Урок скорость химической реакции: Урок»Скорость химической реакции.Факторы, влияющие на скорость химической реакции» — Детская игровая комната «Волшебный лес»

Posted on 06.10.197430.01.2022 by alexxlab

Содержание

Конспект урока «Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа» пгт. Войвож

Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость.

Учитель химии:

Полушина Татьяна Анатольевна.

Пгт. Войвож

Урок: «Скорость химической реакции»

Тип урока: изучение нового материала.
Цели урока:

образовательные:

-сформировать у учащихся основные представления о скорости реакции и факторов, влияющих на скорость;

-продолжить формирование у учащихся навыков самостоятельной исследовательской работы, умения делать выводы, обобщать результаты эксперимента;

-стимулировать познавательную активность учащихся путём создания проблемной ситуации;

-развивать умение анализировать, делать предположения, выводы.

развивающие:

-развивать умение анализировать, делать предположения, выводы.

-развивать основные компетенции учащихся:

— умение принимать правильное решение;

-брать ответственность на себя;

воспитывающие:

— умение работать в группе;

— считаться с мнением других членов группы;

-радоваться успехам других, сопереживать неудачи.

Задачи:

-сформулировать понятие скорости химической реакции;

-рассмотреть влияние различных факторов на скорость реакции;

-развивать экспериментальные умения и научное мышление учащихся в процессе установления причинно- следственных связей, сравнения и наблюдения объектов и процессов, применения знаний и умений в новых ситуациях.

Методы обучения:

— объяснительно- иллюстративный

— проблемно- поисковый

— репродуктивный

-демонстрационные и лабораторные опыты (экспериментальный)

— использование ИКТ

Приёмы обучения:

— постановка проблемных вопросов

-групповая работа
-эксперимент

Оборудование и реактивы: Демонстрация: CuSO4 , Fe , прибор, для изучения состава воздуха. На столах для работы по группам набор реактивов.

Учебно- наглядные пособия: презентация «Скорость химической реакции».

Примечание: Для подготовки урока использовались материалы сети Интернет.

На доске:

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

Задачи исследования: 1. Дать определение понятию скорости химической реакции.

2. Экспериментально выявить факторы, влияющие на скорость.

Ход урока.

Перед началом урока учащиеся класса делятся на пять исследовательских групп и садятся таким образом, чтобы было удобно проводить эксперимент и обсуждать вопросы сообща.

Объяснение учителя

Действия учителя и учеников

1-и этап: Вызов:Учитель : захожу в класс с двумя надутыми шариками и отпускаю их. Как вы думаете о чём сегодня пойдёт речь на уроке?

Учитель: Начало урока. Запись темы урока.

Сегодня мы с вами на сорок минут представим себя учёными- исследователями.

Но прежде , чем мы приступим к изучению нового материала, мне хотелось бы продемонстрировать не большой эксперимент. Посмотрите, пожалуйста на доску и сделайте свои предположения по поводу протекания этих реакций:

А)сульфата меди и железа;

Б)раствора сульфата меди и гидроксида калия

Будут ли протекать эти реакции?

Учитель: Я прошу желающего выйти к доске и провести реакции за демонстрационным столом , а затем записать уравнения этих химических реакций.

Учитель: Мы наблюдали сейчас две реакции.

ПРОБЛЕМА: Почему во втором случае мы не видим признаков реакции, неужели наши предположения неверны?

ВЫВОД: Реакции протекают с разной скоростью. Действительно, одни реакции идут медленно- образование ржавчины на железном гвозде, другие быстро, часто со взрывом.

Для полного гниения брошенной в лесу газеты нужен 1 год

Ржавления консервной банки-10 лет

Стекло практически не разрушается в течение столетий.

Но вы можете меня спросить: А какая нам разница, с какой скоростью идут реакции. Неужели это так важно.

Да, ребята , это важно .Важно помнить об этом, когда бросаете пустую бутылку в лесу , важно знать как пойдёт тот или иной процесс директору химического завода. Неслучайно , есть специальная наука-

Химическая кинетика-раздел химической науки, которая изучает скорость реакции и условия, влияющие на неё.

ПЕРЕХОД К ТЕМЕ УРОКА.

2-й этап: Осмысление (мозговой штурм):

Что такое скорость реакции и можно ли ей управлять. Попробуем ответить на эти вопросы на нашем сегодняшнем уроке

Итак, перед нами две задачи:

Дать определение понятию « скорость химической реакции».

Экспериментально выяснить, какие факторы влияют на скорость химической реакции.

Для ответа на первый вопрос мы прибегнем к теоретическим рассуждениям , то есть применим теоретический метод исследования. Давайте воспользуемся принципом аналогий. Вы уже сталкивались с понятием скорости в физике.

Вспомните, пожалуйста, определение скорости движения в физике.

СКОРОСТЬ движения показывает отношение перемещения в определённый промежуток времени. V= S/t ( единица измерения.)

Учащиеся выдвигают свои предположения

Один из учащихся работает у доски.

Показываю.

Химическая кинетика- записать на доске.

Учитель показывает на экране проектора задачи исследования

На экране проектора- выражение скорости в физике.

А сейчас, попробуем провести аналогию с понятием скорости химической реакции ,но вначале посмотрим опыт

демонстрация – горение свечки в закрытом сосуде

1). вам необходимо ответить на вопрос:

— Почему в закрытом сосуде горящая свечка постепенно гаснет?

Предполагаемый ответ: С течением времени количество молекул кислорода уменьшается, а количество молекул углекислого газа- увеличивается.

3). Какая величина характеризует количество частиц?

Чем измеряется?

Попробуем записать формулу скорости

U= n/ t*V Скорость реакции равна отношению изменения количества вещества в единицу объёма за промежуток времени. И единица измерения скорости будет моль/л.с

Но, отношение количества вещества к объёму – это молярная концентрация вещества, значит

Учащиеся в группах обсуждают ответ на поставленный вопрос.(2 мин.)Затем он выносится на общее обсуждение.

Предполагаемый ответ: Количество вещества; В молях (моль)

Мы можем записать формулу, выражающую скорость химической реакции с учётом изменяющихся во времени характеристик т.е молярной концентрации вещества

C1- начальная концентрация вещества

С2- конечная концентрация вещества

V=_+ C / t= c2-c1/t2-t1

, и измеряется в моль/л
Пример:в реакцию вступило 10 моль кислоты(С1), через определённое время осталось 2 моль (С2). Считаем разность

С= С2-С1= 2-10= -8.Но скорость реакции не может быть отрицательной. Именно поэтому перед формулой стоит знак минус.

Если скорость реакции рассчитывается по количеству продукта реакции, то используется знак + перед формулой.

Но это справедливо для однородных реакций( гомогенных).

А если реакция гетерогенная? Реакция будет идти только на поверхности соприкосновения веществ. И в этом случае, скорость реакции можно найти по формуле: V= n/S t

Учитель записывает на доске нужную формулу

Итак, ребята. Что же такое скорость?

Промежуточное обобщение: Итак, Скорость реакции- величина, показывающая изменение молярной концентрации вещества в единицу времени.

Смотри презентацию.

На экране – промежуточное обобщение- определение и формула.

А сейчас приступим к выполнению второй задачи. Мы должны выяснить, каким образом можно влиять на скорость реакции.

Вам предстоит работа в группах. У каждой группы свое задание, оно написано на карточке, которая перед вами.

Я обращаю ваше внимание на соблюдение правил техники безопасности, будьте осторожны, внимательны при работе с веществами. Ничего не пробовать на вкус, ничего не нюхать. Помните о безопасности ваших партнёров по группе.

Всё ли вам понятно? Начинаем работать.

Далее идёт работа в группах. Каждая исследовательская группа выполняет химический эксперимент по инструкции, записанной на карточке. Время для работы- 10 минут. После работы от каждой группы выступает один человек с результатом испытания.

Учитель: Работа в группах закончена. Сейчас вам предстоит рассказать всем о результатах своих испытаний.

Во время рассказа учеников необходимо показывать странички презентации и давать свои комментарии по поводу экспериментов.

Мои комментарии:

Природа реагирующих веществ. ПРЕЗЕНТАЦИЯ,?

Концентрация реагирующих веществ.

Поверхность соприкосновения реагирующих веществ

Температура.

Наличие катализатора.

Итак. Мы выяснили условия от которых зависит скорость химической реакции.

Обобщение. Заключительный слайд на экране проектора.

Презентация- Факторы, влияющие на скорость реакции

Природа реагирующих веществ

Температура

Концентрация реагентов

Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Наличие специальных веществ- катализаторов.

Катализаторы- это вещества . ускоряющие химическую реакцию.

3-й этап:Итоги урока и рефлексия:

Сегодня мы с вами представили себя учёными- исследователями.

Перед нами стояли две задачи: дать понятие скорости реакции и определить, можно ли повлиять на скорость. Я думаю, что мы решили стоящие перед нами задачи.

Что непонятно сегодня на уроке? С каким настроением вы уходите сегодня с урок?. В качестве закрепления темы урока я предлагаю вам составить кластер ( кластер- складывать).Но прежде- домашнее задание.

У вас на столах лежат памятки по краткому содержанию сегодняшнего урока. Эти листочки вы вклеите себе в тетрадь и найдёте там домашнее задание. И на этих же листках вам предложен кластер.

Домашнее задание:

Просмотр конспекта урока по предложенной вам памятке.

Задачи для самостоятельного решения:

1.Для реакции были взяты вещества при температуре 400С, а затем их нагрели до 700С. Как изменится скорость химической реакции , если температурный коэффициент её равен 2?

2.Как изменится скорость реакции, протекающей по уравнению 2NO+O2=2NO2, если концентрацию веществ увеличить в три раза?

3. При t= 300С реакция протекает за 25 минут, а при t= 500С за 4 минуты. Рассчитайте температурный коэффициент реакции.

Комментарии по факторам , влияющих на скорость реакции:

Основной теорией, объясняющей скорость химической реакции , является Теория столкновений.
Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией. 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 Еа.

Природа реагирующих веществ. Здесь следует помнить об особенности строения атомом элементов. По электрохимическому ряду напряжений металлов мы видим, что магний активней, чем цинк.

Концентрация реагирующих веществ.

Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.На основе большого экспериментального материала в 1867г. Норвежские учёные К.Гульдберг и П.Вааге и независимо от них в 1865 г. Русский учёный Н.И.Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ: Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции. Этот закон ещё называют законом действующих масс. 2А+3В=А2В3 V=(А)2.(В)3

3.Поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Этот фактор применим для гетерогенных реакций. Чем больше поверхность соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость.

4.Температура.

Чем больше температура, тем больше активных частиц, увеличивается скорость их движения, что приводит к увеличению числа соударений. Скорость реакции возрастает. Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой: При увеличении температуры на каждые 10° С общее число столкновений увеличивается только на ~ 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (на 100-300%).

Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10° С, называют температурным коэффициентом.

Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой:

где V1 –скорость реакции при температуре t2,

V2 – скорость реакции при температуре t1,

y – температурный коэффициент.

5.Наличие катализатора.

Катализаторы- это вещества, ускоряющие химическую реакцию.

Катализаторы- это вещества которые направляют реакцию по более энергетически выгодному пути. Есть отрицательные катализаторы- ингибиторы. Они замедляют реакцию.

Карточка 1.Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

1. Природа реагирующих веществ.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте соляной кислоты.

В одну опустите несколько стружек магния, а в другую- гранулу цинка.

*Сравните скорость взаимодействия различных металлов с соляной кислотой

*В чём , по вашему мнению, причина различной скорости реакций кислоты с данными металлами.

Запишите уравнения реакций.

( По всей вероятности, разную скорость взаимодействия металлов с кислотой можно объяснить разной химической активностью данных металлов. Магний активней, чем цинк, это значит, что он активнее реагирует с кислотой.).

Hcl +Mg—

Hcl +Zn—-

Карточка 2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

2.Концентрация реагирующих веществ.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте растворы сульфата меди (2) различной концентрации, определив большую или меньшую концентрацию по насыщенности цвета раствора. В каждую из пробирок поместите гранулу цинка.

*В какой из пробирок выделение меди на цинке началось быстрее

*Как это можно объяснить с точки зрения атомно — молекулярного учения.

Запишите уравнение реакции.

(По всей вероятности, это можно объяснить тем , что в растворе большей концентрации находится больше молекул, а значит больше количество активных столкновений молекул, что сказывается на скорости химической реакции)

CuSO4 (Р-р)+Zn—

CuSO4 (конц)+Zn—

Карточка 3. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

3.Площадь соприкосновения реагирующих веществ.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте раствор соляной кислоты. Одновременно в одну пробирку поместите кусочек, а в другую- порошок карбоната кальция.

*В какой из пробирок реакция пройдёт быстрее

* Как это можно объяснить с точки зрения атомно- молекулярного учения.

Запишите уравнение реакции.

(Общая площадь частичек порошка карбоната кальция- мела больше, чем площадь поверхности кусочка, а значит и скорость реакции больше).

