Открытый урок
«Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции».
1. Тема урока: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
2. Цели:
Образовательные: знают: понятия скорость химической реакции, катализ, катализаторы, ингибиторы; факторы, влияющие на скорость химической реакции;
умеют: экспериментально определять факторы, влияющие на скорость химической реакции; анализировать экспериментальные данные и делать выводы; применять полученные данные при решении заданий;
Воспитательные: воспитывать ответственное отношения к учебному труду, стремление преодолевать трудности, настраиваться на успех в любом деле, формировать навыки сотрудничества, умение обосновать использованные полученные знания на практике, в быту, формировать мировоззренческие понятия о познаваемости природы;
Развивающие: развивать поисковую деятельность, самоорганизацию при подготовке к уроку и работе во время занятия, логическое мышление учащихся, умение сравнивать и делать выводы; совершенствовать навыки работы с лабораторным оборудованием и реактивами, навыки выступления на публике и ведения беседы.
4. Тип урока: семинар-практикум.
5.Оборудование:
- доска,мел,
- мультимедийная установка, презентация, ноутбуки,
-карты инструкций к эксперименту,
-оборудование и реактивы к эксперименту.
6. Структура урока:
№ этапа
|
Название этапа урока
|
Методы обучения, воспитания
|
Приемы обучения, воспитания
|
Средства обучения, воспитания
|
Время
|
1
|
Организационный момент
|
МО: беседа
МВ: упражнение (правильная организация рабочего места)
|
ПО: объяснение
ПВ: педагогическое требование (приготовиться к уроку)
|
СО: речь учителя,
СВ: речь учителя
|
2 минуты
|
2
|
Сообщение темы и цели урока
|
МО: объяснение
МВ: метод примера
|
ПО: запись темы урока на доске и в тетрадях
ПВ: упражнение, педагогическое требование
|
СО: речь учителя, доска, мел, презентация
СВ: речь учителя, презентация
|
1 минуты
|
3
|
Формирование мотивации
|
МО: беседа
МВ: дискуссия
|
ПО: объяснение, метод примера
ПВ: запись девиза урока на доске
|
СО: речь учителя, презентация
СВ: презентация, речь учителя
|
2 минуты
|
4
|
Актуализация опорных знаний
|
МО: беседа
МВ: метод примера
|
ПО: объяснение
ПВ: упражнение
|
СО: речь учителя, презентация
СВ: речь учителя, презентация
|
5 минут
|
5
|
Обобщение и систематизация
|
МО: объяснение, дискуссия, беседа, лабораторные опыты, решение химических задач
МВ: беседа, рассказ, метод примера, поручение, соревнование
|
ПО: заполнение таблиц, запись уравнений химических реакций, составление схем, самостоятельная работа, работа в группах
ПВ: упражнение, демонстрация таблиц, схем, рисунков,
|
СО: речь учителя и докладчиков, таблицы, схемы, презентация
СВ: речь учителя и докладчиков, презентация
|
30 минут
|
6
|
Вторичное закрепление
|
МО: опрос
МВ: упражнение
|
ПО: самостоятельная работа
ПВ: педагогическое требование
|
СО: презентация,
СВ: речь учителя, презентация
|
3 минут
|
7
|
Подведение итогов работы на уроке
|
МО: беседа
МВ: метод примера, поощрение.
|
ПО: объяснение, самостоятельная работа с записями в тетрадях учащихся
ПВ: беседа
|
СО: речь учителя
СВ: речь учителя
|
1 минуты
|
8
|
Сообщение и комментирование домашнего задания
|
МО: объяснение
МВ: педагогическое требование
|
ПО: запись домашнего задания на доске, рассказ
ПВ: беседа
|
СО: речь учителя, доска, мел, презентация
СВ: речь учителя, презентация
|
1 минуты
|
7. Конспект урока:
Этапы
|
Содержание учебного материала, деятельность учителя
|
Деятельность учащихся
|
Межпред-
метные связи
|
Примечания
|
1
|
Проверяет отсутствующих, готовность класса к уроку, подготавливает к работе в группах.
|
Готовятся к уроку, делятся на четыре исследовательских группы и садятся так, чтобы было удобно проводить эксперимент и обсуждать вопросы вместе.
|
|
|
2
|
Сегодня мы с вами представим себя исследователями. В современном мире бурно развивается химическая промышленность, и она ставит перед учеными-теоретиками сложные вопросы. Например, что такое скорость химической реакции и можно ли ей управлять? Попробуем ответить на эти вопросы. Итак, тема сегодняшнего урока «Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции» (Слайд №1)
|
Записывают тему урока в тетрадь.
|
|
|
3
|
Девиз урока: «Знания, не проверенные опытом - матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок» Леонардо да Винчи.
Итак, перед нами две основные задачи:1) дать определение понятию “скорость химической реакции”; 2) экспериментально выяснить, какие факторы влияют на скорость химической реакции.
