Оборотні і необоротні реакції. Хімічна рівновага.

Тема: Оборотні і необоротні реакції. Хімічна рівновага.

Мета:

                   навчальна: поглибити знання учнів про типи хімічних  реакцій на прикладі оборотніх й необоротніх реакцій , з’ясувати при яких умовах реакції є необоротними; формувати уявлення учнів про хімічну рівновагу, визначити фактори, які впливають на зміщення хімічної рівноваги;

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

              виховна: виховувати відповідальне ставлення учнів до навчання, прагнення до творчої, пізнавальної діяльності, удосконалювати самостійність учнів,  комунікативну, інформаційну, самоосвітню компетентності,

          Обладнання: мультимедійна презентація уроку, відео досліди, періодична система хімічних елементів, таблиця розчинності, ряд активності металів, картки із тестовими завданнями.

         Базові  поняття: хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.

          Тип уроку: комбінований.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

1. Експрес-контроль. (додаток 1)

2. Мотивація навчальної діяльності.

За яким ознаками класифікують хімічні реакції?

Які з класифікацій ми вивчили?

Проблемне питання:

Чи завжди хімічні реакції відбуваються в одному напрямку: реагенти → продукти реакції?

3. Вивчення нового матеріалу.

Реакції поділяються на:

* Оборотні -          хімічні реакції, що за однакових умов відбуваються у двох протилежних напрямках: прямому і зворотному.  У рівняннях оборотних реакцій замість «=» ставиться «↔».

* Необоротні -   хімічні реакції, що практично відбуваються до кінця:     

                   Самостійна робота з підручником. Прочитайте с. 116.  З’ясуйте при яких випадках хімічні реакції є необоротними. Наведіть приклади таких реакцій.

Хімічні реакції є необоротними в наступних випадках 

1.     Один із продуктів, що утворюється, виходить зі сфери реакції – випадає у осад або виділяється у вигляді газу.

ВаСl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

2.     Утворюється малодисоційована сполука.

H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

3.     Реакція супроводжується виділенням великої кількості енергії.

С + О₂ → СО₂ + Q

Хімічна рівновага

Розповідь учителя з елементами бесіди.

         Розглянемо швидкість протікання прямої та зворотної реакції.

·       Спочатку швидкість прямої реакції максимальна. Чому? (бо на початку реакції концентрація вихідних речовин найбільша)

·       З часом швидкість прямої реакції сповільнюється. Чому? (зменшується концентрація вихідних речовин)

v Швидкість зворотної реакції спочатку мінімальна. Чому? (концентрація продуктів реакції мала)

v З часом швидкість зворотної  реакції зростає. Чому? (збільшується концентрація продуктів реакції)

         Настає такий час, коли швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції. Говорять: настає хімічна рівновага. с. 113 

         Стан хімічної рівноваги: скільки частинок вихідних речовин вступає в пряму реакцію, стільки саме їх утворюється в результаті зворотної реакції, тобто концентрації речовин залишаються незмінними.

Після досягнення стану хімічної рівноваги реакції не припиняються, вони продовжуються, але ніяких змін у реакційній системі непомітно. Тому рівновагу називають динамічною.

      Багато реакцій, що застосовуються в промисловості є оборотними. Тому виникає потреба керувати оборотними реакціями. Як змусити реакцію відбуватися в тому напрямку,  щоб утворювалися в максимальній кількості ті речовини, які необхідні виробництву?

Стан хімічної рівноваги може зберігатися за незмінних умов як завгодно довго, але при зміні умов рівновага зміщується.

У 1884 р. француз Ле Шательє виявив закономірності впливу зовнішніх умов на рівновагу оборотних реакцій. Він сформулював загальний принцип зміщення хімічної рівноваги, який названий на його честь  принципом  Ле Шательє. С. 113

Принцип Ле Шательє: Якщо на систему в стані хімічної рівноваги чинити якусь дію (змінити тиск, температуру, концентрацію речовин), то рівновага зміщується в бік той  реакції, яка послаблює цю дію.