Hcl +CaCO3(кусочек)——

Hcl +CaCO3(порошок)——

Карточка 4. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

4.Температура.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В обе пробирки налейте раствор серной кислоты и поместите в них по грануле оксида меди. Одну из пробирок осторожно нагрейте. Пробирку держим держалкой.

*В какой из пробирок реакция протекает более интенсивно.

** Как это можно объяснить с точки зрения атомно- молекулярного учения.

Запишите уравнение реакции.

(При повышении температуры молекулы начинают двигаться быстрее, а значит увеличивается число активных столкновений. Скорость реакции возрастает).

h3SO4 + CuO—-

h3SO4 + CuO(нагреть)—-

Карточка 5. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

5.Наличие специальных веществ- катализаторов, веществ, которые увеличивают скорость химической реакции.

Будьте осторожны при работе с веществами. Помните о правилах техники безопасности.

В две пробирки налейте перекись водорода. В одну из пробирок осторожно присыпьте несколько кристалликов оксида марганца (4).Зажгите лучинку а потом погасите её. Поднесите тлеющую лучинку к отверстию пробирки. Лучинка должна загореться, т. к. выделяется кислород.

*В какой из пробирок наблюдается бурное выделение газа. Какой это газ.

*Какую роль в этой реакции выполняет оксид марганца (4)

Запишите уравнение реакции.

(Катализатор выполняет роль инициатора реакции. Без него реакция не идёт, а он приводит к тому, что реакция начинается. Сам катализатор в результате реакции остаётся без изменений).

h3O2——-

MnO2

h3O2——-

Памятка: Урок: «Скорость химической реакции»

Девиз урока: Знания, не проверенные опытом, бесплодны и полны ошибок.

— Факторы, влияющие на скорость реакции

Природа реагирующих веществ

2HCl+Mg—MgCl2+h3- реакция протекает быстрее т.к. магний активней, чем цинк.

2HCl+Zn—ZnCl2+h3

2 Температура

h3SO4+ CuO—CuSO4+ h3O(нагреваем) При нагревании реакция протекает быстрее, т. к. увеличивается скорость движения молекул, что приводит к увеличению числа активных столкновений. При возрастании температуры на 100С – скорость увеличивается в 2-4 раза.

h3SO4+ CuO—CuSO4+ h3O

3 Концентрация реагентов

CuSO4(конц.)+Zn—ZnSO4+ Cu- чем больше частиц реагентов, тем больше у них шансов столкнуться и прореагировать.Закон действующих масс: Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции.

CuSO4(разбавл..)+Zn—ZnSO4+ Cu

Площадь соприкосновения реагирующих веществ

CaCO3(кусочек)+2HCl—-CaCO3+h3O+ CO2

CaCO3(порошок)+2HCl—-CaCO3+h3O+CO2-чем больше поверхность соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость.

Наличие специальных веществ- катализаторов.

2h3O2——2h3O+O2- без катализатора реакция не идёт, но стоит добавить MnO2? Так реакция происходит бурно. Это вешество является катализатором.

Катализаторы- это вещества . ускоряющие химическую реакцию.

Комментарии по факторам , влияющих на скорость реакции:

Основной теорией, объясняющей скорость химической реакции , является Теориястолкновений.
Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией. Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.

1.Природа реагирующих веществ. Здесь следует помнить об особенности строения атомом элементов. По электрохимическому ряду напряжений металлов мы видим, что магний активней, чем цинк.

2.Концентрация реагирующих веществ.

4.Температура.

Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой:

где V1 –скорость реакции при температуре t2,

V2 – скорость реакции при температуре t1,

y – температурный коэффициент.

5.Наличие катализатора.

Катализаторы- это вещества, ускоряющие химическую реакцию.

Домашнее задание:Просмотр конспекта урока по предложенной вам памятке.

Задачи для самостоятельного решения:

2.Как изменится скорость реакции, протекающей по уравнению 2NO+O2=2NO2, если концентрацию веществ увеличить в три раза3.

3.При t= 300С реакция протекает за 25 минут, а при t= 500С за 4 минуты. Рассчитайте температурный коэффициент реакции

Мой кластер

«Скорость химической реакции»

Конспект урока на тему «Скорость химической реакции» (9 класс)

Конспект урока

Предмет: химия

Класс: 9

Тип урока: обобщающий

Модель урока: «Слалом»

Образовательные технологии: личностно-ориентированные

Тема урока: «Скорость химических реакций»

Цель урока: обобщить и закрепить знания учащихся по теме «Скорость химических реакций», проверить усвоение материала по данной теме.

Оборудование: маршрутные листы и карточки с заданиями для учащихся

Ход урока

1 этап

Старт (теоретическая часть)

1)Учащиеся отвечают на 12 вопросов по темам: «Скорость реакции», «Условия, влияющие на скорость реакции», «Классификация реакций по признаку обратимости и однородности», «Химическое равновесие»

Сначала индивидуальная работа, затем консультация и взаимопроверка в парах.

2)По окончании работы пары учащихся получают карточки с правильными ответами и анализируют результат своей работы.

3)Если в ответах допущены ошибки, учащиеся повторяют материал, пользуясь учебником и записями в тетрадях. Если все ответы верны — выполняют дополнительное задание.

2 этап

Лабиринт (работа с химическим уравнениями на четыре варианта)

Вход в лабиринт

Учащиеся работают индивидуально: составляют уравнение реакции, согласно предложенной схеме, указывают тип химической реакции, для обратимого процесса называют условия смещения химического равновесия, записывают уравнение, отражающее закон действия масс.

Выход из лабиринта

Учащиеся, закончившие работу, поднимают карточку с номером варианта, по вариантам объединяются в группы, где сверяют свои ответы, консультируются друг с другом.

По окончании работы группа берет карточку с правильным

ответом и анализирует результат своей работы.

3 этап

Эстафета (решение задачи на вычисление скорости химической реакции).

Учащиеся работают в группах, сформированных на втором этапе. Члены группы садятся за парты друг за другом (на карточках с третьим заданием проставлены буквы А, В, С).

В решении задачи предусмотрены несколько действий, каждое предыдущее действие дает информацию для выполнения следующего действия.

По окончании решения группа получает карточку с правильным ответом. Если ответы не совпадают, группа получает дополнительную карточку с полным решением задачи по действиям, таким образом, выясняется, на каком этапе решения задачи была допущена ошибка.

4 этап

Финишная прямая (проверка усвоения материала)

Каждый учащийся индивидуально решает предложенное на четвертой карточке задание.

Домашнее задание на карточках.

Карточки разложены на столе учителя на три варианта. К каждому варианту даны пояснения:

1 вариант

Мне было сложно выполнять задания.

2 вариант

У меня возникли небольшие затруднения при выполнении заданий.

3 вариант

Все задания решены правильно, затруднений не вызывают.

Таким образом, анализируя свою работу на уроке, учащиеся выбирают домашнее задание.

Объясняет правила работы на уроке, сопровождает учащихся на этапах маршрута, дает необходимые пояснения, консультации по требованию учащихся, контролирует правильность выполнения заданий на первом этапе.

Задание №1

Допишите недостающую информацию

Скорость химической реакции определяется __________________________

______________ в единицу времени

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению ____

____________________________________ , взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции.

3. При повышении температуры на каждые 10⁰, скорость реакции___________

___________________________________________________________________

4. Вещества, которые изменяют скорость химической реакции, оставаясь в конце ее неизменными, называются_______________________________________

5. Химические реакции, в результате которых исходные вещества практически полностью превращаются в продукты реакции, называются_____________________

6. Химические реакции, которые протекают одновременно в двух противоположных направлениях, называются______________________________________________

7. В состоянии химического равновесия скорости____________________________

_________________________________________________________________________

8. Молярная концентрация показывает ___________________________________в единице объема.

9. Реакция называется ____________________________, если реагирующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии.

10. Реакция называется ____________________________, если реагирующие вещества находятся в разном агрегатном состоянии

Ответы к заданию №1

Скорость химической реакции определяется изменением концентрации одного из

реагирующих веществ в единицу времени

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций

реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции.

3. При повышении температуры на каждые 10⁰, скорость реакции возрастает в 2-4 раза

4. Вещества, которые изменяют скорость химической реакции, оставаясь в конце ее неизменными, называются катализаторами.

5. Химические реакции, в результате которых исходные вещества практически полностью превращаются в продукты реакции, называются необратимыми

6. Химические реакции, которые протекают одновременно в двух противоположных направлениях, называются обратимыми

7. В состоянии химического равновесия скорости прямой и обратной реакции равны

8. Молярная концентрация показывает количество вещества в единице объема

9. Реакция называется гомогенной, если реагирующие вещества находятся в одном

агрегатном состоянии.

Реакция называется гетерогенной, если реагирующие вещества находятся в разном

агрегатном состоянии

Оксид углерода(II)+кислород = оксид углерода(IV)+Q

(газ) (газ) (газ)

Составить уравнение.

Определить тип реакции.

Как необходимо изменить концентрацию веществ и температуру для смещения равновесия в сторону прямой реакции (вправо)?

Написать уравнение, отражающее закон действия масс для данной реакции.

Задание №2

3 вариант

Оксид азота(II)+кислород = оксид азота(IV)+Q

(газ) (газ) (газ)

Составить уравнение.

Определить тип реакции.

Написать уравнение, отражающее закон действия масс для данной реакции.

Задание №2

2 вариант

Азот + кислород = оксид азота(II)-Q

(газ) (газ) (газ)

Составить уравнение.

Определить тип реакции.

Написать уравнение, отражающее закон действия масс для данной реакции.

Задание №2

4вариант

Углерод + оксид углерода(IV)= оксид углерода(II) —Q

(тв. ) (газ)

(газ)

Составить уравнение.

Определить тип реакции.

Написать уравнение, отражающее закон действия масс для данной реакции.

Ответ к

заданию №2

1 вариант

2CO +O₂ = 2CO₂ + Q

Реакция соединения, обратимая, гомогенная, экзотермическая

Для смещения равновесия вправо необходимо увеличить концентрации CO и O₂, уменьшить концентрацию CO₂; понизить температуру.

Ответ к

заданию №2

3 вариант

2NO +O₂ = 2NO₂ + Q

Реакция соединения, обратимая, гомогенная, экзотермическая

Для смещения равновесия вправо необходимо увеличить концентрации NO и O₂, уменьшить концентрацию NO₂; понизить температуру.

Ответ к

заданию №2

2 вариант

N₂

+O₂ = 2NO — Q

Реакция соединения, обратимая, гомогенная, эндотермическая

Для смещения равновесия вправо необходимо увеличить концентрации N₂ и O₂, уменьшить концентрацию NO; повысить температуру.

Ответ к

заданию №2

4 вариант

C +CO₂ = 2CO — Q

Реакция соединения, обратимая, гетерогенная, экзотермическая

Для смещения равновесия вправо необходимо увеличить концентрации CO₂, уменьшить концентрацию CO; повысить температуру.

«Большая скорость»

Маршрутный лист

I Старт

1) Возьми карточку №1, выполни предложенные задания, сделай требуемые записи прямо в карточке (4-5 мин).

2) Проверь ответы, работая в паре (2 мин).

3)Сверь ответы с образцом (1 мин)

4) Если в работе допущены ошибки, открой в учебнике необходимый параграф и еще раз повтори материал.

Если ошибок нет — возьми у учителя дополнительное задание (2-3 мин)

5) Проанализируй свою работу, поставив в соответствующую графу оценочного листа знак +

II Лабиринт

1) Возьми карточку №2, выполни предложенные задания, сделай требуемые записи в тетради (4-5 мин ).

2) Проверь ответы, работая в группе с твоим вариантом (2 мин).

3)Сверь ответы с образцом, взяв его на столе учителя (1 мин)

4) Проанализируй свою работу, поставив в соответствующую графу оценочного листа знак +

III Эстафета

1) Оставаясь в группе, возьми карточку №3. Для дальнейшей работы вам необходимо сесть за парты друг за другом согласно указанным на карточке буквам алфавита А-Б-В

2) А- выполни задание в тетради, полученный ответ передай по цепочке следующему

Б- выполни в тетради записи необходимые для решения задачи, получи недостающие сведения у предыдущего ученика, реши задачу и передай ответ следующему

В- выполни в тетради записи необходимые для решения задачи, получи недостающие сведения у предыдущего ученика, реши задачу и сверь ответ с образцом

(5-6мин)

3) Если ответ не совпадает с образцом, возьмите у учителя карточку с решением задачи и в группе рассмотрите, в каком действии была допущена ошибка (1-2 мин)

4) Проанализируй свою работу, поставив в соответствующую графу оценочного листа знак +

IV Финишная прямая

1) Возьми карточку №4, индивидуально выполни задания, сделай требуемые записи в тетради (4-5 мин ).

