Урок практикум по химии в 11 классе "Скорость химической реакции"

1 слайд

РОССИЙСКИЕ ФИЗИКОХИМИКИ

Подготовила
Ученица 11 «б» класса
Андреева Юлия

2 слайд

Внёс большой вклад в теорию растворов, изучал взаимную растворимость жидкостей.
Первым показал существование критической температуры растворения.

3 слайд

Николай Николаевич Бекетов
(1827-1911)
Один из основоположников физической химии и химической динамики, заложил основы принципа 
алюминотермии.

4 слайд

Работал в области электрохимии, химии изотопов и их разделения, теории химической связи Под его руководством была создана первая в СССР установка по получению тяжёлой воды. Лауреат Сталинской премии (1946).

5 слайд

Леонид Фёдорович Верещагин
(1909-1977)
Физикохимик, внёсший большой вклад в создание и совершенствование аппаратуры высокого давления для проведения научных исследований и технологических работ при высоких и сверхвысоких давлениях.

6 слайд

Установил ряд важных зависимостей между температурой, составом пара растворов и  парциальными давлениями компонентов раствора, температурой и составом пара нераздельно кипящих смесей. Показал, что нагревание системы при постоянном объёме вызывает в фазе, образующейся с поглощением теплоты, увеличение концентрации того компонента, переход которого поглощает наибольшее количество теплоты.

7 слайд

Кирилл Ильич Замараев
(1939-1936)
Исследовал влияние квантово-механических явлений (в частности туннелирования электрона) на химические процессы, фотокаталитическое преобразование солнечной энергии.

8 слайд

Занимался электрохимией неводных растворов. Развил представление о сольватации ионов, разработал метод получения брома 
из рапы Сакского озера в Крыму. Автор ряда работ по истории химии.

9 слайд

Владимир Александрович Кистяковский
(1865-1952)
Занимался изучением комплексных коллоидно-электрохимических 
проблем. Одновременно и независимо от И. А. Каблуков ввел представление о сольватации ионов. Их работы положили начало сближению физической и химической теорий растворов.

10 слайд

Исследования относятся к таким важнейшим её разделам, как теория растворов, химическое равновесие, химическая кинетика и катализ и др. Один из основоположников учения о растворах.

11 слайд

Создал отечественную школу физико-химического анализа, российскую научную школу химиков и металлургов.

12 слайд

Роман Владимирович Кучер
(1925-1991)
Открыл кинетический закон накопления промежуточного продукта.
Создал научную школу в области фундаментальных и прикладных проблем жидкофазного окисления органических соединений, стабилизации и переработки твердого топлива и др.

13 слайд

Михаил Васильевич Ломоносов
(1711-1765)
Основоположник атомно-молекулярного учения («Элементы математической химии», 1741). Ввёл термин «физическая химия».

14 слайд

Получил и исследовал производные миндальной кислоты и доказал её двухфункциональность.
Основатель первой в России термохимической лаборатории.

15 слайд

Создатель периодической системы элементов.
Открыл  критическую температуру.
Д. И. Менделеев является автором первого русского учебника «Органическая химия» .

16 слайд

Пётр Александрович Ребиндер
(1898-1972)
Ввёл в науку понятие о поверхностной активности, как о строгой термодинамической характеристике поверхностно-активных веществ , открыл эффекта адсорбционного понижения прочности твёрдых тел «Эффекта Ребиндера», основоположник физико-химической механики

17 слайд

Николай Николаевич Семёнов
(1896-1986)
Работы в области исследования химических процессов, создал теорию теплового взрыва и горения газовых смесей, открыл и сформулировал теорию разветвлённых цепных химических реакций. 

18 слайд

Алексей Васильевчи Сторонкин
(1916-1994)
Создатель школы термодинамики. Автор фундаментального труда «Термодинамика гетерогенных систем».
Большое значение имеет обобщение законов Коновалова, Вревского.

19 слайд

Автор основополагающих работ в современной электрохимии; основоположник электрохимической кинетики, один из основателей современного учения об электрохимических процессах, создатель советской электрохимической школы.

20 слайд

Михаил Михайлович Штульц
(1895-1976)
Термодинамически строго доказал наличие натриевой и других металлических функций стеклянных электродов, и существование однозначной зависимости ЭДС от отношений активности ионов натрия и водорода. В рамках термодинамической теории существует «метод третьего компонента» («метод Шульца-Сторонкина») и «правило Филиппова-Шульца».

