Скорость химических реакций параграф 15 план конспект. Открытый урок по дисциплине "химия" на тему "скорость химических реакций". III. Изучение нового материала
План
-
конспект урока
«
Скорость химических реакций
»
(9
класс
)
Цели:
а).
Дидактические.
Расширить и углубить знания о химических реакциях. Сформировать
понятия о скорости химической реакции, рассмотреть влияние различных
факторов на скорость химической реакции. Научить учащихся объяснять эти
факторы с точки зрения внутреннего строения вещества. Продолжить
формирование, закрепление следующих умений и навыков: конструирование
и планирование ответа, работы с книгой
б).
Воспитательные.
Продолжить формирование познаваемости мира и его закономерностей, причинно-следственных связей явлений природы и общества. В процессе работы на уроке развивать чувство самоконтроля. Развитие личности обучающихся, формирование у них гуманистических отношений и экологически целесообразного поведения в быту и в трудовой деятельности.
в).
Развивающие личность учащегося.
В целях развития познавательного интереса планируются занимательные
видеосюжеты с опытами. В целях развития мышления учащегося планируется сравнение скоростей химических реакций в зависимости от факторов, влияющих на них, а также обобщение и систематизация полученных знаний.Развивать умения работать с веществами, выполнять несложные химические опыты, соблюдать правила ТБ.
Тип урока
:
изучение нового материала.
Оборудование
:
штатив с пробирками, пробиркодержатель, спиртовка,
спички, 2 чашки Петри, железный гвоздь, нитки, кристаллизатор с водой.
Реактивы
:
натрий, калий,соляная кислота, гранулы цинка, мрамор, оксид
меди (II
), раствор серной кислоты, раствор хлорида бария, раствор сульфата меди(II
).
На уроке применялись методы:
1. объяснительно-иллюстративный;
2. проблемно-поисковый;
3. репродуктивный;
4. демонстрационные опыты как метод экспериментального обучения химии.
Применение презентации слайдов и демонстрация видеофрагментов опытов.
Приемы обучения
: рассказ с элементами беседы, работа в парах,
дискуссия, объяснение.
За основу рабочей программы взята программа
Химия. Рабочие программы. Предметная линия учебников Г. Е. Рудзитиса, Ф. Г. Фельдмана. 8-9 классы / Н. Н. Гара. - М.: Просвещение.
Учебник
Р у д з и т и с Г. Е.Химия: 9кл.: учеб. для обшеобразоват. организаций с прил. на электронном носителе(DVD )/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - М.: Просвещение,2014-208 c .
Ход урока
I. Организационный этап
(приветствие, проверка готовности
учащихся к уроку).
II.
Актуализация знаний
Учитель демонстрирует опыт1- взаимодействие железа с раствором сульфата меди (II
); опыт 2-взаимодействие хлорида бария с серной кислотой.
Ученики видят, что реакция с хлоридом бария с серной кислотой прошла
мгновенно, а железа и сульфата меди (II
) пока без изменений. Учитель
демонстрирует видеофрагмент со 2 опытом, и учащиеся описывают признаки реакции.
Фронтальная беседа
- Что вы наблюдали?
Ответы учеников-2
химические реакц
ии.
- Обе реакции практически осуществимы?
Ответы учеников
-да
.
- Как вы об этом узнали?
Ответы учеников
-по признакам химических реакций
.
- Сразу мы увидели признаки реакции в данных опытах?
Ответы учеников
-нет
,
1-я реакция прошла быстрее
,
2-я медленнее
.
- Какая физическая величина изменяется с течением времени?
Ответы учеников -
скорость
.
- Зачем нужны знания о скорости химической реакции?
Ответы учеников
-чтобы контролировать и управлять процессами и прогнозировать их протекание
.
- Какими примерами из жизни вы можете подтвердить, что химические
реакции протекают с разными скоростями?
Ответы учеников -
ржавление железа
,
горение газа
,
скисание молока
,
гниение и т
.
д
.
- Как определяют скорость механического движения?
Ответы учащихся-скорость механического движения рассчитывается по формуле : отношение расстояния к времени.
Как определяют скорость химической реакции? Ученики затрудняются
ответить
.
Учитель--как определяют скорость химической реакции, что это за величина, от чего она зависит, вы узнаете сегодня на уроке.
III
.
Изучение нового материала
.
Записывают тему сегодняшнего урока:
«Скорость химической реакции».
Скорость химической реакции
-
это изменение концентрации прореагировавшего или образующегося вещества в единицу времени.
Концентрация вещества часто определяется как число молей в литре.
С
1
-первоначальная концентрация
С 2 -концентрация через некоторое время
Факторы
,
влияющие на скорость химических реакций
:
природа реагирующих веществ;
концентрация реагирующих вещества;
площадь соприкосновения реагирующих веществ;
температура;
катализатор.
Давайте подробно рассмотрим каждый фактор, выполняя демонстрационные
опыты.
А).
Природа реагирующих веществ
Взаимодействие натрия, калия с водой. Опыты показываются
демонстрационно. Обсуждаются их различия, делаются
выводы, что скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ,
следовательно от внутреннего строения веществ. Записи оформляются в виде
таблицы:
Факторы
Уравнения химических реакций
Выводы
Природа реагирующих веществ
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
2K + 2H2O = 2KOH + H2
скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ
Б).