2) Проанализируй свою работу, поставив в соответствующую графу оценочного листа знак +

Домашнее задание

Проанализируй оценочный лист и выбери соответствующий вариант домашнего задания

(карточки с домашним заданием на столе учителя)

Оценочный лист

Химические реакции. Скорость химических реакций

Химические реакции. Скорость химической реакции

Что же такое химическая реакция? Представьте, химическая реакция (от лат. реакция – противодействие, отпор) – это какое-то ответное действие веществ на воздействие других веществ и физических факторов: температуры, давления, излучения и т.д. При химических реакциях обязательно разрушаются одни химические связи и возникают новые, поэтому из одних веществ образуются новые.

Химические реакции протекают как внутри нас, так и в окружающем мире.

Давайте вспомним, какие же мы знаем признаки классификации химических реакций.

По числу и составу исходных веществ и продуктов, реакции делятся на:

· реакции соединения

· разложения

· замещения

· обмена

К реакциям соединения относятся реакции, в результате которых из двух или нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное.

Например, в реакции магния с кислородом образуется оксид магния. Эта реакция сопровождаются выделением света и тепла. Поэтому её ещё называют реакцией горения.

2Mg + O₂ = 2MgO

В реакцию соединения могут вступать и два сложных вещества с образованием одного сложного. Например, в реакции двух сложных веществ оксида кальция с водой образуется новое сложное вещество – гидроксид кальция.

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂

К реакциям разложения относятся реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два или более новых веществ.

Например, реакция разложения оксида ртути (II). В результате этой реакции образуется ртуть и кислород. Или, например, при разложении воды в электролизёре образуется кислород и водород.

2HgO = 2Hg + O₂

2Н₂О = 2Н₂ + О₂

К реакциям замещения относятся реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе, при этом образуется новое простое и новое сложное вещество.

К реакциям замещения относятся реакции взаимодействия металлов с кислотами и металлов с солями. Так, в реакции цинка с серной кислотой образуется новое сложное вещество – сульфат цинка и выделяется газ водород (новое простое вещество).

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑

Или, как в реакции меди с раствором нитрата серебра (I) атомы меди замещают атомы серебра в сложном веществе, и образуется новое сложное вещество – нитрат меди (II) и новое простое – серебро.

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓

В реакциях обмена обязательно участвуют два сложных вещества, которые обмениваются своими составными частями.

Так, в реакции сульфата натрия с хлоридом бария образуется две новые соли – хлорид натрия и сульфат бария.

Na₂SO₄ + BaCl₂ = 2NaCl + BaSO₄↓

По признаку выделения теплоты реакции делятся на:

· экзотермические

· эндотермические

Если реакции протекают с выделением теплоты, то такие реакции называются экзотермическими

Если реакции протекает с поглощением теплоты, то их называют эндотермическими.

К экзотермическим реакциям относится реакция горения магния, а реакция разложения ртути является эндотермической.

2Mg + O₂ = 2MgO + Q

2HgO = 2Hg + O₂ – Q

По признаку обратимости реакции делятся на:

· обратимые

· необратимые

Обратимые реакции всегда протекают одновременно в двух противоположных направлениях, как реакция получения аммиака их двух простых веществ – азота и водорода. В этих реакциях вместо знака равенства ставится знак обратимости.

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃

Необратимые реакции идут до конца, т.е. в результате этих реакций образуется газ, осадок или слабый электролит. Например, в реакции соляной кислоты и карбоната калия образуется углекислый газ и вода, т.е. реакция прошла до конца.

2HCl + K₂CO₃ = 2KCl + CO₂↑ + H₂O

По признаку участия катализатора реакции делятся на:

· каталитические

· некаталитические

Каталитические реакции – это реакции, протекающие с участием катализатора. Например, реакция получения оксида серы (VI) из оксида серы (IV) является каталитической, т.к. необходимым условием её протекания является наличие катализатора оксида ванадия (V).

По признаку изменения степени окисления реакции делятся на:

· реакции, протекающие без изменения степени окисления

· реакции, протекающие с изменением степени окисления, или окислительно-восстановительные

Так, реакция разложения гидроксида меди (II) на оксид меди (II) и воду протекает без изменения степени окисления. Ни один элемент, в этой реакции, не изменил свою степень окисления.

А реакция взаимодействия цинка с серной кислотой является окислительно-восстановительной, т.к. цинк изменяет степень окисления с 0 до +2, а водород понижает свою степень окисления с +1 до 0. Цинк является восстановителем, а водород окислителем.

По агрегатному состоянию реагирующих веществ, реакции делятся на:

· гомогенные

· гетерогенные

Гомо, означает одинаковый, поэтому в гомогенных реакциях вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, т.е. только в жидком или газообразном.

Так, в реакции соляной кислоты и гидроксида натрия оба вещества находятся в жидком состоянии, поэтому эта гомогенная реакция.

HCl(р-р) + NaOH(р-р) = NaCl(р-р) + H₂O

Гетеро, означает разный, поэтому в этих реакциях вещества находятся в разных агрегатных состояниях.

Так, например, реакция горения серы является гетерегенной, т.к. вступающая в реакцию сера является твёрдым веществом, а кислород – газообразным.

S(тв.) + O₂(г.) = SO₂(г)

Попробуем провести эксперимент. Поместим железный гвоздь в раствор сульфата меди (II). И что же наблюдаем? Через некоторое время на той части гвоздя, которая была помещена в раствор осела медь, раствор тоже поменял свою окраску с голубой на, жёлтую.

CuSO₄(р-р) + Fe(тв.) = FeSO₄(р-р) + Cu↓

Охарактеризуем эту реакцию по всем признакам.

1. реакция замещения, потому что из исходного сложного вещества (сульфата меди (II)) и исходного простого (железа) образуется новое сложное (сульфат железа (II)) и новое простое вещество (медь).

2. реакция необратимая. Она протекает только в одном направлении (между левой и правой частью уравнения стоит знак равенства).

3. реакция экзотермическая, т.к. протекает с выделением незначительного количества теплоты, ведь в опыте не требуется нагревание.

4. реакция окислительно-восстановительная, потому что медь и железо изменили свои степени окисления: медь с +2 до 0, железо с 0 до +2, медь является окислителем, а железо восстановителем.

5. реакция гетерогенная. Она протекает между твёрдым веществом и раствором.

6. Реакция является некаталитической, т.к. катализатор не участвует в этой реакции.

Однако для того чтобы прошла химическая реакция, реагирующие частицы должны столкнуться друг с другом. Но не всегда это столкновение приводит к их взаимодействию. Для этого, частицы должны быть достаточно активными, т.е. обладать таким запасом энергии, который приводит к ослаблению химических связей, а потом и к разрыву их.

Например, у нас вступают в реакцию вещество А и вещество Б. На оси ординат отложена энергия. Для того чтобы у нас образовалось вещество В, исходные вещества А и Б должны преодолеть энергетический барьер. На вершине этой кривой – переходное состояние, т.е. здесь нет уже веществ А и Б, но и ещё не образовалось вещество В. Это состояние существует очень короткое время, после чего образуется вещество В и выделяется энергия.

Теперь мы плавно можем перейти к изучению и скорости химической реакции. Если энергия активации мала, то скорость реакции будет высокой, но если энергия активации велика, то реакции будут протекать медленно.

Известно, что некоторые химические реакции протекают очень быстро. Например, если добавить раствор нитрата серебра к раствору хлорида натрия, то практически мгновенно выпадает белый творожистый осадок, или если к раствору карбоната калия добавить соляной кислоты, то сразу же вы увидим выделение пузырьков газа, с огромной скоростью протекают реакции, сопровождающиеся взрывом.

Золотые украшения сохраняют свою красоту и блеск веками. А вот брошенный на улице старый автомобиль спустя несколько лет превращается в груду ржавого металлолома; долька яблока уже через несколько часов покрывается бурой пленкой. Такие реакции, как рост сталактитов и сталагмитов в пещерах, разрушение статуй под действием кислотных дождей, протекают очень медленно.

Любопытно, что с точки зрения химической термодинамики возможны все перечисленные процессы, даже окисление золота. Просто у них разные скорости. Одной реакции требуются для завершения микросекунды, другой – миллионы лет. Почему так? Термодинамика ответить на этот вопрос бессильна: в этой теории не учитывается время скорости химических реакций, которую изучает химическая кинетика. Более того, химическая кинетика дает ключ к управлению реакций.

Что же такое скорость?

Например, Бальзак прочитывал 200 страниц за полчаса

Наполеон читал со скоростью две тысячи слов в минуту, т.е. 12.000 знаков.

Археолог Р. Шлиман путём тренировок добился того, что очередной иностранный язык выучивал за 6-8 недель.

Ураган движется со скоростью 125 миль в час.

Как определить скорость, а в частности скорость химической реакции? Количественной характеристикой быстроты протекания химической реакции является скорость химической реакции, которую обозначают латинской буквой υ.

Скорость химической реакции определяется изменением концентрации исходных веществ или продуктов реакции в единицу времени.

От чего же зависит сама скорость химической реакции?

· она зависит от природы реагирующих веществ. Сейчас мы это докажем. Нальём в две пробирки 1-2 мл соляной кислоты, в одну поместим гранулу цинка, а во вторую кусочек железа такого же размера. Понаблюдаем, что же происходит? В первой пробирке реакция протекает быстрее, чем во второй, это видно по интенсивности выделения водорода. Почему? Да потому, что цинк более активный металл, чем железо и реакция буде протекать быстрее с цинком, чем с железом. То есть природа металла оказывает влияние на скорость этой реакции.

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑

А теперь поместим в две пробирки по грануле цинка и прильём в первую пробирку соляной кислоты, во вторую – уксусной кислоты, но эти кислоты будут одинаковой концентрации. Проследим за изменениями. В первой пробирке скорость реакции гораздо выше, чем во второй. Значит, природа кислоты тоже оказывает влияние на скорость реакции. Т.к. интенсивность выделения водорода в первой реакции больше, значит, и кислота там более сильная, чем во второй пробирке.

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Zn + 2CH₃COOH = (CH₃COO)₂Zn + H₂↑

· скорость реакции зависит и от концентрации реагирующих веществ. Нальём в три пробирки разное количество соляной кислоты: в первую – 3мл, во втору – 2 мл, а в третью – 1 мл. Затем во вторую пробирку добавим 1 мл воды, а в третью – 2 мл. Получается, что объём жидкости в трёх пробирках у нас одинаковый. А концентрация кислоты? Подумайте? Затем добавим в каждую пробирку по грануле цинка и посмотрим, что будет происходить. Интенсивнее всего водород выделяется в первой пробирке, во второй – менее интенсивно, а в третьей – меньше всего наблюдается выделение водорода. Получается, что концентрация кислоты в первой пробирке была больше всего, а меньше всего в третьей. Следовательно, чем выше концентрация веществ, тем и больше скорость взаимодействия между ними.

· Третьим фактором, влияющим на скорость реакции, является площадь соприкосновения реагирующих веществ. Нальём в две пробирке равное количество соляной кислоты, в первую пробирку поместим кусочек мрамора, а во вторую – мраморную крошку. И что же наблюдаем? Во второй пробирке реакция прошла гораздо быстрее, чем в первой. Ведь площадь соприкосновения во второй пробирке гораздо больше, чем в первой. Поэтому, чем больше площадь соприкосновения реагирующих веществ, тем выше скорость реакции.

Из повседневного опыта вы знаете, что быстрее сгорит 1 кг стружек, чем 1 кг цельной древесины. Когда вы разжигаете костёр, то наверняка, подкладываете под дрова мелкие щепки, а под них скомканную бумагу. При тушении пожаров, наоборот, уменьшают площадь соприкосновения горящих предметов с воздухом.

А на производстве используют так называемый кипящий слой, т.е. измельчают твёрдое вещество до состояния пыли, затем через него снизу пропускают второе вещество, чаще газообразное, когда оно проходит через мелкораздробленный слой, то создает эффект кипения. Этот метод используют при производстве серной кислоты и нефтепродуктов.

Можно самим смоделировать «кипящий слой». Для этого на кольцо лабораторного штатива закрепим кусочек сетчатой ткани. Насыплем на неё 1-2 столовые ложки манной крупы. А снизу будем продувать воздух с помощью резиновой груши. У нас вами тоже получается эффект кипения.

· Четвёртым фактором, который влияет на скорость химической реакции, является температура. В химическое взаимодействие вступают только активные частиц, а при повышении температуры количество этих активных частиц значительно увеличивается, т. к. нагревание сообщает частицам необходимую энергию активации. Поэтому, естественно, что чем выше температура, тем больше скорость реакции.

Я.Х. Вант-Гофф сформулировал правило: при повышении температуры на каждые 10 ⁰С скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза. Эта величина называется температурным коэффициентом (γ).

Поэтому на производстве используются высокотемпературные химические процессы: при выплавке чугуна и стали, варке стекла и мыла, производстве бумаги и нефтепродуктов и др.

