Разделы: Химия
Цель урока
- обучающая: продолжить формирование понятия«скорость химических реакций», вывести формулы для вычисления скорости гомогенных и гетерогенных реакций, рассмотреть от каких факторов зависит скорость химических реакций;
- развивающая: учить обрабатывать и анализировать экспериментальные данные; уметь выяснять взаимосвязь между скоростью химических реакций и внешними факторами;
- воспитательная: продолжитьразвитие коммуникативных умений в ходе парной и коллективной работы; акцентировать внимание учащихся на важности знаний о скорости химической реакции протекающих в быту (коррозия металла, прокисание молока, гниение и др.)
Средства обучения: Д. мультимедийный проектор, компьютер, слайды по основным вопросам урока, CD-диск «Кирилл и Мефодий», таблицы на столах, протоколы лабораторной работы, лабораторное оборудование и реактивы;
Методы обучения: репродуктивный, исследовательский, частично поисковый;
Форма организации занятий: беседа, практическая работа, самостоятельная работа, тестирование;
Форма организации работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая, коллективная.
1. Организация класса
Готовность класса к работе.
2. Подготовка к основному этапу усвоения учебного материала. Активизация опорных знаний и умений (Слайд 1, см. презентацию к уроку).
Тема урока «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции».
Задача: выяснить, что есть скорость химической реакции, и от каких факторов она зависит. В ходе урока познакомимся с теорией вопроса по вышеназванной теме. На практике подтвердим некоторые наши теоретические предположения.
Прогнозируемая деятельность учеников
Активная работа учащихся показывает их готовность к восприятию темы урока. Нужны знания учащихся о скорости химической реакции из курса 9 класса (внутрипредметная связь).
Обсудим следующие вопросы (фронтально, слайд 2):
- Зачем нужны знания о скорости химических реакций?
- Какими примерами можно подтвердить то, что химические реакции протекают с различными скоростями?
- Как определяют скорость механического движения? Какова единица измерения этой скорости?
- Как определяют скорость химической реакции?
- Какие условия необходимо создать, чтобы началась химическая реакция?
Рассмотрим два примера (эксперимент проводит учитель).
На столе – две пробирки, в одной раствор щелочи (КOH), в другой – гвоздь; в обе пробирки приливаем раствор CuSO4. Что мы наблюдаем?
Прогнозируемая деятельность учеников
На примерах учащиеся судят о скорости реакций и делают соответствующие выводы. Запись на доске проделанных реакций (двое учащихся).
В первой пробирке реакция произошла мгновенно, во второй – видимых изменений пока нет.
Составим уравнения реакций (два ученика записывают на доске уравнения):
- CuSO 4 + 2КOH = Cu(OH) 2 + К 2 SO 4 ; Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2
- Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu ; Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0
Какой вывод по проведённым реакциям мы можем сделать? Почему одна реакция идёт мгновенно, другая медленно? Для этого необходимо вспомнить, что есть химические реакции, которые протекают во всём объёме реакционного пространства (в газах или растворах), а есть другие, протекающие лишь на поверхности соприкосновения веществ (горение твёрдого тела в газе, взаимодействие металла с кислотой, солью менее активного металла).
Прогнозируемая деятельность учеников
По результатам демонстрированного эксперимента учащиеся делают вывод: реакция 1 – гомогенная, а реакция
2– гетерогенная.
Скорости этих реакций будут математически определяться по-разному.
Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.
3. Усвоение новых знаний и способов действий (Слайд 3)
Скорость реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени
В единице V
(для гомогенной)
На единице поверхности соприкосновения веществ S (для гетерогенной)
Очевидно, что при таком определении величина скорости реакции не зависит от объёма в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов – в гетерогенной.
Прогнозируемая деятельность учеников
Активные действия учащихся с объектом изучения. Занесение таблицы в тетрадь.
Из этого следуют два важных момента (слайд 4):
2) рассчитанная величина скорости будет зависеть от того, по какому веществу её определяют, а выбор последнего зависит от удобства и лёгкости измерения его количества.
Например, для реакции 2Н 2 +О 2 = 2Н 2 О: υ (по Н 2) = 2 υ (по О 2) = υ (по Н 2 О)
4. Закрепление первичных знаний о скорости химической реакции
Для закрепления рассмотренного материала решим расчетную задачу.
Прогнозируемая деятельность учеников
Первичное осмысление полученных знаний о скорости реакции. Правильность решения задачи.
Задача (слайд 5). Химическая реакция протекает в растворе, согласно уравнению: А+В = С. Исходные концентрации: вещества А – 0,80 моль/л, вещества В – 1,00 моль/л. Через 20 минут концентрация вещества А снизилась до 0, 74 моль/л. Определите: а) среднюю скорость реакции за этот промежуток времени;
б) концентрацию вещества В через 20 мин. Решение (приложение 4 , слайд 6).
5. Усвоение новых знаний и способов действий (проведение лабораторной работы в ходе повторения и изучения нового материала, поэтапно, приложение 2).
Нам известно, что на скорость химической реакции влияют разные факторы. Какие?
Прогнозируемая деятельность учеников
Опора на знания 8-9 классов, запись в тетради по ходу изучения материала. Перечисляют (слайд 7):
Природа реагирующих веществ;
Температура;
Концентрация реагирующих веществ;
Действие катализаторов;
Поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).
Влияние всех перечисленных факторов на скорость реакции можно объяснить, используя простую теорию – теорию столкновений (слайд 8). Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.
Отсюда можно сделать выводы:
- Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.
- К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Но для этого частицы должны обладать достаточной энергией.
Минимальный избыток энергии (над средней энергией частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Е а.
Прогнозируемая деятельность учеников
Осмысливание понятия и запись определения в тетрадь.