Концентрация реагирующих веществ
Демонстрируется видеофрагмент «Горение серы в кислороде и на воздухе».
При обсуждении приходят к выводу, что скорость прямопропорциональна
концентрации веществ (для реакций в растворах в газообразном состоянии), горение веществ в чистом кислороде происходит интенсивнее, чем на воздухе, где концентрация кислорода в 5 раз меньше.
Демонстрационный опыт. Взаимодействие цинка с соляной разбавленной и концентрированной кислотой. Учащиеся делают вывод, что с концентрированной реакция идет гораздо быстрее.
Концентрацияреагирующих
веществ
S+O2=SO2
Скорость прямопропорциональна концентрации веществ (для реакций в растворах в газообразном состоянии)
Zn+2HCL=ZnCL2+H2
концентрированной кислотой реакция идет быстрее
В). Площадь соприкосновения реагирующих веществ
Лабораторный опыт «Взаимодействие мрамора (кусочек, порошок) с соляной кислотой» Идет обсуждение, что при увеличении площади поверхности реагирующих веществ скорость увеличивается.
Площадь соприкосновения веществ
CaCO3+2HCL=CaCL 2 +H2O+CO2
при увеличении площади поверхности реагирующих веществ скорость химической реакции увеличивается.
Г). Температура
Учитель выполняет демонстрационный опыт « Взаимодействие оксида меди (II
) с серной кислотой» без нагревания и с нагреванием
Температура
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость химических реакций увеличивается в 2-4 раза.
Д). Катализатор
Проблемный опыт : разложение перекиси водорода в присутствии оксида марганца (IV ).
Пояснения: перекись водорода – неустойчивое соединение и постепенно на свету разлагается на воду и кислород. Выделение газа заметно по выделению пузырьков. (демонстрация при нагревании перекиси). Почему перекись разлагается в присутствии оксида марганца ( IV )?
Введение понятия «катализатор».
Проводится демонстрационный опыт.
Учитель проделывает опыт с перекисью водорода и оксидом марганца.
Инструкция для учителя
Реактивы: р-р Н 2 О 2 , МnО 2 , лучина, спички.
В пробирку налейте 2-3 мл 3% раствора пероксида водорода.
Отметьте, что в обычных условиях заметного разложения пероксида водорода не наблюдается.
На кончике шпателя добавьте в пробирку немного диоксида марганца.
Наблюдайте энергичное выделение газа и с помощью тлеющей лучинки убедитесь, что выделяющийся газ кислород.
Запишите уравнение реакции разложения пероксида водорода.
Какой вывод можно сделать? Что произошло с перекисью водорода?
катализа́тор - химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.
Академик однажды шутя описал, что было бы, если бы на вдруг исчезли все катализаторы, суть описания сводилась к тому, что наша планета скоро стала бы безжизненной пустыней, омываемой океаном слабой .
ИНГИБИТОРЫ (от лат mhibeo - останавливаю, сдерживаю), вещества, тормозящие химические реакции.
А теперь тот же опыт, но с кусочками картофеля сырого и отварного. (Учитель проделывает опыт, но ответа не дает). Я намерено объяснять не буду,что происходит в этом случае. Предлагаю вам самим найти ответ и рассказать нам на следующем уроке, оформив свой рассказ, презентацию в виде отчета о проделанной работе. Дается исследовательское задание «Что происходит с перекисью водорода при воздействии сырого картофеля и вареного?»
- К ак вы думаете, в природе существуют катализаторы? (Ферменты) (Да)
Что нового вы узнали на уроке?
Как зависит скорость реакций от различных факторов, как ускорить реакцию?
Где на практике можно применить полученные знания? (Замедление некоторых химических процессов, ускорение некоторых процессов).
IV . ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗНАНИЙ. ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ
Работа по группам.
1.Скорость химической реакции зависит:
А).от природы реагирующих веществ;
Б).от температуры реакции;
В).от присутствия катализатора;
Г).от каждого из перечисленных факторов.
2. Скорость взаимодействия раствора соляной кислоты максимальна с кусочком
железа 3) цинка
магния 4) меди
3 . Скорость взаимодействия раствора соляной кислоты с цинком будет наибольшей, если цинк находится в виде:
1).гранул, 3).стружки,
2).пластинки, 4). порошка.
4. Скорость взаимодействия гранулы цинка максимальна с раствором кислоты
1).угольной, 3) соляной,
2).уксусной, 4) сернистой.
5. В течение одной минуты выделится больше водорода, если для реакции использовать:
А).Zn(гранулы) и CH 3 COOH (10% раствор)
Б).Zn(порошок) и HCl (10% раствор)
В).Zn(гранулы) и HCl (10% раствор)
Г). Zn(порошок) и CH 3 COOH (10% раствор)
6. Почему скоропортящиеся продукты хранят в холодильнике?
а). сохраняется влага,
б).уменьшается скорость химических реакций,
в). улучшаются вкусовые качества,
г). нет правильного ответа.
7. Почему на мукомольных заводах иногда происходят взрывы?
