•  

  Энергетика химических процессов.

   

  Тип урока: изучение нового материала

  Вид урока: урок – исследование.

   

  Цели урока:

  • формировать систему комплексного восприятия химических процессов, как части мирового движения материи.
  • привести к пониманию причины протекания химических реакций – достижение веществом более выгодного энергетического состояния.

   

   

  Задачи урока:

  • активизировать межпредметные связи, используя комплексный подход к рассмотрению энергетических процессов
  • развивать навыки аналитического мышления
  • совершенствовать навыки решения химических уравнений и задач
  • формировать умение отражать химические процессы с помощью энергетических диаграмм
  • воспитывать  культуру научного труда
  • повышать  интерес к проблемам современной науки

   

   

  Оборудование урока:

  ·         Мультимедийный проектор, экран, системный блок с установле­нным Office  XP ( не ниже  Windows 2000),колонки.

  ·         Презентация , выполненная в программе Mikrosoft Power Point XP;

  ·         Раздаточный материал:  карточки с   задачами, заготовки блок- схемы для систематизации полученных знаний.

  ·          .Набор для демонстрации опытов: магний металлический в порошке, асбестированная сетка, спички, штатив для крепления сетки, пробирка с порошком малахита, закрытая газоотводной трубкой, стаканчик с известковой водой, спиртовка, штатив для крепления пробирки.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  
  

   

  Актуализация:

  Давайте вспомним, о чем мы говорили на прошлом уроке. Какие механизмы реакции мы изучали (молекулярный, ионный, радикальный) В чем особенности молекулярного механизма? Ионного? Радикального? Посмотрим видеофрагмент. Какой механизм реализуется в этой реакции? По каким признакам вы догадались о подобном механизме? Какие эффекты реакции вы наблюдали?

  Можно ли утверждать что в этой реакции выделилась энергия? В каком виде выделилась энергия?

   

  Откуда эта энергия взялась? Где она была «спрятана»? Как рассчитать ее величину? – это ключевые вопросы нашего сегодняшнего урока.

  Любое тело обладает энергией. Какие виды энергии вы знаете? А какой энергией может обладать вещество? Из чего складывается внутренняя энергия?  Внутренняя энергия – это суммарная энергия движения и взаимодействия всех частиц, входящих в вещество.

  Можно ли учесть все частицы и их взаимодействие внутри вещества? Нет.

  Мы не можем измерить энергию каждой частицы, но можем измерить общее изменение внутренней энергии вещества.

   

  Чтобы понять изменение внутренней энергии вещества необходимо помнить, в чем суть химической реакции? (перегруппировка атомов)

  Химические связи в исходных веществах разрушаются, и атомы соединяются по-новому. Что происходит при этом с энергией? Она понижается или повышается?

          

  Давайте обратимся к энергетической диаграмме, которая отображает схематично процесс изменения внутренней энергии вещества в ходе реакции.

  Исходные вещества находятся в устойчивом состоянии, они довольно активны, но чтобы произошел взрыв, пришлось водород поджечь, то есть сообщить дополнительную энергию. Почему?

  Энергия, которую необходимо затратить, чтобы перевести вещество в активное состояние, называют энергией активации. При этом существующие химические связи разрушаются, поглощая энергию из окружающей среды.

  Затем при образовании химической связи внутренняя энергия вещества  снижается, а избыток энергии выделяется в окружающую среду. Так мы наблюдаем действие закона сохранения  энергии.

   

  Обратимся к эксперименту.  Как протекает реакция горения магния? Напишите на доске уравнение реакции.  Наблюдаете ли вы внешние эффекты? Какие особенности реакции разложения малахита? Напишите на доске реакцию разложения малахита.

   

  Вернемся к диаграммам. На основании эксперимента давайте посмотрим, что происходило с внутренней энергией вещества. За счет чего возникло выделение энергии? – за счет разницы в энергии продуктов и исходных веществ.

   

  Введем понятие «Тепловой эффект химической реакции» Экзо – и эндотермические реакции.  Что запишем в тетрадь? Предложите, как можно записать термохимический процесс? (+/- Q)

   

   

  Где в промышленности и в быту мы можем встретиться с термохимическими процессами?

  Можно ли почувствовать, что в нашем организме тоже идут энергетические процессы? Давайте попробуем повысить нашу энергию. Физкультминутка.

   

  Величину тепловой эффекта реакции можно рассчитать, если известны  величины энергии активации и энергии образования новых химических связей. 

                  

   

   Давайте научимся пользоваться термохимическими уравнениями. Комментируем  запись реакции горения магния.

  2Mg + O ₂  =  2MgO  

  Магний соединяется с кислородом воздуха. В результате реакции образуется оксид магния. Уравнение требует расстановки коэффициентов. Перед формулой оксида магния и перед  магнием ставим коэффициент 2.

   

   

  Рассмотрите в группе реакцию разложения малахита, прокомментируйте запись и энергетическую диаграмму, которая вам предложена. Малахит разлагается при нагревании на три вещества: оксид меди с валентностью два, углекислый газ СО ₂ и воду.

