Химическое рановесие и условия его смещения

Муниципальное  бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №26 с углубленным изучением отдельных предметов» г Нижнекамск Республика Татарстан

 

 

 

 

 

Химическое равновесие и условия его смещения.

11 класс

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработала учитель химии высшей

квалификационной категории

МБОУ «СОШ №26 с

углубленным изучением

отдельных предметов» г. Нижнекамска РТ

электронный адрес : svetlana_66@bk.ru

 Ларина Светлана Вячеславовна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Нижнекамск 2014 г.

 

 

 

 

 

 

Краткое описание:

 Философский замысел урока:

Современный мир динамичен. Мы часто видим, как новое, едва успевшее появиться, превращается в историю. Главный парадокс образования состоит в том, что оно с одной стороны неизменно направлено в день завтрашний, а с другой стороны - во все времена было ориентировано на ценности вчерашнего дня. Может быть, это свойство образования и помогает обществу сохранять равновесие между прошлым и будущим.

 Методы: Словесные: беседа на этапе актуализации опорных знаний, наглядные: демонстрация в виде компьютерной презентации (прилагается),практические: самостоятельная практическая работа по инструкции под наблюдением учителя,  самостоятельная работа с тестом, виртуальный эксперимент. Методы стимулирования интереса к учению: создание эмоционально-нравственных ситуаций.

Закон равновесия характерен не только для отдельно взятой реакции. Это закон природы и бытия. Состояние равновесия может смещаться. На всякое действие есть противодействие.

Химическое равновесие – состояние химической системы, при котором возможны реакции, идущие с равными скоростями  в противоположных направлениях. При химическом равновесии концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем.

Урок-исследование по теме: «Химическое равновесие и условия его смещения»

 

11 класс

Форма проведения:  Образовательная технология  «Обучение как учебное исследование». Химический эксперимент проводится в реальной и виртуальной лаборатории.

Оборудование и реактивы:

1. компьютер (Microsoft Windows XP, Microsoft Office Word 2003, Microsoft Power Point,), видеопроектор.

2. химическая посуда: пробирки, химические стаканы,

3. крахмальный клейстер, спиртовой раствор иода с добавлением раствора иодида калия, бутылочка с газированной водой.

 

Цель урока:

.Образовательная: ознакомить обучающихся с особенностями протекания обратимых химических реакций; изучить факторы, влияющие на смещение равновесия в обратимых химических реакциях. Расширить знания учащихся о закономерностях протекания химических реакций с использованием  интернет- ресурсов.

Развивающая: развивать исследовательские способности учащихся, используя ИКТ, логическое мышление, память, внимание, умение сравнивать и анализировать, умение применять полученные знания и навыки при выполнении практических упражнений.

 Воспитательная: показать учащимся значение теоретических знаний для объяснения химических явлений, раскрыть учащимся важные области применения знаний  по химической кинетике, ознакомление учащихся с основными закономерностями протекания химических реакций.

 Воспитывать трудолюбие, культуру речи и общения, самостоятельность в выборе решения проблемы.

                                                                          «Главное глазами не увидишь».
                                                                                            А.де Сент-Экзюпери

 

ХОД УРОКА

I.Организационный момент.

II.Подготовка к основному этапу:  

Учитель: Эпиграфом нашего урока предлагаю цитату древнекитайского  философа Лао-цзы 

 «Бытие и небытие порождают друг друга, трудное и лёгкое создают друг друга, длинное и короткое взаимно соотносятся, высокое и низкое взаимно определяются, звуки, сливаясь, переходят в гармонию, предыдущее и последующее следуют друг за другом». 

В толковом словаре  С.И. Ожегова «Равновесие  –   это    устойчивое   соотношение между чем-либо». Равновесие мы встречаем в изобразительном искусстве, в музыке, в природе… (сл. 5,6,7,8,9)

Приведите, пожалуйста, примеры динамического равновесия, известного вам из курса физики.

- Человек, идущий по эскалатору в сторону, противоположную движению эскалатора со скоростью, равной скорости движения эскалатора. Результирующее положение человека не изменится, так как оба противоположно направленных движения сбалансированы.

- Рыба, плывущая вверх по течению реки со скоростью, равной скорости водного потока. Рыба кажется неподвижной.