а).мука воспламеняется при низкой температуре;
б). мука имеет большую площадь внешней поверхности;
в).в муке небольшое содержание влаги;
г). нет правильного ответа.
8.Укажите кислоту, в которой цинк будет растворяться наиболее медленно (массовая доля всех кислот в растворе равна 20%):
а) соляная;
б) серная;
в) иодоводородная;
г) уксусная.
9. При комнатной температуре с наименьшей скоростью протекает реакция:
а) гранулированный цинк с 2%-ным раствором Н 2 SО 4
б) порошок цинка с 2%-ным раствором Н 2 SО 4
в) гранулированный цинк с 10%-ным раствором Н 2 SО 4
г) порошок цинка с 10%-ным раствором Н 2 SО 4
V. Рефлексия
К
ласс делится на 4 группы.
(Учитель называет группам по 3 фактора. Если фактор верный, то группа дружно хлопает в ладоши. За каждый верный ответ – 1 балл, за неверный 0).
1 группа : температура , ветер, количество веществ.
2 группа : климат, вода, концентрация веществ .
3 группа : объем; для реакций, катализатор , масса.
4 группа : для твердых веществ – площадь поверхности , природа веществ , электрический ток.
Скорость химической реакции характеризует, насколько превращение веществ протекает быстро или медленно. Изучением скоростей химических реакций занимается химическая кинетика. Одна из важнейших ее задач - управление скоростью реакции.
Для гомогенной реакции, протекающей в постоянном объеме, скорость реакции равна изменению концентрации любого из участвующих в реакции веществ в единицу времени:
Если концентрация уменьшается (С 2 < С 1), то перед дробью ставят знак «минус», т. к. скорость не может иметь отрицательное значение.
1. Природа реагирующих веществ
Например, металлы (натрий и калий) с одним и тем же веществом - водой - реагируют с различными скоростями. Калий очень энергично реагирует с водой, выделяющийся водород загорается на воздухе (рис. 2). Натрий реагирует с водой более спокойно (рис. 1).
Рис. 1. Взаимодействие натрия с водой
Рис. 2. Взаимодействие калия с водой
2. Концентрация исходных веществ
Чем больше концентрация веществ, тем больше вероятность столкновения реагирующих веществ, поэтому - тем больше скорость реакции.
3. Температура
Многие химические процессы ускоряются с ростом температуры. Например, мясо при комнатной температуре испортится гораздо скорее, чем в холодильнике; в странах с влажным тропическим климатом машины ржавеют быстрее, чем в северных широтах.
Например, если к раствору серной кислоты добавить немного черного порошка оксида меди (II), никаких изменений наблюдаться не будет. При нагревании же смеси раствор станет голубым.
4. Давление
Давление оказывает влияние на скорость реакции тогда, когда реакция протекает с участием газообразных веществ. С повышением давления скорость реакции возрастает. Это связано с тем, что с повышением давления расстояние между молекулами уменьшается, поэтому повышается вероятность столкновений молекул, приводящих к превращению вещества.
5. Площадь поверхности соприкосновения исходных веществ
Чем больше степень измельчения твердого вещества, тем больше площадь соприкосновения вещества с раствором. Это, в свою очередь, оказывает влияние на скорость реакции. Чем больше площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость реакции.
6. Присутствие катализатора
Скорость химических реакций может зависеть от присутствия некоторых веществ.
Вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами в ней не расходуются, называют катализаторами .
Если перемешать порошок алюминия с порошком йода, то признаков реакции наблюдаться не будет. Реакция не идет. Но стоит добавить катализатор - капельку воды - как начинается бурная реакция. Вода, в данном случае, участвует в реакции, ускоряя превращение веществ, но сама в ней не расходуется.
Рис. 3. Взаимодействие алюминия с йодом в присутствии воды
Следует помнить, что один катализатор может ускорять одну реакцию, но не ускорять другую. Также существуют реакции, которые протекают быстро без катализатора. Такие реакции называют некаталитическими. Например, это реакции ионного обмена в растворах.
Некоторые реакции при определенных условиях могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Например, углекислый газ при взаимодействии с водой образует угольную кислоту, которая, в свою очередь, разлагается на углекислый газ и воду.
СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3
Такие реакции записывают со знаком обратимости и называют обратимыми.
Если в обратимой реакции скорости прямой и обратной реакции равны, то такое состояние называют химическим равновесием .
Список литературы
1. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§14)
2. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§14)
3. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.
4. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003. (с. 116-131)
1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме) ().
2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().
Домашнее задание
1. с. 99 №№ 3-8 из учебника П.А. Оржековского «Химия: 9-ый класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013.
2. Почему жидкий бензин и этанол горят спокойно, а пары этих веществ в смеси с воздухом взрываются?
3. Что такое катализатор? Каким образом катализатор изменяет скорость химической реакции?
Дата_____________ Класс_______________
Тема:
Понятие о скорости химической реакции. Катализаторы. Химическое равновесие
Цели урока:
повторить и закрепить знания об обратимых реакциях, химическом равновесии; сформировать представления о катализаторах и катализе.
