Урок по теме “ Факторы, влияющие на скорость химических
реакций. Катализ”.
10 класс
учитель КГУ ОСШИОД № 4 «Болашак»
Губских С.П.
Цель: Развить понятие о скорости химических реакций.
Показать влияние на скорость реакций таких факторов, как природа реагирующих
веществ, их концентрация, площадь соприкосновения, температура и катализатор.
Обобщить и закрепить пройденный материала в ходе решения расчетных задач по
этой теме.
Организационный
этап (5 минут): учащиеся садятся по группам (3 группы, в каждой консультант из числа
наиболее подготовленных уч-ся). После приветствия контроль готовности учащихся
к уроку (основная часть уч-ся выполняет двухуровневые тесты по теме «Скорость
реакции», двое это задание выполняют на скрытых досках, один на открытой части
доски выполняет задание опережающего характера).
После завершения
работы скрытые доски с заданиями уровней А и В открываются и осуществляется проверка
и самопроверка уч-ся своих работ. Задание 1 оценивается в 1 б., задания 2 и 3
по 2 б.(2 мин)
Этап
подготовки учащихся к активному усвоению нового материала (2-3мин):
Вопросы:
Что
изучает наука кинетика?
Какие
реакции наз. гомо (гетеро)генными?
Как
математически выразить скорость гомо (гетеро)генных реакций?
Проблемные
вопросы:
Почему
продукты питания портятся (многие быстро), зачем их помещают в холодильник и
измельчают при варке, как замедлить коррозию? (уч-ся высказывают предположения)
Усвоив
материал урока, вы сможете ответить на данные вопросы, выявите, какие факторы
влияют на эти процессы.
Этап усвоения
новых знаний: начинается с вопроса: Можете ли вы на основании формул
предположить, что возможно влияет на скорость реакции?
Теперь
попробуем экспериментально выяснить факторы, влияющие на скорость
реакции:
Каждая группа выполняет все
опыты, наглядно демонстрирующие зависимость скорости реакции от различных
факторов.
Результаты
работы по мере обсуждения заносятся в таблицу:
изучаемый
фактор
|
используемые вещества
|
вывод
|
Небезопасные опыты и
опыт с нагреванием демонстрируются учителем.
Работа рассчитана на 20
мин
После
заполнения сводной таблицы организуется объяснения законов, отражающих
зависимость скорости от:
1.
Температуры
На основании экспериментально установленного правила Вант-Гоффа уч-ся
предлагается установить во сколько раз возрастет скорость реакции при
увеличении температуры на 100°С, если температурный коэффициент реакции
равен 2? (в 2024 раза). Расчетная формула записывается в тетрадь
Вопрос:
Как объяснить столь высокую температурную чувствительность скорости
реакции?
Попробуем объяснить возрастание скорости реакции увеличением
скорости молекул и числа столкновений между ними. Из курса физики:
кинетическая теория позволяет рассчитать число столкновений (N= к∙√Т)
υ373/ υ273=√373/√273=1,2 (как видно из расчета
число столкновений практически не изменилось)
Решение проблемы дано в теории активных столкновений С.Аррениуса
(1889):
-реагируют только активные молекулы, обладающие определенным запасом
энергии
- при повышении температуры возрастает число активных молекул
- энергия, необходимая для превращения молекул в активные называется энергией
активации
2.Катализатора
Разъясняю механизм гомогенного катализа на основе теории
промежуточных соединений:
2SO2 (г.) + O2
(г.) →
2SO3 (г.)
1)
2NO (г.) + O2 (г.) -> 2NO2
(г.)
2)
SO2 (г.) + NO2 (г.) ->SO3
(г.) + NO (г.)
Затем предлагаю расшифровать запись в опорном сигнале
А+Б→АВ А+К→АК АК +В→АВ+К
Вывод: АК- промежуточное соединение (NO2)
К - катализатор (NO)
Объяснение механизма каталитического разложения Н2О2
с демонстрацией опыта
Терминология катализа:
n
Катализ, катализатор
n
Ингибитор
n
Промоторы
n
Каталитические
яды (в опорном сигнале: К+Я→КЯ)
n
Гомогенный и гетерогенный
катализ
n
Ферменты
n
По учебнику уч-ся находят
определения
катализа, катализатора, ингибитора, промоторов, каталитических ядов,
ферментов.
Механизм гетерогенного
катализа объясняется на основе теории активированной адсорбции:
-действие силового
поля катализатора приводит к
сгущению реагирующих веществ на поверхности катализатора и ослаблению связей в
них
-увеличение
концентрации реагентов само по себе ведет к увеличению скорости реакции
Вопрос: почему при сжигании серы в железной ложечке
появляется «белый дымок» SO3?
Fe
2SO2 (г.)
+ O2 (г.) →
2SO3 (г.) (наблюдаем гетерогенный катализ, Fe-катализатор)
Объяснение
механизма ферментативного катализа и классификации ферментов в зависимости от
катализируемых ими реакций
(сообщение на 1-2 мин. готовит 1 учащийся, занимающийся углубленно
биологией).