- Фазовые равновесия (физические процессы)

Скорость испарения равна скорости конденсации, другими словами, число частиц, покидающих жидкость равно числу частиц, возвращающихся в неё. Уровень жидкости не изменяется.

        Но существует еще  химическое равновесие. (сл.10)   Химическое равновесие отличается от механического, оно является динамичным (подвижным). При его наступлении реакции не прекращаются, неизменными остаются лишь концентрации компонентов, то есть за единицу времени образуется такое же количество продуктов реакции, какое превращается в исходные вещества. Если изменение условий не происходит, то состояние равновесия может продолжаться бесконечно долго. В состоянии химического равновесия реакция не прекращается, несмотря на то, что внешних изменений нет, на молекулярном уровне динамика не исчезает.

Химическое равновесие - самое энергетически выгодное состояние (энергетическая яма). В этом состоянии система устойчива,

Аналогия: если шарик положить на край вогнутого стекла, то он неминуемо скатится вниз. Учитель демонстрирует круглодонную колбу, внутри которой находится шарик.

      

III.Создание проблемной ситуации

Посмотрите на бутылку с газированной водой. Наблюдаем ли мы признаки каких-либо химических процессов, пока бутылка закрыта? Нет.

А что же на самом деле происходит?

На самом деле одновременно идут как минимум 2 химических процесса, протекающих на микроуровне (сл.11)

1)       CO₂+ H₂   H₂CO₃       СО₂₊ Н₂О          Н₂СО₃   

2)       H₂CO₃     CO₂+ H₂O

V₁=k₁ c(CO₂) (H₂O) по закону действующих масс

V₂=k₂ c(H₂CO₃)               V₁=V₂

Учитель: Дайте определение обратимой и необратимой реакции.

Ученики: Обратимые реакции – химические реакции, протекающие одновременно в двух противоположных направлениях. Химические реакции, в результате которых исходные вещества практически полностью превращаются в конечные продукты, называются необратимыми.

Учитель: Какие из химических реакций, уравнения которых предложены, обратимы? Почему?

 

А) 2 КCIO3= 2 КСI + 3 O2;
Б) N2+3H2= 2 NH3;
В) AgNO3+NaCI= AgCI +NaNO3;
Г) 2SO2+O2=2SO3;
Д) KOH+HCI=KCI+H2O

( ответ: б,г)

 Учащиеся: Реакции бывают гомогенные и гетерогенные.

 Гомогенные - реакции протекают  в однородной среде   

N2 (газ) + 3H2 (газ) ↔ 2NH3

NaOH(р-р) + HCl(р-р) → NaCl + H2O

Гетерогенные - реакции идут между веществами,  находящимися в разных  агрегатных состояниях или  между веществами, не способными образовывать

гомогенную среду

C (тв.) + O2(газ) → CO2

Zn(тв.) + 2HCl(р-р) → ZnCl2 + H2

Учитель: Вернемся к бутылке с газированной водой и откроем ее.

Что произойдет? Нарушили ли мы  равновесие?

Скорость какой реакции возросла? Как управлять химическим равновесием?

Какие факторы влияют на смещение равновесие?

В случае возникновения затруднений учитель помогает учащимся вспомнить факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Закономерность, которую мы пытаемся установить не видно глазами, но её можно постичь разумом.

Химическое равновесие - динамическое состояние химической системы, когда при неизменных условиях скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции

Состояние равновесия характеризует константа равновесия. (сл 16,17)

Константа химического равновесия зависит от природы реагентов и от температуры.

Для эндотермических процессов повышение температуры приводит к

увеличению константы равновесия.

Для экзотермических -  к ее уменьшению. Константа равновесия не зависит от давления.

К_рав  =  к1     =  [В]                            
            к2      [А] [Б]

[А],[B],[Б]-равновесные концентрации веществ А, Б, В

По значению констант равновесия можно судить о направлении и глубине протекания процесса, о максимально возможном выходе продукта реакции при тех или иных условиях.

При К> 1 -  преобладают продукты

При К<1 – исходные вещества. (сл.18)

Химическое равновесие легко нарушается: а) если изменить условия,

увеличивающие скорость  прямой реакции – равновесие смещается вправо →        

 б) если изменить условия, увеличивающие скорость обратной реакции –

 равновесие смещается влево ←

 

Принцип Ле Шателье (французский физик, химик металловед):

 

Если изменить одно из условий – температуру, давление или концентрацию веществ, при которых данная система находится в состоянии химического равновесия, то равновесие сместится в направлении, которое ослабляет это воздействие. (сл 19)

1. Влияние температуры. В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому.

