Мастер-класс "Скорость химической реакции"

Скорость химической реакции

Мастер-класс по химии (9 класс)

Цель урока: формирование у уч-ся основных представлений о скорости химической реакции.

Задачи урока:

- обеспечить в ходе урока усвоение понятия «скорость реакции», выявить зависимость скорости реакции от различных факторов;

- развивать навыки групповой исследовательской работы, умение анализировать, обобщать результаты эксперимента, делать выводы, стимулировать познавательную активность уч-ся путем создания проблемной ситуации и проведения ими химического эксперимента;

- содействовать сохранению и укреплению здоровья уч-ся, заботиться о профилактике их утомляемости на уроке.

Оборудование и реактивы: периодическая система Д.И.Менделеева, на отдельных лотках группам:

Для 1-й группы: штатив с 4-мя пробирками, Zn, Cu (проволока), р-р HCl, р-ры CuSO₄ разной концентрации.

Для 2-й группы: штатив с 4-мя пробирками, порошок и кусочек CаСO_3, 2 гранулы цинка, р-р HCl, спиртовка, пробиркодержатель, спички.

Для 3-й группы: штатив с пробирками, перекись водорода, оксид марганца (IV) MnO₂.

Тип урока: изучение нового материала (вводная часть модуля).

Вид урока: урок-исследование.

Ход урока

Истинный химик должен теоретиком и практиком.

М.В. Ломоносов

На доске:

Тема исследования: скорость химических реакций и ее зависимость от условий протекания.

Задачи исследования: 1. Дать определение понятию «скорость химической реакции».

2. Экспериментально выявить факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Класс разделен на 3 группы. Уч-ся садятся так, чтобы было удобно проводить эксперимент и обсуждать вопросы сообща.

I. Организационный этап урока

Подготовка учащихся к работе на уроке. (Приветствие, психологический настрой на урок, выявление отсутствующих, проверка готовности к уроку, готовность наглядности).

Учитель: Прозвенел уже звонок,

Начинается урок,

Мы за парты тихо сели,

Повернулись, потянулись,

И друг другу улыбнулись.

Я рада вас видеть, ребята, и хочу начать работу с вами!

II. Подготовка уч-ся к активному и сознательному усвоению нового материала

Ознакомление уч-ся с общей структурой и содержанием учебного модуля «Закономерности протекания химических реакций». Определение цели и задач познавательной деятельности уч-ся в данном учебном модуле.

III. Изучение нового материала

Ребята, эпиграфом нашего урока я взяла слова М.В. Ломоносова «Истинный химик должен быть теоретиком и практиком». Сегодня мы с вами представим себя исследователями. Бурно развивающаяся химическая промышленность ставит перед учеными-теоретиками сложные вопросы. Например, что такое скорость химической реакции и как ей управлять? Мы попробуем ответить на эти вопросы.

Итак, перед нами 2 задачи:

1. Дать определение понятию «скорость химической реакции».

2. Экспериментально выявить факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Для решения первой задачи мы прибегнем к теоретическим рассуждениям, т.е. применим

теоретический метод исследования.

Давайте воспользуемся принципом аналогий.

Вопрос: Вы ведь уже сталкивались с понятием скорость? Где?

Ответ: Да, при изучении физики.

Вспомните определение скорости движения в физике.

Ответ: Скорость движения показывает отношение перемещения тела к промежутку времени, в течение которого это перемещение совершено.

Работа в группах

А сейчас, для того, чтобы провести аналогию с понятием скорости химической реакции,

вашим исследовательским группам нужно будет ответить на вопросы, предварительно обсудив их между собой. На обсуждение вопросов и ответ отводится 3 минуты.

(Вопросы на «белых» карточках, в ответе записать уравнения химических реакций).

Вопросы для 1-й группы: Что может изменяться при взаимодействии веществ?

Например, в реакцию вступают р-ры соляной к-ты HCl и нитрата серебра AgNO₃ определенной концентрации.

Почему в закрытом сосуде горящая лучинка постепенно гаснет?

Вопросы для 2-й группы: Что может изменяться при взаимодействии веществ?

Например, в реакцию вступают р-ры гидроксида натрия NaOH и хлорида меди (II) CuCl₂ определенной концентрации.

Почему в закрытом сосуде горящая лучинка постепенно гаснет?

Вопросы для 3-й группы: Что может изменяться при взаимодействии веществ?

Например, в реакцию вступают р-ры серной к-ты H₂SO₄ и хлорида бария ВаCl₂ определенной концентрации.

Почему в закрытом сосуде горящая лучинка постепенно гаснет?

Вопрос: Какой вывод можно сделать по результатам ваших ответов?

Ответ: С течением времени в описанных примерах изменяются концентрации веществ:концентрация исходных веществ уменьшается, а образующихся – увеличивается.

Давайте попробуем сформулировать определение скорости химической реакции.

Скорость химической реакции определяется изменением концентрации одного из реагирующих веществ или продуктов реакции в единицу времени.

А теперь попробуем составить формулу, выражающую скорость химической реакции с учетом изменяющихся характеристик.

Сначала давайте разберемся подробнее, в каких единицах измерения нам целесообразно выразить концентрацию веществ при характеристике скорости реакции.

Для этого ответьте: что происходит с молекулами исходных веществ и продуктов в ходе реакции?

