Урок " Швидкість хімічної реакції, залежність швидкості реакції від різних чинників."

Тема уроку. Швидкість хімічної реакції, залежність швидкості реакції від різних чинників.

Мета уроку: cформувати уявлення про швидкість хімічної реакції, її залежність від різних чинників, поглибити знання про каталізатори та їх вплив на швидкість реакції, розвивати вміння аналізувати інформацію, порівнювати, класифікувати, формулювати узагальнюючі висновки, застосовувати набуті знання на практиці та оцінювати результати виконаних дій, використовувати суб’єктивний досвід учнів, уміння висловлювати судження про роль хімічних процесів в природі та побуті,  допомогти вихованню самостійності, співробітництва, здатності до взаємодопомоги, уважність, бережливе ставлення до хімічних реагентів і свого здоров’я.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Форма уроку: урок-дослідження.

Обладнання: Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва, таблиця електронегативностей хімічних елементів;  штатив з пробірками; нагрівальні прилади хімічні склянки і колби.

Девіз уроку. « Знання, не перевірені дослідом, безплідні і мають багато помилок». Леонардо да Вінчі.                  

Хід уроку

1. Організаційний момент.
2. Перевірка домашнього завдання.
3. Актуалізація і корекція опорних знань учнів.

             Гра “вірю – не вірю”. (Слайд 1)

• Дайте визначення поняттю "Хімічна реакція" (хімічна реакція – це перетворення одних речовин на інші при незмінності ядер атомів).
• Які ознаки протікання хімічних реакцій?  (Виділення або поглинання тепла, світла, електричної енергії; поява чи зникнення запаху, виділення газу, випадання осаду та інше).

4. Повідомлення теми, мети, завдань уроку і мотивація навчальної діяльності. (Слайд 2,3)

Питання до класу:

1. Скажіть, будь-ласка, чим відрізняється черепаха від гепарда? Лелека від реактивного літака? Повільне окиснення від горіння та вибуху?    (Наприклад: У них різна швидкість руху)

А тепер за допомогою експерименту переконаємось, що швидкість може використовуватись і в хімії.

 До експерименту вам завдання:

Спостерігаючи за експериментом зверніть увагу, яка з реакцій відбувається найшвидше, а яка найповільніше.

Демонстрація.

Дослід 1. Горіння свічки.

Запалити свічку  та звернути увагу на швидкість її горіння.

Дослід 2. Горіння порошку магнію

– Чи однакова швидкість горіння в обох випадках?

(Ні. магній згоряє швидше.)

Як ви вже здогадались тема нашого уроку "Швидкість хімічної реакції".

Сучасний світ уявити без продуктів хімічної промисловості практично неможливо. Будь-яке хімічне виробництво базується на певних хімічних реакціях. Закони економіки диктують необхідність розробки технологій дешевших, економічніших, з максимальним виходом продукту та найменшими витратами.

2. Складемо асоціативний кущ до поняття
« хімічне виробництво»:    

                         умови     ↖        ↥ tº      ↗ продукція

      сировина ← Хімічне виробництво → інженери        

              апарати           ↙                   ↘екологія

Ми бачимо, яке багатогранне поняття «хімічне виробництво». І для того, щоб керувати хімічними процесами, треба знати закономірності протікання хімічних реакцій, умови, що впливають на їх проходження.

Отже, тема нашого уроку є дуже актуальною.

Повідомляючи тему уроку наголошуємо, що на цьому уроці ми зможемо:

   - робити висновки про вплив різних чинників на швидкість хімічних реакцій;

  - пояснити чому продукти харчування зберігають в холодильнику?

Та поміркуємо з хімічної точки зору  над словами: «Є тільки дві форми життя: гниття і горіння. Боягузи та жадібні оберуть першу, мужні та щедрі – другу.»

