Разработка урока "Скорость реакции"

Урок  "Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость  химической реакции" Цели урока  обучающая: создать условия для формирования понятия «скорость  химических реакций», вывести формулы для вычисления скорости  гомогенных и гетерогенных реакций, рассмотреть от каких факторов зависит  скорость химических реакций; развивающая: создать условия обрабатывать и анализировать  экспериментальные данные; уметь выяснять взаимосвязь между скоростью  химических реакций и внешними факторами; воспитательная: содействовать развитию коммуникативных умений в ходе  парной и коллективной работы; акцентировать внимание студентов на  важности знаний о скорости химической реакции протекающих в быту  (коррозия металла, прокисание молока, гниение и др.) Средства обучения:  Мультимедийный проектор, презентация, компьютер, CD­диск «Кирилл и  Мефодий», таблицы на столах, протоколы лабораторной работы,  лабораторное оборудование и реактивы; Методы обучения: репродуктивный, исследовательский, частично  поисковый; Форма организации занятий: беседа, практическая работа, самостоятельная  работа, тестирование; Форма организации работы студентов: фронтальная, индивидуальная,  групповая, коллективная. Этапы урока: 1.  Организация начала занятия Дидактическая цель – подготовка студентов к работе на занятии. Прогнозируемая деятельность студентов ­ полная готовность группы и  оборудования, быстрое включение студентов в деловой ритм.  2. Проверка выполнения домашнего задания (3 мин) Дидактическая цель ­ Установление правильности и осознанности  выполнения домашнего задание всеми студентами, выявление пробелов и их  коррекция. Прогнозируемая деятельность студентов ­ Оптимальность сочетания  контроля, самоконтроля и взаимоконтроля для установления правильности  выполнения задания и коррекции пробелов. Преподаватель: « На прошлом уроке мы разобрали такие понятия, как «Химическая  реакция», « Классификация химических реакций». А сейчас я предлагаю вам решить химический кроссворд, ответами на задания которого  будут некоторые важнейшие понятия предыдущей темы». Студенты разгадывают кроссворд(слайд №2). 3. Подготовка к основному этапу занятия (5 мин) Дидактическая цель ­ Обеспечение мотивации и принятия студентами цели,  учебно­познавательной деятельности, актуализация опорных знаний и умений. Прогнозируемая деятельность студентов ­ Готовность студентов к  активной учебно­познавательной деятельности на основе опорных знаний Преподаватель: «Тема урока «Скорость химических реакций.  Факторы, влияющие  на скорость химической реакции».  Наша задача на уроке: «Выяснить суть понятия скорости  химической реакции; Установить факторы, влияющие на скорость химической реакции в  результате исследовательской работы» (слайд №3).       В ходе урока познакомимся с теорией вопроса по вышеназванной  теме.  На практике подтвердим некоторые наши теоретические  предположения.  Обсудим следующие вопросы (презентация):       1.Как определяют скорость механического движения? Какова  единица измерения этой скорости? (слайд №4)       2. Как определяют скорость химической реакции? (слайд №5)       3. Какими примерами можно подтвердить то, что химические  реакции протекают с различными скоростями?       4. Можно ли управлять скоростью протекания химической  реакции?         Рассмотрим два примера:       На столе – две пробирки, в одной раствор щелочи (КOH), в другой –  гвоздь; в обе пробирки приливаем раствор CuSO4.  Что мы наблюдаем?        Прогнозируемая деятельность студентов       На примерах студенты судят о скорости реакций, делают  соответствующие выводы и составляют уравнения реакций. Запись на доске  проделанных реакций (двое студентов). Вывод: В первой пробирке реакция произошла мгновенно, во второй –  видимых изменений пока нет.  