Sadaļas: Ķīmija
Nodarbības mērķis
- izglītojošs: turpināt formulēt jēdzienu “ķīmisko reakciju ātrums”, atvasināt formulas viendabīgu un neviendabīgu reakciju ātruma aprēķināšanai, apsvērt, no kādiem faktoriem ir atkarīgs ķīmisko reakciju ātrums;
- izstrādājot: iemācīties apstrādāt un analizēt eksperimentālos datus; jāprot noskaidrot sakarību starp ķīmisko reakciju ātrumu un ārējie faktori;
- izglītojošs: turpināt komunikācijas prasmju attīstību pāru un grupu darbā; pievērst studentu uzmanību zināšanu nozīmei par ikdienas dzīvē notiekošo ķīmisko reakciju ātrumu (metālu korozija, piena saskābšana, pūšana u.c.)
Mācību līdzekļi: D. multimediju projektors, dators, slaidi par nodarbības galvenajiem jautājumiem, CD “Kirils un Metodijs”, tabulas uz galdiem, laboratorijas atskaites, laboratorijas aprīkojums un reaģenti;
Mācību metodes: reproduktīvā, pētnieciskā, daļēja meklēšana;
Nodarbību organizēšanas forma: saruna, praktiskais darbs, patstāvīgs darbs, testēšana;
Studentu darba organizācijas forma: frontāls, individuāls, grupa, kolektīvs.
1. Klases organizācija
Klases gatavība darbam.
2. Sagatavošanās mācību materiāla apguves galvenajam posmam. Aktivizēšana priekšzināšanas un prasmes(1. slaids, skatiet nodarbības prezentāciju).
Nodarbības tēma “Ķīmisko reakciju ātrums. Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu."
Uzdevums: noskaidrot, kāds ir ķīmiskās reakcijas ātrums un no kādiem faktoriem tas ir atkarīgs. Nodarbības laikā iepazīsimies ar jautājuma teoriju par augstāk minēto tēmu. Praksē mēs apstiprināsim dažus mūsu teorētiskos pieņēmumus.
Paredzētās studentu aktivitātes
Skolēnu aktīvais darbs liecina par gatavību uztvert stundas tēmu. Zināšanas par ķīmisko reakciju ātrumu skolēniem nepieciešamas no 9. klases kursa (priekšmeta komunikācija).
Apspriedīsim šādus jautājumus (frontālais, 2. slaids):
- Kāpēc mums ir vajadzīgas zināšanas par ķīmisko reakciju ātrumu?
- Kādi piemēri var apstiprināt, ka ķīmiskās reakcijas notiek dažādos ātrumos?
- Kā tiek noteikts mehāniskās kustības ātrums? Kāda ir šī ātruma mērvienība?
- Kā nosaka ķīmiskās reakcijas ātrumu?
- Kādi apstākļi ir jārada, lai sāktos ķīmiskā reakcija?
Apskatīsim divus piemērus (skolotājs veic eksperimentu).
Uz galda ir divas mēģenes, vienā ir sārma šķīdums (KOH), otrā ir nagla; Abās mēģenēs ielej CuSO4 šķīdumu. Ko mēs novērojam?
Paredzētās studentu aktivitātes
Izmantojot piemērus, skolēni spriež par reakcijas ātrumu un izdara atbilstošus secinājumus. Pierakstiet veiktās reakcijas uz tāfeles (divi skolēni).
Pirmajā mēģenē reakcija notika uzreiz, otrajā vēl nebija redzamu izmaiņu.
Izveidosim reakciju vienādojumus (divi skolēni uz tāfeles uzraksta vienādojumus):
- CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 + K2SO4; Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2
- Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu; Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0
Kādus secinājumus varam izdarīt no veiktajām reakcijām? Kāpēc viena reakcija notiek uzreiz, bet otra lēni? Lai to izdarītu, ir jāatceras, ka ir ķīmiskas reakcijas, kas notiek visā reakcijas telpas tilpumā (gāzēs vai šķīdumos), un ir citas, kas notiek tikai uz vielu saskares virsmas (degšana). ciets gāzē, metāla mijiedarbība ar skābi, mazāk aktīva metāla sāli).