Ход урока
1. Организационный момент урока. 2. Изучение нового материала Вы знакомы с понятием "скорость" из курса физики. В общем виде скорость - это величина, показывающая как изменяется какая либо характеристика за единицу времени. Скорость химической реакции - это величина, показывающая как изменяются концентрации исходных веществ или продуктов реакции за единицу времени. Для оценки скорости необходимо изменение концентрации одного из веществ. 1. Наибольший интерес представляют реакции, протекающие в однородной (гомогенной) среде. Гомогенные системы (однородные) – газ/газ, жидкость/жидкость – реакции идут во всём объёме. Математически скорость химической гомогенной реакции можно представить с помощью формулы:2. Для гетерогенной реакции, скорость реакции определяется числом молей веществ, вступивших в или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности: Гетерогенные (неоднородные) системы – твёрдое/жидкость, газ/твёрдое, жидкость/газ – реакции идут на поверхности раздела фаз. Таким образом, скорость химической реакции показывает изменение количества вещества в единицу времени, в единице объёма или на единице поверхности раздела фаз. Зависимость скорости реакций от различных факторов
Условия
Закон действующих масс Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. При повышении концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ скорость химической реакции возрастает в соответствии с кинетическим уравнением.Рассмотрим общее уравнение реакции: aA +bB = cC + dD, где A, B, C, D– газы, жидкости Для данной реакции кинетическое уравнение принимает вид:
Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма.
Химические реакции, протекающие в гомогенных системах (смеси газов, жидкие растворы), осуществляется за счет соударения частиц. Однако, не всякое столкновение частиц реагентов ведет к образованию продуктов. Только частицы, обладающие повышенной энергией - активные частицы, способны осуществить акт химической реакции. С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно, химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант - Гоффа: при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
Правило Вант - Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции.
Катализаторы - это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождаются в конце реакции.Влияние, оказываемое катализаторами на химические реакции, называется катализом . По агрегатному состоянию, в котором находятся катализатор и реагирующие вещества, следует различать:
гомогенный катализ (катализатор образует с реагирующими веществами гомогенную систему, например, газовую смесь);
гетерогенный катализ (катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах; катализ идет на поверхности раздела фаз).
Вещество, замедляющее скорость реакции
1. Среди всех известных реакций различают реакции обратимые и необратимые. При изучении реакций ионного обмена были перечислены условия, при которых они протекают до конца. ( ). Известны и такие реакции, которые при данных условиях до конца не идут. Так, например, при растворении в воде сернистого газа происходит реакция: SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3 . Но оказывается, что в водном растворе может образоваться только определенное количество сернистой кислоты. Это объясняется тем, что сернистая кислота непрочная, и происходит обратная реакция, т.е. разложение на оксид серы и воду. Следовательно, данная реакция не идет до конца потому, что одновременно происходит две реакции – прямая (между оксидом серы и водой) и обратная (разложение сернистой кислоты). SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3 . Химические реакции, протекающие при данных условиях во взаимно противоположных направлениях, называются обратимыми.2. Поскольку скорость химических реакций зависит от концентрации реагирующих веществ, то вначале скорость прямой реакции ( υпр ) должна быть максимальной, а скорость обратной реакции (υ обр ) равняется нулю. Концентрация реагирующих веществ с течением времени уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Поэтому скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной реакции увеличивается. В определенный момент времени скорость прямой и обратной реакций становятся равными:
Во всех обратимых реакциях скорость прямой реакции уменьшается, скорость обратной реакции возрастает до тех пор, пока обе скорости не станут равными и не установится состояние равновесия:
υ
пр =
υ
обр
Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называют
химическим равновесием.
В состоянии химического равновесия количественное соотношение между реагирующими веществами и продуктами реакции остается постоянным: сколько молекул продукта реакции в единицу времени образуется, столько их и разлагается. Однако состояние химического равновесия сохраняется до тех пор, пока остаются неизменными условия реакции: концентрация, температура и давление.
Количественно состояние химического равновесия описывается
законом действующих масс.
При равновесии отношение произведения концентраций продуктов реакции (в степенях их коэффициентов) к произведению концентраций реагентов (тоже в степенях их коэффициентов) есть величина постоянная, не зависящая от исходных концентраций веществ в реакционной смеси.
Эта постоянная величина называется
константой равновесия
-
k
Так для реакции:
N
2
(Г) + 3
H
2
(Г)
↔
2
NH
3
(Г) + 92,4 кДж
константа равновесия выражается так:
υ
1
=
υ
2
υ
1
(прямой реакции)
=
k
1
[
N
2
][
H
2
]
3
, где
– равновесные молярные концентрации, = моль/л
υ
2
(обратной реакции)
=
k
2
[
NH
3
]
2
k
1
[
N
2
][
H
2
]
3
=
k
2
[
NH
3
]
2
K
p
=
k
1
/
k
2
= [
NH
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
–
константа равновесия
.
Химическое равновесие зависит – от концентрации, давления, температуры.
Принцип
определяет направление смешения равновесия:
Если на систему, находящуюся в равновесии оказали внешнее воздействие, то равновесие в системе сместится в сторону обратную этому воздействию.
1) Влияние концентрации
– если увеличить концентрацию исходных веществ, то равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции.