Таким образом, на пути всех частиц, вступающих в реакцию, имеется некоторый энергетический барьер, равный энергии активации. Если он маленький, то находится много частиц, которые успешно его преодолевают. При большом энергетическом барьере необходима дополнительная энергия для его преодоления, иногда достаточно хорошего «толчка». Я зажигаю спиртовку – я сообщаю дополнительную энергию Е а, необходимую для преодоления энергетического барьера в реакции взаимодействия молекул спирта с молекулами кислорода.
Рассмотрим факторы , которые влияют на скорость реакции.
1) Природа реагирующих веществ (слайд 9).Под природой реагирующих веществ понимают их состав, строение, взаимное влияние атомов в неорганических и органических веществах.
Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции.
Инструктаж.
Самостоятельная формулировка выводов (приложение 3 дома)
План
-
конспект урока
«
Скорость химических реакций
»
(9
класс
)
Цели:
а).
Дидактические.
Расширить и углубить знания о химических реакциях. Сформировать
понятия о скорости химической реакции, рассмотреть влияние различных
факторов на скорость химической реакции. Научить учащихся объяснять эти
факторы с точки зрения внутреннего строения вещества. Продолжить
формирование, закрепление следующих умений и навыков: конструирование
и планирование ответа, работы с книгой
б).
Воспитательные.
Продолжить формирование познаваемости мира и его закономерностей, причинно-следственных связей явлений природы и общества. В процессе работы на уроке развивать чувство самоконтроля. Развитие личности обучающихся, формирование у них гуманистических отношений и экологически целесообразного поведения в быту и в трудовой деятельности.
в).
Развивающие личность учащегося.
В целях развития познавательного интереса планируются занимательные
видеосюжеты с опытами. В целях развития мышления учащегося планируется сравнение скоростей химических реакций в зависимости от факторов, влияющих на них, а также обобщение и систематизация полученных знаний.Развивать умения работать с веществами, выполнять несложные химические опыты, соблюдать правила ТБ.
Тип урока
:
изучение нового материала.
Оборудование
:
штатив с пробирками, пробиркодержатель, спиртовка,
спички, 2 чашки Петри, железный гвоздь, нитки, кристаллизатор с водой.
Реактивы
:
натрий, калий,соляная кислота, гранулы цинка, мрамор, оксид
меди (II
), раствор серной кислоты, раствор хлорида бария, раствор сульфата меди(II
).
На уроке применялись методы:
1. объяснительно-иллюстративный;
2. проблемно-поисковый;
3. репродуктивный;
4. демонстрационные опыты как метод экспериментального обучения химии.
Применение презентации слайдов и демонстрация видеофрагментов опытов.
Приемы обучения
: рассказ с элементами беседы, работа в парах,
дискуссия, объяснение.
За основу рабочей программы взята программа
Химия. Рабочие программы. Предметная линия учебников Г. Е. Рудзитиса, Ф. Г. Фельдмана. 8-9 классы / Н. Н. Гара. - М.: Просвещение.
Учебник
Р у д з и т и с Г. Е.Химия: 9кл.: учеб. для обшеобразоват. организаций с прил. на электронном носителе(DVD )/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - М.: Просвещение,2014-208 c .
Ход урока
I. Организационный этап
(приветствие, проверка готовности
учащихся к уроку).
II.
Актуализация знаний
Учитель демонстрирует опыт1- взаимодействие железа с раствором сульфата меди (II
); опыт 2-взаимодействие хлорида бария с серной кислотой.
Ученики видят, что реакция с хлоридом бария с серной кислотой прошла
мгновенно, а железа и сульфата меди (II
) пока без изменений. Учитель
демонстрирует видеофрагмент со 2 опытом, и учащиеся описывают признаки реакции.
Фронтальная беседа
- Что вы наблюдали?
Ответы учеников-2
химические реакц
ии.
- Обе реакции практически осуществимы?
Ответы учеников
-да
.
- Как вы об этом узнали?
Ответы учеников
-по признакам химических реакций
.
- Сразу мы увидели признаки реакции в данных опытах?
Ответы учеников
-нет
,
1-я реакция прошла быстрее
,
2-я медленнее
.
- Какая физическая величина изменяется с течением времени?
Ответы учеников -
скорость
.
- Зачем нужны знания о скорости химической реакции?
Ответы учеников
-чтобы контролировать и управлять процессами и прогнозировать их протекание
.
- Какими примерами из жизни вы можете подтвердить, что химические
реакции протекают с разными скоростями?
Ответы учеников -
ржавление железа
,
горение газа
,
скисание молока
,
гниение и т
.
д
.
- Как определяют скорость механического движения?
Ответы учащихся-скорость механического движения рассчитывается по формуле : отношение расстояния к времени.
Как определяют скорость химической реакции? Ученики затрудняются
ответить
.
Учитель--как определяют скорость химической реакции, что это за величина, от чего она зависит, вы узнаете сегодня на уроке.
III
.
Изучение нового материала
.
Записывают тему сегодняшнего урока:
«Скорость химической реакции».
Скорость химической реакции
-
это изменение концентрации прореагировавшего или образующегося вещества в единицу времени.
Концентрация вещества часто определяется как число молей в литре.
С
1
-первоначальная концентрация
С 2 -концентрация через некоторое время
Факторы
,
влияющие на скорость химических реакций
:
природа реагирующих веществ;
концентрация реагирующих вещества;
площадь соприкосновения реагирующих веществ;
температура;
катализатор.
Давайте подробно рассмотрим каждый фактор, выполняя демонстрационные
опыты.
А).