 N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

Прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция - эндотермическая. Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры - в направлении экзотермической реакции. (сл 20)

Вопрос классу: Куда сместится равновесие
вследствие увеличения температуры?  N2 +O2 =2NO-180 кДж (сл 21)

Ответ: вправо.

2. Влияние давления. Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.

 Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом;

 при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом  (сл.23,24)

 

Таким образом, при переходе от исходных веществ к продуктам объем газов уменьшился вдвое.

Учитель объясняет влияние давления на равновесную систему.

Учащиеся, используя принцип противоположностей составляют схему данного влияния:

     а) А + В ↔2 АВ            б) А + В ↔ АВ                     в) А + В ↔ 3АВ

          2                  2                     2               1                             2            3

          Р↑ нет                                    Р↑→                                       Р↑←

          Р↓смещения                          Р↓←                                       Р↓→

          Учитель задаёт вопрос классу: почему катализаторы и ингибиторы не смещают химического равновесия?

(Одинаково влияют на скорость и прямой, и обратной реакции).

 

3. Влияние концентрации. Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции;

 при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.

Учитель: Видео- ролик . Изучим химическое равновесие в растворах на примере обратимой реакции  хлорида железа (III) с роданидом калия. Продукт реакции  кроваво-красный роданид трехвалентного железа Fe(CNS)3.

FeCl3 + 3KCNS           Fe(CNS)3 + 3KCl

Для наглядности опыта разбавим раствор, пусть окраска будет менее интенсивной. Важно, что исходные вещества не полностью превратились в роданид, в колбах есть «запас» исходных веществ. На равновесие обратимой реакции можно влиять, добавляя исходные вещества или продукты реакции. В первую колбу добавляем одно из исходных веществ - хлорид железа FeCl3. Окраска раствора становится более интенсивной, это значит, что роданида железа стало больше.

 

FeCl3 + 3KCNS      Fe(CNS)3 + 3KCl

Увеличение концентрации исходных веществ способствует смещению равновесия в сторону образования продуктов реакции. Во вторую колбу добавим раствор другого исходного вещества  роданида калия KCNS. Происходит то же, что и в первой колбе. Увеличивается количество продукта реакции – роданида железа.

 

FeCl3 + 3KCNS         Fe(CNS)3 + 3KCl

А в третью колбу добавим не исходное вещество, а хлорид калия KCl. Это один из продуктов реакции. Раствор светлеет, значит роданида железа становится меньше, а исходных веществ  больше.

 

FeCl3 + 3KCNS               Fe(CNS)3 + 3KCl

Добавление продуктов реакции смещает химическое равновесие в сторону образования исходных веществ.

Учитель: Используя инструкцию к выполнению опыта, проведите эксперимент, сделайте выводы и уравняйте реакцию с помощью электронного баланса.

( на столах инструктивные карточки)

Лабораторный опыт выполняют учащиеся: В пробирку налить 0,5–1 мл раствора йода в водном йодиде калия, добавить 1–2 капли раствора крахмала. Раствор окрашивается в сине-фиолетовый цвет. K полученному раствору добавить несколько капель раствора щелочи до обесцвечивания. K бесцветному раствору добавить (медленно, при взбалтывании) несколько капель разбавленного раствора HCl до появления синей окраски, затем– снова щелочи до обесцвечивания. (Эти же реакции можно провести на фильтровальной бумаге, наложенной на керамическую плитку.)   Составить электронный баланс и написать уравнение реакции в ионном виде. Объяснить смещение равновесия в системе под влиянием среды (кислой или щелочной)        3I2 + 6KOH =5KI + KIO3 + 3H2O…

 ( 1 ученик работает у доски)

 

IV. ВЫВОДЫ:

-При повышении концентрации реагирующих веществ равновесие смещается в сторону образования продуктов;

-При повышении концентрации продуктов реакции - в сторону образования исходных веществ;

-При повышении давления - в сторону той реакции, при которой объем образующихся газообразных веществ меньше;

-При повышении температуры - в сторону эндотермической реакции;

-При понижении температуры - в сторону экзотермической реакции.

 

V. Закрепление.

  Контрольный тест ( на слайдах) 1мин.

1.При изменении давления химическое равновесие не смещается в реакции

 

1) СО(г) + Сl2 (г) ↔СОСl2 (г)

 

2) СО2(г) + С↔   2СО(г)

 

3) 2СО(г) + О2(г) ↔ 2СО2(г)

 

4) С + О2 (г) ↔СО2(г)

2. Химическое равновесие сместится в одну сторону при повышении давления и понижении температуры в системе:

 

1) N2 + ЗН2   ↔ 2NH3 + Q;              3) Н2 + Cl2↔ 2HC1 + Q;

 

2) N2 + О2↔    2NO - Q;                  4) С2H2(г) ↔ 2С + Н2 - Q.

3. При понижении давления химическое равновесие смещается в сторону исходных веществ в системе

 

1) 2CO(г) +O2(г) ↔2CO2(г) + Q

 

2) N2(г) + O2(г) ↔2NO(г) – Q

 

3) SO2Сl2(г) ↔ SO2(г) +  Cl2(г)- Q

 

4) H2(г) + Cl2(г) ↔2HCl(г) + Q   ( проверка правильных ответов)

Учитель: Принцип Ле-Шателье универсален. Его можно использовать для управления химическими процессами, но не обязательно система должна быть химической. Множество примеров можно найти и в жизни.

Пример 1.

В нормально действующей экономике должно существовать равновесие между общей суммой находящихся в обращении денег и товаром, который можно купить на эти деньги. Если денег напечатано больше, что произойдет?

Деньги               ←→           Товар

В строгом соответствии с принципом Ле-Шателье, равновесие должно сместиться в сторону уменьшения денег, поэтому цены на товары и услуги вырастут. Тем самым, будет достигнуто новое равновесие.

Пример 2.

Гомеопатия - нетрадиционный метод лечения - лечение подобного

подобным.

Гомеос (греч.) – «подобный», «патос» - «страдание». Немецкий химик и врач Самуэль Ганеман.

Замечено, что яды способны устранять вызванные ими отравления.

Здоровье ←→ Болезнь (токсины)

Учитель: Мы изучили химическое равновесие и условия его смещения, научились находить равновесные процессы в окружающей нас природе. И самое главное, поняв всю ценность этих знаний, вы сможете использовать их во благо.

Синквеин (5 строк в переводе с французского).

 1 строка – состоит из одного существительного или местоимения и выражает предмет речи.

 2 строка – состоит из двух прилагательных и даёт описание предмета речи.

 3 строка – три глагола или причастия: действия предмета речи.

 4 строка – фраза, выражающая личное отношение к предмету речи (может быть в форме вопроса-обращения).

 5 строка – несколько слов – ассоциаций.

VI.Подведение итогов занятия.

В завершении урока прошу Вас составить синквейн по теме:

1.Назовите самое главное слово сегодняшнего урока (существительное).

2.Опишите его (прилагательные).

3.Действие или состав существительного (глаголы или существительные).

4.Отношение к теме.

( 1. равновесие, 2 химическое, динамическое…, 3. смещается,  устанавливается…, 4. Равновесные процессы встречаются повсеместно,  в природе, музыке, экономике. Эта тема  важна, знания, полученные на уроке можно использовать в жизни…)    ( выставление оценок за урок)  

VII.Домашнее задание:  §14, упр.3,4,5 стр. 152

Спасибо за урок!

 

Использованная литература:

 1.О. С. Габриелян, Г.Г. Лысова, Химия 11 класс  (профильный уровень) для общеобразовательных учреждений, 2008

2. Семиохин И.А., Страхов Б.В. Кинетика химических реакций. М., 1995

3. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Общая химия в тестах, задачах, упражнениях. 11 класс: Учеб. пособие для общеобразоват. учреждений. - М.: Дрофа, 2003.- 304с.

4.Радецкий А.М., Горшкова В.П., Кругликова Л.Н. Дидактический материал по химии для  10-11 классов: пособие для учителя.  – М.: Просвещение, 2004. – 79 с.

 

Интернет-ресурсы:

http://www.sanitars.ru/index.php

http://makden.ru/category/ludi

http://school-collection.iv-edu.ru/

http://photo.imhonet.ru/author/taiska43/gallery/3379/

http://www.alhimikov.net/reaktion/Page-1.html

 

 

 

 

 

Самоанализ урока

1	Каково место данного урока в теме? Как этот урок связан с предыдущим, как этот урок работает на последующие уроки?	1 урок по теме ««Представление о программе. Классификация программ». Тема является одной из основных в курсе информатики. Понятие Исполнителя непосредственно связано с понятием Алгоритм, поэтому большое внимание уделяется актуализации опорных знаний. При записи алгоритма в словесной форме, в виде блок-схемы или на псевдокоде допускается определенный произвол при изображении команд. Вместе с тем такая запись точна настолько, что позволяет человеку понять суть дела и исполнить алгоритм.  Однако на практике в качестве исполнителей алгоритмов используются компьютеры. Поэтому алгоритм, предназначенный для исполнения на компьютере, должен быть записан на понятном ему языке. И здесь на первый план выдвигается необходимость точной записи команд, не оставляющей места для произвольного толкования их исполнителем. Следовательно, язык для записи алгоритмов должен быть формализован. Такой язык принято называть языком программирования, а запись алгоритма на этом языке — программой для компьютера.
2	Краткая психолого-педагогическая характеристика класса (количество слабоуспевающих, сильных учащихся). Какие особенности уча­щихся были учтены при планировании урока?	Класс сформирован из обучающихся ОСОШ № 1, оставленных на повторный курс обучения, вновь прибывших из других школ (МОУ СОШ № 2, 3, 4, 10, 15). В классе 16 обучающихся: 5 девушек и 11 юношей. Из них 16 несовершеннолетних. Проживающих в неполных семьях – 9 человек, опекаемых – 1 человек, в малообеспеченных – 6человек. Практически все родители (опекуны) не контролируют посещаемость учебных занятий детьми, а также их успеваемость. При планировании урока было учтено, что практически у всех обучающихся в 9Б классе КО низкая мотивация к обучению, многочисленные пропуски занятий.
3	Оценка успешности в дос­тижении ТДЦ урока, обоснование показателей реальности урока.	Образовательная цель достигнута: учащиеся знают определение Исполнителя; могут самостоятельно разработать несложный линейный алгоритм и реализовать его на практике;  в основном у всех сформированы элементарные навыки работы с приложением MS PowerPoint. Урок внёс свою лепту в развитие основных психических функций и воспитание самостоятельности и трудолюбия.  Культура речи и общения пока находится на очень низком уровне.
4	Отбор методов обучения в (соответствии с целью урока).	^ По источнику передачи и восприятия учебной деятельности. Словесные: беседа на этапе актуализации опорных знаний Наглядные: демонстрация в виде компьютерной презентации Практические: самостоятельная практическая работа по инструкции под наблюдением учителя; самостоятельная практическая работа; самостоятельная работа с тестом. Методы стимулирования интереса к учению. создание эмоционально-нравственных ситуаций. Индуктивные и дедуктивные методы обучения. индуктивные (изложение фактов, организация выполнения упражнений, постепенная подводка учащихся к обобщениям, определению понятий). Методы стимулирования и положительной мотивации учения. создание ситуации успеха в учении; формирование ответственности в учении. Методы контроля и самоконтроля в обучении. индивидуальный и фронтальный опрос; машинный контроль посредством теста.
5	Рационально ли было распределено время, отведенное на все этапы урока? Логичны ли «связки» между этими этапами? Показать, как другие этапы работали на главный этап.	Время было распределено рационально. Актуализация опорных знаний и самостоятельная практическая работа способствовали усвоению нового материала. К дополнительному заданию приступил только один ученик.
7	Как организован контроль усвоения знаний, умений и навыков учащихся? На каких этапах урока? В какой форме и какими методами осуществлялся? Как организовано регулирование и коррекция знаний?	На уроке была организована самостоятельная деятельность учащихся по самооценке и взаимооценке новых и отрабатываемых знаний на каждом из этапов их освоения.
8	Психологическая атмосфера на уроке и общение учащихся и учителя.	комфортная
9	Наметить перспективы своей деятельности.	Разработать тест с возможностями выбора нескольких вариантов ответов.