Известно, что одни химические реакции протекают за малые доли секунды, другие же за минуты, часы, дни. Скажите, а вы встречались в своей жизни с реакциями идущими очень быстро и очень медленно?
(Слайд №2)
Любопытно, что с точки зрения термодинамики возможны все перечисленные процессы, даже окисление золота. Просто у них разные скорости. Одной реакции требуется для завершения микросекунды, другой – миллионы лет. Почему так? Термодинамика ответить на эти вопросы бессильна, в этой теории не учитывается время. Скорость химических реакций изучает химическая кинетика. Более того, она дает ключ к управлению реакции. Например, всем известны биологические ферменты. Благодаря им в живых организмах при невысокой температуре, с большой скоростью и 100% выходом протекает множество сложных и очень специфичных реакций. На сегодняшний день сознание катализаторов, аналогичных ферментам - заветная мечта химиков. Представьте, как измениться мир, когда она осуществится!?
|
Взрыв петарды, горение пороха, взрыв гремучего газа, реакции между ионами…, ржавление, окисление золотых изделий, гниение листвы, брожение сока…
|
|
Девиз записан на доске.
|
4
|
Из курса физики вам известно понятие «скорость движения». Посмотрите на таблицу (Слайд №3). Вспомните, что собой представляет скорость механического движения?
Что изменяется во времени при механическом движении, прокручивании пленки, дыхании?
Т.е. скорость какого–либо процесса – это изменение какой-либо физической величины за единицу времени.
Исходя их всего выше сказанного, вспомните какая величина изменяется в ходе химической реакции, и дайте определение скорости химической реакции.
Заполните и зафиксируйте в тетради схему (Слайд №4).
Зачем нужны знания о скорости химической реакции?
Почему скорость химических реакций с течением времени уменьшается?
Посмотрите на (Слайд №5), он обобщает выше сказанное и сравнивает понятие скорости в физике и химии.
Какие реакции называют гомогенными и гетерогенными?
Чему равна скорость гомогенной и гетерогенной реакции?
|
Скорость – это отношение перемещения тела в пространстве к промежутку времени, в которое произошло это перемещение.
Координаты тела, следовательно, длина пути; число кадров; количество литров.
Концентрация.
Скорость химической реакции - изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени.
Заполняют схему.
Скорость химической реакции - это изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени.
Для управления реакцией.
Т.к. уменьшается концентрация исходных веществ и увеличивается продуктов реакции.
Гомогенные – реакции, протекающие в однородной среде.
Гетерогенные – реакции между веществами, находящимися в разных агрегатных состояниях.
Гомогенная реакция:
Гетерогенная реакция:
|
Физика,
математика
|
|
5
|
Прежде чем перейти к экспериментальному изучению влияния факторов на скорость, посмотрите на (Слайд №6). Сделайте свои предположения по поводу протекания данных реакций. Будут ли протекать данные реакции, и какие признаки мы должны увидеть в случае их протекания?
Для проверки наших предположений проведем демонстрационный эксперимент. Двое желающих к доске.
Что мы наблюдаем?
Почему мы не увидели признаки реакции? Возможно, наши предварительные рассуждения относительно хода реакции неверны? Давайте для начала запишем уравнения реакций на доске. Обратите еще раз внимание на 1 пробирку, что-нибудь изменилось? О чем это говорит?
Т.е. скорость второй реакции значительно ниже скорости первой.
А как можно увеличить, или уменьшить скорость химической реакции?
Итак, ваша задача экспериментально выяснить, почему реакции идут с разной скоростью, и какими факторами скорость можно изменить. У вас на столах карты инструкции (см. приложение), по которым каждая группа выполняет эксперимент. В них указана методика проведения эксперимента и оформления его результатов. Также в картах к каждому опыту есть задание, которое вам необходимо сделать. На выполнение вам отводиться 10 минут, по истечению времени каждая группа предоставляет отчет по выполненной работе, и мы совместно обсуждаем результаты.
(Слайд №7)
На данном слайде отражены 4 фактора, влияющие на скорость химической реакции.
Начнем с влияния природы реагентов на скорость реакции.
(Слайд №8,9)
Таким образом, многие возможные химические 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. Кислород воздуха прореагировал бы со всем, что может гореть или просто окисляться. «Пострадали» бы все органические вещества, превратившись в углекислый газ и воду. Окружающий мир и мы сами существуем благодаря наличию энергии активации, не позволяющей реакциям идти со значительной скоростью.
Влияние температуры (Слайд №10,11)
Таким образом, при повышении температуры в большинстве случаев скорость химической реакции значительно увеличивается. Однако это не всегда применимо, так как исходные вещества могут начать разлагаться, испаряться растворители или сами вещества.
Вант-Гофф сформулировал свое правило в 90-х годах 19 века.
Рассмотрим его применение на небольшом примере.
Решите задачу: во сколько раз увеличиться скорость некоторой реакции при повышении температуры с 80º до 120º С, если температурный коэффициент реакции равен 3?