3. Концентрации
Объяснение на основе закона
действующих масс (1867 год- К.Гульдберг, П.Вааге; 1865
год- Н.И. Бекетов) «Скорость химической реакции пропорциональна произведению
концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в
уравнении реакции». N2 + 3H2 ↔ 2NH3
V р-ции = k∙C(N2)∙ C3(H2)
S + O2 = SO2
Vр-ции = k∙C(O2)
Закон
действующих масс не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в
твёрдом состоянии, так как они реагируют на поверхности и их концентрации
обычно являются постоянными!
Этап
закрепления знаний (15 мин)
1.Ответить на
вопросы, поставленные в начале урока
2. Для
реакции: 2NO + O2 =
2NO2
1.Записать
выражение закона действующих масс.
2. Скорость
этой реакции при 20ºС равна 1 моль/л∙с. Вычислить скорость
этой реакции при 60º С, если температурный коэффициент равен 3
(81 моль/л∙с).
Резерв (может являться частью
домашнего задания сильных учащихся):
В этой
системе концентрацию оксида азота (II) увеличили от 0,03
до 0,05 моль/л., а концентрацию кислорода - от 0,02
до 0,04 моль/л. Во сколько раз возросла скорость реакции? (в
5,55 раз)
3. Работа в группах (возможно парная) с тестами на закрепление материала (раздаточный
материал). Можно обращаться за помощью к учителю или консультантам.
Этап
информации учащихся о домашнем задании,
инструктаж
по его выполнению (5мин)
Запись в
дневник, вопросы учителю о выполнении домашнего задания.
Оценка
результатов урока и подведение итогов с использованием метода рефлексии. (5
мин)
1.
Оценивание
учеником самого себя
2.
Оценка
работы ученика учащимися группы, в которой он работал.
3.
Оценивание
деятельности ученика педагогом. Итоговая оценка, на основе мнения трёх сторон.
Приложение 1
Тест на начало урока
«Скорость химической
реакции»
Уровень А
1. Из предложенных
примеров выберите гетерогенные реакции:
А) N2 + 3H2 ↔ 2NH3
E) 4NH3+3O2= 2N2+6H2O
В) S + O2 = SO2 Ж) Са+ 2H2O =Са(ОН)2 +Н2
С) 2NO + O2 = 2NO2
З) Fe +S = FeS
D) Zn + 2HCl = ZnCl2+H2
И)
С+ O2 = СO2
2. Напишите математическое выражение, описывающее
скорость гетерогенных реакций:
3. Вычислите
среднюю скорость реакции А+В= 2С если концентрация вещества А была 0,22
моль/л, а через 10 секунд стала 0,215 моль/л.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Тест «Скорость
химической реакции» Уровень В
1. Из
предложенных примеров выберите гомогенные реакции:
А) N2 + 3H2 ↔ 2NH3
E) 4NH3+3O2= 2N2+6H2O
В) S + O2 = SO2 Ж) Са+ 2H2O =Са(ОН)2 +Н2
С) 2NO + O2 = 2NO2
З) Fe +S = FeS
D) Zn + 2HCl = ZnCl2+H2
И)
С+ O2 = СO2
2. Напишите математическое выражение, описывающее
скорость гомогенных реакций:
3. За месяц до начала
занятий в школе лаборант приготовил водный раствор пероксида водорода с
концентрацией 0,3 моль/л и оставил колбу с раствором на полке, забыв герметично
её закрыть. 1 сентября учитель химии готовил демонстрационный опыт и
обнаружил, что концентрация Н2О2 уменьшилась вдвое. Какова
оказалась средняя скорость реакции разложения Н2О2 ?
А) 5∙ 10-3
моль/(л∙сут) В) 16 моль/(л∙мин) С) 1,6 моль/(л∙сут)
Приложение 2
Тест на закрепление
«Влияние различных факторов на
скорость химических реакций. Катализ».
1. Для уменьшения скорости реакции
необходимо:
а) увеличить концентрацию реагирующих
веществ
б) ввести в систему катализатор
в) повысить температуру
г) понизить температуру
2. С наибольшей скоростью протекает
реакция:
а) нейтрализации
б) горение серы в воздухе
в) растворение магния в кислоте
г) восстановление оксида меди водородом
3. Отметьте, какая реакция является
одновременно гомогенной и каталитической.
а)
2SO2+O2=2SO3 (кат NO);
б) CaO+CO2=CaCO3;
в) H2+Cl2=2HCl;
г) N2+3H2=2NH3 (кат Fe).
4. Укажите какому процессу
соответствует выражение закона действующих масс для скорости химической реакции
V= k ∙[O2].
а)
S+O2=SO2;
б) 2H2+O2=2H2O;
в) 2CO+O2=2CO2;
г) N2+O2=2NO.
5. Отметьте, скорость какого процесса
не изменится, если увеличить давление в реакционном сосуде ( t без изменения ).
а)
2NO+O2=2NO2;
б) H2+Cl2=2HCl;
в) CaO+H2O=Ca(OH)2;
г) N2O4=2NO2.
6. Укажите, как изменится скорость
бимолекулярной газовой реакции
2NO2=N2O4
при увеличении концентрации NO2 в три раза.
а) увеличится в 3 раза;
б) уменьшится в 6 раз;
в) увеличится в 9 раз;
г) увеличится в 6 раз.
7. Во сколько раз возрастет скорость
реакции при увеличении температуры на 30°если температурный коэффициент реакции
равен 2?
8. Перечислите факторы, влияющие на
скорость гетерогенных реакций.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.