Природа реагирующих веществ
Взаимодействие натрия, калия с водой. Опыты показываются
демонстрационно. Обсуждаются их различия, делаются
выводы, что скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ,
следовательно от внутреннего строения веществ. Записи оформляются в виде
таблицы:
Факторы
Уравнения химических реакций
Выводы
Природа реагирующих веществ
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
2K + 2H2O = 2KOH + H2
скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ
Б).
Концентрация реагирующих веществ
Демонстрируется видеофрагмент «Горение серы в кислороде и на воздухе».
При обсуждении приходят к выводу, что скорость прямопропорциональна
концентрации веществ (для реакций в растворах в газообразном состоянии), горение веществ в чистом кислороде происходит интенсивнее, чем на воздухе, где концентрация кислорода в 5 раз меньше.
Демонстрационный опыт. Взаимодействие цинка с соляной разбавленной и концентрированной кислотой. Учащиеся делают вывод, что с концентрированной реакция идет гораздо быстрее.
Концентрацияреагирующих
веществ
S+O2=SO2
Скорость прямопропорциональна концентрации веществ (для реакций в растворах в газообразном состоянии)
Zn+2HCL=ZnCL2+H2
концентрированной кислотой реакция идет быстрее
В). Площадь соприкосновения реагирующих веществ
Лабораторный опыт «Взаимодействие мрамора (кусочек, порошок) с соляной кислотой» Идет обсуждение, что при увеличении площади поверхности реагирующих веществ скорость увеличивается.
Площадь соприкосновения веществ
CaCO3+2HCL=CaCL 2 +H2O+CO2
при увеличении площади поверхности реагирующих веществ скорость химической реакции увеличивается.
Г). Температура
Учитель выполняет демонстрационный опыт « Взаимодействие оксида меди (II
) с серной кислотой» без нагревания и с нагреванием
Температура
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость химических реакций увеличивается в 2-4 раза.
Д). Катализатор
Проблемный опыт : разложение перекиси водорода в присутствии оксида марганца (IV ).
Пояснения: перекись водорода – неустойчивое соединение и постепенно на свету разлагается на воду и кислород. Выделение газа заметно по выделению пузырьков. (демонстрация при нагревании перекиси). Почему перекись разлагается в присутствии оксида марганца ( IV )?
Введение понятия «катализатор».
Проводится демонстрационный опыт.
Учитель проделывает опыт с перекисью водорода и оксидом марганца.
Инструкция для учителя
Реактивы: р-р Н 2 О 2 , МnО 2 , лучина, спички.
В пробирку налейте 2-3 мл 3% раствора пероксида водорода.
Отметьте, что в обычных условиях заметного разложения пероксида водорода не наблюдается.
На кончике шпателя добавьте в пробирку немного диоксида марганца.
Наблюдайте энергичное выделение газа и с помощью тлеющей лучинки убедитесь, что выделяющийся газ кислород.
Запишите уравнение реакции разложения пероксида водорода.
Какой вывод можно сделать? Что произошло с перекисью водорода?
катализа́тор - химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.
Академик однажды шутя описал, что было бы, если бы на вдруг исчезли все катализаторы, суть описания сводилась к тому, что наша планета скоро стала бы безжизненной пустыней, омываемой океаном слабой .
ИНГИБИТОРЫ (от лат mhibeo - останавливаю, сдерживаю), вещества, тормозящие химические реакции.
А теперь тот же опыт, но с кусочками картофеля сырого и отварного. (Учитель проделывает опыт, но ответа не дает). Я намерено объяснять не буду,что происходит в этом случае. Предлагаю вам самим найти ответ и рассказать нам на следующем уроке, оформив свой рассказ, презентацию в виде отчета о проделанной работе. Дается исследовательское задание «Что происходит с перекисью водорода при воздействии сырого картофеля и вареного?»
- К ак вы думаете, в природе существуют катализаторы? (Ферменты) (Да)
Что нового вы узнали на уроке?
Как зависит скорость реакций от различных факторов, как ускорить реакцию?
Где на практике можно применить полученные знания? (Замедление некоторых химических процессов, ускорение некоторых процессов).
IV . ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗНАНИЙ. ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ
Работа по группам.
1.Скорость химической реакции зависит:
А).от природы реагирующих веществ;
Б).от температуры реакции;
В).от присутствия катализатора;
Г).от каждого из перечисленных факторов.
2. Скорость взаимодействия раствора соляной кислоты максимальна с кусочком
железа 3) цинка
магния 4) меди
3 . Скорость взаимодействия раствора соляной кислоты с цинком будет наибольшей, если цинк находится в виде:
1).гранул, 3).стружки,
2).пластинки, 4). порошка.
4. Скорость взаимодействия гранулы цинка максимальна с раствором кислоты
1).угольной, 3) соляной,
2).уксусной, 4) сернистой.
5. В течение одной минуты выделится больше водорода, если для реакции использовать:
А).Zn(гранулы) и CH 3 COOH (10% раствор)
Б).Zn(порошок) и HCl (10% раствор)
В).Zn(гранулы) и HCl (10% раствор)
Г). Zn(порошок) и CH 3 COOH (10% раствор)
6. Почему скоропортящиеся продукты хранят в холодильнике?
а). сохраняется влага,
б).уменьшается скорость химических реакций,
в). улучшаются вкусовые качества,
г). нет правильного ответа.
7. Почему на мукомольных заводах иногда происходят взрывы?
а).мука воспламеняется при низкой температуре;
б). мука имеет большую площадь внешней поверхности;
в).в муке небольшое содержание влаги;
г). нет правильного ответа.
8.Укажите кислоту, в которой цинк будет растворяться наиболее медленно (массовая доля всех кислот в растворе равна 20%):
а) соляная;
б) серная;
в) иодоводородная;
г) уксусная.