Paredzētās studentu aktivitātes
Balstoties uz demonstrētā eksperimenta rezultātiem, skolēni secina: reakcija 1 ir viendabīga, un reakcija
2 – neviendabīgs.
Šo reakciju ātrums tiks matemātiski noteikts dažādos veidos.
Ķīmisko reakciju ātrumu un mehānismu izpēti sauc ķīmiskā kinētika.
3. Jaunu zināšanu un darbības metožu asimilācija(3. slaids)
Reakcijas ātrumu nosaka vielas daudzuma izmaiņas laika vienībā
Vienībā V
(viendabīgai)
Vielu S saskares virsmas vienība (neviendabīgai)
Acīmredzot ar šo definīciju reakcijas ātrums nav atkarīgs no tilpuma viendabīgā sistēmā un no reaģentu saskares laukuma neviendabīgā sistēmā.
Paredzētās studentu aktivitātes
Studentu aktīvās darbības ar pētījuma objektu. Tabulas ievadīšana piezīmju grāmatiņā.
No tā izriet divas lietas svarīgi punkti(4. slaids):
2) aprēķinātā ātruma vērtība būs atkarīga no vielas, ar kuru to nosaka, un pēdējā izvēle ir atkarīga no tā daudzuma mērīšanas ērtībām un vienkāršības.
Piemēram, reakcijai 2H 2 + O 2 = 2H 2 O: υ (pēc H 2) = 2 υ (pēc O 2) = υ (ar H 2 O)
4. Primāro zināšanu par ķīmiskās reakcijas ātrumu nostiprināšana
Lai apkopotu aplūkoto materiālu, atrisināsim aprēķina uzdevumu.
Paredzētās studentu aktivitātes
Primārā izpratne par iegūtajām zināšanām par reakcijas ātrumu. Problēmas risinājuma pareizība.
Uzdevums (5. slaids).Ķīmiskā reakcija notiek šķīdumā saskaņā ar vienādojumu: A + B = C. Sākotnējās koncentrācijas: viela A - 0,80 mol/l, viela B - 1,00 mol/l. Pēc 20 minūtēm A vielas koncentrācija samazinājās līdz 0,74 mol/l. Noteikt: a) vidējo reakcijas ātrumu šim laika periodam;
b) vielas B koncentrācija pēc 20 minūtēm. Risinājums (4. pielikums, 6. slaids).
5. Jaunu zināšanu un darbības metožu asimilācija(laboratorijas darbu veikšana atkārtošanas laikā un jauna materiāla izpēte, soli pa solim, 2. pielikums).
Mēs zinām, ka ķīmiskās reakcijas ātrumu ietekmē dažādi faktori. Kuru?
Paredzētās studentu aktivitātes
Paļaušanās uz 8.–9. klases zināšanām, ierakstīšana piezīmju grāmatiņās, studējot materiālu. Tajos ir norādīts (7. slaids):
Reaģējošo vielu īpašības;
Temperatūra;
Reaģentu koncentrācija;
Katalizatoru darbība;
Reaģējošo vielu saskares virsma (neviendabīgās reakcijās).
Visu šo faktoru ietekmi uz reakcijas ātrumu var izskaidrot, izmantojot vienkāršu teoriju - sadursmes teorija (8. slaids). Tās galvenā ideja ir šāda: reakcijas notiek, kad saduras reaģentu daļiņas, kurām ir noteikta enerģija.
No tā mēs varam izdarīt secinājumus:
- Jo vairāk reaģentu daļiņu ir, jo tuvāk tās atrodas viena otrai, jo lielāka iespējamība, ka tās saduras un reaģēs.