Уравнения реакций: CuSO4  + 2КOH = Cu(OH)2 + К2SO4 ; Cu2+ + 2OH­ = Cu(OH)2 Fe + CuSO4  = FeSO4 + Cu ;  Fe0 + Cu2+  = Fe2++ Cu0 Преподаватель:  « Почему одна реакция идёт мгновенно, другая медленно? Для этого  необходимо вспомнить, что есть химические реакции, которые  протекают во всём объёме реакционного пространства (в газах или  растворах)­ гомогенные, а есть другие, протекающие лишь на  поверхности соприкосновения веществ (горение твёрдого тела в газе,  взаимодействие металла с кислотой, солью менее активного  металла)» ­ гетерогенные. Прогнозируемая деятельность студентов: По результатам продемонстрированного эксперимента студенты делают  вывод: реакция 1 – гомогенная, а реакция 2– гетерогенная. Преподаватель: «Скорости этих реакций будут математически определяться по­ разному. Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется  химической кинетикой». 4. Усвоение новых знаний и способов действий и первичной проверки  понимания. Дидактическая цель ­ Обеспечение восприятия осмысления и первичного  запоминания знаний и способов действий, связей и отношений в объекте  изучения. Прогнозируемая деятельность студентов ­ Активные действия студентов с  объемом изучения; максимальное использование самостоятельности в  добывании знаний и овладении способами действий. Преподаватель: «Скорость реакции определяется изменением количества вещества в  единицу времени ­ в единице объема (для гомогенной среды) ­ и на единице поверхности соприкосновения веществ S (для  гетерогенной среды).  Нам известно, что на скорость химической реакции влияют разные  факторы. Какие? Чтобы ответить на этот вопрос, я предлагаю вам  заняться химическим экспериментом. Повторение правил по технике безопасности (презентация).  Проведение лабораторных опытов (10 мин) Опыт 1. В три пробирки прилейте равное количество соляной кислоты. В  одну пробирку добавьте гранулу цинка, в другую гранулу алюминия. Что  наблюдаете? Прогнозируемый ответ: В пробирке с цинком реакция протекает быстрее.     На основании проведенного опыта мы можем сделать вывод о том, что  скорость реакции, во­первых, зависит от самого металла, т.е. от природы  реагирующего вещества. Опыт 2. В третью пробирку поместите немного порошкообразного алюминия. Сравните со второй пробиркой. Что наблюдаете? Прогнозируемый ответ: Хотя в пробирках №2 и №3 протекают одинаковые  реакции (взаимодействие алюминия с соляной кислотой), в пробирке с  порошкообразным алюминием реакция протекает быстрее. Поэтому, на  основании проведенного опыта, мы можем сделать вывод – скорость реакции  зависит от поверхности соприкосновения реагирующих веществ (в  гетерогенных реакциях). Опыт 3. На пламени спиртовки подогрейте содержимое второй пробирки.  Произошли ли какие­то изменения? Прогнозируемый ответ: После проведенного опыта, мы наблюдаем, что при  нагревании скорость реакции увеличивается. Таким образом, делаем третий  вывод – скорость реакции зависит от температуры. Опыт 4. Из курса биологии вы знаете, что эритроциты в крови человека и  животных, содержат  белок гемоглобин, ответственный за транспорт  кислорода в нашем организме. А помогает «извлекать» кислород из клеток  эритроцитов природный катализатор (фермент) каталаза. Этот фермент  идентичен веществу состава МпО2(оксид марганца У1). А сейчас, ребята,  попробуйте воспроизвести (имитировать) процесс, происходящий в клетках  животных. В пробирку с водой и измельченным мясом добавьте немного  раствора перекиси водорода. Что наблюдаете? Прогнозируемый ответ: после добавления перекиси водорода мы наблюдаем бурное выделение кислорода. Это говорит о том, что некоторые вещества  (катализаторы) способны изменить скорость химической реакции. Опыт 5.А теперь в пробирку с выделяющимся кислородом опустите  тлеющую лучину. Что наблюдаете? Какой вывод можно сделать на основании  проведенного опыта? Почему в выделяющемся кислороде лучинка горит  ярким пламенем? Прогнозируемый ответ: Для горения необходим кислород. В атмосферном  воздухе он составляет примерно 20%, а в выделяющемся из пробирки газе  концентрация кислорода гораздо выше. Т.е. можно сделать вывод о том, что  скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ.     Преподаватель: «Итак, как видно из проделанных опытов скорость реакции зависит от пяти основных факторов. Это: ­температура; ­концентрация реагирующих веществ; ­природа реагирующих веществ; ­ действие катализаторов; ­ поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных  реакциях).     