У ваших путівниках є таблиця заповніть першу колонку:

Пропонуємо учням заповнити ліву частину таблиці.( Учні називають, вчитель записує на дошці). Далі говоримо, що наприкінці уроку дізнаємося, чи правильні твердження ми записали і що нове ми можемо дописати в праву частину таблиці.

5. Сприймання і первинне усвідомлення нового матеріалу, осмислення зв`язків і відношень в об`єктах вивчення.

Чому одні хімічні реакції відбуваються миттєво, а інші тривають століттями? Відповіді на це запитання важливо знати для того, щоб керувати швидкістю хімічних перетворень, прискорювати корисні й уповільнювати шкідливі процеси. (Слайд 4)

VI. Вивчення нового матеріалу.

1. Поняття про швидкість реакції.

Вам вже відомо із курсу фізики, що, швидкість – це величина, яка чисельно дорівнює шляху, який проходить тіло за одиницю часу.

Запитуємо, як позначається швидкість і чому вона дорівнює з точки зору фізика.

Але під час проходження хімічної реакції механічного переміщення не відбувається.

Проблема: То що ж характеризує швидкість в хімії? Спробуємо розібратись в цьому.

– Скажіть, будь ласка, швидко чи повільно відбуваються такі процеси:

а) Іржавіння заліза (повільно);

б) утворення мінералів в земній корі (повільно);

в) тверднення цементу (повільно);

г) вибух пороху (швидко);

д) спалах пари бензину в двигуні (швидко).

   Проблемне питання. Що відбувається під час хімічної реакції?

Щоб розпочалася хімічна реакція, потрібен контакт між частинками реагентів.

Під час хімічної реакції частинки речовини рухаються і зустрічаються . Чим частіше зустрічаються частинки, тим більше утворюються нових частинок  і тим швидше відбувається реакція.   
То що ж характеризує швидкість в хімії?
Від чого вона залежить?

3. Вивчення швидкості хімічної реакції.

 -  формула швидкості реакції. Робота з підручником. С.116-117(записати в зошит)
(Слайд 5)

      Фактори, що впливають на швидкість реакції.

Водій керуючи автомобілем, використовує різні пристосування для зміни швидкості руху автомобіля (коробку передач, зчеплення, гальма, "газ"). Так і, щоб керувати хімічним процесом необхідно змінювати швидкість хімічної реакції. Які ж "пристосування" можна використати для зміни швидкості хімічної реакції? Швидкість хімічної реакції залежить від багатьох факторів. Розглянемо схему.

Зараз ми спробуємо подорожувати у хімічну лабораторію і ви практично під моїм керівництвом будете досліджувати хімічні реакції, але спочатку пригадаємо правила техніки безпеки під час роботи з обладнанням та реактивами.

Техніка безпеки- це не жарт!

Правила поводження пам’ятати варто

Під час лабораторної роботи

І в побуті, щоб не було турботи, -

Як працювати з кислотою,

Штативом, склом та лугом…

І хімія тоді завжди

Буде вашим другом!

Лабораторний дослід №10  Вплив площі поверхні контакту ре­агентів, концентрації й температури на швидкість хімічної реакції.

Учні виконують лабораторну роботу згідно інструкції. Клас розділений на групи, в кожній групі є капітан. Кожна група виконує лише один дослід. Після виконання досліду учні оформляють звіт по своєму досліду, роблять висновки. Висновок кожної групи оголошує капітан. Члени іншої групи записують оголошені висновки у свої звіти. Форма проведення експерименту: робота в групах.

Інструктаж з правил безпеки при виконанні дослідів.(Додаток 3)

Завдання для групи №1. Дослід № 1. Як залежить швидкість хімічної реакції від природи реагуючих речовин?                                                                         

(Обговорення результатів).Спостереження: хімічна реакція йде у всіх трьох пробірках з виділенням газу. Швидкість виділення газу різна.

Проблема: Маси взятих металів, концентрація хлоридної кислоти, умови проведення реакції однакові, але при цьому інтенсивність проходження процесів (швидкість виділення водню) різна. Чому?