- Tie izraisa tikai reakciju efektīvas sadursmes, tie. tie, kuros tiek iznīcināti vai vājināti “vecie sakari” un tāpēc var veidoties “jauni”. Bet šim daļiņām jābūt pietiekami daudz enerģijas.
Reaģentu daļiņu efektīvai sadursmei nepieciešamo minimālo enerģijas pārpalikumu (virs vidējās daļiņu enerģijas sistēmā), kas nepieciešama efektīvai daļiņu sadursmei sistēmā, saucaktivizācijas enerģija E A.
Paredzētās studentu aktivitātes
Jēdziena izpratne un definīcijas rakstīšana piezīmju grāmatiņā.
Tādējādi visu daļiņu ceļā, kas nonāk reakcijā, ir noteikta enerģijas barjera, kas vienāda ar aktivācijas enerģiju. Ja tas ir mazs, tad ir daudz daļiņu, kas to veiksmīgi pārvar. Ar lielu enerģijas barjeru tās pārvarēšanai ir nepieciešama papildu enerģija, dažreiz pietiek ar labu “grūdienu”. Es iededzu gara lampu - es piešķiru papildu enerģiju E A, nepieciešams, lai pārvarētu enerģijas barjeru reakcijā starp spirta molekulām un skābekļa molekulām.
Apsvērsim faktoriem, kas ietekmē reakcijas ātrumu.
1) Reaģējošo vielu veids(9. slaids) Ar reaģējošo vielu būtību saprot to sastāvu, uzbūvi, atomu savstarpējo ietekmi neorganiskajās un organiskajās vielās.
Vielu aktivācijas enerģijas lielums ir faktors, ar kura palīdzību tiek ietekmēta reaģējošo vielu rakstura ietekme uz reakcijas ātrumu.
Instruktāža.
Neatkarīga secinājumu formulēšana (3.pielikums mājās)
Nodarbību laikā
I. Nodarbības sākuma organizācija.
II. Sagatavošanās nodarbības galvenajam posmam.
III. Zināšanu konkretizēšana, darbības metožu nostiprināšana, zināšanu sistematizēšana par modeļiem, kurus var izmantot ķīmisko reakciju kontrolei.
IV. Nodarbības rezumēšana, informācija par mājas darbiem.
I. Nodarbības sākuma organizācija
Skatuves uzdevums: sagatavot skolēnus darbam klasē.
Skolotājs:Šodien turpināsim pētīt tēmu “Ķīmiskās reakcijas ātrums” un noskaidrot, vai cilvēks ar zināmām zināšanām spēj kontrolēt ķīmisko reakciju. Lai atrisinātu šo problēmu, mēs ejam uz virtuālo laboratoriju. Lai to ievadītu, jums jāparāda savas zināšanas par ķīmiskās reakcijas ātrumu.
II. Sagatavošanās nodarbības galvenajam posmam
Posma mērķi: pamatzināšanu un prasmju aktualizēšana, skolēnu motivācijas nodrošināšana un stundas mērķa akceptēšana.
Studentu zināšanu papildināšana
Skolotājs organizē frontālu sarunu:
1. jautājums. Ko pēta ķīmiskā kinētika?
Ieteiktā atbilde:Ķīmiskā kinētika ir zinātne par ķīmisko reakciju modeļiem, kas notiek laika gaitā.
2. jautājums: kādās divās grupās reakcijas var iedalīt atkarībā no ķīmisko vielu stāvokļa?
Ieteiktā atbilde: ja ķīmiskās reakcijas notiek viendabīgā vidē, piemēram, šķīdumā vai gāzes fāzē, tās sauc par viendabīgām. Un, ja notiek reakcija starp vielām dažādos agregācijas stāvokļos, tās sauc par neviendabīgām.
3. jautājums: kā noteikt neviendabīgas reakcijas ātrumu?
Ieteiktā atbilde: neviendabīgas reakcijas ātrumu definē kā vielas daudzuma izmaiņas laika vienībā virsmas laukuma vienībā (skolēns uzraksta formulu uz tāfeles)
4. jautājums: kā noteikt viendabīgas reakcijas ātrumu?