1 слайд

Скорость
химической реакции

2 слайд

Скорость химической реакции

3 слайд

1.

5 баллов.

Вопрос: что такое химическая кинетика

Ответ:

4 слайд

Химическая кинетика
- это раздел химии, который изучает скорости химических реакций, их зависимость от различных факторов
Быстрые химические процессы: взрывы, ионные реакции в растворах, передача нервного импульса

5 слайд

Медленные химические процессы: коррозия, фотосинтез, биосинтез белка.
Белки обновляются наполовину за 70 суток
Неорганическая основа костных тканей за 4-7 лет

6 слайд

1.

5 баллов.
Вопрос: что дает знание о химической реакции

Ответ:

7 слайд

Знание скорости химической реакции имеет большое практическое значение
позволяет замедлять или ускорять процессы, сопровождающие нас в повседневной жизни: коррозия металлов, хранение продуктов питания и т. д.
При производстве любого вещества от скорости реакции зависят:
Размеры аппаратуры
Количество вырабатываемого продукта
Что даёт знание
скорости химической реакции

8 слайд

1.

5 баллов.

Вопрос: классификация реакций по фазовому составу

Ответ:

9 слайд

Идут во всём объёме
2СО(г)+ О2(г)= 2СО2(г)
2HBr(г)↔H2(г) + Br2(г)
NaOH(р)+HCl(р)=NaCl(р)+H2O(ж)
F(тв) + S(тв) = FeS(тв)

Идут на поверхности
раздела фаз
CaCO3(тв)↔CaO(тв) + CO2(г)
CO2(г)+С(тв) = 2СО(г)
4H2O(ж)+3Fe(тв)↔4H2(г)+Fe3O4(тв)

Классификация реакций
по фазовому составу

10 слайд

1.

5 баллов.

Вопрос: Скорость химической реакции


Ответ: Скорость химической реакции (v) – изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени, при неизменном объеме системы.

11 слайд

1.

10 баллов.

Вопрос: как определить среднюю скорость химической реакции

Ответ:

12 слайд

Средняя скорость гомогенной реакции
- определяется изменением количества вещества за единицу времени в единице объёма
Отношение количества вещества к объёму – молярная концентрация.
Скорость гомогенной реакции определяется изменением концентрации одного из веществ в единицу времени
«+» - если скорость определяется по продукту реакции; «-» - если по исходному веществу

13 слайд

Средняя скорость гетерогенной реакции
- определяется изменением количества вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу времени на единице поверхности
Взаимодействие происходит только на поверхности раздела между веществами
S – площадь поверхности

14 слайд

2.


5 баллов.

Вопрос: что называют катализатором


Ответ:

15 слайд

Катализаторы
Йенс Якоб Берцелиус
ввел термин «катализ»
в 1835 г.
Вильгельм Оствальд
1909 г. – Нобелевская премия
«в признание работ по катализу»
вещества, изменяющие скорость химической реакции за счёт изменения энергии активации, но сами при этом не расходующиеся. Процесс в присутствии катализатора – катализ. Реакция с катализатором – каталитическая.
Положительные катализаторы – ускоряют реакцию, уменьшая Еа
Отрицательные катализаторы (ингибиторы) – замедляют реакцию, увеличивая Еа
A + K = AK (1)
AK + B = AB + K (2)
Суммарная реакция
A + B = AB
Но вместо энергетического барьера этой реакции преодолеваются более низкие барьеры реакций (1) и (2): E1 и E2

16 слайд

2.

5 баллов.

Вопрос: что такое промоторы

Ответ:

17 слайд

Промоторы
- вещества повышающие активность катализаторов
Синтез аммиака
3H2 + N2 ↔ 2NH3
Катализатор - Fe, который в качестве промоторов
содержит оксид алюминия (Al2O3) и оксид калия (K2O)
2. Взаимодействие угарного газа с водородом

СО + 3Н2 ↔ СН4 + Н2О

Катализатор – Ni, промотор церий Ce.

18 слайд

2.

5 баллов.