Висновок учнів: ми брали різні метали.

Учитель. Тобто ці речовини мають різну природу. Таким чином, швидкість хімічної реакції буде залежати від природи реагуючих  речовин. Демонстрація положення хімічних елементів в «Ряду активності металів» .

Висновок. Учні. Швидкість хімічної реакції буде залежати від природи реагуючих речовин: чим активніше метал (речовина), тим більша  швидкість хімічної реакції. (Слайд 7)

Завдання для групи №2. Дослід № 2. Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин.

(Обговорення результатів).Спостереження: хімічна реакція йде у всіх трьох пробірках,  Рівняння реакції:  Zn + 2НCl → ZnCl₂ + Н₂ ↑

Проблема: природа всіх реагуючих речовин, умови проведення досвіду однакові, проте інтенсивність проходження  процесів (швидкість виділення водню) різна. Чому?

Учні: При додаванні води, ми змінили (зменшили) концентрацію соляної кислоти у другій і третій пробірках, при цьому інтенсивність виділення водню зменшувалася.

У січні 1967 року три американські космонавти загинули від пожежі, яка виникла в командному модулі їх корабля "Аполлон" під час тренувань. Тоді атмосфера в кабіні американських космічних кораблів складалась на 100% із кисню. Причиною пожежі стала випадкова іскра, яка призвела до займання пластмаси в кабіні командного модуля. Швидке поширення полум’я стало можливим через високу концентрацію кисню. Надалі космічні кораблі були розраховані на використання атмосфери із 60% кисню та 40% азоту.

Висновок: Швидкість хімічної реакції буде залежати від концентрації реагуючих речовин: чим більше концентрація реагуючих речовин, тим вище швидкість хімічної реакції. (Слайд 8)

Завдання для групи №3. Дослід № 3. Залежність швидкості хімічної реакції від температури. (Обговорення результатів).

Спостереження: ( учні коментують)

Рівняння реакції:  Zn + 2НCl → ZnCl₂ + Н₂

Проблема. Всі взяті для експерименту речовини мають однакову природу, маса взятого  цинку і концентрація хлоридної кислоти також однакові, проте швидкість реакції різна. Чому? (Слайд 9)

Учитель. За підвищенням температури хімічні реакції переважно пришвидшуються. Це зумовлено збільшенням вмісту активних молекул (чи інших структурних частинок у реакційній суміші). Натомість охолодження уповільнює взаємодію між реагентами. Саме тому харчові продукти довше зберігаються за низьких температур (тому що реакції   сповільнюються).

Під час проведення деяких операцій на серці та мозку пацієнтів охолоджують для того, щоб сповільнити реакції, які відбуваються в організмі людини.

Висновок. При підвищенні температури реакції швидкість реакції зростає.

Завдання для групи № 4. (Обговорення результатів).

Дослід № 4. Залежність швидкості хімічної реакції від площі поверхні зіткнення реагуючих речовин (ступеня подрібнення).

Спостереження: хімічна реакція йде у обох пробірках з виділенням  газу, але з різною інтенсивністю.

Проблема. Всі речовини однакові по своїй хімічній природі, однакові за масою і концентрацією, реагують при однаковій температурі, однак інтенсивність виділення газу (а отже і швидкість реакції ) різна. Чому?  

Учні. крейда в обох пробірках має різну ступінь подрібнення. Там де цей ступінь подрібнення більший - швидкість виділення газу більша. (Слайд 10)

Висновок. Швидкість хімічної реакції залежить від площі зіткнення реагуючих речовин: чим більше площа зіткнення реагуючих речовин (ступінь подрібнення), тим більша швидкість реакції.

Дослід № 5. Розкладання гідроген пероксиду в присутності каталізатора.

ВІДЕОДЕМОНСТРАЦІЯ: Розклад гідроген пероксиду в присутності каталізатора.

Каталізатор – це речовина, яка впливає на швидкість реакції, але сама при цьому залишається незмінною на кінець реакції.