Ответ: Количество молекул исходных веществ уменьшается, а количество молекул продуктов реакции увеличивается.

Вопрос: Какая величина характеризует количество частиц? В каких единицах она измеряется?

Ответ: Количество частиц характеризует величина, называемая количеством в-ва. А измеряется она в молях (моль).

Значит, при характеристике скорости химической реакции удобнее всего взять молярную концентрацию.

Вопрос: А что показывает молярная концентрация?

Ответ: Она показывает отношение количества в-ва к единице молярного объема и выражается следующей формулой:

с = ν/V_m

Вопрос: Как видно из формулы, что яв-ся единицей измерения молярного объема?

Ответ: моль/л.

Теперь подставим единицы измерения в формулу скорости химической реакции.

v = Δс моль

Δt л с

Рассмотрим в общем виде скорость реакции, протекающей по уравнению

А + В = С + Д

По мере расходования в-ва А скорость реакции будет уменьшаться.

График

Т.к. концентрация в-ва А в некоторый момент времени t₁ измеряется величиной с₁ , а в момент t₂ равна с_{2 ,} то за промежуток времени Δt = t₂ - t₁ изменение концентрации веществ составит Δс = с_{2 _}- с₁, откуда средняя скорость химической реакции

v = - с_{2 _}- с₁ = _ Δс

t₂ - t₁ Δt

Знак «- » ставится потому, что несмотря на убывание концентрации в-ва А и, следовательно, на отрицательное значение разности с_{2 _}- с₁, скорость реакции может быть только положительной величиной.

Химические реакции могут протекать как в объеме газовой смеси или р-ра, так и на границах раздела сред (фаз). В связи с этим при рассмотрении вопроса о скорости реакции

необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной системе (гомогенные реакции), и реакции, протекающие в гетерогенной системе (гетерогенные реакции).

Реакции, протекающие в объеме одной фазы, называются гомогенными.

Скорость гомогенной реакции определяется изменением кол-ва в-ва, вступившего в реакцию или образовавшегося при реакции, за единицу времени в единице объема.

v_гом = ΔV или v_гом = ± Δс

V · Δt Δt

Скорость гетерогенной реакции определяется изменением кол-ва в-ва, вступившего в реакцию или образовавшегося при реакции, за единицу времени на единице площади поверхности фазы.

v_гетер = ± ΔV

S · Δt

Вопрос: В какой среде будут протекать реакции между р-рами HCl и AgNO₃, NaOH и CuCl_2, H₂SO₄ и ВаCl₂?

Ответ: В гомогенной.

Вопрос: Значит данные реакции яв-ся какими?

Ответ: Гомогенными.

Приведите примеры гетерогенных реакций.

Ответ: Реакция между соляной кислотой и цинком, горение твердых веществ (угля).

Итак, первую задачу исследования мы выполнили. А сейчас приступим к выполнению второй задачи. Вы устали, ребята, необходимо отдохнуть.

Виброгимнастика

Уч-ся встают, делают 20-30 подъемах на носочках, отрывая пятки от пола не 2-3 см.

Затем садятся и продолжают работать.

IV. Работа в группах (проведение эксперимента)

Мы должны выяснить, каким образом можно влиять на скорость химической реакции.

Но сначала повторим правила ТБ.

Повторение правил ТБ

Каждая исследовательская группа выполнит химический эксперимент по инструкции, записанной на карточке. Ответив на вопросы, вы самостоятельно сделаете выводы.

Через 8 мин спикеры каждой группы доложат о результатах своей работы. Остальные члены группы при необходимости дополняют его ответ.

Задание 1-й группе

В 2 пробирки налейте соляной к-ты. В одну опустите гранулу цинка, а в другую медную проволоку.

* Сравните скорость взаимодействия различных металлов с соляной к-той.

* В чем, по-вашему, причина различной скорости реакций к-ты с данными металлами?

В 2 пробирки налейте р-ры сульфата меди (II) различной концентрации по насыщенности цвета р-ра. В каждую из пробирок поместите гранулу цинку.

* В какой из пробирок выделение меди на цинке началось быстрее?

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

Задание 2-й группе

В 2 пробирки налейте раствор соляной к-ты. Одновременно в одну пробирку поместите кусочек, а в другую – порошок карбоната кальция.

* В какой из пробирок реакция пройдет быстрее?

* Ответ обоснуйте.

В обе пробирки налейте раствор соляной к-ты и поместите в них по грануле цинка.

Одну из пробирок осторожно нагрейте.

* В какой из пробирок выделение газа (какого?) протекает более бурно?

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

Задание 3-й группе

В 2 пробирки налейте перекись водорода. В одну из пробирок осторожно присыпьте несколько кристалликов оксида марганца (IV).

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

* Какую роль в этой реакции выполняет оксид марганца (IV)?

Выступление спикеров.

V. Подведение итогов урока (работа с опорной схемой)

Минутка релаксации

Оценка работы уч-ся на уроке (спикеры сдают оценочные листы)

VI. Домашнее задание

1. Просмотреть §§4.1-4.3.

2. Каждая группа получает задание в конверте.

VII. Заключение

Рефлексия

На этом наш урок завершен.

Но все ж

В урочный день,

В урочный час

Я снова рада видеть вас.

До встречи, ребята!