Факторы влияющие на скорость химической реакции 9 класс конспект

Обновлено: 06.07.2024

Скорость химической реакции показывает, как быстро происходит та или иная реакция. Взаимодействие происходит при столкновении частиц в пространстве. При этом реакция происходит не при каждом столкновении, а только когда частица обладают соответствующей энергией.

Скорость реакции – количество элементарных соударений взаимодействующих частиц, заканчивающихся химическим превращением, за единицу времени.

Определение скорости химической реакции связано с условиями ее проведения. Если реакция гомогенная – т.е. продукты и реагенты находятся в одной фазе – то скорость химической реакции определяется, как изменение концентрации вещества в единицу времени:

υ = ΔC / Δt

Если реагенты, или продукты находятся в разных фазах, и столкновение частиц происходит только на границе раздела фаз, то реакция называется гетерогенной, и скорость ее определяется изменением количества вещества в единицу времени на единицу реакционной поверхности:

υ = Δν / (S·Δt)

1. Температура

Самый простой способ изменить скорость реакции – изменить температуру . Как вам, должно быть, известно из курса физики, температура – это мера средней кинетической энергии движения частиц вещества. Если мы повышаем температуру, то частицы любого вещества начинают двигаться быстрее, а следовательно, сталкиваться чаще.

Однако при повышении температуры скорость химических реакций увеличивается в основном благодаря тому, что увеличивается число эффективных соударений. При повышении температуры резко увеличивается число активных частиц, которые могут преодолеть энергетический барьер реакции. Если понижаем температуру – частицы начинают двигаться медленнее, число активных частиц уменьшается, и количество эффективных соударений в секунду уменьшается. Таким образом, при повышении температуры скорость химической реакции повышается, а при понижении температуры — уменьшается .

Обратите внимание! Это правило работает одинаково для всех химических реакций (в том числе для экзотермических и эндотермических). Скорость реакции не зависит от теплового эффекта. Скорость экзотермических реакций при повышении температуры возрастает, а при понижении температуры – уменьшается. Скорость эндотермических реакций также возрастает при повышении температуры, и уменьшается при понижении температуры.

Более того, еще в XIX веке голландский физик Вант-Гофф экспериментально установил, что скорость большинства реакций примерно одинаково изменяется (примерно в 2-4 раза) при изменении температуры на 10 о С.

Правило Вант-Гоффа звучит так: повышение температуры на 10 о С приводит к увеличению скорости химической реакции в 2-4 раза (эту величину называют температурный коэффициент скорости химической реакции γ).

Точное значение температурного коэффициента определяется для каждой реакции.

здесь v₂ — скорость реакции при температуре T₂,

v₁ — скорость реакции при температуре T₁,

γ — температурный коэффициент скорости реакции, коэффициент Вант-Гоффа.

В некоторых ситуациях повысить скорость реакции с помощью температуры не всегда удается, т.к. некоторые вещества разлагаются при повышении температуры, некоторые вещества или растворители испаряются при повышенной температуре, т.е. нарушаются условия проведения процесса.

Также изменить число эффективных соударений можно, изменив концентрацию реагирующих веществ . Понятие концентрации, как правило, используется для газов и жидкостей, т.к. в газах и жидкостях частицы быстро двигаются и активно перемешиваются. Чем больше концентрация реагирующих веществ (жидкостей, газов), тем больше число эффективных соударений, и тем выше скорость химической реакции.

На основании большого числа экспериментов в 1867 году в работах норвежских ученых П. Гульденберга и П. Вааге и, независимо от них, в 1865 году русским ученым Н.И. Бекетовым был выведен основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их коэффициентам в уравнении химической реакции.

Для химической реакции вида: aA + bB = cC + dD закон действующих масс записывается так:

здесь v — скорость химической реакции,

C_A и C_B — концентрации веществ А и В, соответственно, моль/л

k – коэффициент пропорциональности, константа скорости реакции.

Например , для реакции образования аммиака:

закон действующих масс выглядит так:

Константа скорости реакции k показывает, с какой скоростью будут реагировать вещества, если их концентрации равны 1 моль/л, или их произведение равно 1. Константа скорости химической реакции зависит от температуры и не зависит от концентрации реагирующих веществ.

В законе действующих масс не учитываются концентрации твердых веществ, т.к. они реагируют, как правило, на поверхности, и количество реагирующих частиц на единицу поверхности при этом не меняется.

В большинстве случаев химическая реакция состоит из нескольких простых этапов, в таком случае уравнение химической реакции показывает лишь суммарное или итоговое уравнение происходящих процессов. При этом скорость химической реакции сложным образом зависит (или не зависит) от концентрации реагирующих веществ, полупродуктов или катализатора, поэтому точная форма кинетического уравнения определяется экспериментально, или на основании анализа предполагаемого механизма реакции. Как правило, скорость сложной химической реакции определяется скоростью его самого медленного этапа (лимитирующей стадии).

3. Давление

Концентрация газов напрямую зависит от давления . При повышении давления повышается концентрация газов. Математическое выражение этой зависимости (для идеального газа) — уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV = νRT

Таким образом, если среди реагентов есть газообразное вещество, то при повышении давления скорость химической реакции увеличивается, при понижении давления — уменьшается .

Например. Как изменится скорость реакции сплавления извести с оксидом кремния:

при повышении давления?

Правильным ответом будет – никак, т.к. среди реагентов нет газов, а карбонат кальция – твердая соль, нерастворимая в воде, оксид кремния – твердое вещество. Газом будет продукт – углекислый газ. Но продукты не влияют на скорость прямой реакции.

4. Катализатор

Катализаторы – это химические вещества, участвующие в химической реакции, изменяющие ее скорость и направление, но не расходующиеся в ходе реакции (по окончании реакции не изменяющиеся ни по количеству, ни по составу). Примерный механизм работы катализатора для реакции вида А + В можно представить так:

A + K = AK

AK + B = AB + K

По фазовому состоянию катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ.

Гомогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе (газ, раствор). Типичные гомогенные катализаторы – кислоты и основания. органические амины и др.

Гетерогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Как правило, гетерогенные катализаторы – твердые вещества. Т.к. взаимодействие в таких катализаторах идет только на поверхности вещества, важным требованием для катализаторов является большая площадь поверхности. Гетерогенные катализаторы отличает высокая пористость, которая увеличивает площадь поверхности катализатора. Так, суммарная площадь поверхности некоторых катализаторов иногда достигает 500 квадратных метров на 1 г катализатора. Большая площадь и пористость обеспечивают эффективное взаимодействие с реагентами. К гетерогенным катализаторам относятся металлы, цеолиты — кристаллические минералы группы алюмосиликатов (соединений кремния и алюминия), и другие.

Пример гетерогенного катализа – синтез аммиака:

В качестве катализатора используется пористое железо с примесями Al₂O₃ и K₂O.

Сам катализатор не расходуется в ходе химической реакции, но на поверхности катализатора накапливаются другие вещества, связывающие активные центры катализатора и блокирующие его работу (каталитические яды). Их необходимо регулярно удалять, путем регенерации катализатора.

В биохимических реакция очень эффективными оказываются катализаторы – ферменты. Ферментативные катализаторы действуют эффективно и избирательно, с избирательностью 100%. К сожалению, ферменты очень чувствительны к повышению температуры, кислотности среды и другим факторам, поэтому есть ряд ограничений для реализации в промышленных масштабах процессов с ферментативным катализом.

Катализаторы не стоит путать с инициаторами процесса и ингибиторами.

Например , для инициирования радикальной реакции хлорирования метана необходимо облучение ультрафиолетом. Это не катализатор. Некоторые радикальные реакции инициируются пероксидными радикалами. Это также не катализаторы.

Ингибиторы – это вещества, которые замедляют химическую реакцию. Ингибиторы могут расходоваться и участвовать в химической реакции. При этом ингибиторы не являются катализаторами наоборот. Обратный катализ в принципе невозможен – реакция в любом случае будет пытаться идти по наиболее быстрому пути.

5. Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Для гетерогенных реакций одним из способов увеличить число эффективных соударений является увеличение площади реакционной поверхности . Чем больше площадь поверхности контакта реагирующих фаз, тем больше скорость гетерогенной химической реакции. Порошковый цинк гораздо быстрее растворяется в кислоте, чем гранулированный цинк такой же массы.

6. Природа реагирующих веществ

На скорость химических реакций при прочих равных условиях также оказывают влияние химические свойства, т.е. природа реагирующих веществ.

Менее активные вещества будут имеют более высокий активационный барьер, и вступают в реакции медленнее, чем более активные вещества.

Более активные вещества имеют более низкую энергию активации, и значительно легче и чаще вступают в химические реакции.

Более стабильные вещества — это, например, те вещества, которые окружают нас в быту, либо существуют в природе.

Например , хлорид натрия NaCl (поваренная соль), или воды H₂O, или металлическое железо Fe.

Более активные вещества мы можем встретить в быту и природе сравнительно редко.

Например , оксид натрия Na₂O или сам натрий Na в быту и в природе не не встречаем, т.к. они активно реагируют с водой.

При небольших значениях энергии активации (менее 40 кДж/моль) реакция проходит очень быстро и легко. Значительная часть столкновений между частицами заканчивается химическим превращением. Например, реакции ионного обмена происходят при обычных условиях очень быстро.

При высоких значениях энергии активации (более 120 кДж/моль) лишь незначительное число столкновений заканчивается химическим превращением. Скорость таких реакций пренебрежимо мала. Например, азот с кислородом практически не взаимодействует при нормальных условиях.

При средних значениях энергии активации (от 40 до 120 кДж/моль) скорость реакции будет средней. Такие реакции также идут при обычных условиях, но не очень быстро, так, что их можно наблюдать невооруженным глазом. К таким реакциям относятся взаимодействие натрия с водой, взаимодействие железа с соляной кислотой и др.

Вещества, стабильные при нормальных условиях, как правило, имеют высокие значения энергии активации.

Скорость химических реакций

Ключевые слова конспекта: Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции: природа реагирующих веществ, площадь их соприкосновения, температура, концентрация, катализатор. Катализ. Ферменты. Ингибиторы.

Скорость — это отношение изменения какой-либо величины к промежутку времени, за которое это изменение произошло. Химические реакции протекают с разными скоростями. Одни практически мгновенно, например смесь водорода с кислородом (гремучая смесь) взрывается за доли секунды. Быстро протекает реакция нейтрализации, т. е. взаимодействие растворов кислоты со щёлочью (основанием):

Другие реакции протекают значительно медленнее, например брожение глюкозы или коррозия металлов:

Что же понимается под скоростью химической реакции? Предположим, некоторое взаимодействие протекает по схеме А + В = АВ. В ходе реакции вещества А и В расходуются, превращаясь в новое вещество АВ. Изменение количества веществ, участвующих в химической реакции, характеризует такая величина, как концентрация.

В ходе реакции концентрация исходных веществ (реагентов) уменьшается, а концентрация продукта реакции увеличивается. Изменение концентраций во времени и характеризует скорость химической реакции.

Математически эту закономерность можно выразить следующей формулой:

Если в приведённой формуле С₁ и С₂ — это начальная и конечная концентрации одного из реагентов, то разность С₂ – С₁ имеет отрицательное значение, ведь С₂ 0.

Размерность скорости реакции легко определить: концентрация измеряется в моль/л, время — в секундах, следовательно, единицей скорости реакции является 1 моль/(л • с).

Управление скоростью химической реакции имеет большое значение. Увеличение скорости реакции позволяет получить больше продуктов реакций: стали, пластмасс, химических удобрений, лекарств, топлива и др. Замедление скорости реакции позволяет уменьшать потери металла от коррозии, дольше сохранять продукты питания и т. д.