Каталізатор – це речовина яка впливає на швидкість реакції, але сама при цьому залишається незмінною.

Позитивні каталізатори збільшують швидкість реакції, а негативні – зменшують. (Слайд 11)

Як саме впливають каталізатори на швидкість реакції вияснимо з експерименту.

За інтенсивністю виділення газу порівняйте швидкість розкладу гідроген пероксиду в обох пробірках.

Зробіть висновок про вплив каталізатора на швидкість реакції.

Механізми дії каталізаторів до кінця не з’ясовані. Існує велика кількість теорій про те яким саме чином діють каталізатори. Вчені до цих пір працюють над цим питанням. Можливо хтось із вас в майбутньому відкриє цей механізм, й одержить невеличку, розміром у 1,5 млн. доларів, Нобелівську премію. Не для всіх реакцій використовують каталізатор. Для кожної каталітичної реакції існує свій каталізатор. Каталізатори досить поширені в живій природі. Такі каталізатори називають ферментами. За їх участю відбуваються реакції в клітинах живих організмів, перетравлення їжі в шлунку та інше.

Каталізатори використовують майже на кожному хімічному виробництві: виробництво сульфатної кислоти, аміаку та інші. Каталізатори використовують у фільтрах призначених для очистки викидів від шкідливих газів (платинові фільтри вихлопних газів автомобілів).

VII. Узагальнення і систематизація знань, застосування їх в різних ситуаціях.

1. Аналізуємо ліву частину таблиці «Я знаю», заповнену на початку уроку, і дописуємо праву частину – «Про що дізнався».
2. Задача-прогноз: Для дослідження реакції цинку з кислотою Петро взяв хлоридну кислоту, а Галинка – оцтову такої самої концентрації. Спрогнозуйте, у якому випадку реакція відбудеться швидше.
3. Що швидше розчиняється в чаєві: цукор-пісок чи грудка цукру? (цукор- пісок).
4. Чому продукти харчування зберігають в холодильнику? (Слайд 13)
5. Під час консервації продуктів використовують речовини – консерванти.  Яку іншу назву можна дати цим речовинам? (Слайд 14)
6. Встановіть відповідність. (Слайд 15)

8. Підведення підсумків уроку і домашнє завдання.

Отже, ми вже можемо дати відповіді на поставленні питання на початку  уроку:

  -  Які ж чинники впливають  на швидкість хімічних реакцій?

  -    чому продукти харчування зберігають в холодильнику?

Міркування дітей над словами: «Є тільки дві форми життя: гниття і горіння. Боягузи та жадібні оберуть першу, мужні та щедрі – другу».

Гниття і горіння – процес окиснення, що відбувається з різною швидкістю і якістю. Доречно пригадати стародавній закон лікарів: «Світячи іншим – згораю сам».

9. Домашнє завдання. 

 Опрацювати §20. Виконати вправи  №233 с.125 , №236. с.126

Творче завдання - підготувати повідомлення за темами:

- Значення каталізаторів у техніці.

- Ферменти.

  - Інгібітори.        (Слайд 16)

Додаток 3                                                                                                                         

                                                                  ЗАТВЕРДЖУЮ             Директор ЗЗСО       П.І.П.

Інструкція з безпеки життєдіяльності №

при виконанні лабораторного досліду № 10                                                                                      

«Вплив концентрації і температури на швидкість реакції цинку з хлоридною кислотою»

1. Загальні положення

1.1. Дотримуйтесь правил поведінки у кабінеті хімії.                                                      

1.2. Працюйте у кабінеті хімії обов’язково у халаті.

1.3. Підтримуйте порядок та чистоту на своєму робочому місці.

1.4. Будьте обережними під час виконання хімічних дослідів.

1.5. Виконуйте хімічні досліди у присутності вчителя, під його наглядом .