Например,
K
p
=
k
1
/
k
2
= [
NH
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
При добавлении в реакционную смесь, например
азота, т.е. возрастает концентрация реагента, знаменатель в выражении для К увеличивается, но так как К – константа, то для выполнения этого условия должен увеличиться и числитель. Таким образом, в реакционной смеси возрастает количество продукта реакции. В таком случае говорят о смещении химического равновесия вправо, в сторону продукта.
Таким образом, увеличение концентрации реагентов (жидких или газообразных) смещает в сторону продуктов, т.е. в сторону прямой реакции. Увеличение концентрации продуктов (жидких или газообразных) смещает равновесие в сторону реагентов, т.е. в сторону обратной реакции.
Изменение массы твердого вещества не изменяет положение равновесия.
2) Влияние температуры
– увеличение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции.
а)
N
2
(Г) + 3
H
2
(Г)
↔
2
NH
3
(Г) + 92,4 кДж (экзотермическая – выделение тепла)
При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции разложения аммиака (
←
)
б)
N
2
(Г) +
O
2
(Г)
↔
2
NO
(Г) – 180,8 кДж
(эндотермическая -
поглощение тепла)
При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции образования
NO
(
→
)
3) Влияние давления (только для газообразных веществ)
– при увеличении давления, равновесие смещается в сторону образования веществ, занимающих меньший объём.
N
2
(Г) + 3
H
2
(Г)
↔
2
NH
3
(Г)
1
V
-
N
2
3
V
-
H
2
2
V
–
NH
3
При повышении давления (
P
): до реакции
4
V
газообразных веществ
→
после реакции
2
V
газообразных веществ, следовательно, равновесие смещается вправо (
→
)
При увеличении давления, например, в 2 раза, объём газов уменьшается в такое же количество раз, а следовательно, концентрации всех газообразных веществ возрастут в 2 раза.
K
p
=
k
1
/
k
2
= [
NH
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
В этом случае числитель выражения для К увеличится в 4
раза, а знаменатель в 16раз, т.е. равенство нарушится. Для его восстановления должны возрасти концентрация
аммиака
и уменьшиться концентрации
азота
и
водорода. Равновесие сместится вправо.
Итак, при повышении давления равновесие смещается в сторону уменьшения объема, при понижении давления – в сторону увеличения объёма.
Изменение давления практически не сказывается на объёме твердых и жидких веществ, т.е. не изменяет их концентрацию. Следовательно, равновесие реакций, в которых газы не участвуют, практически не зависит от давления.
!
На течение химической реакции влияют вещества –
катализаторы.
Но при использовании катализатора понижается энергия активации как прямой, так и обратной реакции на одну и ту же величину и поэтому
равновесие не смещается.
3. Закрепление изученного материала
Задача
Укажите, как повлияет:
а) повышение давления;
б) повышение температуры;
в) увеличение концентрации кислорода на равновесие системы:
2
CO (г) +
O 2
(г) ↔ 2
CO 2
(г) +
QРешение:
а) Изменение давления
смещает равновесие реакций с участием газообразных веществ (г). Определим объёмы газообразных веществ до и после реакции по стехиометрическим коэффициентам:
По принципу Ле Шателье,
при увеличении давления
,
равновесие смещается
в сторону образования веществ, занимающих меньший объём, следовательно равновесие сместится вправо, т.е. в сторону образования СО
2
, в сторону прямой реакции
(→)
.
б) По принципу Ле Шателье,
при повышении температуры
, равновесие смещается
в сторону эндотермической реакции (-
Q), т.е. в сторону обратной реакции – реакции разложения СО
2
(←)
, т.к. по
закону сохранения энергии:
Q- 2
CO(г) +
O 2
(г) ↔ 2
CO 2
(г) +
Qв)
При увеличении концентрации кислорода
равновесие системы смещается
в сторону получения СО
2
(→)
т.к.
увеличение концентрации реагентов (жидких или газообразных) смещает в сторону продуктов, т.е. в сторону прямой реакции.
4. Домашнее задание.
П.14,
Выполнить задание по парам
Пример 1.
Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе:
2
SO 2
(г) +
O 2
(г) = 2
SO 3
(г)
если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы?
Решение.
Обозначим концентрации реагирующих веществ: [
SO 2
]=
a
,
[О
2
] =
b
,
[
SO 3
] =
с.
Согласно закону действия масс скорости
v
прямой и обратной реакции до изменения объема:
v
пр
=
Ка
2
b
v
обр
=
К
1
с
2
.
После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: [
SO 2
] = 3
а
, [О
2
] =
3
b
;
[
SO 3
] = 3
с
. При новых концентрациях скорости
v
’
прямой и обратной реакции:
v
’
пр
=
К
(3
а
)
2
(3
b
) = 27
Ка
2
b
v
’
обр
=
К
1
(3
с
)
2
= 9
К
1
с
2
Отсюда:
Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной – только в девять раз. Равновесие системы сместилось в сторону образования SO 3 . Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70 о С, если температурный коэффициент реакции равен 2. Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:
Следовательно, скорость реакции
νТ
2
при температуре 70
о
С больше скорости реакции
νТ
1
при температуре 30
о
С в 16 раз.
