Презентация по биологии на тему Интегрированный урок (химия-биология) по химической кинетике «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакции»

Интегрированный урок (химия-биология) по химической кинетике «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакции»

ОСНОВОПОЛАГАЮЩЕЕ НАБЛЮДЕНИЕ Давно было замечено, что учащиеся не соотносят сведения о внешнем мире, полученные на одном уроке со сведениями о том же предмете, которые им сообщают на других уроках. Ставя в обучении в качестве основной задачу развития личности, в конечном итоге мы имеем в школьной системе обучения: многопредметность разобщенность учебных предметов плохую ориентацию в содержании смежных дисциплин оторванность от жизни отсутствие целостного восприятия мира неумение переносить знания от одного предмета к другому отсутствие мотивации к предмету

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

ВЫВОД Большинство наших учеников в процессе обучения не использует важнейшую интеллектуальную способность человека – способность к сравнению, анализу и классификации получаемой извне информации

ПРИЧИНЫ Перегруженность ребенка (мозг не успевает проделать необходимую работу) Возрастная неподготовленность к восприятию тех или иных абстрактных понятий Неподготовленность ребенка к чтению серьезных текстов Учебные тексты написаны на общенаучном языке, очень далеком от ежедневной речевой практики школьника Дефекты учебников и методик

ЗАДАЧИ помочь учащимся усвоить всю совокупность фактов и явлений в их развитии, овладеть общей картиной мира покончить с разобщенностью школьных предметов возбудить интерес учащихся к учению, повысить практическую направленность обучения

УРОВНИ ИНТЕГРАЦИИ Межпредметные связи (привлечение понятий, образов, представлений из других предметов, т.е. принцип «вторжения в другую область») Интегрированные уроки (использование на уроках по разным предметам общих принципов, составляющих методологическую основу современного естествознания) Интегрированные учебные курсы (рассмотрение комплекса проблем и явлений, которые по своей сути требуют знаний из разных дисциплин)

Интегрированный урок (химия-биология) по химической кинетике «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакции»

ХАРАКТЕРИСТИКИ УРОКА Эпиграф к уроку: «Кто учился наукам, но не применяет их, похож на того, кто пахал, но не сеет». Саади Цель химика: дать понятие скорости реакции и факторов, влияющих на скорость реакции. Цель биолога: обобщение и закрепление темы «Пищеварение», используя новые химические понятия. Пропагандирование здорового образа жизни. Данный урок был проведен за 2 учебных часа в общеобразовательном 9 классе.

ХИМИК Нас окружает множество реакций: горение, гниение, фотосинтез (6 Н2О + 6 СО2 →6О2 + С6Н12О6), расщепление белков в организме под действием пищеварительных ферментов до аминокислот, фотографирование (2AgBr → 2Ag + Br2), образование озона при грозе (3O2 + 2O3), выветривание горных пород (твердое тело → новое твердое тело) Из известных реакций самая быстрая протекает в 1040 раз быстрее, чем самая медленная. Например, реакция нейтрализации кислоты щелочью при комнатной температуре протекает мгновенно. А химическое выветривание горных пород (например, превращение гранита в глину) протекает в течение десятилетий.

ХИМИК А что обозначает понятие «быстрота» какого-либо процесса? Итак, тема урока: «Скорость химических реакций». Давайте вспомним из курса физики метод вычисления скорости механического движения и выясним, что вкладывается в понятие «путь» в химических реакциях

ХИМИК Скорость химической реакции – это изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. Причем, абсолютно неважно, о каком из реагирующих веществ идет речь. Все, что происходит в нашем организме – это так же химические реакции. Есть реакции полезные для нас (например, пищеварение), а есть реакции, приносящие вред (старение, разрушение зубов и т.д.). Следовательно, есть необходимость ускорить полезную реакцию и уменьшить скорость или совсем остановить реакцию, приносящую вред. А чтобы управлять химическими реакциями, необходимо знать закономерности их протекания во времени, т.е. факторы, влияющие на скорость химических реакций.

1 ФАКТОР ПРИРОДА РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Учащиеся проводят опыты, самостоятельно делают выводы. Опыт №1 Mg + H2SO4 → быстро Zn + H2SO4 → медленнее Cu + H2SO4 → не идет Вывод: скорость реакции зависит от природы металла. Опыт №2 Zn + H2SO4 → быстро Zn + CH3COOH → медленно Вывод: скорость реакции зависит от силы кислоты. Общий вывод: в зависимости от природы реагирующих веществ скорость реакции будет разной.

БИОЛОГ Работами И.П. Павлова и его сотрудников было показано, что различные раздражители вызывают отделение слюны различного качества и в неодинаковом количестве. Слюна из околоушной железы отличается по своим свойствам от слюны, вырабатываемой поднижнечелюстной и подъязычной железами. Она прозрачна, менее вязка, не имеет слизи, бедна ферментами. Слюна из поднижнечелюстной и подъязычной желез слегка мутновата, вязка, богата ферментами. Оказалось, слюна отделяется не только на пищевые раздражители, но и на несъедобные, отвергаемые вещества: песок, камни, кислоту. Эти вещества не имеют пищевого значения, но могут повредить слизистую оболочку рта. Слюноотделение на такие раздражители носит защитный характер.