2. Вимоги безпеки перед початком роботи

1.  Звільніть своє робоче місце від усіх непотрібних для роботи предметів та матеріалів.
2.  Уважно прочитайте інструктивну картку проведення лабораторного досліду.
3.  Визначте порядок та правила проведення досліду.
4. Перевірте наявність обладнання та реактивів, необхідних для виконання досліду.
5. Починайте виконувати завдання з дозволу вчителя.

3.  Вимоги безпеки  під час виконання роботи

3.1. До  лабораторної роботи допускаються тільки учні, що пройшли інструктаж з безпеки життєдіяльності при проведенні лабораторних робіт.

3.2. Виконуйте тільки ті хімічні досліди, які зазначені у роботі та узгоджені з вчителем.

3.3. Уважно читайте етикетку на посудині з тією речовиною, яку берете для досліду.

3.4. Відкриваючи посудину з реактивом, не кладіть пробку на лабораторний стіл боком, а поставте догори.

3.5. Не беріть речовини руками. Для цього використовуйте металеві, скляні або керамічні ложечки, шпателі, щипці, піпетки тощо.

3.6. Якщо в інструкції не сказано, яку масу чи об’єм речовини треба взяти, то суху речовину беріть у такій кількості, щоб вона закрила лише дно пробірки, а розчин – не більше 1/6 її об’єму.

3.7. Надлишок узятого реактиву ні в якому разі не зливайте назад у посудину, з якої наливали цей реактив.

3.8. При наливанні рідин беріть посудину з реактивом так, щоб етикетка спрямовувалась у бік долоні, і знімайте краплю з краю шийки посудини, бо рідина, стікаючи по склу, може зіпсувати етикетку та викликати подразнення шкіри рук.

3.9. Посудину, з якої взяли реактив, одразу закрийте пробкою і поставте на місце.

3.10. Будьте особливо обережними при виконанні робіт з розчинами кислот та лугів, бо вони руйнують шкіру, тканини і спричинюють опіки.

3.11. При потраплянні таких розчинів на руки, промийте уражену ділянку великою кількістю проточної води. У разі великої концентрації їдкої речовини у розчині уражені ділянки потрібно промити нейтралізуючим розчином:якщо їдкою речовиною була кислота, для нейтралізації використовують 2-3%  розчин питної соди (NаНСО₃).

3.12. Спиртівку запалюйте лише сірником. Полум’я повинно бути віддалене від вас на відстань не менше ніж на половину витягнутої руки.

3.13. При нагріванні рідин або твердих речовин у пробірці закріплюйте її у пробірко тримачі (або тримачі штативу) на відстані 0,5-1 см від отвору і прогрівайте спочатку всю пробірку і тільки після цього – знизу. Отвір пробірки спрямовуйте у бік від себе і сусідів.

3.14. Не заглядайте у пробірку, в якій нагрівається рідина, і не нахиляйтеся над посудиною, в яку наливається будь-яка рідина, бо непомітні бризки можуть попасти в очі.

3.15. Спостерігаючи ознаки реакції, не нахиляйтеся близько до отвору реакційної посудини, визначайте запах речовини рухами долоні руки від отвору посудини до носу.

3.16. При розчиненні речовини у пробірці потрібно взяти пробірку трьома пальцями лівої руки біля отвору і струшувати її скісними ударами середнього пальця правої руки по нижній частині пробірки.

3.17. Не зливайте розчини різних речовин у довільному порядку, тому що це може спричинити появу шкідливих речовин.

4. Вимоги безпеки після закінчення роботи

4.1. Після закінчення роботи  приберіть своє робоче місце

4.2. Відпрацьовані реактиви злийте у призначений для цього посуд.

4.3. Ретельно вимийте руки.

5. Вимоги при виникненні нещасного випадку

У разі виникнення непередбачених або небажаних наслідків негайно повідомте про це вчителя!

    Завідувач кабінету хімії                           ПІП

УЗГОДЖЕНО Відповідальний за організацію

                          охорони праці школи              ПІП