Влияние первых двух факторов нам необходимо изучить подробнее.  Объяснение (10 мин) Их влияние на скорость реакции можно объяснить, используя простую теорию – теорию столкновений. Основная идея её такова: реакции  происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают  определённой энергией. Отсюда можно сделать выводы: Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем  больше шансов у них столкнуться и прореагировать. Именно поэтому  скорость реакции зависит от концентрации веществ. На основе  большого экспериментального материала в 1867 г. 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 химической реакции пропорциональна  произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях,  равных их коэффициентам в уравнении реакции. Этот закон также  называют законом действующих масс (см.Презентацию). По закону  действующих масс скорость реакции, уравнение которой А+В=С  может быть вычислена по формуле:       v1= k1CACB, а скорость  реакции, уравнение которой А+2В=D, может быть вычислена по  формуле:  v2= k2CACB2.  В этих формулах: CA и CB – концентрации веществ А и В (моль/л), k1  и k2 – коэффициенты пропорциональности, называемые константами  скоростей реакции. Эти формулы также называют кинетическими  уравнениями. Для закрепления рассмотренного материала совместно с преподавателем выполняется следующая задача.      Задача. Составьте кинетическое уравнение для следующей реакции:   2 Fe + 3CI2= 2 FeCI3. Как изменится скорость реакции, если концентрацию  хлора увеличить в 2 раза? Решение задачи рассмотрено в презентации. При повышении температуры частицы реагирующих веществ  начинают интенсивнее двигаться и чаще сталкиваться; удачных, эффективных соударений становится больше, так как  увеличивается доля «активных» частиц (энергия которых достаточна для преодоления энергетического барьера). Расчёты показывают, что  при увеличении температуры на каждые 10С, скорость реакции  увеличивается в 2­4 раза (на 100­300%)! Последнее заключение на  основе экспериментальных исследований сделал в прошлом веке  голландский физикохимик Я. Вант­Гофф (первый Нобелевский  лауреат по химии). Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции  при повышении температуры на 100С, называют температурным  коэффициентом. Правило Вант­Гоффа математически выражается следующей  формулой: , где  2–скорость реакции при температуре t2,  1– скорость реакции при температуре t1,   – температурный коэффициент. υ υ γ Решим задачу с использованием правила Вант – Гоффа. Задача (презентация):      Определите, как изменится скорость некоторой реакции:  при повышении  температуры от 10 до 50С; температурный коэффициент равен3. Решение  задачи рассмотрено в презентации. 5. Контроль и самопроверка знаний (5 мин).     Дидактическая цель – Выявление качества и уровня овладения знаниями и способами действий, обеспечение их коррекции. Прогнозируемая деятельность студентов – Получение достоверной  информации о достижении всеми студентами планируемых результатов  обучения.    Для проверки и самоконтроля выполняется тест 6. Подведение итогов занятия (1 мин) Дидактическая цель ­ Дать анализ и оценку успешности достижения цели и  наметить перспективу последующей работы. Прогнозируемая деятельность ­ Адекватность самооценки учащегося  оценке учителя. Получение студентами информации о реальных результатах  учения.      7. Рефлексия (1 мин) Дидактическая цель ­ Мобилизация студентов на рефлексию своего  поведения (мотивации, способов деятельности, общения). Усвоение  принципов саморегуляции и сотрудничества. Прогнозируемая деятельность ­ Открытость студентов в осмыслении своих  действий и самооценке. Прогнозирование способов саморегуляции и  сотрудничества. 8. Информация о домашнем задании. Дидактическая цель ­ Обеспечение понимания цели, содержания и способов  выполнения домашнего задания. Проверка соответствующих записей Прогнозируемая деятельность ­ Реализация необходимых и достаточных  условий для успешного выполнения домашнего задания всеми студентами в  соответствии с актуальным уровнем их развития.