КОЛИЧЕСТВО СЛЮНЫ, ОТДЕЛЯЕМОЕ НА РАЗЛИЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА Название раздражителей Нижнечелюстная и подъязычная железы, мг Околоушная железа, мг Мясной порошок 4,4 1,9 Хлеб 2,2 1,6 Сухари 3,0 1,9 Сухари + вода 0,8 0,9 Вода 0,5 капли 1 капля Камни 0,1 0,1 Кислота 5,4 4,5 Перец 2,2 2,4 Песок 2,0 1,3 Молоко 2,4 0,7 Мясо 1,1 1,4

2 ФАКТОР ПОВЕРХНОСТЬ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Поверхность реагирующих веществ В полости рта происходит опробование пищи, в результате чего её либо принимают, либо выбрасывают из рта. Принятая пища во рту подвергается химическим и физическим воздействиям. Физические воздействия заключаются в размельчении, перетирании пищи, смачивании её слюной и формировании пищевого комка. Вопрос: «А зачем необходимо пережевывать пищу?» Жевание – акт рефлекторный. У людей жевательный аппарат развит слабее, чем у животных, потому что человек принимает пищу, уже в значительной степени подготовленную кулинарной обработкой. Однако тщательное пережевывание даже такой пищи – необходимое условие нормальной деятельности организма, прежде всего его органов пищеварения.

2 ФАКТОР ПОВЕРХНОСТЬ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Если зубы плохие, пища плохо обрабатывается во рту. Создается большая нагрузка на желудок. Тщательность пережевывания пищи зависит от состояния зубов. Необходимость измельчения её в ротовой полости становится очевидной из следующих опытов. Собак кормили кусками мяса разной величины. Через 3 часа в желудке задерживалось 63% кусков массой 40г, 40% - 10г и 27% измельченного мяса. Жевать надо не спеша. В народе недаром говорят: «Кто хорошо жует, тот долго живет». Вывод: чем больше поверхность соприкосновения веществ, тем скорость химической реакции будет идти быстрее.

ХИМИК. ВОПРОСЫ УЧАЩИМСЯ Что быстрее можно поджечь спичкой: бревно или древесные стружки? Почему в растворах реакции протекают практически мгновенно? Почему кусок сахара не горит, а сахарная пыль на заводах иногда загорается и даже со взрывом? В этих случаях у реагирующих веществ поверхность соприкосновения очень большая

3 ФАКТОР. ПРИСУТСТВИЕ В СФЕРЕ РЕАКЦИИ ПОСТОРОННИХ ВЕЩЕСТВ это одно из наиболее сильных средств воздействия на скорость реакции Катализ – это изменение скорости реакции в присутствии веществ-катализаторов. Катализ бывает двух видов: А) положительный (увеличивает скорость реакции) Б) отрицательный (уменьшает скорость реакции) → ингибирование (вещества-ингибиторы от лат. Inhibere – сдерживать, останавливать).

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ КАТАЛИЗ Опыт MnO2 2 H2O2 → 2H2O + O 2 ↑ В данном случае MnO2 – катализатор. Катализатор, участвуя в реакции, способствует более быстрому переходу системы из начального в конечное состояние.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ КАТАЛИЗ Действие катализатора избирательно: Al2O3 Cu C2H5OH → C2H4 + H2O C2H5OH → CH3COH + H2↑ (этиловый спирт) ( этилен) ( уксусный альдегид) Некоторые вещества снижают или полностью уничтожают действия катализаторов. Такие вещества называют каталитическими ядами (соединения As, Hg, Pb и др). Подавляющее большинство процессов в химической промышленности осуществляется с помощью катализаторов. Польза их несомненна. Ведь понижение температуры процесса – это не только увеличение выхода продукта, но и экономия энергии, меньшая нагрузка на окружающую среду.

БИОЛОГ ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ «Какие биологические катализаторы вы знаете?» Ферменты – это биологические катализаторы белковой природы, вырабатываемые самим организмом. Характерные свойства ферментов – их специфичность: каждый фермент действует на вещество или группу веществ только определенного химического состава и строения, на определенный тип химической связи в молекуле. Под влиянием ферментов нерастворимые и неспособные к всасыванию сложные вещества превращаются в растворимые и легкоусваемые более простые вещества. Иногда ферменты не способны катализировать реакции без дополнительных веществ – активаторов, или коферментов. Чаще всего ими являются нуклеотиды или пептиды. В состав некоторых коферментов входят витамины (В12), витамины Е, К, С считаются коферментами. Для действия ферментов нужна определенная реакция среды. Так, фермент слюны амилаза наиболее активен при рH 9,0 и даже выше, а фермент желудочного сока активен при рH 2-3.