Ieteiktā atbilde: Viendabīgas reakcijas ātrumu definē kā vienas vielas koncentrācijas izmaiņas laika vienībā (skolēns uzraksta formulu uz tāfeles).
Skolotājs: Tagad, izmantojot savu dzīves pieredzi, pieņemsim:
5. jautājums: kas sadegs ātrāk: koka dēlis vai skaidas?
Ieteiktā atbilde: skaidas sadegs ātrāk. 
6. jautājums: kur ogles sadegs ātrāk: gaisā vai skābeklī?
Ieteiktā atbilde: Ogles skābeklī sadegs ātrāk.
III. Zināšanu konkretizācija, darbības metožu nostiprināšana, zināšanu sistematizēšana par modeļiem, ar kuru palīdzību var kontrolēt ķīmiskās reakcijas.
Skatuves uzdevums: nodrošināt zināšanu un darbības metožu asimilāciju, organizējot studentu aktīvu produktīvu darbību.
Skolotājas ievadstāsts (pavadot datora prezentāciju):
Skolotājs: Izmantojot savu dzīves pieredzi, jūs uzminējāt pareizi. Patiešām, ķīmiskās reakcijas ātrums ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Galvenie no tiem ir: reaģējošo vielu raksturs un koncentrācija, spiediens, temperatūra, reaģējošo vielu saskares virsma, katalizatoru darbība.
Strādājot, mēs izmantosim arī informāciju no mācību grāmatas.
Skolēni skolotāja vadībā risina katru eksperimentālo uzdevumu, un skolotājs, izmantojot datorprezentāciju, noved skolēnus pie saprātīgiem secinājumiem.
Rezultāts:
Materiāla nostiprināšana.
Problēma: reakcijai tika ņemtas vielas 40 C temperatūrā, pēc tam tās uzsildīja līdz 70 C. Kā mainīsies ķīmiskās reakcijas ātrums, ja tās temperatūras koeficients ir 2?
Atbilde: ķīmiskās reakcijas ātrums palielināsies 8 reizes.
Skolotājs: Tātad, kādu secinājumu mēs varam izdarīt: vai cilvēks var kontrolēt reakciju ātrumu?
Ieteiktā atbilde: Jā, viņš var, ja viņam ir zināšanas par ķīmisko kinētiku.
IV. Nodarbības rezumēšana, informācija par mājas darbiem
Posma mērķi: novērtēt nodarbībā paveikto un parādīt paveiktā darba nozīmi turpmākai tēmas apguvei.
Skolotājs: Atcerēsimies stundas gaitu, ko šodien iemācījāmies, ko iemācījāmies?
Atspulgs. Studentu izteikumi.
Skolotājs: mājasdarbs: 6.1.punkts, apgūstiet informāciju tabulā. Izpildi 5., 6., 8. vingrinājumus 108.-109. lpp.