9. При комнатной температуре с наименьшей скоростью протекает реакция:
а) гранулированный цинк с 2%-ным раствором Н 2 SО 4
б) порошок цинка с 2%-ным раствором Н 2 SО 4
в) гранулированный цинк с 10%-ным раствором Н 2 SО 4
г) порошок цинка с 10%-ным раствором Н 2 SО 4
V. Рефлексия
К
ласс делится на 4 группы.
(Учитель называет группам по 3 фактора. Если фактор верный, то группа дружно хлопает в ладоши. За каждый верный ответ – 1 балл, за неверный 0).
1 группа : температура , ветер, количество веществ.
2 группа : климат, вода, концентрация веществ .
3 группа : объем; для реакций, катализатор , масса.
4 группа : для твердых веществ – площадь поверхности , природа веществ , электрический ток.
Скорость химической реакции характеризует, насколько превращение веществ протекает быстро или медленно. Изучением скоростей химических реакций занимается химическая кинетика. Одна из важнейших ее задач - управление скоростью реакции.
Для гомогенной реакции, протекающей в постоянном объеме, скорость реакции равна изменению концентрации любого из участвующих в реакции веществ в единицу времени:
Если концентрация уменьшается (С 2 < С 1), то перед дробью ставят знак «минус», т. к. скорость не может иметь отрицательное значение.
1. Природа реагирующих веществ
Например, металлы (натрий и калий) с одним и тем же веществом - водой - реагируют с различными скоростями. Калий очень энергично реагирует с водой, выделяющийся водород загорается на воздухе (рис. 2). Натрий реагирует с водой более спокойно (рис. 1).
Рис. 1. Взаимодействие натрия с водой
Рис. 2. Взаимодействие калия с водой
2. Концентрация исходных веществ
Чем больше концентрация веществ, тем больше вероятность столкновения реагирующих веществ, поэтому - тем больше скорость реакции.
3. Температура
Многие химические процессы ускоряются с ростом температуры. Например, мясо при комнатной температуре испортится гораздо скорее, чем в холодильнике; в странах с влажным тропическим климатом машины ржавеют быстрее, чем в северных широтах.
Например, если к раствору серной кислоты добавить немного черного порошка оксида меди (II), никаких изменений наблюдаться не будет. При нагревании же смеси раствор станет голубым.
4. Давление
Давление оказывает влияние на скорость реакции тогда, когда реакция протекает с участием газообразных веществ. С повышением давления скорость реакции возрастает. Это связано с тем, что с повышением давления расстояние между молекулами уменьшается, поэтому повышается вероятность столкновений молекул, приводящих к превращению вещества.
5. Площадь поверхности соприкосновения исходных веществ
Чем больше степень измельчения твердого вещества, тем больше площадь соприкосновения вещества с раствором. Это, в свою очередь, оказывает влияние на скорость реакции. Чем больше площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость реакции.
6. Присутствие катализатора
Скорость химических реакций может зависеть от присутствия некоторых веществ.
Вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами в ней не расходуются, называют катализаторами .
Если перемешать порошок алюминия с порошком йода, то признаков реакции наблюдаться не будет. Реакция не идет. Но стоит добавить катализатор - капельку воды - как начинается бурная реакция. Вода, в данном случае, участвует в реакции, ускоряя превращение веществ, но сама в ней не расходуется.
Рис. 3. Взаимодействие алюминия с йодом в присутствии воды
Следует помнить, что один катализатор может ускорять одну реакцию, но не ускорять другую. Также существуют реакции, которые протекают быстро без катализатора. Такие реакции называют некаталитическими. Например, это реакции ионного обмена в растворах.
Некоторые реакции при определенных условиях могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Например, углекислый газ при взаимодействии с водой образует угольную кислоту, которая, в свою очередь, разлагается на углекислый газ и воду.
СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3
Такие реакции записывают со знаком обратимости и называют обратимыми.
Если в обратимой реакции скорости прямой и обратной реакции равны, то такое состояние называют химическим равновесием .
Список литературы
1. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§14)
2. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§14)
3. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.
4. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003. (с. 116-131)
1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме) ().
2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().
Домашнее задание
1. с. 99 №№ 3-8 из учебника П.А. Оржековского «Химия: 9-ый класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013.
2. Почему жидкий бензин и этанол горят спокойно, а пары этих веществ в смеси с воздухом взрываются?
3. Что такое катализатор? Каким образом катализатор изменяет скорость химической реакции?
План урок по теме «Скорость химических реакций»,
9 класс
учитель химии О.В. Залозных
Цель: познакомить учащихся с понятием «скорость химических реакций» и факторами, от которых она зависит.
Задачи:
Образовательные: дать понятие о скорости химических реакций и единицах ее измерения. Показать значение ее в природе и человеческой деятельности; установить факторы, влияющие на скорость реакции. Углубить знания о катализаторах. Познакомить учащихся с классификацией химических реакций по признаку фазности (агрегатного состояния): гомо и гетерогенных.
Развивающие: развивать у учащихся навыки управления своей учебной деятельностью; развитие самостоятельного мышления; совершенствование практических навыков при выполнении лабораторных опытов; развитие умения выделять главное в изучаемом материале, наблюдать, сравнивать, анализировать, делать выводы.
Воспитывающие: формировать коммуникативные умения в ходе парной и коллективной работы; развивать самостоятельность; стремление к цели.
Тип урока: урок изучения нового материала
Ресурсы урока: учебники и учебные пособия разных авторов, электронное учебное приложение к учебнику О.С.Габриеляна (9класс), компьютер, мультимедийный проектор
Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, пробиркодержатель.
Реактивы : цинк, магний, медь, раствор серной кислоты, вода, железо (гвоздь и опилки), пероксид водорода, оксид марганца (IV).
