Разработка урока по химии по теме: «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции»

Разработка урока по химии по теме:
«Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции»
Учитель МБОУ «Гимназия» Вебер С.В.
Класс 11
Тип урока: урок развития знаний, умений, навыков
Технологии: проблемного обучения при проведении практических и лабораторных работ на уроках химии, ИКТ
Цель урока: усвоение умений самостоятельно в комплексе применять знания, умения, навыки, осуществлять их перенос в новые условия.
Задачи урока:
образовательные – рассмотреть, как изменяется скорость реакции в зависимости от условий ее проведения; подвести учащихся к пониманию закономерностей, с помощью которых можно управлять химическими реакциями;
воспитательные - продолжить формирование мировоззренческих понятий: причинно-следственные связи и познаваемость мира; воспитывать у учащихся интерес к учению, стремление добиваться успехов за счет добросовестного отношения к своему труду;
развивающие – в процессе выполнения лабораторных опытов продолжить развитие мыслительных умений: анализировать, сравнивать и делать выводы.
Оборудование и реактивы: 
учебник «Химия 11класс», Г.Н.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман; учебное электронное издание «Химия (8-11 класс) Виртуальная лаборатория» 2013год, персональный компьютер, проектор, справочная литература (Большая химическая энциклопедия),10%-ый раствор НCl, 10%-ый раствор H2SO4, Mg (порошок), Zn (опилки, гранулы и порошок), Fe (порошок), CuO (порошок), дистиллированная вода; 3% раствор перекиси водорода, MnO2 (порошок), детергент (растворенный стиральный порошок), спиртовка, пробирки, пробиркодержатель, спички, лучина, кипящая водяная баня.
Этапы, включенные в ход урока по проблемной технологии.
Подготовка к восприятию проблемы. Актуализация знаний.
Создание проблемной ситуации. Установка к действию.
Формулирование проблемы.
Процесс решения проблемы (выдвижение гипотез, выбор одной верной).
Доказательство правильности избранного решения, подтверждение его на практике.
Ход урока: 
I.  Организация начала занятия
II. Подготовка к основному этапу занятия
III. Конкретизация знаний, закрепление способов действий, систематизация знаний о закономерностях, с помощью которых можно управлять химическими реакциями.
IV. Подведение итогов занятия, информация о домашнем задании
I. Организация начала занятия
Задача этапа: подготовить учащихся к работе на занятии.
Учитель приветствует учащихся.
Учитель: понятие «скорость химической реакции» охватывает всю нашу жизнь: с разной скоростью идут в организме обменные процессы, варится пища, портятся продукты питания, окисляются металлы, растворяются вещества и т.д. Сегодня мы продолжим изучение темы «Скорость химической реакции» и выясним, может ли человек, обладая определенными знаниями, управлять химической реакцией.
II. Подготовка к основному этапу занятия
Задачи этапа: актуализация опорных знаний и умений, обеспечение мотивации и принятия учащимися цели урока (первоначальные знания о скорости химических реакций изучались в курсе химии 9 класса).
Актуализация знаний учащихся
Учитель организует фронтальную беседу.
Учитель: вы повторили материал 9 класса.
Вопрос 1: что изучает химическая кинетика?
Предполагаемый ответ: химическая кинетика – наука о закономерностях протекания химических реакций во времени.
Вопрос 2: на какие две группы можно разделить реакции в зависимости от состояния химических веществ?
Предполагаемый ответ: если химические реакции происходят в однородной среде, например в растворе или газовой фазе, их называют гомогенными. А если реакция идет между веществами, находящимися в разных агрегатных состояниях, их называют гетерогенными.
Учащиеся приводят примеры таких реакций
Презентация (слайд) – формула и определение для нахождения скорости гомогенной реакции (учащиеся записывают в тетрадь). Скорость гомогенной реакции определяется как изменение количества вещества в единицу времени в единице объема:
— изменение числа молей одного из веществ (чаще всего исходного, ко может быть и продукта реакции);— интервал времени (с, мин);— объем газа или раствора (л).
Поскольку отношение количества веществ к объему представляет собой молярную концентрацию, то
Скорость химической реакции - это изменение молярной концентрации одного из участвующих в реакции веществ в единицу времени:
v = c/t [моль/литр*сек]
Презентация (слайд) – формула и определение для нахождения скорости гетерогенной реакции (учащиеся записывают в тетрадь).
Скорость гетерогенной химической реакции равна изменению количества любого исходного вещества в единицу времени на единицу площади поверхности раздела фаз
.
«Факторы, влияющие на скорость химической реакции».
Цель экспериментальной работы: провести эксперимент, показывающий зависимость скорости химических реакций от природы реагирующих веществ, концентрации и температуры
Форма проведения эксперимента: фронтальная (демонстрационный эксперимент), и/или эксперимент на лабораторной работе. Учащимся предлагаются задания. На основе результатов эксперимента они делают выводы о влиянии разных факторов на скорость химической реакции.
