"Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции" (11 класс)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урок химии в 11 классе

 

Тема урока:

 

Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химических реакций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урок химии в 11 классе

Тема урока: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химических реакций.

Тип урока:   комбинированный урок.

Форма учебной деятельности: коллективная, парная, индивидуальная, химический эксперимент.

Методы: проблемно-интегративный, эвристический, объяснительно-иллюстрированный.

Оборудование: на столах учащихся:

Приборы: набор пробирок, штатив.

Реактивы: цинк в гранулах, магний в стружке, алюминий в гранулах, медь в проволоке,  кусочки и порошок известняка,  растворы серной и соляной  кислот (5- и 10 % -ные растворы), вода, растворы: тиосульфата натрия, сульфата меди (II), роданида калия, хлорида железа (III),

 

«Скажи и я забуду; покажи и я запомню,

дай действовать и я научусь»

 Китайская мудрость

Цели урока:

Образовательные:

·        Продолжить формирование понятия скорости химической реакции

·        Обеспечить работу по изучению факторов, влияющих на скорость реакции, опираясь на субъектный опыт учащихся.

·        Закрепление навыков лабораторной работы.

 Развивающие:

·        Развивать психические процессы (внимание, память, мышление).

·        Развивать умения работать в группе, исследовательские навыки.

     Воспитательные:

·        Формирование научной картины мира.

·        Создание условий для развития коммуникативных навыков.

Ход урока

I.      Организационный этап.

II.    Этап актуализации знаний (видеосюжет «Скорость химической реакции 09сек-1мин)

     Вступительное слово учителя.

  В жизни часто приходится управлять химической реакцией. Для разжигания угля в топке нужно ускорить реакцию. А для тушения пожара – замедлить и прекратить совсем.  Выплавку металла на металлургических   заводах нужно ускорить, а процесс ржавления железа по возможности, замедлить, поскольку прекратить совсем  эту реакцию мы не можем. Чтобы управлять скоростью реакции, нужно знать, от чего она зависит.

 «Что может повлиять на изменение скорости химической реакции?» Учащиеся высказывают предположения. Для подтверждения своих гипотез учащимся предлагается выполнить ряд экспериментальных заданий. Задания выполняются в группах. Каждая группа получает свою инструкцию. Результаты работы оформляются в виде таблицы.

 

III.           Этап исследования – лабораторный эксперимент,

Опыт №1. Зависимость  скорости реакции от природы реагирующих веществ.

          Учащиеся выполняют опыт по исследованию растворимости двух металлов в соляной кислоте. (приложение 1)

Первый фактор - это природа реагирующих веществ. Учащиеся на доске и в тетрадях записывают уравнения реакций:

         Zn + 2HCl =  ZnCl₂ + H₂                                             Cu + HCl -  реакция не идёт.

( По ходу повторяем активность Ме в ряду напряжений)

 Опыт №2. Зависимость скорости реакции от площади поверхности соприкосновения.

         Учащихся проверяют

·       скорость растворимости карбоната кальция в двух видах: в виде порошка и в виде кусочка (известняк) в соляной кислоте.

·       скорость взаимодействия раствора соляной кислоты с гранулами и порошком  цинка. 

На основании наблюдений учащиеся делают вывод, что прежде, чем проводить реакцию, надо измельчить вещества, а ещё лучше вести реакции в растворах.

 

Второй фактор – площадь соприкосновения реагирующих веществ. Чем она больше, тем быстрее идёт реакция. Учитель поясняет, чтобы происходила реакция, необходимо наличие частиц участвующих веществ: чем их больше, тем чаще они встречаются, тем быстрее идёт реакция. Учащиеся записывают уравнение реакции:

  CаСО₃ + 2HCl  ₌  CаCl ₂  + CO₂ + H₂О

Опыт №3. Зависимость скорости реакции от концентрации.

          Учащиеся испытывают

·       скорость растворимости цинка в соляной кислоте различной концентрации.

Учащиеся делают соответствующий вывод: третий фактор – концентрация реагирующих веществ. (Объяснение учителя аналогично предыдущему). Учащиеся записывают уравнение реакции:

         Zn + 2HCl = ZnCl ₂  + H₂    

·       скорость взаимодействия растворов тиосульфата натрия  разной концентрации с раствором серной кислоты.

Помутнение обусловлено образованием серы:

                                     Na₂S₂O₃+ H₂SO₄ = Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O

Вывод: Скорость химических реакций прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых  в степенях их  коэффициентов в уравнении реакции. Это основной закон химической  кинетики.

( Сформулирован  норвежскими учеными Гульбергом и Вааге и, независимо от них,  русским химиком Н.Н. Бекетовым.

          nA+ mB —> pC

         V  = k [A]^п • [B]^m

Это  кинетическое уравнение скорости химической реакции.

 [A], [B] (моль/л) – концентрации исходных веществ; n, m – коэффициенты в уравнении реакции; k – константа скорости.

Физический смысл константы скорости (k):

если [A] = [B] = 1 моль/л, =>,. υ = k. Это скорость данной реакции в стандартных условиях.

Примеры:

№ 1. 2Н₂ (г) + О₂ (г) =2Н₂ О(г)

 υ = k [H₂]² • [O₂]

Как изменится скорость этой реакции, если концентрацию каждого из исходных веществ увеличить в 2 раза?

υ = k(2[H₂])² • (2[O₂]);

2[H₂] и 2[O₂] – новые концентрации исходных веществ.

υ = k 4 [H₂]²• 2[O₂]

υ = 8k[H₂]²• [O₂].

Сравним с уравнением (1) – скорость увеличилась в 8 раз.

№ 2. 2Сu (тв.) + О₂(г) =  2СuO (тв.)

υ = k[Cu]²[O₂], однако концентрация твердого вещества исключается из уравнения – ее невозможно изменить – постоянная величина.

Cu_тв =>[Сu] = const

υ = k [O₂]

Опыт №4. Зависимость скорости реакции от температуры.

         Учащиеся сравнивают скорость химической реакции взаимодействия цинка с соляной кислотой при разных температурах и определяют  зависимость  скорости химической реакции взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой  от  температуры.

Помутнение обусловлено образованием серы:

                                     Na₂S₂O₃+ H₂SO₄ = Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O

Учащиеся делают выводы, а учитель рассказывает им о правиле Вант-Гоффа:

При повышении температуры на каждые 10ºС  скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.

Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции, обозначается латинской буквой γ  и называется температурным коэффициентом.

Изменение скорости реакции можно посчитать по следующей формуле:

v₂/v₁ = γ ^(t₁ ^{– t}₂^)/10,

где v₁ – скорость реакции до нагревания;

v₂ – скорость реакции после нагревания;

t₁ – температура до нагревания;

t₂ – температура после нагревания;

γ – температурный коэффициент.

Учащиеся записывают формулу в тетрадях. Итак, четвёртый фактор – температура.

Объяснение учителя: необходимо не только наличие, но и движение частиц реагирующих веществ. А чем выше температура, тем более интенсивным становится движение, тем чаще они встречаются друг с другом, тем быстрее идёт реакция.

Решение задачи: во сколько раз изменится скорость реакции при увеличении температуры от 200 до 600ºС. Температурный коэффициент равен 2. (Один из учащихся вызывается к доске).

Опыт №5. Зависимость скорости реакции от катализатора

 Учащимся предложено рассмотреть влияние катализатора сульфата меди на скорость взаимодействия роданида железа (III) и раствора тиосульфата натрия.

Реакция протекает согласно уравнению:

                                     CuSO₄

2Fe(NCS)₃ + Na₂S₂O₃              2Fe(NCS)₂ + 2NaNCS +Na₂S₄O₆

 

И провести опыты с картофелем и перекисью водорода. В 1-ю  пробирку положены кусочки сырого картофеля, во вторую - вареного. Добавляем перекись водорода в обе пробирки и наблюдаем бурное выделение газа только в первой, так как в сыром картофеле содержится фермент каталаза, ускоряющий разложение перекиси водорода на кислород и воду. В вареном картофеле фермент по своей природе белок свернулся - денатурировал. В отсутствии катализатора реакции идут медленно.

                               2Н₂О₂  =2Н₂ О + О₂

Так что же такое катализатор? Сформулируем ответ.

IV этап. Закрепление и первичная  проверка знаний.

Решение тестовых заданий ЕГЭ  (при помощи слайдов презентации №9-14) (устно, поочередно спрашивая учащихся).

V. Рефлексия. Самопроверка.

Домашнее задание. § 15, упр.1-7стр.136;

Список использованной литературы:

1.     Габриелян, О.С. Химия. 11кл. – М.: Дрофа, - 2009.

2.     Габриелян, О.С, Воскобойникова И.П. Настольная книга для учителя. Химия. 8 кл. – М.:   Дрофа, 2003.

3.     Куимова, О.К. Исследование как метод изучения нового материала// Химия в школе. – 2001. - №1. – с.26-31.

4.     Время в химии: скорость химических реакций / Энциклопедия для детей -  М.:  Аванта, 2003г.- Химия,  том 17- с.116-123.

5.          http://reshuege.ru/,

6.      https://ege.yandex.ru/

 

Лабораторная работа (протокол)

Ф.И. учащегося_______________________

 

Изучение условий, влияющих на скорость химических реакций

Приборы: набор пробирок, держатель для пробирок, штатив, спиртовка, лучинка, спички.

            Реактивы: цинк в гранулах, магний в стружке, алюминий в гранулах, медь в проволоке,  кусочки и порошок известняка,  растворы серной и соляной  кислот (5- и 10 % -ные растворы), вода, растворы: тиосульфата натрия, сульфата меди (II), роданида калия, хлорида железа (III),

 

Группа 1

Влияние температуры на скорость химической реакции.

 

Исходные вещества	Признаки химической реакции	Уравнения химических реакций	Выводы о скорости протекания химической реакции

 

Тест (проверка знаний)

 

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

 

Группа 2

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Исходные вещества	Признаки химической реакции	Уравнения химических реакций	Выводы о скорости протекания химической реакции

 

Группа 3

Фактор 1  Исследование влияния природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Фактор 2. Влияние катализатора на скорость химической реакции

Исходные вещества	Признаки химической реакции	Уравнения химических реакций	Выводы о скорости протекания химической реакции

 

Группа 4

Влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Исходные вещества	Признаки химической реакции	Уравнения химических реакций	Выводы о скорости протекания химической реакции

 

 

Приложение 2.

Хронометраж  урока.

 

Этапы урока	Ход урока	Временные затраты
		30 мин (40мин)
1. Организация класса	Готовность класса к уроку, фиксация в журнале отсутствующих учащихся на уроке.	1 мин
2. Актуализация знаний.	1. Объявляется тема урока, ставится задача, обсуждается с учащимися (слайд 1).	2 мин
3. Усвоение новых знаний и способов действий.	1. Проведение эксперимента учащимися. «Факторы, влияющие на скорость химической реакции» (теория вопроса и проведение учащимися эксперимента) - природа реагирующих веществ (слайд 4); - поверхность соприкосновения реагирующих веществ (слайд 5); - эксперимент, выводы в протоколе; - концентрация реагирующих веществ (слайд 6); - проведение эксперимента, выводы; - закон действующих масс, введение понятия (слайд8); - закрепление знаний по фактору 3 (слайд 10,11), работа в группах; - температура (слайд 12,13); - проведение опыта; - катализатор, фронтальная беседа, с применением знаний из курса 9 класса (слайд14); Выводы (слайд 4).	15 мин (20мин).   2 мин
4. Закрепление первичных знаний о скорости химической реакции.	1. Закрепление знаний о скорости химической реакции, Работа с тестами на компьютере	5 мин.(7 мин)
7. Контроль и самопроверка знаний.	1. слайд 17- ответы на тестирование, для самопроверки) 2. Сдача протоколов	2 мин (3 мин)
8. Подведение итогов занятия, выставление и комментирование оценок за работу на уроке.	1. Выводы по уроку (слайд16)	2 мин
9. Домашнее задание.	1. Инструктаж по домашнему заданию слайд 18	1 мин

 

 

Приложение 3

Проверка знаний (закрепление)   (ЕГЭ задание В19)

Выберите один правильный ответ и впишите его в бланк ответов. Каждый правильный ответ оценивается в 1 балл.  

                   «5» - 10 баллов, «4»-  8-9 баллов, «3» - 5-7 баллов, «2» менее 5 баллов.

1. B 19 № 22. Ско­рость ре­ак­ции азота с во­до­ро­дом по­ни­зит­ся при

 1) умень­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры                                     2) уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции азота

3) ис­поль­зо­ва­нии ка­та­ли­за­то­ра                                  4) уве­ли­че­нии дав­ле­ния

2. B 19 № 164. Ско­рость ре­ак­ции азота с во­до­ро­дом умень­шит­ся при

 1) по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры                                     2) уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции азота

3) ис­поль­зо­ва­нии ка­та­ли­за­то­ра                                4) по­вы­ше­нии дав­ле­ния

3. B 19 № 2345. Для уве­ли­че­ния ско­ро­сти хи­ми­че­ской ре­ак­ции

 

 не­об­хо­ди­мо

 1) уве­ли­чить дав­ле­ние

2) умень­шить тем­пе­ра­ту­ру

3) уве­ли­чить кон­цен­тра­цию

4) умень­шить ко­ли­че­ство маг­ния

4. B 19 № 2431. Ско­рость вза­и­мо­дей­ствия цинка с рас­тво­ром сер­ной кис­ло­ты воз­растёт, если

 1) из­мель­чить ме­талл

2) уве­ли­чить дав­ле­ние

3) по­ни­зить тем­пе­ра­ту­ру ре­ак­ци­он­ной смеси

4) раз­ба­вить рас­твор

5. B 19 № 2560. С наи­боль­шей ско­ро­стью при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре про­те­ка­ет ре­ак­ция между

 1) медью и кис­ло­ро­дом

2) рас­тво­ра­ми кар­бо­на­та на­трия и хло­ри­да каль­ция

3) цин­ком и серой

4) маг­ни­ем и со­ля­ной кис­ло­той

6. B 19 № 2603. Для уве­ли­че­ния ско­ро­сти ре­ак­ции

 

 не­об­хо­ди­мо

 1) уве­ли­чить кон­цен­тра­цию кис­ло­ро­да

2) по­ни­зить тем­пе­ра­ту­ру

3) уве­ли­чить кон­цен­тра­цию уг­ле­кис­ло­го газа

4) по­ни­зить дав­ле­ние

7. B 19 № 2646. С наи­боль­шей ско­ро­стью при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре про­те­ка­ет ре­ак­ция между во­до­ро­дом и

 1) серой                    2) иодом                    3) фто­ром         4) бро­мом

8. B 19 № 2775. Ско­рость ре­ак­ции мра­мо­ра с со­ля­ной кис­ло­той умень­ша­ет­ся при

 1) из­мель­че­нии мра­мо­ра

2) на­гре­ва­нии ре­ак­ци­он­ной смеси

3) раз­бав­ле­нии рас­тво­ра кис­ло­ты

4) уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции кис­ло­ты

9. B 19 № 3076. На ско­рость про­те­ка­ю­щей в рас­тво­ре хи­ми­че­ской ре­ак­ции

 

 не вли­я­ет

 1) кон­цен­тра­ция                                   2) тем­пе­ра­ту­ра

3) кон­цен­тра­ция                                   4) дав­ле­ние

 

10. B 19 № 3248. Ско­рость ре­ак­ции окис­ле­ния ок­си­да серы(IV) умень­ша­ет­ся при

 1) уве­ли­че­нии дав­ле­ния

2) ис­поль­зо­ва­нии ка­та­ли­за­то­ра

3) уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции кис­ло­ро­да

4) по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры

 

Приложение 4

 

.