  (CuOH)₂ CO ₃  = 2CuO + CO₂ + H₂O

  Перед оксидом меди ставим коэффициент 2

   

  Давайте вспомним и обобщим, что нам удалось узнать, об изменении энергии. Мы смело можем отправляться в технологический тир. 

  А теперь внимание – задание для самостоятельной работы. На экране демонстрация опытов: горение фосфора в хлоре и восстановление оксида меди водородом. На столах  листы с диаграммами,  на которые вам предстоит нанести данные об этих реакциях. Затем необходимо посчитать тепловые эффекты реакции и записать термохимические уравнения этих реакций. Все необходимые данные на листе- справочнике.

  Проверим работу групп. Листы с диаграммами закрепляются на доске и сравниваются с диаграммами на слайдах.

  Для того чтобы решить такую расчетную задачу, можно воспользоваться алгоритмом:

  • составить термохимическое уравнение реакции;
  • под формулами в уравнении записать количество вещества, (массу, объем для газов) одного из исходных веществ или продуктов реакции - согласно условию задачи;
  • над формулами в уравнении записать количество вещества, (массу, объем для газов), одного из исходных веществ или продуктов реакции - согласно условию задачи, над значением теплового эффекта - х;
  • составить пропорцию;
  • решить пропорцию, определить количество теплоты, которое выделится или поглотится в процессе реакции;
  • записать ответ.

  Какой объем кислорода (при н.у.) выделится в результате реакции, термохимическое уравнение которой

  2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ – 91 кДж,

  если на разложение бертолетовой  соли было  затрачено 182 кДж теплоты.

  Дано: Q1 = 91 кДж   Найти: V (O2)-?

  Решение:   1)Установим пропорциональные отношения между количеством вещества кислорода и количеством теплоты.   По уравнению   3 моль O2    ----------  91 кДж По условию        х моль        ----------  182 кДж   Решаем пропорцию       3 моль* 182 кДж   х = ----------------------- = 6 моль     91 кДж     2) Вычислим  объем кислорода, согласно закону Авогадро  (Vm = 22б4 л.моль)             V = n * Vm   V(O2) =  6 моль * 22,4 л/моль =  134,4 л

  Ответ: объем выделившегося кислорода равен 134,4 л.

   

  Домашнее  задание на доске: & 9 упр.3,4 после параграфа.

   

   

• 

   

   

   

   

   

   

   

   

     

   

   

   

   

   

  
  Справочник

               

         Тепловой эффект реакции  Q – количество теплоты, которое поглощается или выделяется в ходе реакции.

         Чтобы вычислить числовую величину теплового эффекта находят разность между выделившейся и затраченной энергией. Тепловой эффект включается в химическое уравнение со знаком «+», если тепло выделяется (экзотермическая реакция) и со знаком

  «-», если тепло поглощается (эндотермическая реакция). Его величина рассчитывается на один моль полученного или разложившегося  вещества.

                              Q =Δ E ₂  - Δ E  ₁

   

  1.         2P + 5 Cl ₂  = 2 PCl ₅           (  +/_Q )  ?      

   

  исходные                     2P + 5 Cl ₂ 

  активное состояние   2P + 10 Cl 

  продукты                      2 PCl ₅              

   

  ΔE ₁  = 238 кДж            ΔЕ ₂  = 1568 кДж

   

  2.   CuO + H ₂ = Cu + H₂ O   (  +/_Q )  ?      

   

  исходные                        CuO + H ₂

  активное состояние     Cu + O + 2H

  продукты                        Cu + H₂ O  

   

  ΔE ₁  = 1668 кДж            ΔЕ ₂  = 1020 кДж

   

• Описание презентации по слайдам:

  • 

    1 слайд

    .
    энергетика
    химических
    реакций
    Борисович И.В.
    МБОУ СОШ №55 Г.Казань
    

  • 

    2 слайд

    Кинетическая
    энергия
    движения
    атомов внутри
    молекул
    Внутриядерная
    энергия
    Энергия
    притяжения
    и отталкивания
    частиц внутри
    атомов
    (электронов и
    ядер)
    Внутренняя
    Потенциальная
    Кинетическая
    Энергия
    

  • 

    3 слайд

    Энергия
    не возникает из ничего и не исчезает бесследно,
    а только переходит из одной формы в другую
    Закон сохранения энергии
    

  • 

    4 слайд

    
    Е1
    Е3
    1.Е затраченная
    Е
    Исходных веществ
    продуктов
    1
    2
    2. Е выделившаяся
    3
    3. Тепловой эффект реакции
    Энергетические диаграммы
    Диаграмма отражает процесс изменения внутренней энергии вещества в ходе химической реакции
    Е2 вещества в активном состоянии
    