Рассмотрим, какие факторы влияют на скорость химической реакции.

✅ 1. Природа (состав и строение) реагирующих веществ. Реакции между органическими веществами протекают медленнее подобных реакций между неорганическими веществами. По-разному взаимодействуют галогены с водородом: фтор — со взрывом, хлор — со взрывом лишь при нагревании, бром — без взрыва, а реакция водорода с йодом является эндотермической и протекает медленно. Интенсивность взаимодействия щелочных металлов с водой зависит от их восстановительных свойств, которые усиливаются с увеличением радиуса атома.

✅ 2. Температура. Зависимость скорости химической реакции от температуры была установлена в конце 1884 г. голландским учёным Якобом Хендриком Вант-Гоффом.

Математическое выражение правила Вант-Гоффа записывают следующим образом:

Например, температурный коэффициент какой–либо реакции близок к 3. Это означает, что при повышении температуры на 20 °С скорость реакции возрастёт в 9 раз:

✅ 3. Площадь соприкосновения реагирующих веществ. Этот фактор учитывается для гетерогенных реакций. Напомним, что гетерогенными (от греч. heteros — другой) называются реакции, идущие между веществами разного агрегатного состояния, т. е. имеющими поверхность раздела. Например, на поверхности соприкосновения жидкости или газа с твёрдым веществом и т. д.

✅ 4. Концентрация реагирующих веществ. Зависимость была установлена норвежскими учёными Като Максимилианом Гульдбергом и Петером Вааге в 1867 г. и получила название закона действующих масс.

Математическое выражение закона действующих масс для реакции aА + bВ = dD выглядит так:

где υ — скорость химической реакции, С_А и С_B — концентрации реагентов А и В, а и b — коэффициенты в уравнении реакции, k — коэффициент пропорциональности — константа скорости реакции, которая показывает скорость химической реакции при концентрации реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

Например, для второй стадии производства азотной кислоты, которая описывается уравнением 2NO + O₂ = 2NO₂↑, закон действующих масс отражает формула υ = k • C 2 (NO) • С(O₂)

Если в гетерогенной реакции принимает участие твёрдое вещество, его концентрация не входит в уравнение закона. Например, для реакции между раскалённым оксидом меди(II) и водородом СuО + Н₂ = Сu + Н₂O справедливо следующее выражение: υ = k • С(Н₂)

Это означает, что внесение дополнительного количества твёрдого вещества (оксида меди(II)) не оказывает влияния на скорость реакции.

✅ 5. Катализатор. Напомним, что катализаторами (от греч. katalysis — разрушение) называются вещества, изменяющие скорость химической реакции и не входящие в состав продуктов реакции.

Современную химическую промышленность невозможно представить без использования катализаторов. С их помощью ускоряют химические процессы, чтобы быстрее получить нужные вещества и уничтожить вредные (например, химические отходы). Производство минеральных кислот, аммиака и метанола, уксусной кислоты и полимеров, нефтепереработка и производство лекарственных препаратов — около 90 % всех химических производств основано на применении катализаторов.

С помощью катализаторов удаётся повысить производительность химических процессов и уменьшить себестоимость продукции. Катализаторы также позволяют сделать производство экологически более безопасным, т. е. уменьшить загрязнение окружающей среды вредными выбросами.

Катализаторы вошли в жизнь человека, когда он стал использовать процессы брожения для получения уксуса из виноградного сока, варить сыр и выпекать хлеб. Ведь все эти процессы протекают в присутствии биологических катализаторов, или ферментов (от лат. fermentum — закваска). Их также называют энзимами.

Ферменты содержатся во всех живых клетках. Они направляют, регулируют и многократно ускоряют биологические процессы, играя тем самым важную роль в обмене веществ и энергии.

Обратное влияние на скорость химической реакции оказывают ингибиторы (от лат. inhibere — сдерживать, останавливать) — вещества, подавляющие или задерживающие течение физиологических и физико-химических (главным образом, ферментативных) процессов. Такие вещества важны, как и катализаторы: ингибиторы коррозии, например, помогают сохранить металлы от разрушения.

Цель: - Сформировать понятие о факторах, влияющих на изменение скорости химических реакций (концентрации, площади соприкосновения реагирующих веществ, наличия катализатора, температуры, природы реагирующих веществ).

Тип урока: изучение нового материала

Организационный момент.

Актуализация опорных знаний.

Задача № 1 (у доски)

За 17 сек концентрация одного из реагирующих веществ изменилась от о,77 до 0,34 моль/л. Рассчитайте среднюю скорость реакции за данный промежуток времени.

С1 = 0.77 моль /л

С2 = 0,34 моль /л

Найти:

Решение:

υ= - ∆C / ∆t = - С₂- С₁/ ∆t подставим значения в формулу

υ = - 0,34 - 0.77/ 10 = 0,043моль /л· с

Ответ: υ=0,043 моль /л· с

Изучение нового материала.

Известно, что одни химические реакции протекают за малые доли секунды, другие же за минуты, часы, дни. Мгновенно протекают реакции: взрыв петарды, горение пороха, взрыв гремучего газа, реакции между ионами. Медленно - ржавление, окисление золотых изделий, гниение листвы, брожение сока и др.

А теперь мы должны подумать, что может повлиять на скорость реакции, на ее увеличение или уменьшение, какие факторы. Скорость химической реакции зависит от условий ее протекания, важнейшими из которых являются:

а) природа реагирующих веществ;

б) концентрация реагирующих веществ;

в) площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ;

д) наличие катализатора.

А теперь рассмотрим их более подробно.

1).Концентрация (для веществ в растворенном состоянии и газов):

Если провести несколько опытов, то можно в этом убедиться.

