Урок химии на тему «Факторы, влияющие на скорость химической реакции» (11 класс)

Предмет: химия

Учитель: Сазанова Ольга Леонидовна

Тема: «Факторы, влияющие на скорость химической реакции»

Технология проблемного изучения и развития критического мышления с элементами интегрированного урока.

Класс: 11

Тип урока: изучение нового материала

Цель урока:

1. Выявить факторы, влияющие на скорость химической реакции.

2. Обеспечить понимание материала учащимися.

3. Развивать критическое мышление посредством интерактивного включения учащихся в процесс обучения.

Основные понятия темы:

• Закон Вант-Гоффа;

• Концентрация;

• Катализатор;

• Катализ;

• Фермент;

• Ингибитор;

Демонстрация:

1. Взаимодействие разных металлов с раствором соляной кислоты.

2. Взаимодействие цинка с серной кислотой различной концентрации.

3. Разложение пероксида водорода под действием каталазы.

4. Разложение пероксида водорода под действием сульфата тетрамминамеди (II).

Ход урока:

Слайд 1. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Итак, мы на прошлом уроке приступили к изучению темы, связанной с кинетикой химических реакций.

Слайд 2. Ответь на вопрос.

? Вспомните, а что скрывается за понятием скорость химической реакции?

Скорость химической реакции - это изменение количества вещества реагирующих и полученных веществ за единицу времени.

Слайд 3. Подумайте.

Проверка домашнего индивидуального задания.

В разных науках часто используются одни и те же термины, но вкладывается в них разный смысл. Например: термин «скорость» в ходу и у химиков и у физиков. Сравните:

«скорость»

В физике

В химии

Определение

Формула для расчета

Единица измерения

Примеры

? Посмотрите и скажите, чем отличаются две реакции друг от друга:

N₂+ 3H₂ = 2NH₃ гомогенная

2NaCl + MgSO₄ = Na₂SO₄ + MgCl₂ гомогенная

В первом случае - газовая система, во втором - растворы сложных веществ в одном растворителе.

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ гетерогенная

С + О₂ = СО₂ гетерогенная

Вещества реагирующие и продукты реакции - в разных агрегатных состояниях.

Слайд 4. Формулы для определения скорости гомогенной и гетерогенной химической реакции.

Заранее на доске - примеры и формулы, выражающие скорость химических реакций.

Соотнесите тип реакции с формулой, по которой можно рассчитать скорость химической реакции:

Раствор хлорида натрия в воде (гомогенная)

Раствор кислорода в воде (гомогенная)

Вода со льдом (гетерогенная)

Насыщенный раствор с осадком (гетерогенная)

Уголь и сера в атмосфере воздуха (гетерогенная)

Молодцы, вы хорошо усвоили материал.

Посмотрите в план работы. Каков следующий пункт?

Итак, факторы, влияющие на скорость химической реакции. Запись темы урока.

Слайд 5. Проблема урока.

Попробуйте сформулировать проблему, над которой мы будем с вами работать.

А все ли реакции идут с одинаковыми скоростями? И можно ли изменить при необходимости скорость? Поиск ответов на эти вопросы и будет целью нашего урока.

? подумайте, а зачем человек ищет способы управления реакциями? Заслушиваются ответы учащихся.

1. Природа реагирующих веществ.

Слайд 6. Природа реагирующих веществ.

Все внимание сюда. Проведем опыт между различными металлами и раствором соляной или серной кислотой.

? почему разные металлы по разному реагируют с одинаковым раствором кислоты?

Взяты металлы разной активности

? А что же необходимо для начала реакции?

Взаимодействие, а для этого требуется сближение частиц и их столкновение. Чтобы молекулы столкнулись необходима энергия. Избыточная энергия молекулы называется энергией активации Е _акт , и если молекула обладает энергией меньше Е _акт , то она даже при столкновении в реакцию не вступает. Молекула же с такой энергией - активная.

Как получить больше активных молекул? Повысить температуру.

2. Температура.

В середине XIX века физиком Вант-Гоффом было сформулировано правило: скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза при повышении температуры на каждые 10⁰ С.

? чем это можно объяснить? Частицы начинают более активно двигаться, а значит и вероятность соударений возрастает.

Слайд 7. Влияние температуры.

3. Третья причины, влияющая на скорость реакции.

Рисуем на доске.

Какова вероятность соударения? А здесь число соударений?

Почему, что изменилось? Возросла концентрация реагирующих веществ.

4. Изменение концентрации веществ.

Слайд 8. Концентрация реагирующих веществ.

Допустим, что в результате реакции получено новое третье вещество. Пусть концентрация вещества А - [ А], вещества В - [В].