  • 

    5 слайд

    экзо- и эндотермические процессы
    экзо-
    эндо-
    ΔЕ1
    
    ΔЕ2
    ΔЕ2
    ΔЕ1
    ΔЕ2
    ΔЕ1
    <
    >
    

  • 

    6 слайд

    термохимические уравнения
    Е
    исходные
    продукты
    ΔЕ1
    ΔЕ1
    ΔЕ2
    ΔЕ2
    Q
    =
    -
    2Mg + O
    2
    2MgO
    (2Mg + 2O) актив.
    ΔЕ1
    ΔЕ2
    =
    =
    789 кДж
    1993 кДЖ
    Q
    =
    1993 кДж – 789кДж
    = 1204 кДж
    2Mg + O
    2
    2MgO
    =
    + 1204 кДж
    Mg + 1/2 O
    2
    MgO
    =
    + 602кДж
    

  • 

    7 слайд

    1
    4
    5
    2
    3
    6
    Технологический тир
    

  • 

    8 слайд

    Какой закон
    действует во всех химических
    процессах ?
    
    Ответ
    Закон сохранения энергии
    

  • 

    9 слайд

    Как рассчитывают
    тепловой эффект реакции?
    Ответ
    Находят разницу между выделившейся
    и затраченной энергией
    

  • 

    10 слайд

    Какой процесс отображают энергетические диаграммы?
    Ответ
    Изменение энергии в ходе
    химической реакции
    

  • 

    11 слайд

    Как называется реакция, в результате которой выделяется тепловая энергия?
    Ответ
    Экзотермическая
    

  • 

    12 слайд

    Какая стадия
    химической реакции
    требует затраты энергии?
    Ответ
    Начальная стадия -
    активация исходных веществ
    

  • 

    13 слайд

    При каких условиях может происходить эндотермический процесс ?
    Ответ
    Начальная стадия -
    активация исходных веществ
    

  • 

    14 слайд

  • 

    15 слайд

  • 

    16 слайд

    Горение фосфора в хлоре
    Е
    исходные
    продукты
    ΔЕ1
    ΔЕ1
    ΔЕ2
    ΔЕ2
    Q
    =
    -
    2P + 5 Cl
    2
    2P Cl
    (2P + 10 Cl ) актив.
    ΔЕ1
    ΔЕ2
    =
    =
    238 кДж
    1568 кДЖ
    Q
    =
    1568 кДж – 238кДж
    = 1330 кДж
    2P + 5 Cl
    2
    2PCl
    =
    + 1330кДж
    P+ 2,5 Cl
    2
    PCl
    =
    + 665 кДж
    5
    5
    5
    экзо-
    

  • 

    17 слайд

    Восстановление оксида меди
    водородом
    Е
    исходные
    продукты
    ΔЕ1
    ΔЕ1
    ΔЕ2
    ΔЕ2
    Q
    =
    -
    CuO + H
    2
    Cu + H O
    (Cu+O+ 2H) актив.
    ΔЕ1
    ΔЕ2
    =
    =
    1668 кДж
    1020 кДЖ
    Q
    =
    1020 кДж – 1668кДж
    = - 648 кДж
    CuO+H
    2
    Cu + H O
    =
    - 648 кДж
    2
    2
    эндо-
    

  • 

    18 слайд

    записать термохимическое уравнение реакции;
    под формулами в уравнении записать количество вещества, (массу, объем для газов) одного из исходных веществ или продуктов реакции - согласно условию задачи;
    над формулами в уравнении записать количество вещества, (массу, объем для газов), одного из исходных веществ или продуктов реакции - согласно условию задачи, над значением теплового эффекта - х;
    составить пропорцию, исходя из соотношений, заданных коэффициентами в уравнении реакции;
    решить пропорцию, определить количество теплоты, которое выделится или поглотится в процессе реакции;
    записать ответ.
    
    Алгоритм решения задач
    по термохимическим уравнениям
    

  • 

    19 слайд

    Пример решения задач
    по термохимическим уравнениям
    

  • 

    20 слайд

    В результате реакции, термохимическое уравнение которой 2KClO3 = 2КС1+3O2+91 кДж,
    выделилось 273 кДж теплоты.
    Масса разложившегося КСlO3 равна …
    
    1) 367,5 г 2) 73,5 г 3) 735 г 4) 36,75 г
    Решите самостоятельно
    3) 735 г
    

  • 

    21 слайд

    Обеспечение урока :
    "Энергетика химических реакций"
    Оборудование урока:
    Мультимедийный проектор, экран, системный блок с установленным Office XP ( не ниже Windows 2000), колонки.
    Презентация, выполненная в программе Mikrosoft Power Point XP;
    
    Раздаточный материал:
    Лист с заготовками диаграмм, справочный лист.
    
    Реактивы и оборудование для демонстрации опытов: Порошок магния, спиртовка, порошок малахита, пробирка с газоотводной трубкой, стаканчик с известковой водой, спички, лабораторный штатив.
    
    Библиография:
    «Уроки химии Кирилла и Мефодия 8-9 класс»
    

Краткое описание материала