Класс: 9

Тема. Скорость химических реакций. Первоначальные представления о катализе.

Цель: сформулировать понятие «скорость химических реакций», «катализ», рассмотреть возможность влияния различных факторов на скорость химических реакций и роль катализатора; развивать умение анализировать, делать предположения и выводы; продолжить формирование познаваемости мира и его закономерностей, причинно-следственных связей явлений природы и общества.

Тип урока: изучение новых знаний

Основные понятия: скорость химической реакции, химическая кинетика, константа скорости, катализатор, ингибитор, катализ, гомогенный, гетерогенный.

Оборудования: реактивы для демонстрации опытов: раствор соляной кислоты (5% и 20%), гранулы цинка, оксид меди, штатив с пробирками, спиртовка.

Ход урока

1. Организационный момент

Вступительное слово учителя.

2. Актуализация опорных знаний

1. В чем причина выделения и поглощения тепла в химических реакциях? (идет на разрыв химических связей в молекулах реагирующих веществ - затрата энергии из вне и образование новых связей в молекулах конечных продуктов реакции - выделение энергии)
2. Какие реакции называются экзотермическими? (реакции, протекающие с выделением теплоты)
3. Какие реакции называются эндотермическими? (реакции, протекающие с поглощением теплоты)
4. Что такое тепловой эффект реакции? (количество теплоты, выделяемое или поглощаемое во время реакции)
5. Что такое термохимическое уравнение? Как оно записывается? (химические реакции, в которых указывается тепловой эффект. В конце реакции представлено численное значение теплового эффекта, обязательно указывается агрегатное состояние веществ)

• III. Мотивация учебной деятельности

Химические реакции могут протекать с различной скоростью. Одни идут очень медленно – месяцами (ржавление железа), другие несколько недель (спиртовое брожение глюкозы), третьи – мгновенно (взрывы). От чего же зависит скорость химических реакций? И возможно ли повлиять на скорость их протекания? Сегодня на уроке мы ответим на эти вопросы.

4. Изучение нового материала

1. Понятие о скорости химических реакций

Раздел химии, изучающий скорость химической реакции, называется химическая кинетика.

При рассмотрении вопроса о скорости химической реакции необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной (однородной) и гетерогенной (неоднородной) системе.

Скоростью гомогенной реакции обычно измеряется количеством вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу времени в единице объема.

U_гом=

∆n

Скорость гетерогенной реакции определяется изменением количества вещества, вступившего в реакцию или образующегося в результате реакции, в единицу времени на единице поверхности.

U_гет= ∆nS∆t

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

1. Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ (скорость реакции взаимодействия металла с водой зависит от активности металла)
2. Скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ.

Скорость реакции с увеличением концентрации реагентов возрастает.

Математически выражается следующей формулой:

U = k[A][B] для реакции А + В → АВ

U = k[A]²[B] для реакции 2А + В → А₂В

Демонстрация.

• В первую пробирку прилейте 1 мл. 5% соляной кислоты и бросьте 1 гранулу цинка.
• Во вторую пробирку прилейте 1 мл. 20 % соляной кислоты и бросьте 1 гранулу цинка.

Что наблюдаете? В какой пробирке реакция протекает быстрее?

Вывод. Чем больше концентрация вещества, тем быстрее протекает реакция.

3. Скорость реакции зависит от площади поверхности реагентов

Вещество железо в твердом виде реагирует быстро лишь в измельченном состоянии и при перемешивании. При измельчении увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ.

Скорость реакции с увеличением площади поверхности контакта реагентов возрастает.

4. Скорость реакции зависит от температуры

Для того что бы при столкновении молекул произошла реакция, эти молекулы должны быть активны. При повышении температуры количество активных молекул возрастает.

Демонстрация.

• В первую пробирку налейте раствор соляной кислоты и прибавьте немного оксида меди.
• Во вторую пробирку налейте раствор соляной кислоты и прибавьте немного оксида меди. Раствор нагрейте.

Что наблюдаете? В какой пробирке протекает реакция быстрее?

Вывод. С повышением температуры реакция идет быстрее.

Скорость реакции с повышение температуры возрастает.

2. Катализ

Для ускорения химических реакций большое значение имеют катализаторы.

Катализаторы – это вещества, ускоряющие химическую реакцию, но сами остаются неизменными.

А + В ^К→ АВ

А + К → А...К (нестойкое соединение)

А..К + В → АВ + К

Обычно в качестве катализаторов используют металлы (железо, никель, платина и др.) или их соединения (оксиды, соли). Формулу катализатора записывают над знаком равно.

2H₂O₂^MnO2→ 2 H₂O + O₂↑

Особую роль играют биологические катализаторы – ферменты, ускоряющие реакции в живых организмах. Молекулы ферментов имеют очень сложное строение и часто включают атомы металлов.

Ускорение химических реакций катализаторами носит название катализа,  а замедление – ингибирования.

5. Закрепление изученного материала

Задание №1. Напишите математическое выражение для скоростей реакций, протекающих по уравнениям:

А) 4NH_3(г) + 5 O_2(г) = 4 NO₍₎ + 6 H₂ ( Ответ: U = k* [NH₃]⁴*[O₂]⁵)

Б) SO_2(г) + 2H₂S = 3S + 2H₂O (Ответ: U = k *[SO₂]⁴*[H₂S]²)

Задание №2. Найти скорость химической реакции 2А + В  → А₂В, если константа скорости равна 0.1, концентрация веществ А и В соответственно равны 0.5 моль/л и 0.1 моль/л.

Дано:                                               Решение:

[А]=0.5 моль/л                       2А + В → А₂В

[В]=0.1 моль/л                       U = k* [А]²[В]

k= 0.1                                     U = 0.1*(0.5)²*0.1 = 0.0025 или 2.5 *10^-3

Найти: U -?                         Ответ: U = 0.0025 или 2.5 *10^-3                    

6. Домашнее задание

§ 3 читать, ст. 15 №4 (п) (по учебнику Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман)

7. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Учащиеся анализируют результаты своей деятельности на уроке. Для проведения психологической рефлексии учитель предлагает учащимся внимательно прочитать слова, записанные на доске (радость, удовлетворение, раздражение, злость, равнодушие, вдохновение, скука, тревожность, спокойствие, уверенность, наслаждение), и выбрать три слова, которые точнее всего передают их состояние на этом уроке.