Вопрос: что такое ингибиторы

Ответ:
Ингибиторы – вещества, замедляющие или предотвращающие реакции окисления, полимеризации, окисления, коррозии металлов и др. Например: гидрохинон – ингибитор окисления бензальдегида; соединения технеция – ингибиторы коррозии сталей.

19 слайд

2.

5 баллов.

Вопрос: виды катализа

Ответ:

20 слайд

Гетерогенный катализ – каталитический химический процесс, осуществляемый в гетерогенной системе. В гетерогенном катализе реагенты и катализатор представлены разными фазами. Пример: окисление диоксида в триоксид серы в присутствии твердого катализатора – оксида ванадия V2O5:
2SO2 + O2 → 2SO3.
Исходные вещества и продукты реакции представлены газовой фазой, а катализатор твердой фазой.

Гомогенный катализ – каталитический химический процесс, осуществляемый в гомогенной системе. В гомогенном катализе реагенты и катализатор представлены одной фазой. Катализаторами здесь выступают кислоты и основания. Большинство этих реакций относятся к области органической химии.
 

21 слайд

2.

10 баллов.

Вопрос: что такое активация

Ответ:

22 слайд

Энергия активации
В газе при нормальных условиях каждая из молекул
испытывает 1010 столкновений в секунду.
Например, среднее время между двумя соударениями в Н2 всего 5·10-9 с.
Если бы все столкновения приводили к реакции,
то любая реакция между газами происходила бы мгновенно!
A2 (г) + B2 (г) = 2AB (г)
Активация – процесс превращения неактивных частиц в активные для преодоления энергетического барьера
Энергия, которую надо сообщить частицам реагирующих веществ, чтобы превратить их в активные, называют энергией активации (Еа)

23 слайд

3.


10 баллов.

Вопрос:

Ответ:

24 слайд

Якоб Вант-Гофф
(1852-1911)
Температура повышает количество столкновений молекул. Правило Вант-Гоффа (сформулировано на основании экспериментального изучения реакций) В интервале температур от 0°С до 100°С при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза:

Правило Вант-Гоффа не имеет силу закона. Лабораторная техника была несовершенна, поэтому:
оказалось, что температурный коэффициент в значительном температурном интервале непостоянен
невозможно было изучать как очень быстрые реакции (протекающие за миллисекунды), так и очень медленные (для которых требуются тысячи лет)
реакции с участием больших молекул сложной формы (например, белков) не подчиняются правилу Вант-Гоффа
v = v0·∆τ/10
- температурный коэффициент Вант-Гоффа

25 слайд

3.


10 баллов.

Вопрос:

Ответ:

26 слайд

В 1835 г. И.Берцелиусом были предложены термины «катализ» и «катализатор».

27 слайд

3.



10 баллов.

Вопрос:

Ответ:

28 слайд

Закон действующих масс:
Скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ, возведённых в степени равные их коэффициентам:

1867 г. К.Гульдберг и П.Вааге сформулировали закон действующих масс
aA + bB  dD + fF
v = k · c (A)a · c (B)b
k - константа скорости реакции
(v = k при c (A) = c (B) = 1 моль/л)

29 слайд

3.




10 баллов.

Вопрос:

Ответ:

30 слайд

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2 список физикохимиков
Одним из основоположников научного направления химической кинетики стал русский химик Н.Н. Семенов — лауреат Нобелевской премии, основатель химической физики. Он в своей Нобелевской лекции 1965 г. заявил, что химический процесс — это то основное явление, которое отличает химию от физики, делает ее более сложной наукой.

31 слайд

3.

10 баллов.

Вопрос:

Ответ:

32 слайд

Атомно-молекулярное учение – теоретическое обобщение научных данных о строении и процессах взаимодействия веществ. Основы были заложены М.В. Ломоносовым, развиты Д. Дальтоном и другими учеными
На международном съезде химиков в г. Карлсруэ в 1860 г., где были приняты определения понятий молекулы и атома.

33 слайд

4.

10 баллов.

Вопрос: Влияние природы реагирующих веществ

Ответ:

34 слайд

Природа реагирующих веществ
Реакционная активность веществ определяется:
характером химических связей
скорость больше у веществ с ионной и ковалентной полярной связью (неорганические вещества)
скорость меньше у веществ с ковалентной малополярной и неполярной связью (органические вещества)

υ(Zn + HCl = H2 + ZnCl2) > υ(Zn + CH3COOH = H2 + Zn(CH3COO)2

их строением
скорость больше у металлов, которые легче отдают электроны (с большим радиусом атома)
скорость больше у неметаллов, которые легче принимают электроны (с меньшим радиусом атома)

υ(2K + 2H2O = H2 + 2KOH) > υ(2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH)

35 слайд

4.