Ход работы:
Опыт №1. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ
До проведения опыта 1 учитель не должен акцентировать внимания учащихся на теме «Ряд активности металлов», необходимо проверить остаточные знания путём создания проблемной ситуации.
Инструкция по проведению опытов: В три пробирки (подписанные, под номерами) прилить по 3 мл раствора НCl и внести в каждую из пробирок навески опилок одинаковой массы: в первую - Mg, во вторую - Zn, в третью - Fe;
Наблюдения: что химическая реакция идет во всех трех пробирках с выделением газа.
Уравнения реакций:
Mg + 2НCl > MgCl2 + Н2↑ (очень бурно)
Zn + 2НCl > ZnCl2 + Н2↑ (бурно)
Fe + 2НCl > FeCl2 + Н2↑ (медленно)
Проблема:
Учитель: массы взятых веществ навесок твёрдых веществ, концентрация соляной кислоты, условия проведения реакции одинаковы, но при этом интенсивность проходящих процессов (скорость выделения водорода) различна?
Обсуждение проблемной ситуации:
Учащиеся: мы брали разные металлы.
Учитель: все вещества состоят из атомов химических элементов. Чем отличаются химические элементы согласно знанию вами Периодического закона и Периодической системы Д. И. Менделеева?
Учащиеся: Порядковым номером, положением в Периодической системе Д. И. Менделеева, то есть они имеют различное электронное строение, а следовательно простые вещества образованные этими атомами имеют различные свойства.
Учитель: то есть эти вещества имеют различную природу. Таким образом, скорость химической реакции будет зависеть от природы того или иного реагирующего вещества, т. к. они имеют различное строение и свойства.Уравнение
Вывод:
Учащиеся: Скорость химической реакции будет зависеть от природы реагирующих веществ: чем активнее металл (вещество), тем выше скорость химической реакции. Ссылаются на ряд активности металлов.
Опыт №2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.
Объяснение учителя.ТеорияВлияние  концентрации (закон 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».
По закону действующих масс скорость химической реакции
аА+bB=сС может быть определена по формуле
V=kСAaСBbV= k CA C B /для уравнения A + B = AB/ - уравнение 1 порядка: коэффициенты = 1
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 - уравнение 2-3 порядка: коэффициенты> 1
Vр-ии = k∙C N2 ∙ C H23 (кинетическое уравнение)
S + O2 = SO2
Vр-ии = k∙C O2 (кинетическое уравнение)
k-коэффициент пропорциональности
Закон действующих масс не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твёрдом состоянии, так как они реагируют на поверхности и их концентрации обычно являются постоянными!
Инструкция по проведению опытов: В три пробирки (пронумерованные) прилить раствор10% НCl: в первую - 3 мл; во вторую - 2 мл; в третью - 1 мл.
Затем во вторую и третью добавить по 1 мл и 2 мл дистиллированной воды соответственно (тем самым разбавляем раствор).
В каждую из пробирок опустить по грануле Zn (примерно одинакового размера).
Наблюдения: химическая реакция идет во всех трех пробирках, но с разной скоростью.
Уравнение реакции:
а) Zn + 2НCl > ZnCl2 + Н2↑
10%-ый р –р HCI – бурно
б) разбавленный р –р - медленно
в) очень разбавленный р –р очень медленно
Проблема: природа всех реагирующих веществ, условия проведения опыта одинаковы, однако интенсивность проходящих процессов (скорость выделения водорода) различна. Почему?
Обсуждение проблемы:
Учащиеся: При добавлении воды, мы изменили (уменьшили) концентрацию соляной кислоты во второй и третьей пробирках, при этом интенсивность выделения водорода уменьшалась.
Учитель: Почему?
Учащиеся: выдвигают гипотезы, в т.ч.: скорость реакции увеличивается, т.к. чем выше концентрация веществ, тем больше число частиц в растворе, тем больше число столкновений.
Вывод:
Учащиеся: Скорость химической реакции будет зависеть от концентрации реагирующих веществ: чем больше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.
Опыт №3. Зависимость скорости химической реакции от температуры
Инструкция по проведению опытов: В три пробирки (под номерами) налить по 3 мл раствора Н2SO4 (одинаковой концентрации). В каждую поместить навеску CuO (II) (порошок). Первую пробирку оставить в штативе; вторую - опустить в водяную баню; третью - нагреть в пламени спиртовки.
Наблюдения: в первой пробирке очень медленно и практически незаметно, во второй - с небольшой скоростью, а в третьей - очень быстро.
Проблемная ситуация. Выдвижение гипотез.
Уравнение реакции:
CuO + Н2SO4 > CuSO4 + Н2О
Синий раствор
без нагревания очень медленно
с горячей водой медленно
при кипячении быстро
Учитель: синюю окраску раствору придали гидратированные ионы меди.
Проблемная ситуация. Выдвижение гипотез.
Учитель: все взятые для эксперимента вещества имеют одинаковую природу, масса взятого порошка CuO и концентрация серной кислоты также одинаковы, однако скорость реакции разная.