Методы и методические приемы: самостоятельная работа с текстом, индивидуальная работа, работа в группах, заполнение таблицы, выполнение тестовых заданий, работа в парах.
Техника безопасности : работа со спиртовкой, раствором серной кислоты
Планируемы результаты:
Предметные :
● знать определение скорости химических реакций
● знать факторы, влияющие на скорость химических реакций
Метапредметные :
● уметь слушать собеседника и вести диалог; уметь признавать возможность существования различных точек зрения
● использовать различные способы поиска, сбора, обработки, анализа и интерпретации информации в соответствии с задачами урока
● уметь излагать свое мнение и аргументировать свою точку зрения
● активное использование речевых средств, информационных средств и ИКТ для решения коммуникативных и познавательных задач
Личностные :
●развивать навыки сотрудничества с учителем и сверстниками в разных ситуациях; умения не создавать конфликтов и находить выходы из спорных ситуаций
●формировать уважительное отношение к чужому мнению
● осуществлять самоконтроль, взаимоконтроль
● оценивать свои достижения на уроке
Ход урока
Организационный этап
Актуализация знаний
Почти неподвижности мука -
Мчаться куда-то со скоростью звука,
Зная прекрасно, что есть уже где-то
Со скоростью
Леонид Мартынов
Ребята, сегодня на уроке у нас очень интересная и очень важная в изучении химических реакций тема. Но начать урок я хочу с интересных фактов:
Скорость лопания мыльного пузыря составляет 0.001 секунды.
Наполеон читал со скоростью две тысячи слов в минуту 12.000 знаков.
Бальзак прочитывал 200 страниц за полчаса.
Скорость ветра от 10 до 15 миль в час.
При кипячении воды, ее молекулы движутся со скоростью 650 метров в секунду
Ураган может двигаться со скоростью 125 миль в час.
Ночью волосы растут медленно. Днём рост волос ускоряется. Между 10 и 11 часами скорость роста самая большая. Пик роста наступает между 14 и 16 часами.
Кровь движется быстро в артериях (500 мм/с), медленнее в венах(150 мм/с), и еще медленнее в капиллярах(1мм/с).
Ребята скажите, что объединяет эти научные факты? (в них говорится о скорости).
Следовательно, о чем мы будем говорить сегодня на уроке? (скорости)
Правильно. Сегодня мы будем говорить о скорости. Но не о той, с которой вы знакомились на уроках физики и математики, а о скорости химических реакций. Итак, тема сегодняшнего урока «Скорость химических реакций».
Как вы думаете, какие вопросы, помогут нам раскрыть тему урока?
(1. Что такое скорость химических реакций? 2. От чего зависит скорость химических реакций?)
Организация познавательной деятельности
А что же такое скорость химической реакции? Чтобы ответить на этот вопрос, предлагаю вам самостоятельно поработать с учебниками и учебными пособиями по химии разных авторов, которые имеются у вас на столах (учащиеся работают с учебникам, выписывают определение понятия «скорость химической реакции» и формулу для ее расчета).
Затем в ходе фронтальной беседы обсуждаем основные вопросы:
Что такое скорость химических реакций? (двое учащихся читают определения из разных источников)
В каких единицах измеряется скорость реакций?
Итак, одна проблема решена. Теперь перейдем ко второму вопросу: «Отчего зависит скорость химических реакций?»
В ходе работы с литературой вы встретились с факторами, влияющими на скорость химической реакции. Какие это факторы? (2 человека перечисляют факторы, можно записать на доске)
А сейчас вы проведете лабораторную работу, в ходе которой определите, как тот или иной фактор влияет на скорость химических реакций. Для этого вы заранее поделились на 5 групп. Каждая группе имеет свое задание. Вам необходимо точно по инструкции провести эксперимент, ответить на предложенные вопросы, заполнить таблицу. Для нахождения ответов на вопросы вы можете воспользоваться имеющейся у вас дополнительной литературой. Не забывайте соблюдать правила техники безопасности. После окончания исследования мы обсудим ваши результаты (учащиеся работают согласно инструктивным картам)
Начнем. В зависимости от того, какие именно вещества реагируют, реакции могут протекать очень быстро, да же со взрывом, с умеренной скоростью или крайне медленно. Поэтому одним из факторов, влияющим на скорость реакции является природа реагирующих веществ. Под природой реагирующих веществ понимают их состав, строение, взаимное влияние атомов друг на друга. А как происходит это влияние, нам сейчас расскажет (выступление группы)
Согласно химической кинетики новые вещества образуются при взаимодействии молекул друг с другом. Поэтому, чем больше частиц в объеме, тем чаще они сталкиваются во времени. Следовательно, концентрации реагирующих веществ так же влияет скорость химических реакций. А каково это влияние нам расскажет (выступление группы)
Следующий фактор, на котором мы остановимся – это температура (выступление учащегося).
Для подавляющего большинства химически реакций их скорость с ростом температуры увеличивается. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа:
при увеличении температуры на каждые 10 0 , скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
Это правило можно отобразить с помощью формулы:
ʋ t 2 = ʋ t 1 γ t 2 - t 1 /10
где, γ – температурный коэффициент, который зависит от природы реагирующих веществ и от катализатора.
Следующий фактор, который нас интересует – это поверхность соприкосновение реагирующих веществ (выступление учащегося).
О влиянии данного фактора на скорость химических реакций можно только в том случае, если реакция гетерогенная, т.е. реагирующие вещества находятся в разных агрегатных состояниях.
Если же реагирующие вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, т.е. реакция гомогенная, то поверхность соприкосновения реагирующих веществ на скорость реакции не влияет.
У нас с вами остался последний фактор, влияющий на скорость химической реакции – это влияние катализатора. Давайте вспомним из курса биологии, какие вещества мы называем катализаторами.