Попробуем это доказать с помощью лабораторного опыта. Если, насыпать в две пробирки одинаковое количество чёрного порошка оксида меди (II), и прилить в каждую 3-4 мл раствора серной кислоты. Затем первую пробирку поставить в стакан с горячей водой, а вторую нагреть на пламени спиртовки, то очевидно, что реакция во второй пробирке пойдёт гораздо быстрее, чем в первой, ведь температура выше во втором случае. Таким образом, мы доказали с вами, что, чем выше температура, тем больше скорость реакции.

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O

· Пятым фактором, от которого зависит скорость реакции, являются катализаторы, но о них вы узнаете чуть позже.

· Кроме этого, такой фактор, как изменение давления влияет на скорость только тех реакций, в которых участвуют газообразные вещества. При увеличении давления уменьшается объём газов, что ведёт к увеличению концентрации газов, а следовательно и увеличению скорости реакции.

Конспект урока по химии 11 класс «Скорость химической реакции»

Муниципальное общеобразовательное автономное учреждение

«СОШ № 17» г. Орска

Конспект урока по химии
в 11 классе

« Скорость химических реакций»

Подготовила учитель химии

Кашина Надежда Викторовна

Цели:

Образовательные

показать влияние факторов на скорость химических реакций, установить закономерности протекания химических процессов

Развивающие

развивать навыки сравнивать, обобщать и делать выводы

Воспитательные

формировать мировоззренческие понятия о познаваемости природы, культуры общения в процессе парного и коллективного взаимодействия

Задачи:

Образовательные

изучить: основные факторы, влияющие на скорость химической реакции; законы, отражающие зависимость скорости от фактора

Развивающие

развивать: навыки работы с лабораторным оборудованием; умения делать выводы по результатам работы

Воспитательные

формирование чувства ответственности за результаты своего труда, являющиеся компонентом коллективного вида деятельности

Методы и методические приёмы:

Практические: опыты
Наглядные: наблюдения учащихся
Словесные: объяснение, рассказ

Тип урока: усвоения нового материала

Вид урока: урок- комбинированный

Оборудование и реактивы для учащихся: соляная кислота (концентрированная, 10%, 20%), цинк (порошковое, кусковое), перекись водорода, оксид марганца (IV), уксусная кислота.

УМК: Г.Е. Рудзитис, Ф.Г.Фельдман «Химия» 11 класс базовый уровень

Ход урока:

Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

1. Организационный

Приветствие учащихся, контроль готовности учащихся к уроку

2.Этап подготовки учащихся к активному усвоению нового материала

Сегодня на уроке мы продолжим изучение темы «Химические реакции» и познакомимся с понятием «скорость реакции». В курсе физики и математики вы сталкивались с термином «скорость», что он означал, в каких единицах измерения рассчитывался?

В химии тоже есть такое понятие, но оно характеризует химические процессы. С этими процессами вы сталкивались, но, порой, не задумывались об этом: почему продукты питания портятся (многие быстро), зачем их помещают в холодильник, как быстро сгорает топливо в авто, а коррозия продолжается годы (но зимой этот процесс гораздо интенсивнее)?! Усвоив материал урока, вы сможете ответить на данные вопросы, выявите, какие факторы влияют на эти процессы.

Ответы на вопросы

Высказывают предположения

3. Этап усвоения новых знаний

Так что же такое скорость реакции?- (составление схемы с объяснением материала):

— величина, характеризующая интенсивность реакции, выраженная количественно.

1. Обозначается-V_р-ии

2. Формула:

а) гомогенные реакции:

∆C/∆t (моль/л∙с)

б) гетерогенные реакции:

∆n/∆t∙S (моль/с∙м²)

Можете ли вы на основании формул предположить, что возможно влияет на скорость реакции?

Теперь попробуем экспериментально выяснить факторы, влияющие на скорость реакции. Повторим правила техники безопасности.

Во время выполнения работы — контролирующая и координирующая функции.

После заполнения сводной таблицы организуется объяснения законов, отражающих зависимость скорости от:

1. 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».

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃

V_р-ии = k∙C (N₂)∙ C (H₂)³

S + O₂ = SO₂

V_р-ии = 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!

(решение задачи)

Реакция идет по уравнению А +2В → С. Во сколько раз и как изменится скорость реакции, при увеличении концентрации вещества В в 3 раза?

2. Температуры-

Я.Х. Вант-Гофф

«Повышение температуры на каждые 10 ^∙С приводит к увеличению скорости реакции в 2-4 раза (эта величина называется температурным коэффициентом)».

V_t2 = V_t1∙ γ^t²^-t1/10

(решение задачи) Скорость некоторой реакции при 0⁰С равна 1 моль/л ∙ ч, температурный коэффициент реакции равен 3. Какой будет скорость данной реакции при 30⁰С?

конспектирование материала
ответы на вопросы (устно)- определения гомогенных и гетерогенных реакций
работа с формулами

работа у доски (4 гр по 2 чел)- каждая группа выполняет по одному опыту, показывающему зависимость скорости от определённого фактора, доводят результаты работы до всего класса. Результаты работы заносятся в таблицу (приложение 2)

изучаемый фактор	используемые вещества	вывод

см. Приложение 2.

Конспект, вопросы учителю.

Решение:

А +2В → С

По з.д.м. υ = k ∙ С_A ∙ C_B²

Пусть С_А = а, С_В= в, тогда

υ₁ = k ∙ а ∙ в²

υ₂ = k ∙ а ∙ 3в²

υ₁/ υ₂ = а ∙ в² / а ∙ 9в² = 1/9

Решение:

υ_t₂ = υ_t₁ ∙ γ ^Δt/10

υ_t₂ =1∙3^{30 — 0/10} = 3³= 27 моль/л∙ч

4. Этап закрепления знаний

1.Теперь, зная о скорости реакции, попробуем грамотно ответить на вопросы, поставленные в начале урока.

И попробуем решить тестовые задания Приложение 1

Слайд 14-16

Учитель- координатор действий учащихся.

Организация беседы.

работа у доски, работа в парах

5. Этап информации учащихся о домашнем задании, инструктаж по его выполнению.

Домашнее задание:
1. п. 12,13 учить
2. стр 59, задание 1, 3 письменно
3. стр 59, задание 2 устно
4. Задание 20 (решу егэ) 20- 39 (на 4,5)

Знать: определение понятия скорости химической реакции, её зависимость от различных факторов.

Уметь: пояснять законы, отражающие зависимость скорости от концентрации и температуры; приводить примеры практического использования полученных знаний.

Запись в дневник, вопросы учителю о выполнении домашнего задания.

Оценка результатов урока и подведение итогов с использованием метода рефлексии.

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 2.

Изучаемый фактор

Используемые вещества

Вывод

Природа реагирующих веществ

Zn + HCL = (V₁)

Zn + CH₃COOH = (V₂)

V₁ > V₂

Чем активнее вещество, вступающее в реакцию, тем быстрее идёт реакция.

Концентрация реагирующих веществ

Zn + HCL _(10%) = (V₁)

Zn + HCL _(20%) = (V₂)

V₂ > V₁

Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.

Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Zn _{(порошок)} + HCL = (V₁)

Zn _{(кнопка)} + HCL = (V₂)

V₁ > V₂

Чем больше площадь соприкосновения, тем выше скорость реакции.

Температура

Zn + HCL ^{нагревание}= (V₁)

Zn + HCL = (V₂)

V₁ > V₂

При нагревании скорость реакции повышается.

Присутствие некоторых веществ

(повторить понятие ферменты!)

H₂O₂—^MnO₂→ (V₁)

H₂O₂→ (V₂)

V₁ > V₂

Катализаторы- ускоряют химические реакции;

Ингибиторы- замедляют химические реакции.

Приложение 1.

1. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые приводят к увеличению скорости химической реакции

1) повышение температуры

2) добавление иодоводорода

3) понижение давления

4) повышение концентрации йода

5) повышение объема реакционного сосуда

Для указанных агрегатных состояний реагентов при увеличении температуры и концентрации реагентов скорость реакции увеличивается.

2. Из предложенного перечня выберите два неверных утверждения относительно катализаторов.

1) Катализаторы участвуют в химической реакции

2) Катализаторы входят в состав продуктов реакции

3) Катализаторы смещают химическое равновесие

4) Катализаторы изменяют скорость реакции

5) Катализаторы ускоряют как прямую, так и обратную реакцию

Неверно второе и третье утверждение, т. к. катализатор не смещает равновесие в системе, он изменяет скорость как прямой так и обратной реакции, а также катализатор не входит в состав продуктов реакции.

3. Из предложенного перечня выберите две пары веществ, скорость реакции в каждой из которых не зависит от увеличения площади поверхности соприкосновения реагентов.

1) фосфор и кислород

2) кислород и оксид азота (II)

3) сера и водород

4) магний и азотная кислота

5) водород и кислород

Увеличение площади поверхности не влияет на скорость гомогенных реакций (газ-газ, жидкость-жидкость).

4. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые не влияют на скорость химической реакции

1) изменение концентрации аммиака

2) изменение давления

3) изменение концентрации водорода

4) изменение концентрации азота

5) изменение температуры

На скорость химической реакции не влияет концентрация продуктов реакции.

5. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые приводят к уменьшению скорости реакции между железом и раствором соляной кислоты.

1) понижение температуры

2) повышение температуры

3) разбавление кислоты

4) увеличение концентрации кислоты

5) размельчение железа

Для указанных агрегатных состояний реагентов уменьшение температуры и концентрации реагентов (соляной кислоты) способствует уменьшению скорости реакции.

6. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые приводят к увеличению скорости реакции

1) повышение концентрации

2) понижение температуры

3) повышение давления

4) повышение температуры

5) измельчение и

Для указанных агрегатных состояний реагентов увеличение температуры и площади поверхности реагентов способствует увеличению скорости реакции.

7. Из предложенного перечня выберите две реакции, увеличение скорости протекания которых происходит благодаря повышению концентрации азота.

Увеличение концентрации реагента (азота) способствует увеличению скорости реакций 1 и 3. В реакциях 2, 4, 5 азот является продуктом реакции.

8. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые не влияют на скорость реакции цинка с соляной кислотой.

1) изменение концентрации кислоты

2) изменение концентрации водорода

3) изменение температуры

4) изменение давления

5) изменение площади поверхности соприкосновения реагентов

Скорость реакции не зависит от давления, так как реакция происходит между жидкой и твердой фазой и концентрации продукта (водорода).

9. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые не влияют на скорость химической реакции

1) изменение концентрации хлороводородной кислоты

2) изменение концентрации хлорида магния

3) изменение температуры

4) изменение концентрации водорода

5) изменение степени измельчения магния

Увеличение концентрации продуктов реакции не изменяет скорость химической реакции.

10. Из предложенного перечня выберите две пары веществ, у каждой из которых скорость реакции не зависит от увеличения площади поверхности соприкосновения реагентов.

1) сера и железо

2) кремний и кислород

3) водород и кислород

4) цинк и соляная кислота

5) азот и кислород

От увеличения площади поверхности соприкосновения реагентов не зависит скорость гомогенных реакции (газ-газ, жидкость-жидкость).

11. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые приводят к увеличению скорости реакции

1) измельчение железа

2) понижение давления

3) уменьшение концентрации

4) охлаждение системы

5) повышение температуры

Для указанных агрегатных состояний реагентов увеличение температуры и площади поверхности реагента (железа) способствует увеличению скорости реакции.

12. Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые не влияют на скорость реакции между магнием и раствором медного купороса.

1) изменение концентрации соли

2) изменение температуры

3) изменение объёма реакционного сосуда

4) изменение площади поверхности соприкосновения реагентов

5) изменение давления

Изменение объема и давления не влияет на скорость химической реакции между твердым телом и раствором.

Онлайн урок: Скорость химической реакции по предмету Химия 8 класс

Чтобы управлять химической реакцией, надо знать условия, влияющие на скорость её протекания.

Это позволит замедлить скорость нежелательной реакции (например, ржавления железа, порчи пищевых продуктов) и увеличить скорость полезных для человека реакций (например, получение водорода, выплавка металла из руды).

Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

природа реагирующих веществ
концентрация реагирующих веществ
температура
действие катализаторов
давление

Давайте поподробнее рассмотрим влияние этих факторов на скорость реакции.

1) Природа реагирующих веществ.

Например, скорость взаимодействия металлов с водой различна и зависит от активности металла.

Натрий бурно реагирует с водой, однако калий при контакте с водой ещё и воспламеняется, а рубидий взрывается.

В свою очередь, скорость взаимодействия одного и того же металла с разными веществами также зависит от природы этих веществ.

Натрий, который бурно реагирует с водой, с этиловым спиртом реагирует более спокойно.

2) Концентрация реагирующих веществ

Чтобы произошло взаимодействие, частицы (атомы, молекулы, ионы) реагирующих веществ должны столкнуться.

И чем больше столкновений происходит в единицу времени, тем быстрее протекает химическая реакция.

