Просмотр содержимого документа
«Конспект урока по теме: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. »
Я слышу – я забываю, я вижу – я запоминаю, я делаю – я понимаю.
Тема урока: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
Цель: углубить и обобщить знания учащихся о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на скорость химической реакции;
Задачи:
обучающая: формировать понятия «скорость химических реакций», вывести формулы для вычисления скорости гомогенных и гетерогенных реакций, рассмотреть от каких факторов зависит скорость химических реакций;
развивающая: развивать логическое мышления: умение обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, устанавливать взаимосвязь между скоростью химической реакции и внешними факторами.
воспитательная: воспитывать коммуникативных компетенций в ходе коллективной работы; бытовую грамотность.
Средства обучения: мультимедийный проектор, компьютер, программный продукт, лабораторное оборудование и реактивы;
Методы обучения: репродуктивный, исследовательский, частично поисковый;
Форма организации занятий: беседа, исследовательская деятельность, самостоятельная работа.
Форма организации работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая.
Тип урока: усвоение знаний на основе имеющихся.
Ход урока:
Обоснование значения изучаемой темы и цели урока.
Вступительное слово учителя: сегодня у нас необычный урок, в ходе работы над сегодняшней темой вы будете составлять кластер, ключевым понятием которого будет тема нашего урока: Скорость химической реакции. Факторы влияющие на скорость химической реакции.
Мы уже познакомились с основными типами химических реакций, научились отличать их от физических явлений по определённым признакам. Убедились, что свойства веществ вступивших в реакцию, отличаются от свойств образовавшихся веществ.
Настало время поговорить о продолжительности химической реакции, т.е. о протекании химического процесса во времени, за которое он происходит. Сегодня мы поговорим о скорости химической реакции, определим факторы, которые влияют на скорость химической реакции.
Актуализация знаний.
Что мы с вами знаем о химических реакциях? ( типы реакций, протекают с выделением тепла или наоборот при нагревании; не которые идут быстро, некоторые медленно.)
Скажите, а вы встречались в своей жизни с реакциями идущими очень быстро?
а) горение; б) сода + уксус; в)...
А как вы определили, что они протекают быстро?
А реакции идущие медленно? а) ржавление железа; б) скисание молока;
информация: 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.
Организация деятельности по изучению нового материала.
Скорость химической реакции.
Из курса физики вам известно понятие «скорость движения» (работа по таблице).
Скорость движения
Единицы измерения скорости
Скорость поезда:
км/ч
Скорость течения реки:
м/с
Скорость прокручивания кинопленки:
24 кадра/с
Скорость потребления кислорода человеком:
360л/с
Скорость реакции:
?
Вопрос: Вспомните, что собой представляет скорость механического движения?
Это длина пути, проделанного физическим телом за единицу времени.
Отношение проделанного пути к единице времени.
Вопрос: Что изменяется во времени при механическом движении?
Координаты тела, следовательно, длина пути.
Кинопленку прокручивают через киноаппарат с определенной скоростью – 24 кадра в секунду. Что изменяется во времени?
Число кадров.
При дыхании человек потребляет кислород. Что изменяется во времени?
Количество литров.
Скорость какого–либо процесса – это изменение какой-либо физической величины за единицу времени. Что изменяется в ходе реакции? Это концентрация вещества.
Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.
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?
На примерах учащиеся судят о скорости реакций и делают соответствующие выводы.
В первой пробирке реакция произошла мгновенно, во второй – видимых изменений пока нет.
Составим уравнения реакций (два ученика записывают на доске уравнения):
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu ; Fe0 + Cu 2+ = Fe 2++ Cu0
Вопрос: Какой вывод по проведённым реакциям мы можем сделать?
Вопрос: 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).
По результатам демонстрированного эксперимента учащиеся делают вывод:
реакция 1 – гомогенная, а реакция 2– гетерогенная.
Скорости этих реакций будут математически определяться по-разному.
При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо напомнить, что реакции в химии делятся на гомогенные и гетерогенные.
Определение: Реакции, которые протекают в однородной среде (нет поверхности раздела реагирующих веществ), например, в смеси газов или в растворах, называются гомогенными (от греч. гомо – «равный», «одинаковый»).
Определение: Гетерогенными называются реакции, которые идут между веществами в неоднородной среде (есть поверхность раздела реагирующих веществ). Например, на поверхности соприкосновения твердого вещества и жидкости, газа и жидкости, твердого вещества и газа и т.д. (от греч. гетеро – «разный», «другой»).
А) Скорость химической реакции для гомогенной реакции.
Рассмотрим понятие скорости химической реакции для гомогенной среды.
Вопрос: Назовите одно из условий осуществления химической реакции?
Одним из условий химической реакции является столкновение частиц.
Какая зависимость прослеживается между скоростью химической реакции и частотой столкновения частиц?
Чем чаще сталкиваются частицы, тем выше скорость химической реакции.