Чинники, які впливають на стан хімічної рівноваги.

1.    Вплив зміни концентрації .  При підвищенні концентрації вихідних речовин рівновага зміщується в бік продуктів реакції, а при зниженні концентрації вихідних речовин – у бік вихідних речовин. 

2SO_2(г)+O_2(г)   ↔  2SO_3(г)

Зовнішній вплив	Відповідна дія системи	Висновок
Зменшення концентрації SO3  (вилучаємо, відбираємо)	Збільшення  концентрації SO3  (утворює)	Зміщення в бік прямої реакції
Збільшення  концентрації SO2 (додаємо)	Зменшення концентрації SO3   (витрачає)	Зміщення в бік прямої реакції

2.     Вплив зміни температури.  При підвищенні температури рівновага зміщується в бік ендотермічної реакції, а при зниженні температури – в бік екзотермічної реакції. 

4HCl_(г)+O_2(г)    ↔ 2Cl_2(г)+H₂O_(г),  ∆Н=-116,4 кДж

•      при екзотермічній реакції теплота виділяється, реагуюча система  нагрівається.

•      при ендотермічній реакції теплота поглинається, система охолоджується.

•      у реакціях, які протікають без теплового ефекту, зміна температури не призводить до зміщення рівноваги.

Зовнішній вплив	Відповідна дія системи	Висновок
Підвищення температури       (нагрівання)	(охолодження)	Зміщення в бік ендотермічної реакції
Зниження температури (охолодження)	(нагрівання)	Зміщення в бік екзотермічної реакції

3.     Вплив зміни тиску. При підвищенні тиску рівновага зміщується в бік тих речовин, що займають менший об’єм (враховується об’єм лише газів). При зниженні тиску рівновага зміщується в бік речовин, що займають більший об’єм. 

4HCl_(г)+O_2(г)  ↔   2Cl_2(г)+H₂O_(г),  ∆Н=-116,4 кДж

         Зміною тиску можна змістити реакцію, в якій реагенти або продукти  реакції знаходяться в газоподібному стані. Стан вказується праворуч біля індексів і до уваги беруться тільки газоподібні речовини, а саме їх об'єми, що за законом об'ємних відношень дорівнюють їх коефіцієнтам.

Зовнішній вплив	Відповідна дія системи	Висновок
Підвищення тиску	Зменшує тиск (чим менший об'єм газів,тим менший тиск)	Зміщення в бік реакції  з меншим об'ємом газоподібних речовин
Зниження тиску	Підвищує тиск  (чим більший об'єм газів,тим більший тиск)	Зміщення в бік реакції з більшим об'ємом газоподібних речовин

4.    Каталізатор не зміщує хімічну рівновагу, тому що однаково прискорює і пряму, і зворотну реакцію. За наявності каталізатора швидше встановлюється стан хімічної рівноваги. 

4. Узагальнення й систематизація знань.

1.«Загадковий дует». (Один учень виходить до дошки,   Йому на спину прикріплюють листок паперу із записаним на ньому терміном. Інший учень пояснює те, що написано, не називаючи сам термін. Якщо перший учень відгадав, про що йшла мова, він сідає за парту, на його місце виходить інший учень, якому прикріплюють інший термін. )

Терміни: 1) Оборотна реакція.

                2) Необоротна реакція.

                3) Хімічна рівновага.

                4) Каталізатор

2. Тестові завдання 

1)  У системі  А +  В ↔ С; ∆Н < 0, де А, В, С – гази, встановилася рівновага.  Як зміниться стан хімічної рівноваги, якщо:

а) підвищити тиск?

б) збільшити кількість речовини А в системі?

в) підвищити температуру?