Пример 3.
Константа равновесия гомогенной системы:
СО(г) + Н
2
О(г) = СО
2
(г) + Н
2
(г)
при 850
о
С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [СО]
исх
=3 моль/л, [Н
2
О]
исх
= 2 моль/л.
Решение.
При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:
v
пр =
К
1
[СО][Н
2
О]
v
обр
= К
2
[СО
2
][Н
2
]
В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение
К
р
входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации [СО
2
]
р
=
х
моль/л. Согласно уравнению системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также
х
моль/л. По столько же молей (х
моль/л) СО и Н
2
О расходуется для образования по
х
молей СО
2
и Н
2
. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ:
[СО
2
]
р
= [Н
2
]
р
=
х
моль/л;
[СО]
р
= (3 –
х
) моль/л;
[Н
2
О]
р
= (2 –
х
) моль/л.
Зная константу равновесия, находим значение
х
, а затем исходные концентрации всех веществ:
Таким образом, искомые равновесные концентрации: [СО 2 ] р = 1,2 моль/л; [Н 2 ] р = 1,2 моль/л; [СО] р = 3 – 1,2 = 1,8 моль/л; [Н 2 О] р = 2 – 1,2 = 0,8 моль/л.
Задачи урока:
1) сформировать у учащихся знания о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на скорость химической реакции;
2) показать значения ее в природе и деятельности человека;
3) углубить знания о катализаторах.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Урок по теме "Скорость химической реакции" (9 класс).
Задачи урока:
1) сформировать у учащихся знания о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на скорость химической реакции;
2) показать значения ее в природе и деятельности человека;
3) углубить знания о катализаторах.
Планируемые результаты обучения:
Предметные: учащиеся имеют представление о скорости химической реакции, о единицах ее измерения, знают влияние различных факторов на скорость химической реакции (природа реагирующих веществ, их концентрация, площадь соприкосновения и температура).
Метапредметные: формируются навыки групповой работы, развивается самостоятельность мышления, умение обобщать,анализировать и выделять главное.
Личностные: развивать коммуникативные умения в ходе групповой работы, способность применять полученные знания на практике, учащиеся осознают смысл и ценность познания.
Основные понятия урока:
скорость химической реакции, факторы, влияющие на скорость химической реакции.Основные виды деятельности учащихся:
самостоятельная работа с информацией, групповая работа, работа в парах, наблюдение химических превращений, описание химических реакций, участие в совместном обсуждении результатов опытов, обобщать и делать выводы.Тип урока: урок изучения нового материала
Методы изучения:
объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, исследовательский.Оборудование:
Прибор для определения скорости химической реакции, 10% и 30% раствор HCl, Zn, CuO, H
2 SO 4 р-р, Mg,Cu, CaCO 3 мел, CaCO 3 порошок, H 2 O 2 , MnO 2 ,NH 3 ,(NH 4 ) 2 Сr 2 O 7 , колба 500мл, спиртовка.Эпиграф к уроку
" Знания, не проверенные опытом - матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок"
Леонардо да Винчи.
I этап - Актуализация опорных знаний
(эвристическая беседа с учащимися)Мы живём в динамичном мире. Объекты живой и неживой природы движутся с различной скоростью. Изучая физику, вы узнали, что человек изобрёл сверхзвуковые самолёты. На уроках биологии узнали, что амёба тоже передвигается с определённой скоростью 0,2 мм в минуту, а самая быстрая дикая кошка-гепард развивает скорость 60км в час. На уроках химии мы говорим, что одни реакции идут быстро, другие медленно т.е реакции тоже идут с определённой скоростью. Сколько новой информации получаем, но что мы знаем о скорости химической реакции? Практически ничего. Поэтому я вам предлагаю ознакомиться с этим "понятием".
II этапы - Изучения нового материала.
Учитель: на уроках физики вы уже рассматривали скорость механического движения, перемещения тела в пространстве.
Как она обозначается? По какой формуле вычисляют скорость движущегося тела?
υ = S/t км/ч (м/с). Это пройденный путь за определенный промежуток времени.
Учитель: какая физическая величина здесь изменяется? (расстояние от точки А до точки В). Координаты тела. Семена брошенные в землю прорастают по разному. Одни растут быстро, другие медленно, но стебель проростка неизменно удлиняется, увеличиваются размеры листочков.
Значит скорость- это изменение какой-то физической величины за единицу времени. В химии есть такое понятие " как скорость химической реакции". А что такое скорость химической реакции, в чем она измеряется? Какая физическая величина может изменятся в химической реакции за определенный промежуток времени?
Возьмем конкретную реакцию:
2 SO 2 + O 2 = 2 SO 3
Что показывают коэффициенты, стоящие перед формулами?
Ученики: Коэффициенты показывают число атомов и молекул т.е. количество вещества.
Учитель: Как вы думаете, количество вещества изменяется в ходе химической реакции?
Взяли 2 моль SO 2, + 1 моль O 2 , а получили 2 моль SO 3 - продукта реакции.
3 моль исходного вещества
Число моль исходных веществ и продукта реакции разные.
