Швидкість хімічної реакції. Залежність чинників від різних факторів

Мета:

навчальна: формувати уявлення учнів про швидкість хімічних реакцій, вплив на неї різних факторів; показати залежність швидкості від природи речовини, температури, концентрації, ступеня подрібнення речовини, наявності каталізатора чи інгібітору;  формувати навички розв’язання задач із використанням понять «швидкість реакції».

розвиваюча: продовжити розвивати в учнів уміння пов'язувати вже отриманні знання із новою інформацією, новим матеріалом, вміння аналізувати та виділяти головне, основне у вивченому матеріалі, розвивати вміння робити узагальнення і висновки;

 виховна: виховувати культуру хімічних записів, відповідального ставлення учнів до навчання, прагнення до творчої, пізнавальної діяльності.

Обладнання: мультимедійна презентація уроку, роздаткові картки для лабораторного досліду. Для лабораторного досліду: 1) гранули Mg, Zn, Cu  однакового розміру,  розведений  розчин хлоридної  кислоти (HCl),  концентрований розчин хлоридної кислоти, шматок крейди, порошок крейди.

Базові поняття: швидкість реакції, каталізатори, інгібітори, ферменти.

Тип уроку:  урок вивчення нового матеріалу

Хід роботи

1. Актуалізація опорних знань.

1. Перевірка д/з

2. Гра «Вірю – не вірю».  Учні зачитують твердження і дають відповідь -  вірне воно чи хибне. (слайд № 2)

1.  Екзотермічні реакції відбуваються із виділенням теплоти. (Так)

2.  Ендотермічні реакції відбуваються із поглинанням  теплоти. (Так)

3.  Реакція горіння  вугілля – це ендотермічна реакція. (Ні)

4.  Тепловий ефект реакції – це маса продукту реакції, що утворилася під час горіння речовини. (Ні)

5.Тепловий ефект реакції вимірюється в паскалях (Па), або кілопаскалях(кПа). (Ні)

6.  Тепловий ефект реакції позначається буквою Q або ∆Н. (Так)

7.  В ендотермічних реакціях внутрішня   енергія  речовин зростає. (Так)

8.  Тепловий ефект реакції – це кількість теплоти, що виділяється, або поглинається під час реакції. (Так)

9.  Тепловий ефект реакції вимірюється в Дж або кДж. (Так)

10.                     Хімічні рівняння, в яких зазначаються ступені окиснення елементів, називаються термохімічними. (Ні)

11.При екзотермічних реакціях температура реакційної системи підвищується. (Так)

12.Під час протікання ендотермічної реакції температура реакційної суміші підвищується. (Ні)

3.Робота в зошиті

    Варіант 1. При взаємодії 7,8 г калію з хлором виділилось 87,18 кДж теплоти. Скласти термохімічне рівняння.

                               Відповідь:  2К + Cl₂ → 2KCl ; ∆Н = - 871,8 кДж.

     Варіант 2 .  Обчисліть, скільки теплоти поглинається під час взаємодії 0,25 моль водню з йодом, якщо тепловий ефект реакції становить +50,8 кДж.

                              Відповідь : ∆Н = + 12,7 кДж.

2. Мотивація навчальної діяльності.

Проблемне  питання:

o   Чим відрізняється черепаха від гепарда? (швидкість руху).

o   Чим відрізняється повільне окиснення від вибуху? (швидкість реакції). 

А тепер за допомогою експерименту переконаємось, що швидкість може використовуватись і в хімії. Спостерігаючи за експериментом зверніть увагу, яка з реакцій відбувається найшвидше, а як а найповільніше.

Дослід 1. Горіння свічки. Запалити свічку звернути увагу на швидкість її горіння.

Дослід 2. Горіння порошку магнію (або горіння свічки феєрверку). Чи однакова швидкість горіння в обох випадках?