Катализаторы – это вещества, изменяющие скорость реакции, но сами при этом остающиеся неизменными.
В зависимости от того, как катализаторы влияют на скорость реакции, их делят на две группы:
«+» катализаторы – увеличивают скорость химических реакций. Сюда можно отнести большинство биологические катализаторы – ферментов.
«-» катализаторы или ингибиторы – уменьшают скорость химических реакций. Сюда можно отнести антиоксиданты – это природные или синтетические ингибиторы, которые способны замедлять процесс окисления. Их используют для того, чтобы не портились продукты. Например, аскорбиновая кислота.
Мы рассмотрели с вами все факторы, влияющие на скорость химических реакций. Давайте еще раз их назовем.
Первичное закрепление
Выполнение тестового задания (по вариантам), решение задач
Ключ к тесту: 1 вариант – 1-1; 2-1; 3-4; 4-4; 5-3; 6-2; В1 – 3421; В2-2
2 вариант - 1-2; 2-1; 3-2; 4-4; 5-2; 6-3; В1 – 3412; В2-1
Задача: определите, как изменится скорость некоторой реакции:
а) при повышении температуры от 10° до 50° С;
б) при понижении температуры от 10° до 0° С.
Температурный коэффициент реакции равен 3.
Домашнее задание
повторить конспект, заполнить последнюю графу таблицы; индивидуальное задание: на «3» - найти интересные факты по теме «Скорость химической реакции»; на «4» - составить тест по теме «Скорость химической реакции»; на «5» - придумать задачу по теме «Скорость химической реакции»
Рефлексия
В конце урока обучающимся предлагается закончить предложения:
Сегодня я узнал…
Я удивился…
Теперь я умею…
Я хотел бы…
Наибольшее затруднение вызвало…
Своей работой на уроке я … (доволен /не доволен)
Ребята, вы сегодня все прекрасно работали на уроке в роли исследователей. Я вижу, что вы усвоили тему урока, а это было самое главное в нашей с вами совместной работе. Спасибо вам за урок.
Инструктивная карта №1
Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ
Задание: в три пробирки налейте по 1мл кислоты. В первую пробирку поместите магний, во вторую – цинк, а в третью – медь. Сравните скорость взаимодействия металлов с кислотой. В чем, по- вашему, причина в различной скорости реакции взаимодействия кислоты с металлами. Заполните таблицу по проделанному опыту.
| № пробирки | условия опыта | Наблюдения | |
Инструктивная карта №2
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
Задание: в 2 пробирки налейте по 1мл кислоты. В первую пробирку добавьте 0,5мл воды. В обе пробирки поместите 2-3 гранулы цинка. В какой из пробирок выделение газа началось быстрее? Почему? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Заполните таблицу по проделанному опыту.
| № пробирки | условия опыта | Наблюдения | |
Инструктивная карта №3
Зависимость скорости реакции от температуры
Задание: в две пробирки налейте по 1мл кислоты. В обе пробирки поместите 2-3 гранулы цинка. Одну из пробирок нагрейте. В какой из пробирок выделение газа протекает интенсивнее? Почему? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры. Заполните таблицу по проделанному опыту.
| № пробирки | условия опыта | Наблюдения | |
Инструктивная карта №4
Зависимость скорости реакции от поверхности соприкосновения реагирующих веществ (для гетерогенных реакций)
Задание: в две пробирки налейте по 1мл кислоты. В одну пробирку поместите железный гвоздь, а в другую – железные опилки. В какой из пробирок реакция идет быстрее? Почему? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Заполните таблицу по проделанному опыту.
| № пробирки | условия опыта | Наблюдения | |
Инструктивная карта №5
Зависимость скорости реакции от катализаторов
Задание: в две пробирки налейте по 1мл пероксида водорода. В одну пробирку осторожно насыпьте несколько кристалликов оксида марганца (IV). В какой из пробирок наблюдается бурное выделение газа? Почему? Какую роль в этой реакции выполняет оксид марганца? Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от катализаторов. Заполните таблицу по проделанному опыту.
| № пробирки | условия опыта | Наблюдения | |
| Факторы, влияющие на скорость | Выводы |
| Природа реагирующих веществ | |
| Концентрация реагирующих веществ | |
| Температура | |
| Поверхность соприкосновения реагирующих веществ | |
| Катализаторы |
Урок разработала Лопкина Светлана Ивановна
учитель химии и географии
МОУ «Лажъяльская средняя школа» Республики Марий Эл
Предмет: химия
Класс: 9
Тема: Скорость химических реакций
Цель урока : создание условий для осознания и осмысления знаний по теме «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций»»
Задачи урока:
Образовательный аспект:
сформировать понятие «скорость химических реакций», в результате наблюдения, анализа, сравнения, обобщения подвести учащихся к осмыслению зависимости скорости химических реакций от различных факторов;
формирование навыков исследовательской деятельности обучающихся.
Развивающий аспект:
способствовать формированию общеучебных умений:
учебно-интеллектуальных (анализировать факты, устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы);
учебно-информационных (работать с тестами);
учебно-организационных (понимать смысл задания, распределять время для выполнения тестовых заданий и их проверки);
учебно-коммуникативных (умение вести диалог, высказывать свою точку зрения);
способствовать развитию кругозора учащихся.
Воспитательный аспект:
способствовать воспитанию аккуратности, внимательности, осторожности при работе с лабораторным оборудованием и реактивами.
Оборудование:
для лабораторных работ: набор реактивов: раствор HCl , Zn в таблетках и порошкообразный, Fe , Mg ; спиртовки, спички, держатели, пробирки;
на столе учителя: HCl (конц), соль лития, кусочек сахара, спиртовка, спички, тигельные щипцы;
демонстрационная компьютерная техника.