Как думаете, если в стакане №1 хлорноватая кислота, в стакане №2

йодоводородная кислота. В цилиндр №1 первой пары налито 50мл раствора из

стакана № 1 , во второй паре — 25мл раствора и 25мл воды, в третьей - 12,5мл

раствора и 37,5мл воды.

В какой колбе быстрей протекает реакция?

В колбе №1, так как скорость выше.

ВЫВОД: Значит, чем выше концентрация, тем чаще происходят

столкновения молекул, следовательно, скорость реакции больше.

Давайте попытаемся ответить на вопрос, что сгорает быстрее: полено или деревянные щепки той же массы. Что же еще влияет на скорость?

2)Площадь соприкосновения реагирующих веществ:

Две пробирки: в пробирку №1 помещаем гранулу цинка, а в пробирку №2 -

порошок цинка и в обе пробирки добавляем соляную кислоту. Что мы видим?

Сделаем вывод: Для веществ в твердом состоянии скорость реакции прямо пропорциональна поверхности реагирующих веществ.

Можно увеличить скорость реакции, используя специальные вещества. Как они называются? Катализаторы.

3) Влияние катализатора:

Катализаторы - вещества, участвующие в химической реакции и увеличивающие

ее скорость, оставаясь в конце реакции неизменными.

В присутствии катализатора молекулы становятся более реакционноспособными, следовательно, с большей скоростью протекает множество сложных химических реакций. Создание аналогичных ферментам искусственных катализаторов – мечта химиков! Они играют важную роль в производстве сыра, вина и хлеба.

Но также известны вещества, которые замедляют скорость химической реакции. Они называются ингибиторами. Где же их можно использовать?

Защита от коррозии, подавляют в организме у нас различные вредные реакции окисления, для перевозки соляной кислоты.

Итак, мы с вами увидели, что катализатор участвовал в реакции, но остался в конце неизменным.

Сделаем ВЫВОД : Катализатор увеличивает скорость химической реакции, но не расходуется.

4)Природа реагирующих веществ:

Сейчас вы увидите два опыта: взаимодействие с водой различных металлов.

Металлы (Nа, Zn) с одним и тем же веществом реагируют с различной скоростью.

Какой же фактор еще влияет на скорость химической реакции?

Сделаем ВЫВОД ; На скорость химической реакции оказывает влияние

природа реагирующих веществ.

5)Влияние температуры:

Взаимодействие оксида меди с серной кислотой. Две одинаковые пробирки:

Если одну нагреем, а другую оставим без изменений.

Что увидим? Пробирка №2 осталась практически без изменений, а в

пробирке №1 произошло взаимодействие.

ВЫВОД: При повышении температуры скорость реакции увеличивается.

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа:

при увеличении температуры на каждые 100, скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

Это правило можно отобразить с помощью формулы:

где, γ – температурный коэффициент, который зависит от природы реагирующих веществ и от катализатора.

Химическое равновесие

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.

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.

Какие факторы влияют на скорость химической реакции?( I -температура, 2-концентрация, 3-площадъ соприкосновения реагирующих веществ, 4-природа реагирующих веществ, 5-катализатор.)

Как вы думаете, в природе существуют катализаторы? (Ферменты) (Да)

Где на практике можно применить полученные знания? (Замедление некоторых химических процессов, ускорение некоторых процессов).

4.Решение задач

№1 В замкнутый сосуд вместимостью 5 л помещены: водород массой 0,8 г и хлор. Через 10 с в результате реакции масса водорода снизилась до 0,3 г. Вычислите среднюю скорость реакции.

5.Домашнее задание

1.Предположите, как можно ускорить реакцию между бромом и водородом (повысить температуру и повысить давление)

2. При температуре 20 градусов реакция протекает за 2 минуты. За какое время будет протекать эта же реакция при: а)при 0 градусов, б) при 50 градусах?

При увеличении температуры на 10 градусов, скорость реакции возрастает в 2 раза.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Домашнее задание с ответами .doc

Домашнее задание

Задание №1 . (2 балла)

Предложите способы ускорения разложения бытовых отходов, используя изученные вами факторы, влияющие на скорость химической реакции. Ответ обоснуйте.

Сортировка (разные вещества разлагаются с различной скоростью);

Сжечь (влияние температуры), выделяющуюся при этом тепловую энергию используют, например для подогрева воды.

- А какие именно отходы вы бы предложили сжечь, и что делать с остальными?

При горении некоторых веществ выделяются ядовитые газы, что вызывает дополнительные проблемы. Кроме того, потребность человечества в материалах так высока, что мы не можем "разбрасываться", просто сжигания их. Большинство отходов необходимо пускать во вторичную переработку, предприятия, которые этим занимаются, являются, как правило, достаточно прибыльными.

Измельчение (увеличение площади соприкосновения веществ).

Задание №2 (1 балл)

Проведите дома проблемный эксперимент

Купите в аптеке раствор перекиси водорода. Возьмите кусочек отварного картофеля и кусочек сырого. На каждый налейте немного перекиси водорода. Что наблюдаете? Почему? Попытайтесь объяснить наблюдаемые.

Задание №3. (2 балла)

Знание влияния различных факторов на скорость химической реакции широко применяется в промышленности. Например, первая стадия получения серной кислоты в промышленности - обжиг железного колчедана

4FeS _2(ТВ) + 11O _2(г) = 2Fe ₂ O _3(ТВ) + 8SO _2(г) ↑+ Q

Предложите минимум 2 фактора, которые могли бы увеличить скорость химической реакции.

Задание №4 Экспесс-тест (5 баллов)

1) Зачем нам дома нужен холодильник? (С точки химика)?

2) Почему в лабораторных условиях для проведения реакции гидролиза сахарозы раствор нужно кипятить, а в пищеварительном тракте эта реакция идет при t 36,6 ͦ С и гораздо быстрее?