2) Збільшення тиску в системі спричинить підвищення виходу продукту  в реакції:

а) 2Н₂О_(г) ↔ 2Н_2(г) + О_2(г)

б) N_{2 (г)}+ 3Н_2(г) ↔ 2NН_3(г)

в) СаСО_{3 (тв)} ↔  СО_{2 (г)} + СаО_(тв)

г) СО_(г)+ H₂О_(г) ↔ СО_2(г) + H_2(г)

3)Реакція відбувається за рівнянням:

2SO_2(г) + О_{2 (г)} ↔ 2SO_{3 (г)} + 284,2 кДж

Запропонуйте, зміною яких параметрів можна досягнути зміщення рівноваги в бік утворення сульфур (VІ) оксиду.

3. Завдання . Серед наведених реакцій укажіть ті, для яких підвищення тиску зміщує хімічну рівновагу вправо. Укажіть номери правильних відповідей за зростанням:

а)      2CO (газ) + О₂ (газ) ↔ 2CO₂ (газ)

б)      CО(газ) + Cl₂(газ) ↔ COCl₂ (газ)

в)      N₂ (газ) + О₂ (газ) ↔ 2NO (газ)

4.Завдання Використовуючи принцип Ле Шательє, поясніть, у яких системах у разі підвищення температури рівновага зміститься:

а)      уліво:

N₂ + О₂ ↔ 2NO -180 кДж

2HI + Cl₂ ↔ I₂ + 2HCl + Q

N₂ + 3Н₂ ↔ 2NH₃ + 83 кДж

б)      управо:

H₂S ↔ Н₂ + S - 40,2 кДж

CO + Н₂О ↔ CO₂ + Н₂ + Q

2CO + O₂ ↔ 2CO₂ + 570 кДж

5.Домашнє завдання:

§ 13 - 18 

Впр.  3 - 5  с.117 

Підготуватися до семінару.

Додаток 1

1 варіант

1.     Що згоряє швидше дерев’яна дошка чи дерев`яні ошурки?(2 бали)

2.     Найменшу швидкість мають частинки речовини у якому стані?(2 бали)

3.     Користуючись витискувальним рядом металів, поясніть, який з металів цинк чи хром інтенсивніше реагуватиме з розчином хлоридної кислоти однакової концентрації .(2 бали)

4.     Чому пірит (FeS₂), який використовується для добування сульфатної кислоти в промисловості, перед подачею в піч для випалювання попередньо подрібнюють?(2 бали)

5.     Для кожної позиції лівої колонки знайдіть усі правильні відповіді з правого стовпчика:    (по 2бали)

А. Харчові продукти довше зберігаються у вакуумних упаковках	1.Зі зростанням температури швидкість реакції збільшується
	2. Зі зменшенням концентрації реагентів швидкість реакції зменшується
Б.Аби пришвидшити випалювання залізної руди, її подрібнюють і розпорошують	3.Зі зростанням площі поверхні контакту реагентів швидкість реакції збільшується
	4.Каталізатори пришвидшують хімічні реакції
	5.Швидкість хімічної реакції залежить від природи реагентів

Відповідь: А.__________________

                     Б.__________________

Загальна кількість балів__________

2 варіант

1.     За допомогою якого фактора можна прискорити реакції між газами.(2 бали)

2.     Чому не можна під час пожежі відкривати вікна?(2бали)

3.     Чому мідна пластинка покривається чорним нальотом при нагріванні ?(2 бали)

4.     Металічний натрій та калій реагують з водою. Останній загорається на поверхні води. Як пояснити це явище ?(2 бали)

5.     Для кожної позиції лівої колонки знайдіть усі правильні відповіді з правого стовпчика:   (по 2 бали)

А.У літку зростає небезпека харчових отруєнь	1.Зі зростанням температури швидкість реакції збільшується
	2.Зі зменшенням концентрації реагентів швидкість реакції зменшується
Б.Термін служби мідних водопровідних труб значно більший порівняно зі сталевими	3.Зі зростанням площі поверхні контакту реагентів швидкість реакції збільшується
	4.Каталізатори пришвидшують хімічні реакції
	5.Швидкість хімічної реакції залежить від природи реагентів

Відповідь: А.__________________

                Б.__________________

Загальна кількість балів__________