Гомогенные реакции протекают во всём объёме, и чем больше частиц в единице объёма, тем чаше они сталкиваются.

Следовательно, с повышением концентрации реагирующих веществ происходит увеличение скорости реакции.

Если реакция гетерогенная, то взаимодействие частиц происходит лишь на поверхности твёрдого вещества, поэтому в данном случае говорят не о концентрации, а о площади соприкосновения веществ.

По сути, это понятие аналогично концентрации, ведь чем больше площадь поверхности, тем больше частиц вещества способны вступить в реакцию.

Мелкие щепки горят в костре гораздо быстрее крупных поленьев.

Можно даже поставить «чистый» эксперимент: взять одинаковое количество (по массе) дерева, только в одном случае в виде мелких веток и щепок, а в другом в виде более крупных поленцев.

Мелкие щепки всё равно сгорят быстрее.

Происходит это именно из-за того, что в данном случае площадь поверхности дерева больше.

То же происходит и в лаборатории или в школьном кабинете химии: цинк или магний выпускают в виде маленьких гранул специально для того, чтобы скорость их взаимодействия с кислотами была больше.

3) Температура

С повышением температуры скорость химических реакций, как правило, возрастает, так как при нагревании реагирующие частицы становятся более активными и способными к взаимодействию.

Если нам нужно почистить чайник от накипи, то мы заливаем в него уксусную или лимонную кислоту и кипятим.

Можно, конечно, оставить чайник и так, но при нагревании накипь растворяется быстрее.

Экспериментально установлено, что при повышении температуры на каждые десять градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.

Эту закономерность называют правилом Вант-Гоффа по имени голландского учёного, который впервые её сформулировал.

4) Действие катализаторов

Ещё алхимики заметили, что существуют такие вещества, при воздействии которых реакции идут намного быстрее.

Такие вещества называются катализаторами, а увеличение скорости реакции – катализ.

Важно то, что сам катализатор в реакции не участвует.

Природа катализа различна. Иногда катализатор служит концентратором, то есть «собирает» на себе реагенты, увеличивая концентрацию, как например, при разложении перекиси водорода: в обычном состоянии она разлагается очень медленно, а при добавлении к ней оксида марганца очень быстро с образованием большого количества пены.

Или при синтезе аммиака – скорость реакции увеличивается при введении в область реакции губчатой платины: она имеет очень неровную поверхность, которая, как активированный уголь, собирает на себе молекулы водорода и азота, увеличивая их концентрацию в несколько раз.

Иногда катализатор вступает в реакцию с одним из веществ, но в конце всей цепочки высвобождается в исходном виде.

Например, сухой хлор можно хранить в стальных баллонах длительное время.

Но если в хлоре есть примесь влаги, баллон может очень быстро разрушиться. Вода является катализатором взаимодействия хлора с железом. Сначала происходит реакция хлора и воды с образованием хлороводорода, который легко реагирует с железом:

Эти реакции происходят почти моментально, и поэтому образующийся атомарный кислород не успевает образовать двухатомные молекулы.

В итоге всю цепочку можно записать одной реакцией:

Большую часть продукции, вырабатываемой химической промышленностью, получают с использованием катализаторов.

Каталитическими являются процессы производства кислот, удобрений, резины, пластмасс, лекарств, процессы переработки нефти.

Особую роль играют биологические катализаторы – ферменты.

Они участвуют в сложных химических процессах, протекающих в живых организмах.

Слюна содержит фермент птиалин, который катализирует превращение крахмала в сахар, – переваривание пищи начинается уже во рту! Желудочный сок содержит пепсин, который катализирует расщепление белков.

В случае, когда у человека имеются серьезные нарушения пищеварения, ему прописывают медицинские препараты, содержащие пищеварительные ферменты.

В организме человека около 30 000 различных ферментов, каждый из них — катализатор какой-либо одной реакции.

5) Давление

Как правило, с повышением давления скорость химической реакции возрастает.

Домашний Урок

21 мая 2020 г.
Органические вещества. Углеводороды	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Органические вещества. Кислородосодержащие соединения	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

15 мая 2020 г.
Итоговая видеоконсультация по химии	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

12 мая 2020 г.
Генетическая связь между классами неорганических соединений	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Кислоты неорганические и органические	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

5 мая 2020 г.
Электролиз растворов и расплавов. Применение электролиза в промышленности	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Неметаллы	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

29 апреля 2020 г.
Окислительно-восстановительные реакции в природе, производственных процессах и жизнедеятельности организмов	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Свойства простых веществ – металлов главных и побочных подгрупп	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Урок 1. Обобщение знаний. Виды химических связей и типы кристаллических решеток	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Урок 2. Обобщение знаний. Электроотрицательность. Степень окисления	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

6 апреля 2020 г.
Свойства, получение и применение углерода. Синтез-газ как основа современной промышленности	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Общая характеристика элементов IVА-группы	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Строение атома и вещества.	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Урок 6. Понятие о скорости химической реакции

Технологические карты к учебнику О. С. Габриеляна «Химия. 9 класс»

( Разработки уроков по ФГОС )

Смотреть все за 9 класс

ПЛАНИРУЕМЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Предметные	Метапредметные	Личностные
Умения определять понятие «скорость химической реакции»; объяснять с приведением примеров влияние некоторых факторов на скорость химических реакций; наблюдать и описывать реакции между веществами с помощью естественного (русского или родного) языка и языка химии; проводить опыты, подтверждающие зависимость скорости химической реакции от различных факторов	Умения использовать знаковосимволические средства для раскрытия сущности процессов; проводить наблюдения; создавать обобщения, делать выводы	Понимание значимости естественнонаучных знаний для решения практических задач. Умение грамотно обращаться с веществами в химической лаборатории и в быту
Решаемая учебная проблема	Как применяется понятие «время» в химии? Какие факторы влияют на скорость химической реакции? Почему необходимо знание о факторах, влияющих на скорость химической реакции?
Основные понятия, изучаемые на уроке	Скорость химической реакции; факторы, влияющие на скорость химической реакции
Демонстрации. Лабораторные опыты	Лабораторные опыты. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ на примере взаимодействия кислот с металлами. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ на примере взаимодействия цинка с соляной кислотой различной концентрации. Зависимость скорости химической реакции от площади соприкосновения реагирующих веществ. Моделирование «кипящего слоя». Зависимость скорости химической реакции от температуры реагирующих веществ на примере взаимодействия оксида меди (II) с раствором серной кислоты различной температуры
Вид используемых на уроке средств ИКТ	Универсальные (электронные книги, компьютер, интерактивная доска)

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА УРОКА
ЭТАП 1. Проверка остаточных знаний. Осознание приращения знания (ликвидация незнания) Проверка домашнего задания
Формирование конкретного образовательного результата / группы результатов	Внутренняя и внешняя оценка результатов, обнаружение субъективного незнания
Длительность этапа	8—13 минут
Основной вид учебной деятельности, направленный на формирование данного образовательного результата	Устные и письменные ответы на вопросы учителя. Обсуждение сказанного
Методы обучения	Систематизирующая беседа
Форма организации деятельности обучающихся	Коллективная мыслительная деятельность
Функция / роль учителя на данном этапе	Организаторская, корректирующая. Учитель корректирует ответы обучающихся
Основные виды деятельности учителя	Коррекция, координация деятельности обучающихся
ЭТАП 2. Вхождение в тему урока и создание условий для осознанного восприятия нового материала Диалог на уроке. Практикум: проведение ученического эксперимента
Формирование конкретного образовательного результата / группы результатов	Понимание сущности понятия «скорость химической реакции». Умения проводить и описывать опыты, подтверждающие зависимость скорости химической реакции от различных факторов
Длительность этапа	20—25 минут
Основной вид учебной деятельности, направленный на формирование данного образовательного результата	Ученический химический эксперимент и обсуждение его результатов. Записи обучающихся в тетрадь
Методы обучения	Химический эксперимент. Систематизирующая беседа
Форма организации деятельности обучающихся	Коллективная мыслительная деятельность, парная или групповая деятельность при выполнении химического эксперимента
Функция / роль учителя на данном этапе	Организаторская, консультационная, координирующая
Основные виды деятельности учителя	Координация деятельности обучающихся
ЭТАП 3. Организация и самоорганизация обучающихся в ходе дальнейшего усвоения материала Обобщение и систематизация пройденного материала
Формирование конкретного образовательного результата / группы результатов	Умение систематизировать изученный материал, применять знания в незнакомой ситуации
Длительность этапа	10—15 минут
Основной вид учебной деятельности, направленный на формирование данного образовательного результата	Самостоятельное выполнение заданий
Методы обучения	Метод самостоятельной работы с последующей само или взаимопроверкой и коррекцией допущенных ошибок
Форма организации деятельности обучающихся	Индивидуальная мыслительная деятельность
Функция / роль учителя на данном этапе	Организаторская, контролирующая
Основные виды деятельности учителя	Координация и контроль за деятельностью обучающихся
ЭТАП 4. Подведение итогов, домашнее задание
Формирование конкретного образовательного результата / группы результатов	Обобщение. Устный ответ на проблемный вопрос урока
Длительность этапа	3—5 минут
Форма организации деятельности обучающихся	Индивидуальная, коллективная
Функция / роль учителя на данном этапе	Организация самоконтроля обучающихся с последующей самооценкой
Основные виды деятельности учителя	Координация деятельности обучающихся
Рефлексия по достигнутым или недостигнутым образовательным результатам	Обучающиеся оценивают свою работу на уроке, учитель выставляет отметки за конкретные виды работы обучающимся на основе их самооценки. Домашнее задание с комментариями

Тема урока. Понятие о скорости химической реакции.

Цель урока. Формирование понятия о скорости химической реакции, выявление факторов, от которых она зависит.

Проблемный вопрос урока. Как применяется понятие «время» в химии? Какие факторы влияют на скорость химической реакции? Почему необходимо знание о факторах, влияющих на скорость химической реакции?

ХОД УРОКА

I. Проверка домашнего задания

Вопросы и задания

По каким признакам можно классифицировать химические реакции?
Дайте полную классификационную характеристику следующих химических процессов: а) горению серы; б) разложению карбоната кальция; в) взаимодействию цинка с соляной кислотой; г) взаимодействию между растворами гидроксида натрия и серной кислоты.

II. Диалог на уроке. Практикум: проведение ученического эксперимента

Формирование понятия «скорость химической реакции». Выявление факторов, влияющих на скорость химической реакции.

Изучение нового материала происходит с опорой на содержание § 4 учебника.

Вопросы и задания

1) Как, по вашему мнению, понятие «время» применяется в химии?

2) Приведите известные вам из повседневной жизни примеры реакций, протекающих быстро и медленно.

3) Попробуйте сформулировать, что такое скорость химической реакции.

Лабораторный опыт. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ на примере взаимодействия кислот с металлами.

4) Сделайте выводы о влиянии природы реагентов на скорость взаимодействия кислоты с металлом.

Лабораторный опыт. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ на примере взаимодействия цинка с соляной кислотой различной концентрации.

Лабораторный опыт. Зависимость скорости химической реакции от площади соприкосновения реагирующих веществ.

Лабораторный опыт. Моделирование «кипящего слоя».

5) Почему использование метода «кипящего слоя» позволяет увеличить скорость химической реакции?

Лабораторный опыт. Зависимость скорости химической реакции от температуры реагирующих веществ на примере взаимодействия оксида меди (II) с раствором серной кислоты различной температуры.

6) Приведите примеры влияния температуры на известные вам из личного опыта химические процессы.

I. Обобщение и систематизация пройденного материала

Выполнение заданий № 4—7 после § 4 учебника с последующей само или взаимопроверкой и, в случае необходимости, коррекцией допущенных ошибок.

II. Подведение итогов

Обучающиеся устно отвечают на проблемный вопрос урока.

Домашнее задание: § 4 до конца, выполнить задания № 8 после § 4 учебника, № 3 и 5—6 на с. 35—36 в рабочей тетради.

Скорость химической реакции: модифицирующие факторы — видео и расшифровка урока

Chemical Reactions: A Molecule’s View

Молекулы состоят из атомов, связанных вместе общими электронами. Эти связи относительно прочны и требуют определенного количества энергии для разрыва. Случайные удары и столкновения молекул друг с другом обычно не содержат достаточно энергии, чтобы разорвать эти связи и вызвать химическую реакцию. Кроме того, молекулы должны сталкиваться с правильной ориентацией.

Согласно теории столкновений, чтобы произошла химическая реакция, необходимо эффективное столкновение реагентов. Чтобы быть эффективным, столкновение должно соответствовать следующим двум требованиям:

Молекулы сталкиваются с достаточной энергией, чтобы разорвать связи
Молекулы сталкиваются с благоприятной ориентацией

Любой фактор, влияющий на вероятность эффективного столкновения, также влияет на скорость реакции.