3) Почему скорость реакции горения веществ в кислороде больше, чем в воздухе? (В воздухе кислорода всего 21%, соответственно в чистом О ₂ вещество сгорает быстрее.)

4) На каком принципе основано тушение костра разбрасыванием горящих дров? (Скорость горения тем выше, чем больше V и меньше S поверхности сгораемого материала.)

5) Железо окисляется и на воздухе, и в кислороде. Почему оно горит в кислороде и не горит на воздухе? (Концентрация кислорода в воздухе ниже, чем в чистом кислороде, для окисления его хватает, а для горения- нет.)

Задание №5 . (5 баллов)

Дайте характеристику реакции 2 SO ₂ + O ₂ ↔2 SO ₃ + Q :

а) по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции (реакция соединения);

б) по тепловому эффекту (экзотермическая);

в) по изменению степеней окисления (окислительно-восстановительная);

г) по использованию катализатора (каталитическая);

д) по направлению (обратимая).

Домашнее задание

Задание №1 . (2 балла)

Задание №2 (1 балл)

Проведите дома проблемный эксперимент

Задание №3. (2 балла)

4FeS _2(ТВ) + 11O _2(г) = 2Fe ₂ O _3(ТВ) + 8SO _2(г) ↑+ Q

Предложите минимум 2 фактора, которые могли бы увеличить скорость данной химической реакции.

Задание №4 (5 баллов)

1) Зачем нам дома нужен холодильник? (С точки химика)?

3) Почему скорость реакции горения веществ в кислороде больше, чем в воздухе?

4) На каком принципе основано тушение костра разбрасыванием горящих дров?

5) Железо окисляется и на воздухе, и в кислороде. Почему оно горит в кислороде и не горит на воздухе?

Дайте характеристику реакции 2 SO ₂ + O ₂ ↔ 2 SO ₃ + Q :

а) по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции

б) по тепловому эффекту

в) по изменению степеней окисления

г) по использованию катализатора

д) по направлению

Задание № 6 . (4 балла)

О темпах увеличения количества выбрасываемого в атмосферу в результате деятельности человека диоксида углерода можно судить по следующему факту: в 1900 году это количество (в пересчете на углерод) исчислялось 600 млн. т углерода в виде СО ₂ , а в 2000 году – уже 6 млрд. т углерода! Какова средняя скорость выделения углекислого газа в год?

Назовите основные виды человеческой деятельности, влияющей на баланс поглощенного и выделившегося диоксида углерода. К каким последствиям приводит повышение концентрации этого газа в земной атмосфере?

Задание №7. (1-2 балла)

Как известно монооксид углерода (угарный газ) - является опасным загрязнителем атмосферы, также это яд, который образуется при неполном сгорании угля в печи. Он является одной из причин отравления человека:

Предложите хотя бы 1 способ смещения равновесия данной реакции влево – к относительно безопасным продуктам.

Выбранный для просмотра документ КОНСПЕКТ УРОКА .doc

Цель : создать условия для исследования учащимися факторов, влияющих на скорость химической реакции, ситуацию для самостоятельного мышления учащихся.

- продолжить формирование понятия скорость химической реакции;

- углубить знания учащихся о факторах, влияющих на скорость химической реакции;

- рассмотреть влияние различных факторов на скорость химической реакции на основании теории столкновения частиц при химических реакциях;

- развивать умения делать выводы о зависимости скорости химической реакции от различных факторов;

- развивать навыки экспериментальной и практической работы с веществами;

- развивать мотивацию изучения предмета при обращении к жизненному опыту школьников, раскрытии практического значения новых знаний в процессе проведения эксперимента;

- формировать научное мышление учащихся в процессе установления причинно-следственных связей, сравнения и наблюдения объектов и процессов, применения знаний и умений в новых ситуациях;

- формировать научное мировоззрение школьников при усвоении мировоззренческой идеи курса: зависимости протекания химических реакций от природы реагентов, внешних условий и др.

Форма работы: индивидуальная, парная.

Методы работы: частично проблемно – поисковый, лабораторный опыт как метод экспериментального изучения химии.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, дидактические карточки, карточки – бонусы,

Лабораторное оборудование: пробирки, штативы, спиртовка, вода, Fe , Zn , Mg , HCl 10% и 20%, H ₂ O ₂ , MnO ₂ , CaCO _{3 (кус)} , CaCO _{3 (порошок)} ,раствор H ₂ SO ₄ , CuO .

Организационный момент

Актуализация знаний

Есть реакции, которые протекают очень быстро, практически мгновенно и реакции, протекающие медленно. Опыт демонстрационный (образование осадка). А вот реакция ржавления проходит медленно и, если мы попытаемся заложить этот опыт, то нам придется ждать результатов несколько дней (слайд 3)

Давайте вспомним, что такое скорость химической реакции?

Далее один из учеников даёт определение и записывает на доске формулу для расчёта скорости химической реакции (слайд 4)

III . Мотивация познавательной деятельности (создание проблемной ситуации):

Вокруг нас и внутри нас постоянно происходят какие-то химические реакции: на кухне, в организме, в лаборатории, на производстве. Одни реакции мы хотели бы ускорить, другие замедлить, например, разложение отходов, огромное количество которых стало существенной проблемой для всего человечества (слайд 5). Как вы думаете, куда идет тот мусор, который мы выбрасываем? Далее развивается дискуссия, на которой обсуждаются вопросы:

- Насколько быстро разлагается, например, пищевые отходы?

- А бумага, древесина, текстиль, металлы?

Учащиеся делают вывод, что огромное количество мусора лежит годами. Задача человека - научиться управлять скоростью химических процессов в своих интересах.

- Как связана данная проблема с нашим уроком химии?

- Что нужно знать, чтобы уметь управлять скоростью химической реакции?

- Какие факторы влияют на скорость химической реакции?

- Как мы можем это проверить?

-Сегодня, с помощью эксперимента, мы попытаемся узнать, как некоторые факторы могут повлиять на скорость химической реакции.