Тип учебного занятия: урок «открытия» новых знаний с элементами исследования
Форма организации: фронтальная, парная работа
Использование педагогических технологий:
технология проблемного обучения;
технология коллективного взаимодействия;
технология критического мышления
обучение на основе учебных ситуаций
Методы и приемы обучения:
проблемный диалог;
побуждающий диалог;
подводящий диалог;
сравнительный метод;
исследование
Ход урока
Деятельность учителя
Деятельность учащихся
I . Мотивационно-целевой этап.
1. Актуализация знаний (3 мин.)
Сегодня у нас необычный урок. Скажите, пожалуйста, любите ли вы сок?
О чем это свидетельствует (с точки зрения химии)? Какие признаки химических реакций наблюдаются при этом? (Слайд 2)
Значит, даже в обыденной жизни мы постоянно имеем дело с химическими реакциями. И сегодня речь у нас пойдет о реакциях.
Так как сегодня мы будем проводить исследование, вспомним основные правила техники безопасности. (Слайд 3)
Не пробуйте вещества на вкус. Старайтесь, чтобы вещества не попадали на кожу лица и рук, так как многие из них вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек.
В случае ожога, пореза обращайтесь к учителю или лаборанту.
Не приступайте к выполнению опыта, не зная, что и как нужно делать.
Не загромождайте свое рабочее место предметами, которые не потребуются для выполнения опыта. Работайте спокойно, без суетливости, не мешая соседям.
Обращайтесь бережно с посудой, веществами и лабораторными принадлежностями.
Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.
2. Целепологание (3 мин.)
Что же изменилось в испортившемся соке с химической точки зрения?
А в чем измеряется вещество?
Какова единица измерения количества вещества?
Но бывает так, что сок может простоять без изменений, и признаков порчи не наблюдается.
Значит ли это, что химические реакции не протекают?
Значит, химические реакции протекают с разной скоростью. И сегодня нам предстоит ознакомиться с понятием «скорость химической реакции» и выявить, от каких факторов она зависит.
Для чего это нужно?
Запишите тему урока.
II . Процессуальный этап. Совместное открытие новых знаний.
1. Понятие о скорости химической реакции. (10 мин.)
В курсе физики вы ознакомились с понятием «скорость движения». Давайте вспомним, что это такое.
Скорость движения – это изменение длины пути в единицу времени:
∆ S
Понятие «скорость химической реакции» во многом сходно с понятием «скорость движения». Как мы уже выяснили, во время химических реакций изменяется количества веществ, как реагирующих, так и продуктов реакций. В жидкостях и газах реакции протекают в определенном объеме, поэтому в жидкой и газообразной среде (гомогенные реакции) скорость химической реакции – это изменение количества вещества в единицу времени в единице объема:
∆ n n ∆с
Ѵ= - , но так как - = с, то Ѵ= ± -
V ∙∆t V ∆t
∆с = с2 -с1 (объяснить, почему перед формулой знак ±)
Единица измерения скорости химической реакции обычно моль/л∙с.
Если в реакции участвует твердое вещество (гетерогенная реакция), то взаимодействие веществ происходит не по всему объему. А только на поверхности твердого вещества, поэтому:
S ∙∆t
где S –площадь поверхности соприкосновения веществ (Слайд 4)
Давайте решим задачу на вычисление скорости химической реакции: в растворе протекает реакция А+ В = С. Какова скорость химической реакции, если начальная концентрация А была 0,8 моль/л, а через 20с снизилась до 0,78 моль/л? (Слайд 5)
2. Физкультминутка (2 мин.)
Вновь у нас физкультминутка
Наклонились, ну-ка, ну-ка!
Распрямились, потянулись,
А теперь назад прогнулись.
Голова устала тоже
Так давайте ей поможем
Вправо-влево, раз и два
Думай, думай, голова.
Хоть зарядка коротка,
Отдохнули мы слегка.
3. Факторы, оказывающие влияние на скорость химических реакций (20 мин.)
Давайте вернемся к нашему примеру.
Что мы можем сделать, чтобы сок сохранился как можно дольше?
Правильно. Итак, первый фактор:
Температура (Слайд 6)
Чем выше температура, тем больше скорость химических реакций; чем ниже температура, тем меньше скорость химических реакций.
Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10ºС скорость реакции увеличивается в 2-4 раза:
Математически правило Вант-Гоффа выражается формулой:
где: – температурный коэффициент;– скорость химической реакции при температурах соответственно.
Решение задачи: Определите, как изменится скорость химической реакции, температурный коэффициент которой 3, при повышении температуры с 10ºС до 40ºС. (Слайд 7)
Большое внимание на классных часах вы уделяли мерам противопожарной безопасности и правилам поведения при пожарах. Вы знаете, что если в помещении пожар, нельзя открывать окна. Почему? Значит, увеличивается скорость реакции горения. - За счет чего увеличивается скорость горения? Вспомните, что такое горение.
На скорость химической реакции влияет: 2) концентрация реагирующих веществ (Слайд 8)
Демонстрация: а) взаимодействие раствора HCl
c
Zn
; б) взаимодействие конц. HCl
c
Zn
. Вывод: чем больше концентрация, тем выше скорость химической реакции. Объяснение: для химического взаимодействия необходимо, чтобы молекулы реагирующих веществ столкнулись. Чем выше концентрация веществ, тем больше таких столкновений, поэтому скорость реакции выше. (В сильном классе вводится понятие о законе действующих масс. По закону действующих масс скорость реакции, уравнение которой А+В=С может быть вычислена по формуле: v 1 = k 1 C A C B , а скорость реакции, уравнение которой А+2В=С, может быть вычислена по формуле: v 2 = k 2 C A C B 2 В этих формулах: C A и C B – концентрации веществ А и В (моль/л), k 1 и k 2 – коэффициенты пропорциональности, называемые константами скоростей реакции
. Эти формулы также называют кинетическими уравнениями.