Температура

Из опыта приготовления пищи вы и ваш желудок должны знать, что изменение температуры реагентов влияет на скорость реакции.Обычно, если мы хотим что-то приготовить, мы это разогреваем. Когда мы не хотим, чтобы наша еда испортилась, мы охлаждаем ее. Вот почему на наших кухнях есть холодильники, морозильники, микроволновые печи, плиты и духовки!

Давайте подумаем, почему температура может влиять на скорость реакции… Что такое температура?

Температура — это измерение энергии в движении внутри системы. Чем выше температура, тем больше энергии имеет система. Молекулы с большей энергией, вероятно, будут иметь более эффективные столкновения друг с другом, что приведет к увеличению скорости реакции.Мы могли бы подождать, пока наши яйца приготовятся сами, но вряд ли это произойдет раньше, чем они испортятся. Вместо этого мы добавляем тепло, чтобы увеличить скорость реакции!

Что произойдет со скоростью реакции, если мы понизим температуру?

Снижение температуры снижает энергию молекул. Молекулы меньше сталкиваются, что приводит к меньшему количеству реакций. Когда мы охлаждаем нашу пищу, чтобы сохранить ее, мы замедляем скорость реакции. Это не позволяет микробам, таким как бактерии и плесень, разрушать нашу пищу так быстро, а свежие фрукты и овощи не начинают разлагаться.

Обычно скорость реакции увеличивается с повышением температуры.

Концентрация

Представьте, что вы в продуктовом магазине. Магазин почти пуст, и у вас не будет проблем с перемещением по проходам. Внезапно все больше и больше людей приходят в продуктовый магазин. Довольно скоро вы едва ли сможете передвигать свою тележку, не сталкиваясь с другим человеком!

Концентрация людей в магазине только что увеличилась, что увеличивает вероятность столкновения тележки с людьми.

За счет увеличения количества реагентов в пространстве (или уменьшения объема пространства) концентрация увеличивается. Реагенты чаще сталкиваются друг с другом, что увеличивает вероятность эффективного столкновения.

Если концентрация реагентов уменьшится, как изменится скорость реакции?

Чем ниже концентрация реагентов, тем ниже скорость реакции.

Как правило, чем выше концентрация реагентов, тем выше скорость реакции.

Для газовых систем того же эффекта можно добиться, изменив давление в системе.

Площадь поверхности

Давайте проведем небольшой эксперимент. Растворяем в соляной кислоте два куска цинка весом по 10 грамм каждый. Один кусок цинка находится в идеально круглом шарике. Другой кусок цинка представляет собой тонкий лист толщиной всего в атом. Какой кусок цинка исчезнет быстрее? У кого скорость реакции будет выше?

Чем больше площадь поверхности реагента, тем быстрее произойдет реакция.Это просто потому, что существует больше возможностей для эффективных столкновений. Более медленная реакция будет иметь меньшую площадь поверхности реагента.

Скорость реакции в зависимости от площади поверхности

На графике, сравнивающем две скорости реакции для соляной кислоты и цинка, вы заметите, что обе скорости выходят на плато к концу реакции. Существует конечное количество поверхности, которая может реагировать, поэтому в конечном итоге скорость реакции становится ограниченной количеством поверхности, доступной для реакции.

Катализаторы

Некоторые реакции без катализатора безнадежно медленны. Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость реакции, но не участвует в самой реакции. Катализатор остается неизменным.

Катализатор увеличивает скорость реакции за счет снижения количества энергии, необходимой для начала реакции. Химические катализаторы помогают правильно ориентировать реагенты и ускоряют реакцию. Обычные химические катализаторы включают оксид платины или марганца (IV).

Подобно площади поверхности, скорость реакции в присутствии катализатора ограничена количеством присутствующего катализатора. Скорость катализируемой реакции стабилизируется.

Наши тела наполнены катализаторами, которые помогают протекать химическим реакциям. Эти биологические катализаторы состоят в основном из белка и называются ферментами .

Краткий обзор урока

Скорость реакции — это изменение концентрации реагентов с течением времени или изменение концентрации продуктов с течением времени. Единицы скорости реакции выражены в M/время.

Чтобы произошла химическая реакция, необходимо эффективное столкновение реагентов.

Для эффективного столкновения необходимо, чтобы:

Молекулы сталкивались с достаточной энергией, чтобы разорвать связи
Молекулы сталкиваются с благоприятной ориентацией

На скорость реакции может влиять несколько факторов, включая концентрацию, температуру, площадь поверхности и наличие катализатора.

Увеличение концентрации увеличивает количество эффективных столкновений.

Повышение температуры увеличивает кинетическую энергию частиц, что приводит к более эффективным столкновениям.

Увеличение площади поверхности увеличивает количество частиц, доступных для реакции, увеличивая вероятность эффективных столкновений.

Добавление катализатора увеличивает скорость реакции за счет уменьшения количества энергии, необходимой для протекания реакции.

Каждый раз, когда количество эффективных столкновений увеличивается, скорость реакции увеличивается.

Результаты обучения

После завершения этого урока вы должны уметь:

Давать определение скорости реакции и устанавливать единицы ее измерения
Вспомнить, что требуется для эффективного столкновения
Объясните взаимосвязь между эффективными столкновениями и скоростью реакции
Опишите факторы, влияющие на скорость реакции

Скорость реакции

: ускорьте процесс с помощью температуры!

Химические реакции могут происходить либо очень быстро, как при взрыве, либо очень медленно, например, при ржавлении железа.Возможность контролировать скорость реакции имеет решающее значение для многих промышленных процессов. Изучение скоростей химических реакций позволяет учащимся исследовать факторы, влияющие на скорость реакции, и более подробно изучить механизмы реакции. В этом упражнении учащиеся изучат химическую реакцию, которую мы используем каждый раз, когда наносим отбеливатель на одежду: отбеливание цветных пятен. Реакция отбеливания , в которой окрашенное соединение становится бесцветным, идеальна для изучения скорости реакции, поскольку изменение цвета между реагентами и продуктами можно легко контролировать.Активный ингредиент отбеливателя гипохлорит (OCl ^— ) действует как окислитель , который превращает краситель в бесцветную молекулу. Реакция отбеливания может быть резюмирована как:

Уравнение 1: [Пожалуйста, включите JavaScript для просмотра уравнения]

Пищевые красители, такие как FD&C Blue #1 или Yellow #5 , представляют собой большие ароматические молекулы, которые содержат протяженную сопряженную систему чередующихся одинарных и двойных связей.Это позволяет поглощать света в видимом спектре. Вот почему красители кажутся нам окрашенными. Как только молекулярная структура изменяется, например, в результате окисления отбеливателем, окисленный краситель теряет способность поглощать свет в видимом спектре, делая его бесцветным.

Скорость реакции является мерой того, насколько быстро протекает химическая реакция, и выражается как изменение концентрации (реагентов или продуктов) с течением времени. Учитывая, что пищевой краситель исчезает на протяжении всей реакции, скорость реакции можно определить по изменению концентрации окрашенного реагента с течением времени, как указано в следующем законе скорости :

. Уравнение 2: [Пожалуйста, включите JavaScript для просмотра уравнения]

, где Δ означает «дельта» или «изменение», t — время [с], k — константа скорости [единица измерения зависит от порядка реакции] для реакции при комнатной температуре, м и n указывают порядок реакции для пищевого красителя и гипохлорита [безразмерный] соответственно, а квадратные скобки [ ] выражают концентрацию реагента [моль/л или M].

Определение скорости реакции отбеливания требует измерения концентрации красителя во времени. Это можно сделать визуально, используя способность красителя поглощать свет. Чем больше красителя присутствует в растворе, тем темнее он темнеет и, следовательно, поглощает больше света. Как только весь краситель окислится, раствор станет бесцветным, и можно предположить, что концентрация красителя равна нулю.

Теория столкновений утверждает, что для того, чтобы произошла химическая реакция, молекулы реагентов должны столкнуться в правильной ориентации и с достаточной энергией, чтобы прореагировать и образовать продукт.Это означает, что чем больше столкновений, тем быстрее реакция. Многие факторы могут влиять на вероятность столкновения реагентов и, следовательно, определять скорость химической реакции, в том числе; 1) температура, 2) концентрация реагентов, 3) природа (и площадь поверхности) реагентов или 4) наличие/отсутствие катализатора или ингибитора. В этом плане урока вы будете изучать только влияние температуры. Изменение температуры реакции влияет на скорость реакции, потому что более высокая температура реакции увеличивает среднюю кинетическую энергию реагирующих молекул, что а) делает более вероятным их столкновение и реакцию, и б) увеличивает долю молекул реагентов, которые превышают необходимая энергия активации реакции. В законе скорости (уравнение 2) эта зависимость от температуры отражается константой скорости k , которая зависит от температуры (как указано в уравнении Аррениуса ). Как правило, повышение температуры реакции примерно на 10 Кельвинов (К) примерно удваивает скорость реакции.

В этом упражнении учащиеся проведут реакцию отбеливания при трех разных температурах, чтобы непосредственно наблюдать влияние температуры на скорость реакции. Они будут использовать секундомер, чтобы определить, сколько времени потребуется, чтобы пищевой краситель исчез при каждой реакции.Результаты позволят учащимся определить среднюю скорость реакции для каждой температуры.

Подготовительная работа (10 минут)

Задействовать (15 минут)

Исследовать (20 минут)

Отражение (15 минут)

Оценить

Наладьте карьерные связи

Варианты плана урока

Страница не найдена

404 Ошибка.

Страница, которую вы ищете, не существует.

Но мы все еще можем помочь вам с вашим научным проектом!

Пришло время начать планирование вашего научного проекта. Начинаете ли вы свой первый научный проект, ищет расширенную помощь с вашим научным проектом, или просто пытаетесь научить студентов в вашей школе, как сделать хороший научный проект, который у вас есть приходите в нужное место! Science Buddies предлагает множество онлайн-ресурсов для учащихся, учителей и родителей, занимающихся научным проектом.

Ищете идею для научного проекта?

Наш мастер выбора темы помогает вам сузить область науки, которая лучше всего подходит для вас. Если у вас уже есть область науки, а затем посмотрите на наш Идеи научных проектов.

Хотите научиться делать научный проект?

Ознакомьтесь с нашим проектом научной ярмарки Руководство с подробными инструкциями и примерами, которые помогут вам сделать все возможное научный проект.

Руководство включает информацию о том, как создать научный проект, ведение лабораторной тетради, изготовление доски и многое другое!

Нужна помощь с вопросом по научному проекту?

Наш новый Спросите Эксперта онлайн-доска объявлений предлагает персонализированную помощь, чтобы ответить всем и каждому на науку вопросы проекта.

Пытаетесь повысить свои шансы на победу на научной ярмарке?

Читайте наш раздел о Научные конкурсы, написанные участниками-ветеранами научной ярмарки, которые прошли весь путь до Международной выставки науки и техники Intel.Их советы по выбору хорошего проекта научной ярмарки, судейству, презентациям и т. д. помочь вам улучшить ваш научный проект!

Страница не найдена

404 Ошибка.

Страница, которую вы ищете, не существует.

Но мы все еще можем помочь вам с вашим научным проектом!

Пришло время начать планирование вашего научного проекта.Начинаете ли вы свой первый научный проект, ищет расширенную помощь с вашим научным проектом, или просто пытаетесь научить студентов в вашей школе, как сделать хороший научный проект, который у вас есть приходите в нужное место! Science Buddies предлагает множество онлайн-ресурсов для учащихся, учителей и родителей, занимающихся научным проектом.

Ищете идею для научного проекта?

Наш мастер выбора темы помогает вам сузить область науки, которая лучше всего подходит для вас.Если у вас уже есть область науки, а затем посмотрите на наш Идеи научных проектов.

Хотите научиться делать научный проект?

Нужна помощь с вопросом по научному проекту?

Пытаетесь повысить свои шансы на победу на научной ярмарке?

Читайте наш раздел о Научные конкурсы, написанные участниками-ветеранами научной ярмарки, которые прошли весь путь до Международной выставки науки и техники Intel. Их советы по выбору хорошего проекта научной ярмарки, судейству, презентациям и т. д. помочь вам улучшить ваш научный проект!

План урока: Скорость реакции | Nagwa

План урока: Скорость реакции | Нагва

Портал деактивирован. Обратитесь к администратору портала.