Как называется количество вещества в единице объема? (Т.к. в реакции участвуют газообразные вещества, коэффициенты показывают объемные отношения газов).
Количество вещества в единице объема - это концентрация (молярная концентрация), обозначается буквой "С", единица измерения моль/л
(на доске повесить плакат).Изменение обозначается греческой буквой Δ (дельта). С
1 - концентрация исходных веществ, С 2 - концентрация продуктов реакции.ΔС = С 1 - С 2
(концентрация исходных веществ больше, чем продуктов реакции).
Изменение молярной концентрации происходит за определенный промежуток времени.
Слайд 3
Учитель: Попробуйте дать определение скорости химической реакции и выведите формулу для скорости химической реакции, напишите аналогично той, что записана на доске υ = S/t
V = ΔС / Δt= С 1 - С 2 моль/(л.с)
T 2 - t 1
Пример с учебника с.39
V = (2 - 0,5) : 50 = 1,5: 50 = 0,03 моль/(л.с)
Закрепление:
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
V 1 v 2 v 3 v 4
t(cек) 0 79 158 316 632
(Учащиеся работают в группах)
V1 = (1,85-1,67) / (79 - 0) = 0,0023 моль/л.с. х 10 3 = 2,3
V2 = (1,67-1,52) / (158-79) = 0,0019 моль/л.с. х 10 3 = 1,9
V3 = (1,52-1,30) / (316-158) = 0,0014 моль/л.с. х 10 3 =1,4
V4 = (1,30-1,00) / (632-316) = 0,0009 моль/л.с. х 10 3 = 0,9
Вывод: Скорость химической реакции уменьшается с течением времени.
Аммиак используется для производства азотных удобрений. Замедление этого процесса невыгодно на практике, производство будет нерентабельным. Можно ли повлиять на скорость химической реакции? Если можно, то каким образом?
Мы должны выяснить, какие факторы влияют на скорость химической реакции?
Работа в группах.
Задание 1.
Вывод: скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ. (Запись в тетрадь).
На основе огромного экспериментального материала выведен " закон действующих масс", который отражает зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.
Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. А+В=Д
V = k* С А * С В
V = k* [А]*[В]
k - константа скорости химической реакции, численно равна скорости химической реакции при концентрации реагирующих веществ в 1 моль/л.
Задача. Определите, как изменяется скорость химической реакции синтеза аммиака:
N 2 + 3H 2 → ← 2NH 3
при увеличении концентрации исходных веществ в 2 раза:
V 1 = k [ N 2 ][ H 2 ] 3 V 2 = k [ 2H 2 ] 3
[ N 2 ] = х [ H 2 ] = у V 2 = k 2х(2у) 3 = 2 х 2 3 = 16
V 1 k ху 3
Учитель: Концентрация оказывает влияние на скорость химической реакции, если в ней участвуют газы или жидкости. Почему концентрация не влияет на скорость химической реакции при участии твердых веществ?
Учитель: Концентрация твердых веществ не меняется в отличие от газов или жидкостей. Твердые вещества не сжимаются, между частицами твердого вещества нет промежутков.
Концентрация газов меняется в зависимости от давления. При повышении давления концентрация увеличивается, при понижении уменьшается.
Вывод 2. На скорость химической реакции влияет давление, если в этой реакции участвуют газы или жидкости.
Задача. Определить, как изменится скорость химической реакции
2 SO 2 + О 2 → 2 SO 3
при увеличении давления в два раза?
V 1 = k 2 [ О 2 ] ; V 2 = k 2 [ 2О 2 ]
[ SO 2 ] = х; [ О 2 ] = у V 2 = k (2х) 2 (2у) = 2 2 х 2 = 8 раз
V 1 k х 2 у
Группа 2. Что еще может повлиять на скорость химической реакции? (t температура). Рассмотрим влияние t (температуры) на скорость химической реакции.
Задание.
Вывод: Скорость химической реакции зависит от t . Правило Вант-Гоффа.
С увеличением t на каждые 10 С
0 (градусов) скорость реакции возрастает в 2-4 раза.V 2 = V 1 * ɣ (t2- t1)/10
ɣ- температурный коэффициент.
Задача. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении t от 10 до 60 градусов, если ɣ = 2 (работа у доски)!
Почему скорость химической реакции за висит от температуры? Что мы делаем с веществом, повышая его температуру? Нагреваем, сообщаем энергию, энергия расходуется на разрушение химических связей в исходных веществах. Движение молекул и атомов усиливается, это приводит к увеличению " полезных столкновений", в результате образуется больше продуктов реакции.
Группа 3. Влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.
Задание.
Mg + 2HCI = MgCI 2 + Н 2
Zn + 2HCI = ZnCl 2 + Н 2
Cu+ HCl →
Вывод: Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ.
Что мы понимаем под химической природой реагирующих веществ?
Под химической природой понимаем состав веществ, тип и прочность химической связи.
Группа 4. Что ещё может повлиять на скорость химической реакции?
Задание: 3
Вывод. На скорость химической реакции влияет площадь соприкосновения реагирующих веществ.
Физкультминутка!!!
