Урок " Швидкість хімічної реакції. Залежність швидкості реакції від різних чинників."

Урок 25                               

Тема уроку: Швидкість хімічної реакції. Залежність швидкості реакції від різних чинників.

Мета:

• формування ключових компетентностей:

• комунікативна, математична грамотність, соціальна, технологічна, вміння вчитись впродовж життя;

• формування предметних компетентностей:

• ознайомити з поняттями «швидкість хімічної реакції», «хімічна кінетика»;
• сформувати знання про залежність швидкості хімічної реакції від різних чинників;
• розвивати хімічну мову, виховувати інтерес до хімії;
• сприяти розвитку вміння використовувати теоретичні знання для розв’язання завдань практичного характеру.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Форми роботи: розповідь, бесіда, кросворд, прийом «Вірю – не вірю», демонстрація, лабораторний дослід.

Матеріали та обладнання: обладання та реактиви для демонстрації та лабораторного досліду, картки до лабораторного досліду, картки до гри «Вірю – не вірю».

Основні поняття та терміни: хімічна кінетика, швидкість хімічної реакції, каталізатори.

Хід уроку

І. Організаційний етап.

ІІ. Актуалізація опорних знань та мотивація навчально-пізнавальної діяльності.

Перевірка домашнього завдання

Кросворд «Швидкість»

Запитання

1. Як читається символ ΔН, що позначає тепловий ефект реакції? (дельта-аш)

2.  Атоми, молекули або йони, що віддають електрони (відновники).

3. Процес, під час якого частинки реагентів віддають електрони (окиснення).

4. Реакції, під час яких з однієї речовини утворюється декілька інших (розкладу).

5. Реакції, що відбувається з виділенням тепла (екзотермічні).

6. Хімічне рівняння, в якому зазначають тепловий ефект (термохімічне).

7. Хімічні реакції, що відбуваються зі зміною ступеня окиснення (окисно-відновні).

8. Речовини, що впливають на перебіг реакції, але не входять до складу продуктів реакції (каталізатори).

9. Ступінь окиснення елементів у простих речовинах (нуль).

Отже, ключове слово, що ми отримали – швидкість. З фізики вам вже відоме це поняття. Фізичний зміст поняття швидкості означає шлях, пройдений тілом за одиницю часу. А що означає швидкість у хімії? Які чинники впливають на зміну швидкості? Сьогодні ми це і вияснимо.

Повідомлення теми й мети уроку.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Під час хімічної реакції механічного переміщення тіл, як у фізиці, не відбувається.

Проблемне питання:

Що може характеризувати швидкість хімічної реакції у хімії? Давайте з’ясуємо це…

Скажіть наскільки швидко відбуваються наступні процеси:

1) утворення дорогоцінного каміння у земній корі;

2) вибух динаміту;

3) бродіння виноградного соку;

4) взаємодія оцту та харчової соди;

5) ржавіння металів;

6) потемніння срібла.

Отже, одні реакції відбувається за долі секунд, інші – протягом тисячоліть. Швидкість у хімії означає тривалість перетворення одних речовин на інші.

Розділ хімії, що вивчає швидкість хімічних реакцій називається хімічною кінетикою.

Критерієм, за яким характеризують швидкість хімічної реакції, є зміна кількості речовини реагентів та продуктів реакції. Величина, що вказує на кількість речовини в одиниці об’єму називається концентрацією. Концентрація вихідних речовин в ході реакції зменшується, а концентрація продуктів реакції – збільшується.

Тож, швидкість реакції – це зміна концентрації речовин за одиницю часу.

V= , де с – концентрація, t – час.

Автомобіліст, керуючи машиною, може змінювати швидкість руху автомобіля, використовуючи різноманітні пристосування (гальма, газ, зчеплення, коробку передач). Виявляється, швидкістю реакції також можна керувати: прискорити або сповільнити. Наприклад, горіння палива прискорювати, пожежу та ржавіння заліза сповільнювати.  Але для цього потрібно знати про фактори, що впливають на тривалість перетворення речовин.

Такими чинниками є (складання схеми):

1. Природа реагуючих речовин.

2. Площа поверхні реагуючих речовин.

3. Концентрація реагуючих речовин.

4. Каталізатори.

5. Температура.

А тепер з’ясуймо як саме вони впливають на швидкість хімічних реакцій.

Природа реагуючих речовин

Що легше переламається залізний дріт чи дерев’яна паличка? Важливе значення для протікання хімічної реакції має міцність хімічних зв’язків у вихідних сполуках. Давайте, дослідимо це на прикладі взаємодії різних металів з хлоридною кислотою.

Демонстрація 5. Залежність швидкості реакцій металів (цинк, магній, купрум) з хлоридною кислотою від активності металів.