Как выразить формулу для расчета скорости реакции:

V = k · [ А] · [В], где k - константа V_х.р.

При увеличении концентрации веществ, изменяется и значение V_х.р. 2А + В = С

V = k · [ А]² · [В], в 1867 году на основе этого открытия был сформулирован закон Гульдберга - Вааге:

при постоянной температуре скорость химической реакции прямопропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, где каждая концентрация стоит в степени, равной коэффициенту в уравнении реакции.

Например: 2NO + O₂ = 2 NO₂

V= k · [ NO]² · [O₂].

Учащиеся в течении 10 минут работают с программой Excel, выявляя закономерность «Зависимость скорости от концентрации».

В этой части урока учащиеся должны продемонстрировать знания автоматического заполнения ячеек при вводе значений и формул, используя маркер заполнения. Учащиеся анализируют данные с помощью диаграммы.

Карточка-инструкция.

1. Заполните таблицу, имея следующие данные: коэффициент данной реакции равен 0,1 и является величиной постоянной, а концентрация реагирующих веществ соответственно равна 0,02 моль/л и 0,02 моль/л.

2. Заполните таблицу, если по истечении некоторого времени концентрация одного из реагирующих веществ увеличилась на 0,01 моль/л, а второго компонента - не изменилась.

3. Заполните таблицу, если через некоторое время концентрация обоих реагирующих веществ увеличилась соответственно на 0,01 моль/л.

4. Постройте график «Зависимость скорости химической реакции от концентрации».

5. Сделайте выводы.

Слайд 9. Влияние поверхности соприкосновения.

Встречаются примеры реакций, в которых при добавлении каких-то веществ, скорость возрастает, а рассмотренные ранее факторы в этот момент не участвуют.

Вы догадались, о каких веществах идет речь? Это катализаторы.

5. Итак, последний фактор - катализатор.

С катализаторами мы встречались и раньше, вспомните примеры каталитических реакций: оксид ванадия (V) при производстве серной кислоты.

Слайд 10. действие катализаторов на реакцию.

Опыт: 2Н₂О₂ = 2Н₂О +О₂ кат МnО₂ твердое вещество, гетерогенный катализ

По природе своей катализаторы различны: газообразные - NO, жидкие - серная кислота, твердые - Pt, FeO, V₂O_5.

Вы никогда не задумывались, а как работает катализатор? Роль катализатора сводится к тому, что за счет образования промежуточных соединений (молекул, ионов), то есть благодаря изменению пути реакции, энергия активации может понизиться и скорость увеличится. На доске можно изобразить график.

Но всегда, если что-то ускоряет, то найдется то, что замедляет. Некоторые вещества, попав в реакционную среду обязательно замедлят её протекание. Это ингибиторы, например: уротропин замедляет взаимодействие металлов с кислотами. Где можно использовать эту способность? А вещества, содержащие хромат-ионы CrO₄^2- замедляют коррозию металлов в растворах.

Слайд 11. Просмотр действия ингибиторов на реакцию.

Огромное значение катализа в живых системах. Большинство реакций в пищеварительной и дыхательной системах, в крови и в клетках человека идут при участи катализаторов. Биологические катализаторы называются … ферментами.

Так слюна содержит птиалин, расщепляющий крахмал до сахара. А пепсин желудка - расщепляет белки. В нашем организме около 30 000 ферментов и для каждого из них найдется соответствующая реакция.

Закрепление материала, работа в группах:

Рассчитайте V_х.р. получения боевого отравляющего вещества фосгена: СО + Cl₂ = COCl₂ если концентрация реагирующих веществ 0,002моль/л и 0,005 моль/л соответственно, а константа реакции k = 0,1.

V = k · [ СО] · [Cl₂], V = 0,1 · 0,002 · 0,005 = 0,000001 или 1 · 10^-4 моль/л

Подумайте, какие из перечисленных условий влияют на скорость реакции:

1. Реакция проводится в вытяжном шкафу - _________________, так как________________________________________________________.

2. Исходные вещества нагревают - ______________________, так как________________________________________________________.

3. Вещества предварительно измельчили в ступке - _____________, так как______________________________________________________.

4. До реакции вещества в течении трех дней хранили изолированно друг от друга - ___________, так как __________________________________________________.

Принцип (но не механизм) действия катализатора ясен из рисунка. Придумайте свой рисунок, поясняющий принцип действия ингибитора. Не забудьте сделать пояснительные подписи к рисункам.

Домашнее задание:

Стр. 132 - 139, упр. 7, 8, 9.

Рефлексия:

Скажите, какой момент урока вызвал затруднение: в выявлении проблемы или при её решении?

Сделайте резюме: я узнал…я научился… я понял.

Приложение.

Карточки выдаются для индивидуальной работы дома.