Экспериментальные исследования показали, что основные факторы, влияющие на скорость химических реакций, это:

природа реагирующих веществ;

концентрация реагирующих веществ;

площадь поверхности соприкосновения реагентов;

температура, при которой проводится реакция;

присутствие в реакции катализатора.

Сейчас вам предстоит экспериментально доказать влияние этих факторов на с.х.р.

IV . Решение проблемы. Изучение нового материала

При выполнении химического эксперимента вы будите пользоваться инструктивными картами (путевой лист урока). В которые запишите свои наблюдения, уравнения химических реакций и выводы по результатам проведенных экспериментов. В конце урока вы сдадите мне их на проверку. Итак. Первый фактор, влияющий на скорость химической реакции это…

1. Природа реагирующих веществ

У каждого вещества свой характер, свой темперамент, своя скорость взаимодействия с другим веществом.

Обратимся к хорошо известной реакции металла с кислотой. Перед вами 3 пробирки c разными металлами: Mg , Zn , Fe . Прочтите в инструктивной карте, что вам необходимо сделать с предложенными металлами. ( Провести химическую реакцию между металлами и соляной кислотой) Учащиеся читают инструктивные карты. Выполняют самостоятельно эксперимент, записывают свои наблюдения и делают вывод по полученным результатам.

По скорости выделения пузырьков водорода убеждаются во влиянии природы вещества на скорость реакции. Записывается вывод: чем активнее металл, вступающий в реакцию, тем быстрее идет эта реакция (слайд 7, 8)

Вопрос учителя: как вы можете определить, какой из металлов более активен не проводя эксперимента? (Работа с рядом активности металлов)

2 . Температура

В пробирку с оксидом меди ( II ) добавили раствор разбавленной серной кислоты. Что наблюдаете? Осторожно нагрейте смесь. Что изменилось? Почему? Какой вывод можно сделать на основании результата этого опыта? Вывод: При повышении температуры скорость большинства химических реакций существенно увеличивается (слайд 7, 8)

3. Площадь поверхности соприкосновения

В пробирку с кусочком мела и порошком мела добавьте немного раствора соляной кислоты. Одинаково ли протекают реакции? Почему? Сделайте вывод (слайд 11.12)

Вывод: Чем больше площадь соприкосновения реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции

4. Концентрация реагирующих веществ

Все вещества состоят из молекул, поэтому естественно предположить, что для того чтобы вступить в реакцию, две молекулы должны достаточно сблизиться.

Как вы думаете, когда более вероятно столкнуться с другими людьми в метро рано утром, вечером или в час пик? Так и в химической реакции, чем выше концентрация реагирующих веществ, тем чаще происходят столкновения молекул, тем быстрее будет протекать реакция. Давайте проверим это предположение экспериментально. Налейте в 2 пустые пробирки немного раствора соляной кислоты, содержимое одной пробирки разбавьте водой приблизительно в 2 раза. В каждую пробирку опустите по 1 грануле цинка. Что наблюдаете? Подтвердилось ли наше предположение? (Слайд 13,14).

5. Влияние катализатора

1) Налейте в пробирку немного раствора H ₂ O ₂. Видны ли признаки реакции? Добавьте в пробирку небольшое количество оксида марганца ( II ). Что наблюдаете?

2) Положите в пробирку гранулу цинка и добавьте немного раствора соляной кислоты, что наблюдаете? Опустите в реакционный раствор медную проволоку. Изменился ли ход реакции? Что наблюдаете? Почему? Как вы думаете какую роль выполняют в этих реакциях оксида марганца ( II ) и медь? Сделайте выводы?

Вывод: Катализаторы – вещества, ускоряющие протекание химической реакции. Ингибиторы – вещества, замедляющие протекание химической реакции.

Как называются вещества, выступающие в качестве катализаторов в живых организмах? (Слайд 15,16)

V . Оформление полученных результатов

Самостоятельная работа учащихся.

VI . Закрепление и обобщение новых знаний

Вернёмся к вопросу утилизации отходов. Предложите способы ускорения разложения бытовых отходов:

• сортировка (разные вещества разлагаются с различной скоростью);

• сжигание (влияние температуры), выделяющуюся при этом тепловую энергию используют, например, для подогрева воды.

-Могут ли пригодиться знания о скорости химической реакции в быту?

(Например, использование эффективных стиральных порошков, содержащих энзимы (ферменты).

Объясните, почему при использовании таких порошков белье замачивают на несколько часов в теплом мыльном растворе, но, ни в коем случае не кипятят в нем?

-Почему продукты хранят в холодильнике?

- Для консервирования продуктов используют вещества консерванты. Какое другое название можно дать этим веществам?

VII . Рефлексия

Заполнение карты самооценки (см. путевой лист урока)

VIII . Домашнее задание (дифференцированное), подведение итогов урока

Цель: углубить и обобщить знания цчащихся о скорости химической реакции, о факторах влияющих на скорость химической реакции.

Методы обучения: репродуктивный, исследовательский, частично поисковый.

Средста обучения: лабораторное оборудование и химические реактивы.

Форма организации занятий: беседа, исследовательская деятельность, самостоятельная работа.

Тип урока: усвоение знаний на основе имеющихся.

I. Обоснование значения изучаемой темы и цели урока.

1. Вступительное слово учителя.

2. Актуализация знаний

II. Организация деятельности по изучению нового материала.

1. Скорость химической реакции.

2.Факторы влияющие на скорость химической реакции.(работа в группах)

3. Анализ полученных данных.

III. Закрепление изученного.

1. Разбор задачи.

2. Использование знаний о скорости химической реакции в быту.

IV. Домашнее задание.

Я слышу – я забываю, я вижу – я запоминаю, я делаю – я понимаю.