А теперь попробуйте сформулировать определение скорости химической реакции?
Скорость реакции – это число столкновений или число элементарных актов в единицу времени.
Так как подсчитать число соударений частиц не предоставляется возможным, нужно найти другую величину, которая изменяется во времени при протекании химической реакции. Исходные вещества превращаются в продукты реакции, следовательно, изменяется количество вещества.
Вывод:Скорость реакции – это изменение концентрации одного из вступивших в реакцию или образующегося в результате реакции вещества в единицу времени.
Если реакция протекает между веществами в гетерогенной системе, то реагирующие вещества соприкасаются между собой не по всему объему, а только на поверхности. Так, например, при горении угля, молекулы кислорода реагируют только с теми атомами углерода, которые находятся на поверхности. При измельчении угля его поверхность возрастает и скорость горения увеличивается. В связи с этим определение скорости гетерогенной реакции следующее:
Б) Скорость химической реакции для гетерогенной реакции.
Для гетерогенной реакции: Скорость гетерогенной реакции определяется числом молей веществ, вступивших в реакцию или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности.
В математической форме это определение можно выразить так:
Вопрос: Как можно увеличить скорость реакции, если реагенты твердые?
Надо увеличить поверхность соприкосновения веществ, т.е. раздробить твердое вещество.
Следовательно, для гетерогенных реакций одним из факторов, которые определяют скорость химической реакции, является величина площади соприкосновения реагирующих веществ. Поэтому на производстве столь часто проводятся химические реакции в «кипящем слое». Твердое вещество для этой цели мелко дробят, измельчают почти до состояния пыли, а затем через него пропускают снизу второе вещество, как правило, газ. Прохождение его через мелкораздробленное первое вещество – реагент сопровождается иллюзией кипения. Например, в «кипящем слое» осуществляется обжиг мелко измельченного серного колчедана при производстве серной кислоты.
Знание скоростей химических реакций имеет очень большое практическое и научное значение.
На уроке мы пришли к выводу, что химическую реакцию необходимо рассматривать не только с качественной и количественной стороны, но учитывать и ее скорость.
Это необходимо, прежде всего, для того, чтобы управлять химической реакцией.
Не забывайте, что вы составляете кластер.
Факторы влияющие на скорость химической реакции.
Мы с вами рассмотрели, что такое скорость химической реакции, определили, что математически скорости гомогенной и гетерогенной реакции определяются по-разному.
Вопрос: От чего зависит скорость реакции?
Мы перечислили факторы, влияющие на скорость химической реакции. Исследовать достоверность этих утверждений вам предстоит самостоятельно, работая в группах.
Задание для групп:
Объяснить как влияет природа реагирующих веществ, площадь соприкосновения реагирующих веществ, концентрация и температура на скорость химической реакции.
Объяснения могут быть научными и образными, связанными с бытовыми примерами, художественными, можно зарисовать ситуацию, объясняющую эти явления.
Т.е. вам необходимо создать модель, которая должна объяснить, почему и как происходит изменение скорости реакции. Вашей моделью может быть: объяснение, картинка, сюжет. Для выработки образного объяснения можно применить АНАЛОГИЮ, т.е. на что похожа эта ситуация? Дается время для обсуждения в группах, (10 мин.)
Задание №1
Влияние природы реагирующих веществ на скорость гетерогенной химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет природа реагирующих веществ.
Ход опыта: К одинаковым объемам соляной кислоты добавьте кусочки цинка и магния.
! Сравните скорости этих двух реакций.
! Объясните причину различия скоростей.
! Напишите уравнение химических реакций.
Задание №2
Влияние концентрации веществ на скорость химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет концентрация исходных веществ.
Ход опыта: В 2 пробирки налейте одинаковые объемы раствора серной кислоты, одновременно прилейте растворы тиосульфата натрия разной концентрации (25г/л и 200г/л).
Реакция протекает по уравнению: Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2S2O3
H2S2O3= H2О + S+ SO2
! Засеките время, через которое в пробирках появится осадок серы.
! Объясните причину разновременного появления осадка.
Задание №3
Влияние площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость гетерогенной химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ.
Ход опыта: Поместите в одну пробирку кусочек мела, а в другую – измельченный мел и прилейте одинаковые объемы соляной кислоты.
! Сравните скорости реакций и объясните причину их различия.
! Напишите уравнение химических реакций.
Задание№4
Влияние температуры на скорость химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет температура исходных веществ.
Ход опыта:Приготовьте гидроксид меди: смешайте раствор сульфата меди и гидроксид натрия. Полученный гидроксид меди разлейте в две пробирки. Одну из них нагрейте.
! Заметьте время, через которое появиться черный оксид меди при нагревании и без него.
! Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры.
Задание №5
Действие катализатора на скорость химической реакции.
Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет катализатор
Ход опыта: Раствор пероксида водорода разлейте в 2 пробирки. Одну из них нагрейте, в другую добавьте немного порошка оксида марганца (IV).
! Что наблюдаете? Объясните результат.
Анализ полученных данных.
Заслушивается выступление каждой группы. Внимательно слушаем и составляем кластер.
Например:
1. Аналогия на влияние природы реагирующих веществ:
- Люди бывают разных характеров, разных темпераментов и от этого зависит скорость их работы, скорость сближения с другими людьми. Так и вещества имеют свои «характеры» и это влияет на скорость химических реакций.
2. Аналогия на влияние площади поверхности реагирующих веществ:
- Из старой морской песни: «Мы - спина к спине у мачты, против тысячи -вдвоём!». Герои этой песни уменьшили площадь соприкосновения с врагами и уменьшили «скорость реакции» с ними, т. е. уменьшили возможность поражения.
3. Аналогия на влияние концентрации:
- Чем больше вещества в единице объёма, тем больше столкновений между молекулами и выше скорость реакции. Это похоже на большой супермаркет, где много товара и много покупателей. В супермаркете продаётся больше товара, чем в маленьких специализированных магазинчиках, потому что покупатель «сталкивается» с большим количеством разных товаров.
- Пробки на дорогах. Концентрация машин больше, а скорость движения –меньше. Комментарий учителя: да, такое тоже бывает в химии: при слишком большой концентрации веществ реакция не идёт, приходится разбавлять водой, чтоб молекулам «было, где разбежаться».
4. Аналогия на влияние температуры:
- При повышении температуры повышается скорость движения молекул, поэтому они чаще сталкиваются и реагируют. Это похоже на дискотеку, где все двигаются, танцуют и поэтому легче знакомиться, чем, например, на собрании, где все сидят на своих местах.
5. Аналогия на влияние катализатора:
- Два человека не дружат, может даже враждуют. Третий решил для пользы дела их сдружить. Идёт к одному из них, договаривается, объединяется с ним, потом вместе идут к другому, опять договариваются (при посреднике иногда легче договориться), посредник уходит, а первые двое становятся друзьями!
Вопрос: Как называют вещества, которые ускоряют химическую реакцию?
Учитель- Итак, мы выслушали каждую группу, вы отразили в своем выступлении один из факторов, влияющих на скорость химической реакции.
ВОПРОС: Скажите, для чего нам нужны такие образные представления?
Ответ: - Для лучшего запоминания и понимания происходящих химических процессов.
Учитель- Итак, мы посмотрели выступления каждой группы, каждая группа отразила в своем выступлении один из факторов, влияющих на скорость химической реакции. Давайте посмотрим какой кластер вы составили.
Закрепление и обобщение изученного.
Задача: а теперь для вас практическая задача:
В некоторой лаборатории долго пытались запустить химическую реакцию, но ничего не получалось, но потом у одного из лаборантов, когда он остался один в лаборатории - реакция пошла! Все сбежались, чтобы посмотреть, что он делает для запуска реакции, но к всеобщему разочарованию – опять ничего не получилось…. Оставшись наедине, он заново попытался провести реакцию и…она опять пошла! Стоило позвать всех, чтобы показать - реакция не идет…
В чем тут дело? Если бы лаборант применял только обычные средства для запуска реакции (нагрев, перемешивание, менял концентрацию), то это сработало бы и в присутствии сотрудников. А тут он и сам не понял, почему в одиночестве у него всё получается, а при коллегах – нет.
Для решения предлагаю вам ТРИЗовскую подсказку. Есть в ТРИЗ (теория решения изобретальских задач) такое волшебное слово МАТХЭМ, что означает перечень разных воздействий
Подсказка для решения задачи:
М- механическое (всякое перемешивание, давление)
А- акустическое (звуковое)
Т- тепловое
Х- химическое
Э- электрическое
М – магнитное
Заслушиваются ответы учащихся, если учащиеся не пришли к правильному ответу, то
дается правильный ответ (лаборант напевал, когда проводил эксперимент в одиночестве, а при всех, конечно, молчал…).
- Оказывается, звук тоже может влиять на скорость химической реакции. Звук – это колебания, К какому фактору относится действие звука? Почему колебания могут влиять на запуск химической реакции?
- Колебания помогают перемешивать жидкость, значит, увеличивают площадь поверхности реагирующих веществ.
Использование знаний о скорости реакции в быту
Почему продукты хранят в холодильнике?
Для консервирования продуктов используют ингибиторы.
Какое другое название можно дать этим веществам? Назовите вещества консерванты, которые мы применяем дома.
Домашнее задание. &15 б.у.; & 14 п.у.
Подведение итогов.
Рефлексия. А теперь я попрошу написать вас мне телеграмму. Это не должно быть больше 3 – 4 предложений телеграфного типа, в которых вы отразите своё впечатление от нашей работы сегодня.