ВОПРОС: «КАК ВЛИЯЕТ АЛКОГОЛЬ И КУРЕНИЕ НА ОРГАНЫ ПИЩЕВАРЕНИЯ?» Алкоголь раздражает слизистую оболочку, вызывая гибель желудочных желез, под его влиянием происходит усиленное выделение желудочного сока, однако в этом случае в нем содержится много воды, HCl и слизи, но мало ферментов. Образование сока такого состава является защитной реакцией организма, вода разбавляет алкоголь, слизь защищает внутреннюю поверхность желудка от его прожигающего действия. Люди, злоупотребляющие алкоголем, обычно страдают хроническим гастритом – воспалением слизистой оболочки желудка. Не менее вредно злоупотребление курением. Никотин, содержащийся в табаке, поражает вегетативную нервную систему, регулирующую деятельность ЖКТ, кроме того, растворяясь в слюне, которую мы постоянно глотаем, вещества, содержащиеся в табаке (никотин, синильная кислота, аммиак и др.), вызывают воспалительный процесс – катар. В результате у курильщиков наблюдается изменение нормальной кислотности желудочного сока, нередко под влиянием никотина возникают спазмы сосудов, способствующие образованию язвы желудка. Статистические наблюдения показывают, что до 98% больных язвой желудка – курильщики!

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ КАТАЛИЗ (ИНГИБИРОВАНИЕ) Всем известны экологические бедствия, которые вызывают разлитая нефть или аварии на заводах. Одна из причин этого – разрушение металлов, из которых изготавливаются цистерны для перевозки нефти, газопроводы, реакторы на заводах и т.д. Разрушение металлов называется коррозией (от лат. – разъедать). Борьба с коррозией и защита металлов от неё – очень важная задача. Опыт: в пробирку налить серную кислоту и опустить в неё железный гвоздь. Вопрос: «Что указывает на коррозию металла?» Через 2-3 минуты всыпать в эту пробирку несколько крупинок уротропина. Какова роль уротропина?

4 ФАКТОР - КОНЦЕНТРАЦИЯ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Химик: этот фактор особенно актуален для растворенных веществ и газов. Для того, чтобы произошла реакция, реагирующие частицы (атомы, молекулы, ионы) исходных веществ должны столкнуться друг с другом. Чем чаще столкновения, тем быстрее пройдет реакция. Экспериментальный закон Гульдберга-Вааге (1867г) – закон действующих масс (основной закон химической кинетики): скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. А + В = С + D V ≈ CA ∙ CB V = k ∙ CA ∙ CB k - коэффициент пропорциональности ( константа скорости реакции).

5 ФАКТОР – ТЕМПЕРАТУРА Химик: повышение температуры ускоряет большинство реакций, т.к. при нагревании частицы движутся быстрее, следовательно, возрастает возможность их столкновения. Экспериментальное правило Вант-Гоффа (1884г): при повышении температуры на каждые 100 С скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза Пример: 2 H2 + О2 → 2 H2O t = 200 С – 15% исходных веществ прореагируют за 54 млрд лет t = 500 0С – все за 50 минут t = 7000 С – мгновенная реакция

БИОЛОГ Ферменты обладают высокой активностью. По некоторым данным, каждая молекула фермента в течение 1с при температуре 370 С может привести в действие около 300 молекул вещества. Ферменты особо чувствительны к температуре среды, в которой они действуют. До температуры 40-420 С способность ферментов ускорять химические реакции повышается. Дальнейшее повышение температуры снижает активность ферментов. При температуре 700 С и выше ферменты утрачивают свои каталитические свойства. Каждый фермент имеет наиболее благоприятную для его катализирующей деятельности температуру. Ферменты, действующие в организме человека и высших животных, наиболее активны в среде, где температура 37-400 С.

КОНЕЦ УРОКА Учащимся предлагается для закрепления пройденного материала выполнить тест и ответить на вопросы: Почему заводы по производству сахара и хлебозаводы являются стратегическими объектами? Изменится ли скорость реакции между водородом и кислородом, если в их смесь, сохранив все остальные условия прежними, ввести азот?

ЗАДАЧИ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ Вычислить среднюю скорость реакции получения боевого отравляющего вещества фосгена: СО + Сl2 → СОСl2, если начальная концентрация хлора составляла 0,01794 моль/л. На упаковке пищевых консервов надпись: «Срок хранения в морозильной камере (-180 С) – 30 суток, в холодильнике – (-50 С) – 6 суток. Сколько можно хранить эти съестные припасы без холодильника при t = + 200 C? При температуре +370 C скорость реакции фермента амилазы составляет 300 моль/л. Сколько молей вещества он сможет разложить при температуре +670 С, если температурный коэффициент данной реакции равен ½?

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!