Составьте кинетические уравнения для следующих реакций: а) H 2 +Cl
2 =2HCl
;
Б) 2 Fe + 3CI 2 = 2 FeCI 3)
Ребята, сейчас вы смотрели взаимодействие раствора HCl c Zn . Как ещё можно увеличить скорость этой реакции, не изменяя температуры и концентрации соляной кислоты? Вы наверняка когда-нибудь растапливали камин или печь, ходили в походы, разжигали костры. Какие брали дрова для костра – крупные поленья или измельчали их? - Как вы думаете, почему? Формулируем вывод:
3) для гетерогенных реакций скорость зависит от площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ. (Слайд 9) Чем больше площадь поверхности соприкосновения, тем больше скорость химической реакции.
– Давайте сравним, как взаимодействуют с раствором HCl два металла – Fe и Mg .
Одинакова ли скорость этих реакций? Почему? Формулируем вывод: следующий фактор, влияющий на скорость химической реакции - 4) природа реагирующих веществ (Слайд 10)
Скажите, как вы думаете, сможем ли мы поджечь кусочек сахара? (Демонстрация) Не получается. А теперь поместим на кусочек сахара несколько крупинок соли лития (сигаретный пепел) (Демонстрация) Сахар загорается. Как вы думаете, почему?
Соли лития – катализаторы горения сахара. 5)следующий фактор – катализатор (Слайд 11)
Вспомните, что такое катализаторы. В нашем организме также имеются катализаторы. Как они называются?
Итак, мы узнали, что такое скорость химической реакции, и от чего она зависит.
III . Самопроверка. Коррекция полученных результатов. (3 мин.)
Предлагаю решить тест, оценить полученные знания. Выберите правильные варианты ответов. (Слайд 12)
1 . Единица измерения скорости химической реакции:
А) м/с В) моль/м
Б) моль/л∙мин Г) м∙с²
2. Фактор, не влияющий на скорость химической реакции:
А) катализатор
Б) концентрации реагирующих веществ
В) форма сосуда, в котором протекает реакция
Г) температура
3. Скорость химической реакции
Zn +2HCl = ZnCl 2 +H 2 будет наибольшей при использовании:
А) кусочка Zn и 5% раствора кислоты
Б) порошка Zn и 5% раствора кислоты
В) кусочка Zn и 10% раствора кислоты
Г) порошка Zn и 10% раствора кислоты
4 . «Растворение» цинка в соляной кислоте будет замедляться при:
А) увеличении концентрации кислоты
Б) раздроблении цинка
В) разбавлении кислоты
Г) повышении температуры
5 . При повышении температуры на каждые 10ºС скорость химической реакции:
А) не изменяется
Б) уменьшается
В) увеличивается в 10 раз
Г) увеличивается в 2-4 раза
Самопроверка: ответы: 1. Б); 2. В); 3. Г); 4. В); 5. Г). (Слайд 13)
IV . Рефлексия. (2 мин.)
Надеюсь, что в ходе нашего урока вы узнали много нового и важного, что может пригодиться в жизни. В ходе урока вы пытались овладеть самым главным в процессе познания – умением находить истину с помощью доказательств, т.е. проводить исследование.
Сейчас я предложу вам небольшой тест. Поставьте плюсики за утверждения. (Слайд 14)
Я узнал(а) много нового.
Мне это пригодится в жизни.
На уроке было над чем подумать.
На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы.
На уроке я поработал(а) добросовестно.
Подсчитайте количество плюсиков. Их количество подсказывает вам, как вы поработали на уроке.
V . Домашнее задание. (Слайд 15) (2 мин.)
1. Решить задачу: Определить скорость химической реакции H 2 +Br 2 = 2HBr , если начальная концентрация водорода была 1 моль/л, а через 30 с стала 0,8 моль/л. (Задача распечатана на листочках)
2. Привести примеры влияния различных факторов на скорость химических реакций, которые вы осуществляете дома, в быту.
Отвечают (как правило, да )
Отвечают:
- Происходит химическая реакция
- Выделение газа, появление запаха
Предполагают:
- Исчезают вкусные и полезные вещества, появляются вещества, ухудшающие вкус сока.
- Количество вещества
- Моль
- Нет, реакции протекают, но медленнее
- Есть реакции полезные, их скорость нужно увеличить; есть реакции вредные, скорость которых нужно уменьшить.
Записывают тему урока
Отвечают
Совместно с учителем выводят формулу и записывают в тетрадь
Решают задачу совместно с учителем
Повторяют упражнения за учителем.
Предполагают: поставить в холодильник.
Проводят лабораторный опыт: а) взаимодействие раствора HCl c Zn при обычной температуре;
б) взаимодействие раствора HCl c Zn при нагревании
Формулируют вывод: чем выше температура, тем больше скорость химических реакций.
Решают задачу.
Отвечают: пламя разгорается с большей силой.
Обсуждение: горение – взаимодействие вещества с кислородом. Когда открываем окно, в комнату врывается поток кислорода (увеличивается концентрация кислорода).
Записывают в тетрадь.
Отвечают: измельченные поленья загораются быстрее, т.к. увеличивается площадь поверхности соприкосновения с кислородом.
Проводят лабораторный опыт: а) взаимодействие раствора HCl c Zn (таб.);
б) взаимодействие раствора HCl c Zn (порош.)
Проводят лабораторный опыт: а) взаимодействие раствора HCl c Fe ;