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