Результати досліду учні оформлюють в таблицю і роблять висновок про швидкість реакції по інтенсивності виділення бульбашок водню. Пригадайте, як розміщуються метали за хімічною активністю? Метали, що розташовані в витиску вальному ряді до Гідрогену, можуть вступати в реакцію з кислотами, за Гідрогеном – ні.

Концентрація речовин

Реакції відбуваються у випадку зіткнення молекул реагуючих речовин. Чим вища концентрація речовин, тим більша ймовірність зіткнень, а відповідно й вища швидкість реакції. В 1967 році три космонавти з Америки загинули через пожежу, яка трапилася в командному модулі корабля «Аполлон» під час тренувань. Повітря в модулі на той момент складалась на 100% з кисню. Пожежа сталася через випадкову іскру. Швидке поширення полум’я стало можливе через високу концентрацію кисню. в подальшому космічні кораблі використовували повітря, що складається з 60% кисню та 40% азоту.

Цим також можна пояснити довший термін зберігання харчових продуктів у вакуумній упаковці, адже в такому випадку концентрація кисню менша, тому процеси окиснення продуктів, а , відповідно, їх псування сповільнені.

Перевіримо вплив концентрації  на досліді.

Лабораторний дослід 10. Вплив концентрації і температури на швидкість реакції цинку з хлоридною кислотою.

Інструктаж з техніки безпеки. Виконання першого досліду (з інструкційної картки або ст. 114-115 підручника).

Площа стикання реагентів.

Що швидше згорить: поліно чи тирса? Що швидше розчинеться в чаєві: цукрова пудра чи грудка цукру?

Швидкість реакції збільшується зі збільшенням площі поверхні реагуючих речовин. Чим більш подрібнена речовина, тим більша швидкість реакції.

Виконання другого досліду з інструкційної картки.

Температура

Чому продукти харчування довше зберігаються в холодильнику? Якоб Вант-Гофф сформулював правило, що показує взаємозв’язок між швидкістю реакції та температурою: із збільшенням температури на кожні 10С швидкість реакції збільшується в 2-3 рази. За вагомий внесок у розвиток кінетичної хімії цього голландського вченого удостоїли в 1901 році Нобелівською премією.

Виконання третього досліду з інструкційної картки.

Наявність каталізатора

Що називають каталізатором? Як впливають каталізатори на протікання реакції вияснимо за допомогою досліду.

Демонстрація. Розклад гідроген пероксиду за участі каталізатора.

Як змінилась швидкість виділення кисню?

Каталізатори є і в природі: ферменти, що забезпечують обмінні процеси в живих організмах. Також без каталізаторів не можливе й хімічне виробництво.

Існують випадки, коли реакцію необхідно спольщити, наприклад, процес корозії. Тоді використовують негативні каталізатори, які називають інгібіторами.

Отже, каталізатори – це специфічні речовини, що забезпечують швидке протікання складних хімічних процесів в організмах чи в промисловості.

ІV.  Узагальнення та систематизація знань.

Прийом «Вірю – не вірю»:

1. Реакції, що відбуваються за наявності інгібіторів, називаються окисно-відновними (-).

2. Кальцій може реагувати з кислотами (+).

3. Порошкоподібний магній буде реагувати повільніше з кислотою ніж магній в гранулах (-).

4. Підвищення температури сповільнює швидкість реакції (-).

5. Величина, що показує зміну концентрації речовини за одиницю часу, називається швидкістю хімічної реакції (+).

6. Зі збільшенням температури на кожні 10С швидкість реакції сповільнюється в 2-3 рази (-).

7. Вміст речовини в одиниці об’єму – концентрація (+).

8. Для пришвидшення  реакції хлоридної кислоти з сріблом необхідно нагріти вихідні речовини (-, срібло не реагує з кислотами).

9. Хімічна кінетика – розділ хімії, що вивчає йонно-обмінні реакції (-).

10. Термін служби мідних водопровідних труб значно довший ніж залізних (+).

11. Консерванти, які використовують при консервації продуктів харчування, можна ще назвати інгібіторами або негативними каталізаторами (+).

Виконання завдань

1. Обчисліть середню швидкість реакції, якщо відомо, що концентрація одного з реагентів через 25 секунд після початку реакції 0,1 моль/л, а через 35 секунд – 0,02 моль/л.

2. Обчисліть середню швидкість реакції, якщо відомо, що концентрація одного з реагентів змінилася з 0,8 моль/л до 0,3  моль/л за 20 секунд.

VІ . Підведення підсумків уроку.

VІІ. Надання та пояснення домашнього завдання.

Опрацювати §17 підручника (Хімія 9 клас/Савчин М. М.), виконати завдання 5-7 (ст. 116).