Этот план урока включает в себя цели, предпосылки и исключения урок, на котором студентов обучают тому, как описывать скорость химической реакции и объяснять влияние тепла на скорость реакции с помощью теории столкновений.
Цели
Студенты смогут
описать скорость химической реакции с точки зрения скорости превращения реагентов в продукты,
связать единицы скорости с измерениями, полученными в экспериментах по скорости,
перечислить факторы, влияющие на скорость реакции,
описать теорию столкновений и использовать ее для объяснения влияния тепла на скорость реакции.
Предпосылки
Студенты уже должны быть знакомы с
свойства различных состояний вещества,
кинетическая модель вещества,
то, что происходит в основной химической реакции,
основные экспериментальные установки и приборы.
Исключения
Студенты не будут оплачивать
(подробно) другие факторы, влияющие на скорость помимо тепла (температура, концентрация, давление, площадь поверхности, катализаторы, молекулярная ориентация и т. д.),
количественные измерения скоростей или уравнений скоростей.
Nagwa — стартап в области образовательных технологий, цель которого — помочь учителям учить, а ученикам учиться.
Copyright © 2022 Nagwa
Все права защищены
Nagwa использует файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство на нашем веб-сайте. Узнайте больше о нашей Политике конфиденциальности.
Принимать
11.6: Скорости реакций — Химия LibreTexts
Результаты обучения
Определить скорость реакции.
Дайте определение катализатору и объясните его поведение в химической реакции.
Опишите, как температура, концентрация или давление реагента и катализатор влияют на скорость реакции.
Объясните понятие энергии активации.
Нанесите на схему реагенты, продукты, энтальпию прямой и обратной реакции, энергию активации прямой и обратной реакции и активированный комплекс.
Рассчитайте энтальпию и энергию активации, используя данные диаграммы реакции.
Химическая кинетика изучает скорость химических реакций. На этом уроке вы узнаете, как выразить скорость химической реакции, а также о различных факторах, влияющих на скорость реакции.
Выражение скорости реакции
Скорость протекания химических реакций сильно различается.Некоторые реакции происходят очень быстро. Если зажженная спичка соприкасается с жидкостью для зажигалок или другой легковоспламеняющейся жидкостью, она мгновенно воспламеняется и быстро сгорает. Другие реакции протекают очень медленно. Емкость с молоком в холодильнике можно пить в течение нескольких недель, прежде чем она начнет скисать. Потребовались миллионы лет, чтобы мертвые растения под землей накопились и в конечном итоге превратились в ископаемое топливо, такое как уголь и нефть.
Химики должны быть обеспокоены скоростью, с которой происходят химические реакции.Скорость — это другое слово для обозначения скорости. Если спринтеру требуется 11,0 секунд \(\влево( с\вправо)\), чтобы пробежать 100 метров (\влево( м \вправо)\), его темп или скорость определяется пройденным расстоянием, деленным на время (см. рисунок ниже).
\[\text{скорость} = \frac{\text{расстояние}}{\text{время}} = \frac{100 \: \text{м}}{11,0 \: \text{с}} = 9,09 \: \text{м/с}\]
Средняя скорость бега спринтера за гонку составляет \(9,09 \: \text{м/с}\). Мы говорим, что это его средняя скорость, потому что он не бежал с такой скоростью всю гонку.В самом начале гонки, при выходе из состояния покоя, его скорость должна быть ниже, пока он не сможет разогнаться до своей максимальной скорости. Его максимальная скорость должна быть больше \(9,09 \: \text{м/с}\), чтобы, взяв за основу всю гонку, среднее значение составило \(9,09 \: \text{м/с}\).
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Усэйн Болт установил мировой рекорд в беге на 100 метров в 2009 году со временем 9,58 секунды. Его средняя скорость бега на протяжении этой гонки была \(10,4\:\text{м/с}\) или \(23,4\:\text{миль/час}\).
Химические реакции нельзя измерять в метрах в секунду, так как это не имеет смысла. Скорость реакции — это изменение концентрации реагента или продукта во времени . Предположим, что произошла простая реакция, в которой 1,00 молярный \(\left( \text{M} \right)\) водный раствор вещества \(\ce{A}\) превратился в вещество \(\ce {В}\).
\[\ce{A} \left( aq \right) \rightarrow \ce{B} \left( aq \right)\]
Предположим, что после 20. 0 секунд концентрация \(\ce{A}\) упала с \(1,00 \: \text{M}\) до \(0,72 \: \text{M}\), так как он превращался в вещество \(\се{В}\). Мы можем выразить скорость этой реакции как изменение концентрации \(\ce{A}\), деленное на время.
\[\text{скорость} = -\frac{\Delta \left[ \ce{A} \right]}{\Delta t} = -\frac{\left[ \ce{A} \right]_\ text{final} — \left[ \ce{A} \right]_\text{initial}}{\Delta t}\]
Скобка вокруг символа или формулы означает молярную концентрацию этого вещества.Изменение концентрации \(\ce{A}\) равно его конечной концентрации минус его начальная концентрация. Поскольку концентрация \(\ce{A}\) со временем уменьшается, используется отрицательный знак. Таким образом, скорость реакции положительна, а единицы измерения — молярность в секунду или \(\text{M/s}\).
\[\text{скорость} = -\frac{0,72 \: \text{M} — 1,00 \: \text{M}}{20,0 \: \text{s}} = -\frac{-0,28 \: \text{M}}{20,0 \: \text{s}} = 0,041 \: \text{M/s}\]
В течение первых 20,0 секунд этой реакции молярность \(\ce{A}\) уменьшается в среднем на \(0,0. 041 \: \text{M}\) каждую секунду. Таким образом, скорость химической реакции измеряется изменением концентрации реагента или продукта с течением времени. Единицей измерения скорости реакции является молярность в секунду \(\left( \text{M/s} \right)\).
Теория столкновений
Поведение атомов, молекул или ионов реагентов определяет скорость данной химической реакции. Теория столкновений — это набор принципов, основанных на идее о том, что частицы реагентов образуют продукты при столкновении друг с другом, но только тогда, когда эти столкновения имеют достаточную кинетическую энергию и правильную ориентацию, чтобы вызвать реакцию. Частицы, которым не хватает необходимой кинетической энергии, могут столкнуться, но частицы будут просто отскакивать друг от друга без изменений. Рисунок ниже иллюстрирует разницу. При первом столкновении частицы отскакивают друг от друга, и никакой перегруппировки атомов не происходит. Второе столкновение происходит с большей кинетической энергией, поэтому связь между двумя красными атомами разрывается. Один красный атом связывается с другой молекулой как один продукт, а один красный атом является другим продуктом. Первое столкновение называется неэффективным столкновением, а второе столкновение называется эффективным столкновением.
Рисунок \(\PageIndex{2}\): (A) Неэффективное столкновение — это такое столкновение, которое не приводит к образованию продукта. (B) Эффективное столкновение — это столкновение, при котором химические связи разрываются и образуется продукт.
Снабжение частиц реагентов энергией заставляет связи между атомами вибрировать с большей частотой. Это увеличение колебательной энергии повышает вероятность разрыва химической связи и вероятность возникновения химической реакции, когда эти частицы сталкиваются с другими частицами.Кроме того, более энергичные частицы имеют более сильные столкновения, что также увеличивает вероятность того, что произойдет перегруппировка атомов. Энергия активации реакции – это минимальная энергия, которой должны обладать сталкивающиеся частицы, чтобы вступить в реакцию . Некоторые реакции легко протекают при комнатной температуре, поскольку большинство реагирующих частиц уже имеют необходимую энергию активации при этой температуре. Другие реакции происходят только при нагревании, потому что у частиц нет достаточной энергии для реакции, если только внешний источник тепла не обеспечивает ее дополнительной энергией.
Диаграммы потенциальной энергии
Затем изменения энергии, происходящие во время химической реакции, можно изобразить на диаграмме, называемой диаграммой потенциальной энергии, которую иногда называют кривой хода реакции. Диаграмма потенциальной энергии показывает изменение потенциальной энергии системы по мере того, как реагенты превращаются в продукты . На рисунке ниже показаны основные диаграммы потенциальной энергии для эндотермической (слева) и экзотермической (справа) реакции. Напомним, что изменение энтальпии \(\left( \Delta H \right)\) положительно для эндотермической реакции и отрицательно для экзотермической реакции. Это можно увидеть на диаграммах потенциальной энергии. Полная потенциальная энергия системы увеличивается для эндотермической реакции, поскольку система поглощает энергию из окружающей среды. Полная потенциальная энергия системы уменьшается для экзотермической реакции, поскольку система отдает энергию в окружающую среду.
Рисунок \(\PageIndex{3}\): Диаграмма потенциальной энергии показывает полную потенциальную энергию реагирующей системы по мере протекания реакции. (Слева) В эндотермической реакции энергия продуктов больше энергии реагентов, и \(\Delta H\) положителен.(Справа) В экзотермической реакции энергия продуктов меньше энергии реагентов, и \(\Delta H\) отрицательна.
Энергия активации реакции показана на диаграмме потенциальной энергии высотой холма между реагентами и продуктами. По этой причине энергию активации реакции иногда называют энергетическим барьером активации. Реагирующие частицы должны обладать достаточной энергией, чтобы при столкновении они смогли преодолеть этот барьер (см. рисунок ниже).
Рисунок \(\PageIndex{4}\): Энергия активации \(\left( E_a \right)\) реакции — это барьер, который необходимо преодолеть, чтобы реагенты превратились в продукты. (A) Энергия активации низкая, а это означает, что реакция, вероятно, будет быстрой. (B) Энергия активации высока, что означает, что реакция, вероятно, будет медленной.
Как обсуждалось ранее, частицы реагентов иногда сталкиваются друг с другом, но остаются неизменными при столкновении. В других случаях столкновение приводит к образованию продуктов.{-13} \: \text{s}\)). Активированный комплекс с равной вероятностью либо преобразует исходные реагенты, либо продолжит образование продуктов. На рисунке ниже показано образование возможного активированного комплекса между сталкивающимися молекулами водорода и кислорода. Из-за их нестабильной природы и кратковременного существования очень мало известно о точных структурах большинства активированных комплексов.
Рисунок \(\PageIndex{5}\): Активированный комплекс представляет собой короткоживущее состояние, в котором сталкивающиеся частицы находятся на пике кривой потенциальной энергии.
Факторы, влияющие на скорость реакции
По своей природе одни реакции протекают очень быстро, а другие очень медленно. Однако определенные изменения условий реакции могут влиять на скорость данной химической реакции. Теория столкновений может быть использована для объяснения этих эффектов скорости.
Концентрация
Увеличение концентрации одного или нескольких реагирующих веществ обычно увеличивает скорость реакции. Когда в заданном объеме пространства присутствует больше частиц, между этими частицами естественным образом происходит большее количество столкновений.Поскольку скорость реакции зависит от частоты столкновений между реагентами, скорость увеличивается с увеличением концентрации.
Давление
Когда давление газа увеличивается, его частицы сближаются, уменьшая количество пустого пространства между ними. Следовательно, увеличение давления газа есть также увеличение концентрации газа. Для газовых реакций увеличение давления увеличивает скорость реакции по тем же причинам, что и описанные выше для увеличения концентрации. Более высокое давление газа приводит к большей частоте столкновений между реагирующими частицами.
Площадь поверхности
Большое полено, помещенное в огонь, будет гореть относительно медленно. Если бы ту же массу дров добавить в огонь в виде мелких веточек, они сгорели бы гораздо быстрее. Это потому, что ветки обеспечивают большую поверхность, чем бревно. Увеличение площади поверхности реагента увеличивает скорость реакции. Площадь поверхности больше, когда данное количество твердого вещества присутствует в виде более мелких частиц.Порошкообразный реагент имеет большую площадь поверхности, чем тот же реагент в виде твердого куска. Чтобы увеличить площадь поверхности вещества, его можно измельчить до более мелких частиц или растворить в жидкости. В растворе растворенные частицы отделяются друг от друга и быстрее реагируют с другими реагентами. На рисунке ниже показан неблагоприятный результат большой площади поверхности при нежелательной реакции горения. Мелкие частицы зерновой пыли очень восприимчивы к быстрым реакциям с кислородом, что может привести к сильным взрывам и быстрому возгоранию.
Рисунок \(\PageIndex{6}\): Этот элеватор в Канзасе взорвался в 1998 году. Крошечный размер вступивших в реакцию частиц (зерновой пыли) вызвал взрывную реакцию с кислородом воздуха.
Температура
Повышение температуры химической реакции приводит к увеличению скорости реакции. Когда частицы реагента нагреваются, они движутся все быстрее и быстрее, что приводит к большей частоте столкновений. Еще более важным эффектом повышения температуры является то, что столкновения происходят с большей силой, что означает, что реагенты с большей вероятностью преодолеют энергетический барьер активации и перейдут к образованию продуктов.Повышение температуры реакции увеличивает не только частоту столкновений, но и процент эффективных столкновений, что приводит к увеличению скорости реакции.
Бумага, безусловно, является легковоспламеняющимся материалом, но бумага не горит при комнатной температуре, потому что энергия активации реакции слишком высока. Подавляющее большинство столкновений между молекулами кислорода и бумагой неэффективны. Однако, когда бумага нагревается пламенем спички, она достигает точки, когда у молекул теперь достаточно энергии для реакции.Реакция очень экзотермична, поэтому тепла, выделяемого в ходе начальной реакции, будет достаточно для продолжения реакции, даже если спичку вынуть. Бумага продолжает быстро гореть, пока не исчезнет.