Обсуждение:
Учащиеся: Значит, при изменении температуры увеличивается скорость движения частиц реагирующих веществ, а значит число столкновений.
Учитель: Значит ли это, что при повышении температуры будет увеличиваться скорость всех химических реакций?
Учащиеся: Нет. Некоторые реакции идут при очень низких и даже минусовых температурах.
Вывод:
Учащиеся: Следовательно, любое изменение температуры на несколько градусов будет в разы изменять скорость химической реакции.
Учитель: Практически так звучит закон Вант-Гоффа, который будет здесь действовать: При изменении температуры реакции на каждые 10OС скорость химической реакции изменяется (увеличивается или уменьшается) в 2-4 раза (слайд).
Опыт №4. Зависимость скорости химической реакции от площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ.
Инструкция по проведению опытов: В три пробирки (под номерами) прилить по 2 мл раствора HCl, и добавить в первую - гранулу Zn, во вторую - стружку Zn, в третью - порошок Zn (одинаковые по массе).
Наблюдения: химическая реакция идет во всех трех пробирках (выделение газа), но с разной интенсивностью.
Уравнение реакции:
Zn + 2НCl > ZnCl2 + Н2↑
гранулы медленно
стружка - скорость возрастает
порошок - бурно
Проблема:
Учитель: все вещества одинаковы по своей химической природе, одинаковы по массе и концентрации, реагируют при одинаковой температуре, однако интенсивность выделения водорода (а, следовательно, и скорость) разная.
Обсуждение:
Учащиеся: Одинаковые по массе гранулы Zn, стружки Zn и пыль Zn, имеют разные занимаемые объемы в пробирке, разную степень измельчения. Там где эта степень измельчения наибольшая - скорость выделения водорода максимальна.
Учитель: эта характеристика - площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ. В нашем случае различна площадь поверхности соприкосновения цинка с раствором Н2SO4.
Вывод:
Учащиеся: Скорость химической реакции зависит от площади соприкосновения реагирующих веществ: чем больше площадь соприкосновения реагирующих веществ (степень измельчения), тем больше скорость реакции.
Учитель: такая зависимость наблюдается не всегда: так для некоторых гетерогенных реакций, например, в системе Твердое вещество - Газ, при очень высоких температурах (более 500 0С) сильно измельчённые (до порошка) вещества способны спекаться, тем самым площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ уменьшается.
Опыт№5: изучить влияние катализатора на скорость химической реакции
Опыт №5. Зависимость скорости химической реакции от катализатора
Следует повторить понятие реагент в химической реакции, что бы потом учащийся смог дифференцировать реагент и катализатор в конкретной реакции.
Учитель: что называется катализаторами, катализом?
Учащиеся: катализаторы – это вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются. Катализаторы способны изменять природу реагирующего вещества (его энергию активации).
Катализ – процесс с использованием катализатора.
Учитель: как вы считаете, что такое отрицательный катализ?
Обсуждение. Предполагаемый ответ учащихся: это процесс с использованием ингибиторов – веществ, замедляющих скорость химической реакции.
В пробирку прилить 3%-ый раствор перекиси водорода внести порошок оксида марганца (IV) .
Наблюдения: химическая реакция проходит очень бурно и сопровождается выделением газа
Учитель: Какой это газ? Водород или кислород? Как доказать выделение каждого из газов?
Ученики: внесём тлеющую лучину.
Наблюдения: лучина вспыхивает
Ученики: следовательно, это кислород
Уравнение реакции:
2Н2О2 → 2Н2О + О2↑
Обсудить с учащимися условия хранения, используемого в быту как бактерицидное средство, вещества - перекиси водорода. Обратить внимание на то, что особенно на свету она разлагается на воду и кислород, который в момент образования обладает сильными окислительными свойствами. По этой причине перекись водорода хранят в герметичных тёмных склянках.
Учитель: Давайте подведем итоги и сделаем выводы. От чего будет зависеть скорость химической реакции?
Учащиеся:
- от природы реагирующих веществ;
- от их концентрации;
- от температуры реакции;
- от площади соприкосновения реагирующих веществ;
- от катализатора.
Р.S. Результаты наблюдений, уравнения химических реакций учащиеся записываю в таблицу.
Факторы, влияющие на скорость химических реакций Уравнения реакций Наблюдения в ходе эксперимента
Домашнее задание. Параграф № 12,вопросы и упражнения стр.62 №2,3; задачи№1,2
Рефлексия:
Ребята по кругу высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске:
сегодня я узнал…
было интересно…
было трудно…
я выполнял задания…
я понял, что…
теперь я могу…
я научился…
я смог…
меня удивило…
урок дал мне для жизни…
Литература
1.Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия 10: органическая химия (Учебник для 10 класса средней школы)», Просвещение – Москва, 2012
2.«Репетитор по химии (издание 15-ое)», под редакцией Егорова А. С., Феникс – Ростов-на-Дону, 2012
3. Электронные учебные пособия: Химия (8–11-й класс). Виртуальная лаборатория. – Лаборатория систем мультимедиа, МарГТУ, 2011