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

Цель: углубить и обобщить знания учащихся о скорости химической реакции, о факторах, влияющих на скорость химической реакции;

развивающая: развивать логическое мышления: умение обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, устанавливать взаимосвязь между скоростью химической реакции и внешними факторами.

воспитательная: воспитывать коммуникативных компетенций в ходе коллективной работы; бытовую грамотность.

Средства обучения: мультимедийный проектор, компьютер, программный продукт, лабораторное оборудование и реактивы;

Методы обучения: репродуктивный, исследовательский, частично поисковый;

Форма организации занятий: беседа, исследовательская деятельность, самостоятельная работа.

Форма организации работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая.

Тип урока: усвоение знаний на основе имеющихся.

Обоснование значения изучаемой темы и цели урока.

Вступительное слово учителя: сегодня у нас необычный урок, в ходе работы над сегодняшней темой вы будете составлять кластер, ключевым понятием которого будет тема нашего урока: Скорость химической реакции. Факторы влияющие на скорость химической реакции.

Мы уже познакомились с основными типами химических реакций, научились отличать их от физических явлений по определённым признакам. Убедились, что свойства веществ вступивших в реакцию, отличаются от свойств образовавшихся веществ.

Настало время поговорить о продолжительности химической реакции, т.е. о протекании химического процесса во времени, за которое он происходит. Сегодня мы поговорим о скорости химической реакции, определим факторы, которые влияют на скорость химической реакции.

Актуализация знаний.

Что мы с вами знаем о химических реакциях? ( типы реакций, протекают с выделением тепла или наоборот при нагревании; не которые идут быстро, некоторые медленно.)

Скажите, а вы встречались в своей жизни с реакциями идущими очень быстро?

а) горение; б) сода + уксус; в).

А как вы определили, что они протекают быстро?

А реакции идущие медленно? а) ржавление железа; б) скисание молока;

информация: Для полного гниения брошенной в лесу газеты- 1 год.

Ржавление консервной банки – 10 лет.

Стекло практически не разрушается в течение столетий.

Эти реакции низкой скорости.

Организация деятельности по изучению нового материала.

Скорость химической реакции.

Единицы измерения скорости

Скорость течения реки:

Скорость прокручивания кинопленки:

Скорость потребления кислорода человеком:

Вопрос: Вспомните, что собой представляет скорость механического движения?

Это длина пути, проделанного физическим телом за единицу времени.

Отношение проделанного пути к единице времени.

Вопрос: Что изменяется во времени при механическом движении?

Координаты тела, следовательно, длина пути.

Кинопленку прокручивают через киноаппарат с определенной скоростью – 24 кадра в секунду. Что изменяется во времени?

При дыхании человек потребляет кислород. Что изменяется во времени?

Скорость какого–либо процесса – это изменение какой-либо физической величины за единицу времени. Что изменяется в ходе реакции? Это концентрация вещества.

Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.

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?

На примерах учащиеся судят о скорости реакций и делают соответствующие выводы.

В первой пробирке реакция произошла мгновенно, во второй – видимых изменений пока нет.

Составим уравнения реакций (два ученика записывают на доске уравнения):

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu ; Fe0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu0

Вопрос: Какой вывод по проведённым реакциям мы можем сделать?

Вопрос: 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).

По результатам демонстрированного эксперимента учащиеся делают вывод:

реакция 1 – гомогенная, а реакция 2– гетерогенная.

Скорости этих реакций будут математически определяться по-разному.

При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо напомнить, что реакции в химии делятся на гомогенные и гетерогенные.

А) Скорость химической реакции для гомогенной реакции.

Рассмотрим понятие скорости химической реакции для гомогенной среды.

Вопрос: Назовите одно из условий осуществления химической реакции?

Одним из условий химической реакции является столкновение частиц.

Какая зависимость прослеживается между скоростью химической реакции и частотой столкновения частиц?

Чем чаще сталкиваются частицы, тем выше скорость химической реакции.

А теперь попробуйте сформулировать определение скорости химической реакции?

Скорость реакции – это число столкновений или число элементарных актов в единицу времени.

Так как подсчитать число соударений частиц не предоставляется возможным, нужно найти другую величину, которая изменяется во времени при протекании химической реакции. Исходные вещества превращаются в продукты реакции, следовательно, изменяется количество вещества.

Вывод: Скорость реакции – это изменение концентрации одного из вступивших в реакцию или образующегося в результате реакции вещества в единицу времени.

Если реакция протекает между веществами в гетерогенной системе, то реагирующие вещества соприкасаются между собой не по всему объему, а только на поверхности. Так, например, при горении угля, молекулы кислорода реагируют только с теми атомами углерода, которые находятся на поверхности. При измельчении угля его поверхность возрастает и скорость горения увеличивается. В связи с этим определение скорости гетерогенной реакции следующее:

Б) Скорость химической реакции для гетерогенной реакции.

Для гетерогенной реакции: Скорость гетерогенной реакции определяется числом молей веществ, вступивших в реакцию или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности.

В математической форме это определение можно выразить так:

Вопрос: Как можно увеличить скорость реакции, если реагенты твердые?

Надо увеличить поверхность соприкосновения веществ, т.е. раздробить твердое вещество.

Знание скоростей химических реакций имеет очень большое практическое и научное значение.

На уроке мы пришли к выводу, что химическую реакцию необходимо рассматривать не только с качественной и количественной стороны, но учитывать и ее скорость.

Это необходимо, прежде всего, для того, чтобы управлять химической реакцией.

Не забывайте, что вы составляете кластер.

Факторы влияющие на скорость химической реакции.

Мы с вами рассмотрели, что такое скорость химической реакции, определили, что математически скорости гомогенной и гетерогенной реакции определяются по-разному.

Вопрос: От чего зависит скорость реакции?

Мы перечислили факторы, влияющие на скорость химической реакции. Исследовать достоверность этих утверждений вам предстоит самостоятельно, работая в группах.