Арабская притча о восемнадцати верблюдах
. Жил когда-то на востоке человек, который разводил верблюдов. Всю жизнь он работал, а когда состарился, то позвал к себе сыновей и сказал:"Дети мои! Я стар и немощен и скоро умру. После моей смерти разделите верблюдов так, как я вам скажу. Ты, старший сын, работал больше всех- возьми себе половину верблюдов. Ты, средний сын, только начал мне помогать - возьми себе третью часть. А ты, младший, возьми себе девятую часть."
Прошло время и старик умер. Тогда сыновья решили разделить наследство так, как завещал им отец. Они выгнали стадо на большое поле, пересчитали, и оказалось, что в стаде всего семнадцать верблюдов. И нельзя было разделить их ни на 2, ни на 3, ни на 9! Что было делать - никто не знал. Стали сыновья спорить и каждый предлагал своё решение. Они уже устали спорить, но так и не пришли к общему решению. В это время мимо ехал путник на своём верблюде. Услышав крик и спор, он спросил: "Что случилось?"
И сыновья рассказали о своей беде. Путник слез с верблюда, пустил его в стадо и сказал: "А теперь разделите верблюдов, как велел отец". И так верблюдов стало восемнадцать, старший сын взял себе половину, то есть 9, средний - треть, то есть 6 верблюдов, а младший девятую часть, то есть 2 верблюдов. И когда они разделили, таким образом, стадо, в поле остался ещё один верблюд, потому что 9+6+2= 17. А путник сел на своего верблюда и поехал дальше.
Какова роль восемнадцатого верблюда? И какая связь этой притчи с темой нашего урока? В подтверждении того, что катализатор влияет на скорость химической реакции послушаем выступление пятой группы.
Группа 5.
2 О 2. 2
МnО 2
2Н 2 О 2 → О 2 +2 Н 2 О
Демонстрационный опыт учителя (звёздный дождь)
В химическую колбу ёмкостью 500мл помещаем раствор аммиака и закрываем пробкой. На спиртовке нагреваем дихромат аммония, затем помещаем в колбу с аммиаком. Наблюдаем реакцию "звёздный дождь".
4NH 3 +5O 2 =4NO+6H 2 O (Cr 2 O 3 )
Итак подводим итог нашего урока (учащиеся вспоминают определение скорости химической реакции, единицу измерения и указывают факторы, влияющие на скорость химической реакции).
III этап - закрепление.
Задача1. Определите, как изменится скорость химической реакции 2SO
2 + O 2 →2SO 3 при увеличении давления в 3 раза.Задача 2. Чему равен температурный коэффициент (ɣ
) реакции, если при повышении температыры на 50 градусов скорость увеличивается в 32 раза?.IV этап- рефлексия
Предлагаю оценить свою работу на уроке
- С каким настроением работал, доволен ли собой?
- На мой взгляд (что понравилось?)...
- Для меня было сложно...
- Самым интересным для меня во время работы на уроке было...
V этап - Домашнее задание.
§14
подготовить небольшое сообщение о факторах, влияющих на скорость химических реакций в быту, в повседневной жизни.
Приложение 1
Исследовательская карточка
№группы | Химический эксперимент | Что наблюдаем? Уравнения хим. реакций | Выводы |
Задание 1. В двух пробирках дан раствор соляной кислоты. В первой пробирке 10% раствор HCI, во второй пробирке 30% раствор HCI. В каждую пробирку добавили гранулу цинка. Что наблюдаем? Напишите уравнения химических реакций. Сделайте выводы. | |||
Задание. В пробирку с оксидом меди (II) налить 1-2 мл раствора серной кислоты. Что наблюдаете? Затем пробирку нагрейте. Какие изменения происходят в пробирке? | |||
Задание. В трех пробирках находится раствор соляной кислоты. В первую пробирку насыпаем Mg (магний), во вторую кладем гранулу цинка, в третью гранулу Cu (меди). Что наблюдаем? Запишем уравнения химических реакций. | |||
Задание: В две пробирки поместили одинаковое количество мела СаСО 3 в виде кусочка и порошка и в эти пробирки налили по 1 мл соляной кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнение химической реакции. | |||
Задание: Две пробирки взяли с 3% раствором перекиси водорода Н 2 О 2. . Первую пробирку нагрели в пламени спиртовки. В пробирку без нагревания добавляем диоксид марганца МnО 2 . Что наблюдаем? Что в данном примере влияет на скорость химической реакции? |
Закрепление: Сохраняется ли скорость химической реакции неизменной в продолжении всего процесса или изменяется? Для реакции, протекающей в соответствии с уравнением
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
экспериментально определена концентрация одного из веществ в разные промежутки времени
υ 1 υ 2 υ 3 υ 4
t(cек) 0 79 158 316 632
С (моль/л) 1,85 1,67 1,52 1,30 1,00
Как изменится скорость этой реакции со временем?
Закрепление: Сохраняется ли скорость химической реакции неизменной в продолжении всего процесса или изменяется? Для реакции, протекающей в соответствии с уравнением
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
экспериментально определена концентрация одного из веществ в разные промежутки времени
υ 1 υ 2 υ 3 υ 4
t(cек) 0 79 158 316 632
С (моль/л) 1,85 1,67 1,52 1,30 1,00
Как изменится скорость этой реакции со временем?