Nodarbības “Ķīmisko reakciju ātrums” tehnoloģiskā karte
|
Tehnoloģiskās kartes galvenie punkti |
Obligātā vispārējā daļa |
|||||
|
Disciplīnas nosaukums |
||||||
|
Nodarbības tēma |
Ķīmisko reakciju ātrums |
|||||
|
Darbības veids un veids |
Apvienotā nodarbība Atkārtojums, lekcija |
|||||
|
Nodarbības mērķi (kā paredzamie mācību rezultāti) |
Nodarbības rezultātā skolēni: turpināt formulēt jēdzienu “ķīmisko reakciju ātrums”, noskaidrot, no kādiem faktoriem ir atkarīgs ķīmisko reakciju ātrums; turpināt mācīties apstrādāt un analizēt eksperimentālos datus; noskaidrot ķīmisko reakciju ātruma saistību ar ārējiem faktoriem; turpināt attīstīt komunikācijas prasmes pāru un grupu darbā; koncentrēties uz zināšanu nozīmi par ikdienas dzīvē notiekošo ķīmisko reakciju ātrumu (metālu korozija, piena saskābšana, pūšana utt.) nostiprināt prasmi strādāt ar elektroniskām rokasgrāmatām, tabulām, uzziņu materiāliem, papildu literatūru |
|||||
|
Mācību metodes |
Daļēji - meklēšana (reproduktīva) |
|||||
|
Veidotās kompetences (vispārējās kompetences (GC) un profesionālās kompetences (PC)) |
Vispārīgi: formulējiet savas vērtību vadlīnijas saistībā ar pētāmajām disciplīnām un darbības jomām; prast pieņemt lēmumus un uzņemties atbildību par to sekām; īstenot individuālu izglītības trajektoriju, ņemot vērā Vispārīgās prasības un normas; pašu dažādi veidi runas aktivitāte. Profesionāli: ir prasme strādāt ar dažādiem informācijas avotiem (elektroniskās rokasgrāmatas, internets, vārdnīcas, uzziņu grāmatas, grāmatas, mācību grāmatas); patstāvīgi meklēt, izvilkt, analizēt un atlasīt risinājumam nepieciešamo izglītojoši uzdevumi informācija; orientēties informācijas plūsmās, prast apzināti uztvert informāciju; ir prasmes lietot informācijas ierīces (PC, printeris); pielietot informācijas un telekomunikāciju tehnoloģijas izglītības problēmu risināšanai: audio un video ierakstīšanu, e-pasts, Internets; prast pielietot iegūtās zināšanas praksē. |
|||||
|
Nodarbības tēzaura lauks |
Ķīmiskā kinētika ir ķīmijas nozare, kas pēta ķīmisko reakciju ātrumu un mehānismus. Sistēma ķīmijā ir aplūkojamā viela vai vielu kopums. Fāze ir sistēmas daļa, kas ir atdalīta no citām daļām ar saskarni. Homogēna (viendabīga) sistēma - sistēma, kas sastāv no vienas fāzes. Neviendabīga (neviendabīga) sistēma ir sistēma, kas sastāv no divām vai vairākām fāzēm. Viendabīgas ķīmiskās reakcijas ātrums ir vielas daudzums, kas reaģē vai veidojas reakcijas rezultātā laika vienībā sistēmas tilpuma vienībā. Neviendabīgas ķīmiskās reakcijas ātrums ir vielas daudzums, kas reaģē vai veidojas reakcijas rezultātā laika vienībā uz saskarnes virsmas vienību. Faktori, kas ietekmē reakcijas ātrumu: Reaģējošo vielu īpašības; Reaģentu koncentrācija; Temperatūra; Katalizatoru klātbūtne. Katalizators ir viela, kas maina (palielina) reakcijas ātrumu, bet netiek patērēta reakcijas rezultātā. Inhibitors ir viela, kas maina (palēnina) reakcijas ātrumu, bet netiek patērēta reakcijas rezultātā. Fermenti (enzīmi) ir bioloģiski katalizatori. Masu darbības likums. |
|||||
|
Izmantotie līdzekļi, t.sk. IKT rīki |
Datortermināls, multimediju projektors, demonstrācijas ekrāns, portatīvais dators, skaļruņi, 15 personālie datori, disks ar prezentācijām un sāls hidrolīzes eksperimentiem; pamata un papildliteratūra |