Как видите, скорость значительно увеличилась. Происходит это из-за увеличения доли «активных» молекул, участвующих в эффективных соударениях, преодолевающих энергетический барьер реакции.
Влияние концентрации (Слайд №12,13)
Закон действующих масс был сформулирован на основе большого экспериментального материала в 1867 г. норвежцами Гульбергом и Вааге и независимо от них русским ученым Бекетовым. Рассмотрим его действие на примере.
Решите задачу: как измениться скорость реакции образования воды из водорода и кислорода при увеличении концентрации каждого из исходных веществ в 2 раза?
Чтобы осуществилось химическое взаимодействие между частицами, они должны эффективно столкнуться. Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем больше столкновений и соответственно скорость реакции.
Влияние площади поверхности соприкосновения реагентов в гетерогенных реакциях (Слайд №14,15)
В промышленности для проведения гетерогенных реакций используют «кипящий слой». Например, при производстве серной кислоты с его помощью проводят обжиг колчедана.
Суть метода в увеличении площади поверхности реагентов. Измельченный колчедан подают в колонну, снизу под давлением продувают очищенный воздух, который поднимает частицы вверх, а кислород окисляет их. При использование печей, где колчедан просто лежит, взаимодействие идет лишь с верхнем слоем, а значит выход меньше, больше затраты на сырье.
Влияние катализатора (Слайд №16-18)
Катализатор действует как опытный проводник, направляющий группу туристов не через высокий перевал в горах, а по известным ему обходным тропам, по которым можно преодолеть гору значительно легче и быстрее.
Катализатор изменяет механизм реакции и направляет ее по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активацией.
Развитие катализа одно из основных направлений современной химической науки. (Слайд 19,20) Рассмотрим, например, реакцию получения бензола из ацетилена.
Впервые она была осуществлена в конце 19 в Бертло, с выходом лишь 20%. Позже, в 1 половине 20 в. Зелинский стал использовать в качестве катализатора активированный уголь, что позволило снизить температуру до 420⁰С. На сегодняшний день используют катализатор: бис(трифенилфосфин)дикарбонил никеля. Применение данного катализатора позволило увеличить выход до 90% и снизить температуру до 10-100⁰С.
Подумайте, как можно использовать катализ с целью создания экологически безопасных, энерго- и ресурсосберегающих технологий и переработки отходов.
Как видите, развитие катализа – это будущее современной промышленности и науки. Возможно, в скором времени ученым удастся получить катализаторы аналогичные ферментам, тогда наш мир сильно измениться.
|
При взаимодействии сульфата меди(II) и железа идет реакция обмена с образованием сульфата железа(II) и меди, которая будет окрашивать железо в красно-оранжевый цвет.
При взаимодействии хлорида меди(II) и гидроксида калия образуется гидроксид меди, который выпадает в осадок и имеет голубоватый цвет, и хлорид калия.
2 ученика проводят эксперимент.
В первом случае изменений нет, во втором выпадает голубоватый осадок.
Учащиеся записывают уравнения реакций на доске.
Цвет железа слегка изменился на красно – оранжевый. Значит для протекания данной реакции нужно время.
Изменить температуру проведения реакции, концентрацию реагентов, поверхность соприкосновения реагирующих веществ, использовать катализатор или более реакционноспособные, в данной реакции, вещества.
Работая в группах, проводят эксперимент. Выполняют задания.
Оглашают отчеты (см.приложение).
Группа №1: сообщает о проведенной работе, ее результатах и выводе.
Группа №2: сообщает о проведенной работе, ее результатах и выводе.
Учащийся из группы №1 у доски, остальные на местах
Дано: Решение:
  ;
t1=80ºC  =81
t1=120ºC
Ответ: скорость увеличиться в 81 раз.
Группа №3: сообщает о проведенной работе, ее результатах и выводе.
Учащийся из группы №2 у доски, остальные на местах
Решение:
2H2(г)+O2(г)=H2O;
υ=k[H2]2*[O2];
υ=k2[H2]2*2[O2];
υ=8k[H2]*[O2]
Ответ: скорость увеличиться в 8 раз
Группа №5: сообщает о проведенной работе, ее результатах и выводе.
Группа №4: сообщает о проведенной работе, ее результатах и выводе.
Выдвигают свои предположения. Один учащийся из группы №4 направляет ход беседы и аргументирует по заранее дома подготовленному материалу.(см.Приложение)
|
|
|
6
|
Для закрепления изученного давайте проведем блиц-опрос.
Каждая группа, начиная с первой, задает вопрос следующей по номеру группе, которая должна ответить на него. Если группа затрудняется в ответе, вопрос по цепочке передается далее и классу в целом.
|
Самостоятельно проводят блиц-опрос.
|
|
|
7
|
Таким образом, сегодня на уроке мы вспомнили, что такое скорость химической реакции, экспериментально выявили, какие факторы влияют на нее и зачем нам нужны знания о способах управления реакцией.
|
|
|
|
8
|
Домашнее задание:§13, упр.1,2,5,9,10
|
Записывают домашнее задание
|
|
|
|