Задание для групп:

Объяснить как влияет природа реагирующих веществ, площадь соприкосновения реагирующих веществ, концентрация и температура на скорость химической реакции.

Объяснения могут быть научными и образными, связанными с бытовыми примерами, художественными, можно зарисовать ситуацию, объясняющую эти явления.

Т.е. вам необходимо создать модель, которая должна объяснить, почему и как происходит изменение скорости реакции. Вашей моделью может быть: объяснение, картинка, сюжет. Для выработки образного объяснения можно применить АНАЛОГИЮ, т.е. на что похожа эта ситуация? Дается время для обсуждения в группах, (10 мин.)

Влияние природы реагирующих веществ на скорость гетерогенной химической реакции.

Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет природа реагирующих веществ.

Ход опыта: К одинаковым объемам соляной кислоты добавьте кусочки цинка и магния.

! Сравните скорости этих двух реакций.

! Объясните причину различия скоростей.

! Напишите уравнение химических реакций.

Влияние концентрации веществ на скорость химической реакции.

Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет концентрация исходных веществ.

Ход опыта: В 2 пробирки налейте одинаковые объемы раствора серной кислоты, одновременно прилейте растворы тиосульфата натрия разной концентрации (25г/л и 200г/л).

! Засеките время, через которое в пробирках появится осадок серы.

! Объясните причину разновременного появления осадка.

Влияние площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость гетерогенной химической реакции.

Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

Ход опыта: Поместите в одну пробирку кусочек мела, а в другую – измельченный мел и прилейте одинаковые объемы соляной кислоты.

! Сравните скорости реакций и объясните причину их различия.

! Напишите уравнение химических реакций.

Влияние температуры на скорость химической реакции.

Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет температура исходных веществ.

Ход опыта: Приготовьте гидроксид меди: смешайте раствор сульфата меди и гидроксид натрия. Полученный гидроксид меди разлейте в две пробирки. Одну из них нагрейте.

! Заметьте время, через которое появиться черный оксид меди при нагревании и без него.

! Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры.

Действие катализатора на скорость химической реакции.

Задание: объяснить, почему на скорость химической реакции влияет катализатор

Ход опыта: Раствор пероксида водорода разлейте в 2 пробирки. Одну из них нагрейте, в другую добавьте немного порошка оксида марганца (IV).

! Что наблюдаете? Объясните результат.

Анализ полученных данных.

Заслушивается выступление каждой группы. Внимательно слушаем и составляем кластер.

1. Аналогия на влияние природы реагирующих веществ:

2. Аналогия на влияние площади поверхности реагирующих веществ:

3. Аналогия на влияние концентрации:

4. Аналогия на влияние температуры:

- При повышении температуры повышается скорость движения молекул, поэтому они чаще сталкиваются и реагируют. Это похоже на дискотеку, где все двигаются, танцуют и поэтому легче знакомиться, чем, например, на собрании, где все сидят на своих местах.

5. Аналогия на влияние катализатора:

- Два человека не дружат, может даже враждуют. Третий решил для пользы дела их сдружить. Идёт к одному из них, договаривается, объединяется с ним, потом вместе идут к другому, опять договариваются (при посреднике иногда легче договориться), посредник уходит, а первые двое становятся друзьями!

Вопрос: Как называют вещества, которые ускоряют химическую реакцию?

Учитель- Итак, мы выслушали каждую группу, вы отразили в своем выступлении один из факторов, влияющих на скорость химической реакции.

ВОПРОС: Скажите, для чего нам нужны такие образные представления?

Ответ: - Для лучшего запоминания и понимания происходящих химических процессов.

Учитель- Итак, мы посмотрели выступления каждой группы, каждая группа отразила в своем выступлении один из факторов, влияющих на скорость химической реакции. Давайте посмотрим какой кластер вы составили.

Закрепление и обобщение изученного.

Задача: а теперь для вас практическая задача:

В некоторой лаборатории долго пытались запустить химическую реакцию, но ничего не получалось, но потом у одного из лаборантов, когда он остался один в лаборатории - реакция пошла! Все сбежались, чтобы посмотреть, что он делает для запуска реакции, но к всеобщему разочарованию – опять ничего не получилось…. Оставшись наедине, он заново попытался провести реакцию и…она опять пошла! Стоило позвать всех, чтобы показать - реакция не идет…

В чем тут дело? Если бы лаборант применял только обычные средства для запуска реакции (нагрев, перемешивание, менял концентрацию), то это сработало бы и в присутствии сотрудников. А тут он и сам не понял, почему в одиночестве у него всё получается, а при коллегах – нет.

Для решения предлагаю вам ТРИЗовскую подсказку. Есть в ТРИЗ (теория решения изобретальских задач) такое волшебное слово МАТХЭМ, что означает перечень разных воздействий

Подсказка для решения задачи:

М- механическое (всякое перемешивание, давление)

А- акустическое (звуковое)

Заслушиваются ответы учащихся, если учащиеся не пришли к правильному ответу, то

дается правильный ответ (лаборант напевал, когда проводил эксперимент в одиночестве, а при всех, конечно, молчал…).

- Оказывается, звук тоже может влиять на скорость химической реакции. Звук – это колебания, К какому фактору относится действие звука? Почему колебания могут влиять на запуск химической реакции?

- Колебания помогают перемешивать жидкость, значит, увеличивают площадь поверхности реагирующих веществ.

Использование знаний о скорости реакции в быту

Почему продукты хранят в холодильнике?

Для консервирования продуктов используют ингибиторы.

Какое другое название можно дать этим веществам? Назовите вещества консерванты, которые мы применяем дома.

Домашнее задание. &15 б.у.; & 14 п.у.

Подведение итогов.

Рефлексия. А теперь я попрошу написать вас мне телеграмму. Это не должно быть больше 3 – 4 предложений телеграфного типа, в которых вы отразите своё впечатление от нашей работы сегодня.

Читайте также: