Скорость химических реакций 11

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

муниципального образования «Город Архангельск»

«Средняя общеобразовательная школа № 95»

городской конкурс разработок уроков  «Открытый урок»

Разработка урока

«Изучение влияния различных факторов на скорость химических реакций»

Химия

/наименование предмета в соответствии с учебным планом/

11

/классы/

       Кубышкина Елена Геннадьевна

Учитель химии и биологии, 1кв.кат.

МБОУ СОШ № 95

Урок - исследование в 11 классе

«Изучение влияния различных факторов на скорость химических реакций»

При исследовательском подходе к обучению учащийся ставится в ситуацию, когда он сам овладевает понятиями и подходом к решению проблем в процессе познания, организованного преподавателем.

Основу данной педагогической технологии, моделирующей процесс научного исследования, составляет урок-исследование. На таких уроках ставятся две цели: обучение предмету (дидактическая цель) и обучение исследовательской деятельности (педагогическая цель).

Урок проведён в 11 классе 6 февраля 2014 года.

Учебник: О.С.Габриелян Химия. 11 класс. Базовый уровень.  Учебник для общеобразовательных учебных заведений, М., Дрофа, 2011
Урок сопровождается презентацией. Презентация может быть использована на уроке учителем для объяснения нового материала.    

Структура урока:

·         актуализация знаний;

·         мотивация;

·         создание проблемной ситуации;

·         постановка проблемной ситуации;

·         определение темы исследования;

·         формулирование цели исследования;

·         формирование задач. (путей достижения данной цели)

·         выдвижение гипотезы;

·         проверка гипотезы (чтение литературы, размышление, проведение эксперимента, интерпретация полученных данных;)

·         вывод по результатам исследовательской работы;

·         применение новых знаний в учебной деятельности;

·         подведение итогов урока;

·         домашнее задание.

Цель: изучить влияние различных факторов на скорость химической реакции.

Задачи урока:

·         Образовательные: сформировать у учащихся знания:

o    о гомогенных и гетерогенных реакциях;

o    о факторах, влияющих на скорость химической реакции;

·         Развивающие: продолжить работу над формированием у учащихся:

o    навыков частично-поисковой деятельности;

o    умение давать теоретическое обоснование влияния различных факторов на скорость химической реакции;

o    умения работать в должном темпе;

o    умение решать расчётные задачи по формулам;

o    умение проводить лабораторные опыты;

o    умение осуществлять самоконтроль

·         Воспитательные:

o   формировать умение вести диалог

o    дискутировать

o   выслушивать друг друга.

Форма урока: урок-исследование, формирование новых знаний.

Оборудование урока:

·         Компьютер, мультимедийный проектор, экран.

·         Презентация.

·         Оборудование для демонстрационного эксперимента

·         На столах учащихся оборудование для лабораторных опытов.

·         Распечатанные задания в формате ЕГЭ.

·         Инструкция для проведения лабораторных опытов.

ХОД УРОКА

I. Вступительное слово учителя. Мотивация важности выбранной темы:

Золотые украшения сохраняют свою красоту и блеск веками. А вот брошенный на улице старый автомобиль спустя несколько лет превращается в груду ржавого металлолома; долька яблока уже через несколько часов  покрывается бурой пленкой; петарда, брошенная в костер, оглушительно взрывается.

Все перечисленные процессы возможны. Даже окисление золота… Просто у них разные …. (ответы детей).

Вопрос: Зачем нужны знания о скорости химических реакций?

Возможные ответы учащихся: Знание скоростей химических реакций имеет большое практическое значение. Есть немало реакций, важных для промышленности, которые идут слишком медленно, нужно уметь их ускорять. Другие реакции, напротив, приходится тормозить, потому что они вредны.

Одной  реакции требуются для завершения микросекунды, другой – миллионы лет. Есть целый раздел химии, который изучает …(скорость) - это химическая кинетика.

    И мы с вами сегодня будем искать ключ к управлению химическими процессами, исследуем различные реакции, проведём ряд экспериментов и определим, как влияют различные факторы на скорость химической реакции.

Сформулируем цель нашего урока: изучить влияние различных факторов на скорость химической реакции.

Формулирование в совместной беседе с детьми темы урока, объекта и предмета исследования, целей, задач, определение методов работы на уроке. (Слайд 3-6)

2. Изучение нового материала.

—Что такое скорость реакции? Прежде чем школьники дадут ответ на этот во­прос, нужно с ними обсудить, что мы понимаем под понятием скорость. Они из фи­зики знают о скорости перемещения тела в пространстве. Однако общее понятие скоро­сти у них не сформировано. Нужно подвести их к тому, что ско­рость — это измене­ние какой-либо физической величины во времени. Для этого обсуждаем примеры ско­ростей различных процессов .

—   Что собой представляет скорость механического движения? Дети говорят,
что это длина пути, проделанного физическим телом за единицу времени. Уточ­няем: что же изменяется за единицу времени? Координаты тела, а следовательно,
длина пути.

—Когда нам показывают кино, то через киноаппарат прокручивают киноплен­ку с опре­деленной скоростью. Как можно измерить эту скорость? Сообщаем, что
скорость прокручивания кинопленки равна 24 кадрам в минуту. Что же изменя­ется во времени? Число кадров в единицу времени.

Каждый раз подчеркиваем, что скорость процесса — это измене­ние какой-либо фи­зической величины за единицу времени.

Теперь нам нужно найти величину, которая изменяется в химической реак­ции. Вспомним, как осуществляется химическая реакция. Даём определение скорости химической реакции.

Учитель: При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной системе (гомогенные реакции), и реакции, протекающие в гетерогенной системе (гетерогенные реакции). Системой в химии принято называть рассматриваемое вещество или совокупность веществ.
Различают гомогенные и гетерогенные системы. Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы, гетерогенной — система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела.
Примером гомогенной системы может служить любая газовая смесь (все газы при не очень высоких давлениях неограниченно растворяются друг в друге). Другим примером гомогенной системы может служить раствор хлорида натрия, сульфата магния, азота и кислорода в воде. В каждом из этих случаев система состоит только из одной фазы: из газовой фазы в первом примере и из водного раствора во втором.
Если реакция протекает в гомогенной системе, то она идет во всем объеме этой системы.
Если реакция протекает между веществами, образующими гетерогенную систему, то она может идти только на поверхности раздела фаз, образующих систему.
В связи с этим скорость гомогенной реакции и скорость гетерогенной реакции определяются различно. (работа обучающихся в рабочих листах и у доски).

Определение факторов, влияющих на скорость химических реакций (в совместной беседе с детьми)

Выполнение в группах эксперимента по инструциям (обсуждение, подготовка к выступлению.)

Напоминаем технику безопасности.

Инструкция группе 1.

Исследование влияния природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Цель: сравнить скорость протекания  химической  реакции  взаимодействия раствора соляной кислоты с различными металлами.

Оборудование и реактивы: раствор соляной кислоты, Mg, Zn, пробирки.

Возьмите три пробирки и налейте в них по одному мл соляной кислоты, поместите в них примерно одинаковые кусочки Mg, Zn. Наблюдения и выводы запишите в тетрадь.

Инструкция группе 2.

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Цель: изучить зависимость скорости взаимодействия растворов соляной кислоты разной концентрации с Zn.

Оборудование и реактивы: раствор HCl, Zn, H₂O.

В три пробирки налейте раствор HCl: в первую - 3мл, во вторую - 2мл. Во вторую пробирку долейте воды до 3 мл. В каждую пробирку поместите одинаковые гранулы Zn. Наблюдения и выводы занесите в тетрадь.

Инструкция группе 3.

Влияние температуры на скорость химической реакции.

Цель: сравнить скорость химической реакции взаимодействия CuO и H₂SO₄ при разной температуре.

Оборудование и реактивы: CuO, H₂SO₄, спиртовка, стакан с горячей водой, пробирки.

В три пробирки насыпьте немного порошка CuO, добавьте 3-5мл раствора H₂SO₄ . Первую пробирку поставьте в штатив, вторую - нагрейте в пламени спиртовки. По изменению окраски раствора сделайте вывод о скорости протекания химической реакции. Наблюдения и выводы занесите в тетрадь.

Инструкция группе 4.

Влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Цель: сравнить скорость взаимодействия раствора соляной кислоты с гранулами, и опилками  Zn.

Оборудование и реактивы: раствор HCl, Zn, пробирки.

В две пробирки поместите гранулы и  опилки  Zn примерно одинакового объёма, добавьте раствор HCl. Наблюдения и выводы занесите в тетрадь.

Инструкция группе 5.

Влияние катализатора на скорость химической реакции.

Цель: рассмотреть влияние катализаторов MnO₂ на скорость разложения перекиси водорода.

Оборудование и реактивы: раствор H₂O₂, MnO₂, пробирки, спиртовка, лучинка.

Вспомните, какие вещества называют катализаторами?

В пробирку налейте раствор H₂O₂. Что наблюдаете? Добавьте в пробирку немного порошка MnO₂. Внесите в пробирку тлеющую личинку. Какой газ выделяется? Сравните скорость разложения H₂O₂ при разных условиях. (Слайд 7-12)

Объяснение результатов, формулирование выводов.

После окончания эксперимента происходит обсуждение. Учащиеся демонстрируют результаты опытов, делают выводы о влиянии различных факторов на скорость химических реакций.  (От каждой группы выступает один представитель у доски. ) Уравнения проделанных реакций записывают на доске.

Инструкция докладчику

·         Как выполняли опыт? Что наблюдали?

• В какой из пробирок реакция идёт быстрее?   Почему?

• Что повлияло на скорость реакции?
• Как данный фактор влияет на скорость реакции (вывод).

На доске оформляется «интеллект-карта».

 

 

Выводы по результатам эксперимента.

1.    Каждое вещество оказывает влияние на скорость химической реакции.

2.    Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.

3.    При повышении температуры скорость химической реакции увеличивается. Правило Вант-Гоффа: при изменении (повышении или понижении) температуры на каждые 10 градусов скорость химической реакции изменяется (соответственно повышается или понижается) в 2-4 раза.

4.     Чем больше площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.

5.     Катализаторы - вещества, изменяющие скорость химической реакции, но остающиеся неизменными к её окончанию. Ферменты - биологические катализаторы белковой природы.

4. Закрепление изученного материала.

Тестирование с использованием мобильного компьютерного класса (подборка заданий ЕГЭ по химии часть А) 8 вопросов(5 минут) , при его отсутствии – на бланках.

Анализ выполнения теста. (фронтально на экране)

5.Подведение итогов урока, выставление оценок, домашнее задание.

Возвращаемся к целям и задачам исследования, формулируем выводы исследования. 1. Выяснили, что такое  скорость химической реакции.

 2. Выяснили какие факторы влияют на скорость химических реакций.

3. Экспериментальным путём доказали, как влияют на скорость химических

реакций указанные факторы.

4. Сделали выводы по результатам работы

Подведение итогов

1.На уроке я работал 2.Своей работой на уроке я 3.Урок для меня показался 4.За урок я 5.Мое настроение 6.Материал урока мне был 7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно доволен / не доволен коротким / длинным не устал / устал стало лучше / стало хуже понятен / не понятен полезен / бесполезен интересен / скучен легким / трудным интересно / не интересно

Домашнее задание.

§ 15, вопросы после параграфа устно,  №11 письменно. 

Литература:

1.     О.С.Габриелян. Химия. 11 класс. Базовый уровень.  Учебник для общеобразовательных учебных заведений, М., Дрофа, 2010

2.     И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская. Химия. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений, М., «ОНИКС 21 век»; «Мир и Образование», 2004

3.     О.С.Габриелян, Г.Г.Лысова, А.Г.Введенская. Настольная книга учителя химии. 11 класс. М., Дрофа. 2004

4.     https://him.1september.ru/2003/05/14.htm  – работа в среде табличного редактора Microsoft Excel

5.     festival.1september.ru›articles/532892/

приложение 1.

Закономерности изменения скорости химической реакции в зависимости от различных факторов.

Изменение количества вещества, по которому определяют скорость реакции, – это внешний фактор, наблюдаемый исследователем. По сути, все процессы осуществляются на микроуровне. Очевидно, для того чтобы какие-то частицы прореагировали, они прежде всего должны столкнуться. Причем столкнуться эффективно – так, чтобы в частицах разрушились или ослабли "старые связи" и смогли образоваться "новые", а для этого частицы должны обладать достаточной энергией. Оказывается, что лишь очень небольшая доля молекул обладает необходимой энергией, приводящей к эффективному соударению. Эта энергия называется энергией активации. Многие возможные реакции практически не идут, так как высока энергия активации.

Это имеет огромное значение для нашей жизни. Представьте, что бы случилось, если бы все термодинамически разрешенные реакции могли идти, не имея никакого энергетического барьера (энергии активации). Кислород воздуха прореагировал бы со всем, что может гореть или просто окисляться. "Пострадали" бы все органические вещества, они превратились бы в углекислый газ и воду.

Таким образом, окружающий мир и мы сами существуем только благодаря наличию энергии активации, не позволяющей реакциям идти со значительной скоростью.

Факторы, влияющие на скорость химических реакций	Закономерности изменения скорости при действии этих факторов	Почему изменяется скорость реакции
Природа реагирующих веществ	С уменьшением (увеличением) энергии активации Еа скорость реакции увеличивается (уменьшается). Еа – характеристика химической реакции, обусловленная составом и строением реагентов. Еа – избыток энергии (по сравнению со средней), необходимой для эффективного соударения реагирующих частиц.	Причина в химической активности реагирующих веществ. Чем меньше Еа, тем больше эффективных соударений реагирующих частиц.
Концентрация реагентов	Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции (закон действующих масс). Кинетическое уравнение: V=k С[А] С[В]2 для одностадийной реакции   А + 2В = С, где С[А] и С[В] – концентрации газообразных или растворенных веществ	Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма.
Температура	С повышением (понижением) температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается (уменьшается) в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа): v2v1 = g (T2 – T1)/10, где v1 и v2 – скорости реакции при температурах Т1 и Т2; величина g называется температурным коэффициентом 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.
Площадь поверхности соприкосновения	При увеличении степени измельчения твердых веществ, увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ, т. е. растет число столкновений между молекулами и/или атомами/ поэтому, чем выше степень измельчения веществ, тем быстрее протекает химическая реакция.	При увеличении площади поверхности соприкосновения твердых веществ, растет число активных столкновений.
Катализатор	В присутствии катализатора скорость реакции увеличивается	Механизм действия катализаторов связан с тем, что они уменьшают энергию активации за счет образования промежуточных соединений. (катализаторы снижают Еа, и доля эффективных соударений увеличивается)

Приложение 2

Тест на закрепление.

1. Для увеличения скорости взаимодействия железа с хлороводородной кислотой следует

 А.добавить ингибитор

 Б.понизить температуру

 В.повысить давление

 Г.увеличить концентрацию соляной кислоты HCl

2  Оцените правильность утверждений 

А При нагревании скорость многих реакций уменьшается 

Б Катализатор - это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, но само в ней не расходуется

 А. верно только А

 Б. верно только Б

 В. верны оба суждения

 Г. оба суждения неверны

3  Какой металл реагирует с серной кислотой быстрее других?

 А. Zn

 Б. Mg

 В. Fe

 Г. Pb

4  Реакция, скорость которой зависит от площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ, - это

А.  нейтрализация серной кислоты раствором гидроксида натрия

Б. горение водорода в кислороде

В. взаимодействие растворов хлорида меди и гидроксида калия

 Г. горение алюминия в кислороде

5   Реакцию, уравнение которой FeO + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O + Q, можно ускорить, если

 А. повысить давление

 Б. понизить давление

 В. повысить температуру

 Г.  понизить температуру

6   Для увеличения скорости реакции водорода с азотом

 А. охлаждают азотоводородную смесь

 Б. снижают давление в системе

 В. используют катализатор

 Г.  используют циркуляцию азотоводородной смеси

7   Скорость реакции  Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂ + Q  понизится при

 А. повышении температуры

 Б. понижении давления

 В. повышении давления

 Г. разбавлении раствора кислоты

8   При комнатной температуре с наибольшей скоростью протекает реакция между

А. Zn и HCl (1 % р-р)

Б. Zn и HCl (30 % р-р)

В.  Zn и HCl (10 % р-р)

Г. ZnCl₂ (р-р) и AgNO₃ (р-р)