Проблема: То що ж характеризує швидкість в хімії? Спробуємо розібратись в цьому. Скажіть, будь ласка, швидко чи повільно відбуваються такі процеси:

а) Іржавіння заліза; //повільно//

б) утворення мінералів в земній корі; //повільно//

в) тверднення цементу; //повільно//

г) вибух пороху; //швидко//

д) спалах пари бензину в двигуні. //швидко//

Саме про швидкість хімічної реакції буде йти мова  на сьогоднішньому уроці. Учні самостійно формулюють завдання уроку, називають свої очікування.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

         Вивчаючи хімічні властивості різних сполук, ви напевне  звернули увагу на те, що для перебігу різних реакцій потрібний різний час:

-         Іржа на залізних виробах утворюється за кілька місяців;

-         Горіння свічки триває кілька годин;

-         Реакція між содою і оцтом відбувається в одну мить.

Реакції перебігають з різною швидкістю. Швидкість хімічних реакцій вивчає розділ хімії, що називається хімічною кінетикою.

         Про швидкість протікання хімічної реакції можна судити за зміною кількості вихідних речовин і продуктів реакції.  Швидкість реакції – зміна концентрації речовини за одиницю часу.

Якщо для розрахунку взято концентрація вихідних речовин, то ставиться знак «-», якщо продуктів, то «+». Швидкість реакції вимірюється в моль / (л • сек).

Отже, швидкість хімічних реакцій, пов’язана із зміною кількості речовини реагенту чи продукту реакції в одиниці об’єму. Величина що показує вміст кількості речовини в  одиниці об’єму називається концентрацією.

Задача

С₁ = 0,04моль/л                   ∆C              0,01 – 0,04             0,03

С₂ = 0,01 моль/л       U = -              U = -                      =                = 0,0006 моль/ л·с

∆ τ = 50 с                              ∆ τ                    50                       50

       

        U - ?

В житті часто виникає потреба керувати швидкістю реакції . Наприклад,

-      горіння палива прискорювати;

-      пожежу – сповільнювати;

-      іржавіння заліза сповільнювати.

Для цього потрібно знати від чого залежить швидкість реакції.

Фактори, що впливають на швидкість реакції:

• Природа реагуючих речовин.
• Концентрація.
• Ступінь подрібнення.
• Температура.
• Каталізатор.

Лабораторний дослід №5

Тема: Вплив площі поверхні контакту ре­агентів, концентрації й температури на швидкість хімічної реакції.

Мета: дослідити вплив різних чинників на швидкість хімічної реакції.

         Обладнання:  гранули Mg, Zn, Cu , розведений  розчин хлоридної  кислоти (HCl),  концентрований розчин хлоридної кислоти, шматок крейди, порошок крейди, спиртівка, сірники, тримач.

Хід роботи

Завдання для групи №1.

Інструктаж з правил безпеки при виконанні дослідів.

Дослід № 1. Як залежить швидкість хімічної реакції від природи реагуючих речовин?(Обговорення результатів).

Обладнання та реактиви:  розчин НCl, Mg (смужка),    Zn (гранули ), Fe ( кусочки).

Хід роботи:

У три пронумеровані пробірки долити по 1 мл розчину НCl і в кожну з пробірок додати приблизно однакову масу металів: у першу - Mg, у другу - Zn, в третю - Fe; 

№ пробірки	Рівняння реакції	Швидкість виділення газу
№ 1
№ 2
№ 3

Висновок: __ Чим активніша речовина, яка вступає в реакцію, тим швидше відбувається реакція__ .

Завдання для групи №2. (Обговорення результатів).

Інструктаж з правил безпеки при виконанні дослідів.

Дослід № 2. Залежність швидкості хімічної реакції від площі поверхні зіткнення реагуючих речовин (ступеня подрібнення).

Обладнання та реактиви: розчин НCl, кусочок СаСО₃,  порошок СаСО₃; пробірки № 1, № 2.

Хід роботи:

У дві пронумеровані пробірки долити по 1 мл розчину HCl, і додати в першу – кусочок Fe, у другу – порошок Fe (однакові за масою). 

№ пробірки	Рівняння реакції	Швидкість виділення газу
№ 1
№ 2

Висновок:____ Чим більша поверхня стикання реагентів, тим більша швидкість реакції ______ .

Завдання для групи № 3.

Інструктаж з правил безпеки при виконанні дослідів.

Дослід № 3. Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин. (Обговорення результатів).

Обладнання та реактиви: 10 % розчин НCl, дистильована вода, гранули цинку.

