа (III) реакция протекает достаточно бурно. Катионы Fe³⁺ в растворе осуществляют гомогенный катализ. Такой же эффект наблюдается при добавлении к раствору пероксида водорода твердого оксида марганца ( IV). В этом случае катализатор является гетерогенным.

Вещества, замедляющие химические реакции называются ингибиторами. Ингибиторы используются для замедления нежелательных процессов. Например разложение пероксида водорода в растворе, используемом в медицине. Ингибируют с помощью глицерина.

1. Первичное закрепление нового материала.

1. Охарактеризуйте скорость химической реакции. В каких единицах измеряется и от каких факторов зависит скорость химической реакции?

2. Почему продукты хранят в холодильнике?

3. Почему костёр разжигают с помощью бумаги и небольших щепочек?\

Решим задачи.

1. За 10 сек концентрация одного из реагирующих веществ изменилась от о,44 до 0,22 моль /л. Рассчитайте среднюю скорость реакции за данный промежуток времени.

Дано:

∆t = 10 с

С1 = 0.44 моль /л

С2 = 0,22 моль /л

Найти:

υ - ?

Решение:

υ= - ∆C / ∆t = - С₂ - С₁ / ∆t подставим значения в формулу

υ = - 0,22 - 0.44 / 10 = 0,022 моль /л· с

Ответ: υ=0,022 моль /л· с

1. Как изменится скорость реакции, при повышении температуры от 10⁰ до 50⁰ С. Температурный коэффициент равен 3?

Дано:

t₁=10 ^◦С

t₂= 50 ^◦С

γ= 3

Найти:

υ₂/ υ₁ - ?

Решение:

υ₂/ υ₁ = γ^t/10 подставим значения в формулу

υ₂/ υ₁ = 3⁵^{0 -10 /10} = 3⁴= 81

Ответ: в 81 раз возрастет скорость

1. Рефлексия (подведение итогов занятия)

2. Домашнее задание. § 6.3 стр. 101 – 104 упр. № 6, 7