Катализаторы
Скорость некоторых химических реакций можно резко увеличить, если ввести в реакционную смесь некоторые другие вещества. Перекись водорода используется как дезинфицирующее средство при царапинах и порезах, и ее можно найти во многих аптечках в виде \(3\%\) водного раствора.Перекись водорода естественным образом разлагается с образованием воды и газообразного кислорода, но реакция идет очень медленно. Бутылки с перекисью водорода хватит на несколько лет, прежде чем ее нужно будет заменить. Однако добавление небольшого количества оксида марганца (IV) к перекиси водорода приведет к ее полному разложению всего за несколько минут. Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, не расходуясь в реакции . Он выполняет эту задачу, предоставляя альтернативный путь реакции с более низким энергетическим барьером активации.После того, как реакция происходит, катализатор возвращается в исходное состояние, поэтому катализаторы можно использовать снова и снова. Поскольку катализатор не является ни реагентом, ни продуктом, в химическом уравнении катализатор указывается над стрелкой выхода.
\[2 \ce{H_2O_2} \left( aq \right) \overset{\ce{MnO_2}}{\rightarrow} 2 \ce{H_2O} \left( l \right) + \ce{O_2} \left ( г \право)\]
Катализатор работает, изменяя механизм реакции, который можно рассматривать как определенный набор более мелких стадий, посредством которых реагенты превращаются в продукты.Важным моментом является то, что использование катализатора снижает общую энергию активации реакции (см. рисунок ниже). При более низком энергетическом барьере активации больший процент молекул реагентов способен иметь эффективные столкновения, и скорость реакции увеличивается.
Рисунок \(\PageIndex{7}\): Добавление катализатора в реакцию снижает энергию активации, увеличивая скорость реакции. Энергия активации некаталитической реакции показана как \(E_a\), а катализируемая реакция показана как \(E_a’\).Теплота реакции \(\left( \Delta H \right)\) не изменяется в присутствии катализатора.
Катализаторы являются чрезвычайно важными элементами многих химических реакций. Ферменты в вашем теле действуют как природные катализаторы, позволяя важным биохимическим реакциям протекать с разумной скоростью. Химические компании постоянно ищут новые и лучшие катализаторы, чтобы ускорить реакцию и, таким образом, сделать компанию более прибыльной.
Авторы и авторство
Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричарда Парсонса, Терезы Форсайт, Шонны Робинсон и Джин Дюпон.
Эллисон Сульт, доктор философии. (Кафедра химии, Университет Кентукки)
План урока: KS4 наука – скорость реакции в химии | Математика и естественные науки
От меняющих цвет овощей до взрывающейся кукурузной муки у доктора Джоанны Родс есть несколько оригинальных идей для практических занятий, связанных со скоростью реакции…
Зачем этому учить?
Скорость реакции обеспечивает связь между моделью частиц, которую студенты изучают в физике в начале KS4, и тем, как происходит химическая реакция. Учащимся нравится практическая химия, а практические занятия повышают их ловкость в обращении с лабораторным оборудованием, таким как газовые шприцы. Они также могут быть адаптированы для менее оснащенных отделов, поскольку перевернутые мерные цилиндры столь же эффективны и дешевы, как и в комплектах класса. Данные, полученные в ходе экспериментов по скорости, обычно достаточно надежны для математического анализа, а межпредметные связи с математикой GCSE, в частности градиент в разных точках кривой, хорошо подходят для группового обучения между факультетами.Живя в «ревеневом треугольнике», я уступаю любой возможности заполучить на уроки этот листовой овощ (да, он считается овощем, а не фруктом). Эксперимент на скорость реакции в этом уроке с использованием ревеня — один из моих любимых. Скорость реакции является ключевой концепцией в KS4 и требует надежных знаний для учащихся, которые переходят на уровень A. Это также тема, которую можно преподавать очень практично и адаптировать для различных способностей, и она особенно подходит для расширения знаний ваших одаренных и талантливых учеников как в химическом, так и в математическом отношении. Студенты начинают с изучения факторов, которые могут повлиять на скорость химической реакции, используя свои собственные тела, и используют свои открытия, чтобы предложить способы ускорения некоторых основных практических реакций. Связи с химической промышленностью можно было бы обсудить в контексте контроля за реакциями, которые могут быть взрывоопасными, а также ускорения тех реакций, которые обойдутся слишком дорого, поскольку они слишком медленные. Эта тема хорошо подходит для демонстрации впечатляющего катализа в случае с джинном в бутылке, а также для исследовательского обучения под руководством учащихся, включенного в последовательность практических занятий в основной части урока.Большинство практических упражнений можно легко адаптировать для получения данных, которые можно представить в виде графика, расширяющего математические знания учащихся, включая изменение градиента кривой.
Молекулы для повязки на глаза
В этом упражнении учащиеся представляют, что они молекулы в стакане. Объясните учащимся, что для того, чтобы отреагировать, они должны «столкнуться» с другой молекулой. Если возможно, уберите мебель в комнате в сторону или используйте открытое пространство или тренажерный зал, чтобы свести к минимуму риск получения травмы. Завяжите глаза небольшой группе учеников и попросите их пройтись, подсчитывая, сколько раз они касаются или ударяют другого ученика в течение одной минуты.В первом варианте добавьте больше учеников (удвойте число, например, с пяти до десяти) и попросите их ходить, ведя подсчет еще одну минуту. Учащиеся должны зафиксировать увеличение количества «столкновений» и, таким образом, установить связь между количеством молекул в заданном пространстве (т. е. концентрацией) и количеством реакций (пропорционально скорости).
С помощью этой модели учащиеся могут исследовать:
i) Влияние температуры – попросив учащихся двигаться немного быстрее, т.е. с большей кинетической энергией
ii) Эффект катализатора — введение ученика, у которого не завязаны глаза и который может направлять две другие «молекулы» вместе
iii) Влияние площади поверхности путем сравнения количества столкновений для двух групп из четырех учащихся, держащихся за руки, при этом все восемь учащихся двигаются независимо друг от друга.
После этого увлекательного примера покажите группам кубики сахара и воду и попросите их предложить различные способы увеличения скорости растворения сахара, используя принципы, которые они изучили. Если вы хотите разделить обучение на два урока, вы можете попросить студентов выполнить практические занятия по сахару, используя один метод по своему выбору в группах. Предоставьте мензурки, мерные цилиндры, термометры, горелки Бунзена, мензурки, штативы, марлю, пестики и ступки и наблюдайте, как ваши ученики увеличивают температуру, концентрацию и площадь поверхности, чтобы помочь их кубикам сахара раствориться.
Основные виды деятельности
1 – Ревень быстрый
В этом эксперименте палочки ревеня, содержащие щавелевую кислоту, используются для восстановления и, следовательно, обесцвечивания раствора манганата калия (VII). Этот эксперимент можно использовать, чтобы показать, как на скорость реакции влияет площадь поверхности или концентрация. много щавелевой кислоты и вредны. Чтобы исследовать влияние площади поверхности, отрежьте три куска ревеня длиной 5 см. Один оставьте целым, а остальные разделите на две и четыре части соответственно. Поместите кусочки в химический стакан, содержащий 50 см3 подкисленного манганата калия (VII), и включите таймер. Как только фиолетовый цвет исчезнет, остановите таймер. Это можно повторить для каждого набора кусочков ревеня, и более способные учащиеся смогут определить количество кусочков как независимую переменную и время, затрачиваемое как зависимую переменную, чтобы построить график зависимости.Чтобы исследовать влияние концентрации, сделайте экстракт ревеня, кипятя его в химическом стакане, пока ревень не распадется на куски. Дайте ему остыть, процедите и отфильтруйте смесь, сохранив раствор, который вы извлекли. Затем проведите реакцию, аналогичную первому эксперименту, сначала добавив одну каплю экстракта к 50 см3 раствора манганата калия (VII) и замерив время, необходимое для обесцвечивания. Повторите для 2, 3, 4 и 5 капель, построив график результатов. Концентрация раствора манганата калия (VII) не является критической для этих опытов; его можно получить, растворив несколько кристаллов в 1 М серной кислоте, что придаст светло-фиолетовый цвет.Выполняя эти эксперименты, учащиеся должны иметь возможность наблюдать, что по мере увеличения площади поверхности или концентрации ревеня увеличивается и скорость реакции. Студенты с более высокими способностями могут заметить (или получить подсказку), что добавление большего количества капель экстракта ревеня увеличило общий объем. Затем вы можете обсудить последствия этого со студентами. Если объем капли достаточно мал по сравнению с общим объемом, он не должен оказывать существенного влияния на наблюдаемую взаимосвязь.
2- Джинн в бутылке
В этом эксперименте разложение перекиси водорода на воду и кислород катализируется добавлением оксида марганца (IV), что приводит к быстрому выделению кислорода и пара, что очень похоже на джина из бутылки, если используется коническая колба. [АР2]. Демонстрация со 100 объемами перекиси водорода безопаснее всего проводится учителем, однако учащиеся могут исследовать катализ при более низких концентрациях перекиси, используя газовый шприц или перевернутый мерный цилиндр для сбора газа, выделяющегося при изменении массы катализатора, как описано на превосходном рабочий лист, подготовленный Лестерской гимназией [AR3].Другие вещества также будут катализировать разложение пероксида; интересная альтернатива состоит в том, чтобы исследовать лучший катализатор, измеряя, сколько газа выделяется для каждого из них за одну минуту. Предложения, некоторые из которых связаны с биологией, включают печень или кровь [AR5], оксид железа (III) и йодид калия. Другие примеры см. в полезной практической процедуре Королевского химического общества [AR4].
Под контролем и вне контроля
Продемонстрируйте классу взрыв заварного крема/василька [AR6], чтобы проиллюстрировать, как площадь поверхности может быть достаточно большой, чтобы вызвать взрывную реакцию. В качестве контраста смоделируйте образование выращенных в лаборатории сталагмитов [AR7], используя насыщенный раствор этанолата натрия, падающий по каплям из бюретки на белую плитку (полезно настроить это примерно за 20 минут до урока, так что небольшой ‘ сталагмит» уже начал формироваться). Попросите учащихся предположить, почему может быть важно контролировать скорость реакции в химической промышленности. Теперь сыграйте запоминающуюся песенку о скорости реакции, написанную Марком Розенгартеном [AR8], и попросите учащихся составить список из пяти факторов, которые инженер может использовать для ускорения реакции, и пяти факторов, которые инженер может использовать для замедления химической реакции.Предложите им придумать собственную песню, стихотворение или мнемонику, чтобы запомнить эти факторы!
Графики и градиенты
Практическая скорость реакции хорошо подходит для отработки математических навыков в рамках учебных программ. Познакомьте учащихся с концепцией, согласно которой скорость представляет собой количество образовавшегося продукта, деленное на время, поэтому градиент зависимости концентрации от времени или потеря массы от времени (если в результате реакции образуется газ) равен скорости. Затем учащихся можно попросить описать, как скорость изменяется по мере протекания реакции, глядя на изменение градиента (крутой начальный градиент, выравнивание и, в конечном итоге, полное прекращение).Помогите учащимся установить связь между этим и изменением концентрации реагентов по мере протекания реакции. Полезным занятием для проверки их понимания может быть интерпретация набора кривых концентрация/время для сравнения скоростей различных химических реакций. Для учащихся с самыми высокими способностями вы можете найти описание в прозе, а чтобы помочь другим учащимся получить доступ к тому же материалу, вы можете построить задание с помощью упражнения с множественным выбором, попросив их выбрать реакцию с самой высокой начальной скоростью из трех примеров или реакцию который занимает больше всего времени, чтобы полностью остановиться.Ключевой элемент знаний, который часто проверяется в KS4, заключается в том, понимают ли студенты, что ускорение реакции с помощью катализатора или более высокой температуры не увеличивает количество образующегося продукта, а только скорость, с которой реакция достигает завершения. Превосходные примеры доступны на сайте BBC Bitesize [AR9].
Теория столкновений
В основе факторов, влияющих на скорость реакции, лежит теория столкновений. Чтобы вступить в реакцию, частицы должны сталкиваться друг с другом с достаточной энергией и в правильной ориентации.Это похоже на модель, используемую для начальной активности Blindfold Molecules. Попросите учащихся объяснить, используя теорию столкновений, почему каждый из факторов, которые они перечислили в ходе урока, влияет на скорость реакции. Полезно привести такой пример, как «Если я увеличу концентрацию, количество частиц увеличится, поэтому частота успешных столкновений увеличится, а скорость увеличится». Отсюда учащиеся могут изменить свои ответы для каждого фактора, включая концентрацию, температуру, давление (газы) и площадь поверхности.Катализаторы ускоряют химические реакции по-другому, обеспечивая альтернативный путь протекания реакции с более низкой энергией активации. Попросив студентов использовать эту информацию, чтобы нарисовать диаграмму энергетического профиля для реакции с катализатором и без него, вы можете пересмотреть или ввести изменения энергии в реакциях.