10 баллов

Вопрос: Влияние концентрации реагирующих веществ

Ответ:

36 слайд

Концентрация
Для взаимодействия веществ их молекулы должны столкнуться. Число столкновений пропорционально числу частиц реагирующих веществ в единице объёма, т.е. их молярным концентрациям.
Закон действующих масс:
Скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ, возведённых в степени равные их коэффициентам:

1867 г. К.Гульдберг и П.Вааге сформулировали закон действующих масс
aA + bB  dD + fF
v = k · c (A)a · c (B)b
k - константа скорости реакции
(v = k при c (A) = c (B) = 1 моль/л)

37 слайд

4.
10 баллов.

Вопрос: Влияние изменения температуры

Ответ:

38 слайд

Сванте Аррениус
(1859-1927)
Объяснение зависимости скорости реакции от температуры было дано С.Аррениусом. К реакции приводит не каждое столкновение молекул реагентов, а только наиболее сильные столкновения. Лишь молекулы, обладающие избытком кинетической энергии, способны к химической реакции.
С.Аррениус рассчитал долю активных (т.е. приводящих к реакции) соударений реагирующих частиц , зависящую от температуры.

молекула - энергетически выгодное образование
химические вещества на энергетической диаграмме занимают положение в "ямках"
для превращения этих веществ в другие, им надо сообщить энергию, достаточную для того, чтобы они выбрались из "ямки", перевалили через "барьер" (энергию активации)

Температура

39 слайд

4.
10 баллов.

Вопрос: Влияние катализатора

Ответ:

40 слайд

Катализаторы
Йенс Якоб Берцелиус
ввел термин «катализ»
в 1835 г.
Вильгельм Оствальд
1909 г. – Нобелевская премия
«в признание работ по катализу»
вещества, изменяющие скорость химической реакции за счёт изменения энергии активации, но сами при этом не расходующиеся. Процесс в присутствии катализатора – катализ. Реакция с катализатором – каталитическая.
Положительные катализаторы – ускоряют реакцию, уменьшая Еа
Отрицательные катализаторы (ингибиторы) – замедляют реакцию, увеличивая Еа
A + K = AK (1)
AK + B = AB + K (2)
Суммарная реакция
A + B = AB
Но вместо энергетического барьера этой реакции преодолеваются более низкие барьеры реакций (1) и (2): E1 и E2

41 слайд

4.
10 баллов.

Вопрос: зависимость скорости реакции от площади соприкосновения

Ответ:

42 слайд

Площадь соприкосновения
Скорость гетерогенной реакции прямо пропорциональна площади поверхности соприкосновения реагентов.
При измельчении и перемешивании увеличивается поверхность
соприкосновения реагирующих веществ, при этом возрастает скорость реакции
Скорость гетерогенной реакции зависит от:
а) скорости подвода реагентов к границе раздела фаз;
б) скорости реакции на поверхности раздела фаз, которая зависит от площади этой поверхности;
в) скорости отвода продуктов реакции от границы раздела фаз.
Стадии (а) и (в) называются диффузионными, а стадия (б) – кинетической. Та стадия, которая протекает наиболее медленно, называется лимитирующей – именно она определяет скорость реакции в целом.

43 слайд

Факторы, влияющие
на скорость химической реакции
Природа реагирующих веществ
Концентрация
Температура
Катализатор, ингибитор
Площадь соприкосновения
Реакция происходит при столкновении молекул реагирующих веществ, её скорость определяется количеством столкновений и их силой (энергией)
Давление

44 слайд

Ответы: - - + + + - - - + + 

45 слайд

Домашнее задание:
§21 – 23 повторить
Решите задачи:

Вычислите среднюю скорость химической реакции, если через 20 с от начала реакции концентрация веществ составляла 0,05 моль/л, а через 40 с – 0,04 моль/л.
Как изменится скорость химической реакции 2СО + О2 = 2СО2, если уменьшить объем газовой смеси в 2 раза?

46 слайд

Спасибо за урок!