Хід роботи:

У дві пронумеровані пробірки долити по 1 мл 10 % розчину хлоридної  кислоти (НCl), а потім долити дистильованої води (тим самим розбавляємо розчин) в пробірку № 1 - 2 мл, в пробірку № 2  – не добавляти. У кожну з пробірок опустити по гранулі Zn (приблизно однакового розміру). 

№ пробірки	Рівняння реакції	Швидкість виділення газу
№ 1
№ 2

Висновок:_____ Чим більша концентрація реагуючих речовин, тим швидше відбувається реакція ____.

Завдання для групи №4.

Інструктаж з правил безпеки при виконанні дослідів.

Дослід № 4. Залежність швидкості хімічної реакції від температури . (Обговорення результатів).

Обладнання та реактиви: 10 % розчин НCl , гранули Zn, склянка з гарячою водою, спиртівка, тримач, пробірки № 1, № 2, № 3.

Хід роботи:

У три пронумеровані пробірки налити по 1 мл розчину хлоридної  (НCl ) . У кожну помістити гранули цинку. Першу пробірку залишити у штативі;  другу - опустити в склянку з гарячою водою; третю - нагріти в полум'ї спиртівки. 

№ пробірки	Рівняння реакції	Зміна забарвлення
№ 1
№ 2
№ 3

Висновок:_____ При нагріванні швидкість реакції зростає______ .

Завдання для групи № 5

Вплив каталізаторів на швидкість хімічних реакцій

Каталізатор – це речовина, яка впливає на швидкість реакції, але сама при цьому залишається незмінною на кінець реакції. Позитивні каталізатори збільшують швидкість реакції, а негативні – зменшують.

Механізми дії каталізаторів до кінця не з’ясовані. Існує велика кількість теорій про те яким саме чином діють каталізатори. Вчені до цих пір працюють над цим питанням.

Не для всіх реакцій використовують каталізатор. Для кожної каталітичної реакції існує свій каталізатор. Каталізатори досить поширені в живій природі. Такі каталізатори називають ферментами. За їх участю відбуваються реакції в клітинах живих організмів, перетравлення їжі в шлунку та інше.

Каталізатори використовують майже на кожному хімічному виробництві: виробництво сульфатної кислоти, аміаку та інші. Каталізатори використовують у фільтрах призначених для очистки викидів від шкідливих газів (платинові фільтри вихлопних газів автомобілів).

4. Узагальнення і систематизація знань.

Використай свої знання про швидкість реакції в побуті: 

1. Чому продукти харчування зберігають в холодильнику?

2.Під час консервації продуктів використовують речовини – консерванти.  Яку іншу назву можна дати цим речовинам?

3. Встановіть відповідність: 

1.  Харчові продукти довше зберігаються у вакуумних упаковках	А.Зі зростанням температури  швидкість реакції збільшується.
2.Аби пришвидшити випалювання залізної руди, її подрібнюють і розпорошують.	Б.Зі зменшенням концентрації реагентів швидкість реакції зменшується.
3.Улітку зростає небезпека харчових отруєнь.	В.Зі зростанням площі поверхні контакту реагентів швидкість реакції зростає.
4.Термін служби мідних водопровідних труб значно більший порівняно зі сталевими.	Г.Каталізатори пришвидшують хімічні реакції.
	Д.Швидкість реакції залежить від природи реагентів.

5. Підсумок уроку. Рефлексія:

Отже, ми добре сьогодні попрацювали. Ви довели, що вмієте працювати в колективі. Почуття підтримки однокласника є важливим чинником для успішної діяльності, свого роду каталізатором спільної роботи. Я дякую вам за урок. Мені хочеться вірити, що у вас залишилося позитивне думка про урок. Покажіть картки – смайлики.

1.Чи мають значення одержані знання в вашому житті?

2. Що виявилося найскладнішим для розуміння?

3. Що найбільше сподобалось на уроці?

6. Домашнє завдання:

§ 16, 17 

Впр.  1- 4 с. 106 (усно)

Впр. 2,4 с. 111 (усно)

Творче завдання:  Підготувати повідомлення за темами:

1.  Значення каталізаторів у техніці.

2.  Ферменти.

3.  Інгібітори.