|||||
|
Starpdisciplinārie un dzimumaktu savienojumi |
Starpdisciplināri: bioloģija (ķīmiskās reakcijas dzīvā organismā), fizika (reakciju termiskā efekta jēdziens, ietekme fizikālie faktori par ķīmiskās reakcijas ātrumu) |
|||||
|
Izglītības resursi (ieskaitot internetu) |
E-apmācību sistēma "Academy-Media", ķīmiskās vietnes XuMuk.ru, Alhimik.ru, Noderīga informācija par ķīmiju, pamata un papildu literatūra |
|||||
|
Nodarbību posmi |
Posma ilgums |
rezultātus |
Vērtēšanas kritēriji un metode |
Skolotāja funkcija |
Studentu aktivitāšu organizēšana |
|
|
Nodarbības sākuma organizēšana |
Sveicieni Pārbauda skolēnu sagatavotību nodarbībām Aprīkojuma gatavība EO sistēmas palaišana Neesošo studentu noteikšana |
Sveicieni Dežurants izsauc prombūtnē esošos studentus |
||||
|
Mājas darbu pārbaude |
Kartīšu izdošana ar atsevišķiem uzdevumiem, uzdevumu attēlošana visai grupai |
Uzdevumu izpilde, pašpārbaude un testēšana pa pāriem |
||||
|
Studentu sagatavošanas posms aktīvai un apzinātai jauna materiāla asimilācijai |
Nodarbības tēmas izziņošana un tās mērķu noteikšana |
Tēmas rakstīšana piezīmju grāmatiņā EO sistēmā meklējiet atbilstošu tēmu |
||||
|
Zināšanu papildināšana, motivācijas posms |
Frontāla saruna Uzdodot jautājumus Diskusiju vadība |
Atbildot uz jautājumiem, papildinot viens otra atbildes |
||||
|
Jauno zināšanu asimilācijas posms |
Uzdevumu izsniegšana uz elektroniskā rokasgrāmata, konsultācijas |
Darbs ar elektronisko rokasgrāmatu |
||||
|
Primārais zināšanu apguves tests |
Uzdevumu izsniegšana, izpildes uzraudzība |
Uzdevumu izpilde |
||||
|
Primārā zināšanu nostiprināšana |
Eksperimentu demonstrēšana par tēmu, izmantojot projektoru un ekrānu |
Novērošana Reakciju vienādojumu sastādīšana |
||||
|
Zināšanu kontrole un pašpārbaude. Atstarojošā-kontrolējošā stadija |
Vienādojumu rakstīšanas kontrole, novērtēšana, vispārināšana |
Pašpārbaude, secinājumi |
||||
|
Apkopojot stundu |
Nodarbības mērķa sasniegšanas panākumu analīze Nākotnes darba perspektīvu novērtējums |
|||||
|
Informācija par mājasdarbiem, instrukcijas to izpildei |
Mājasdarbu izdošana Instrukciju izpilde par tā ieviešanu |
Mājas darbu ierakstīšana, jautājumi tā precizēšanai |
||||
O.I. Ivanova, ķīmijas skolotāja, MBOU “Napolnokotjakskas vidusskola”, Čečenijas Republikas Kanaškas rajons
Nodarbība "Ķīmiskās reakcijas ātrumu ietekmējošie faktori"
Nodarbības mērķis:ķīmiskās reakcijas ātrumu ietekmējošo faktoru izpēte
Uzdevumi:
noskaidrot, kādi faktori ietekmē ķīmisko reakciju ātrumu
iemācīt izskaidrot katra faktora ietekmi;
stimulēt skolēnu izziņas darbību, veidojot problēmsituāciju;
veidot skolēnu kompetences (izglītojošās, kognitīvās, komunikatīvās, veselības);
uzlabot studentu praktiskās iemaņas.
Nodarbības veids: problēmu-dialoģisks.
Darba formas: grupa, individuāla.
Aprīkojums un reaģenti: mēģeņu komplekts, mēģenes turētājs, statīvs, spirta lampa, šķemba, sērkociņi, cinka granulas, cinka pulveris, vara oksīda pulveris, magnijs, sērskābes šķīdums (10% šķīdums), ūdeņraža peroksīds, kālija dihromāts, vara sulfāts, dzelzs nagla , nātrija hidroksīds, krīts.
Nodarbību laikā:
1. posms:
Zvanīt: Sveiki puiši! Šodien iepazīstināsim sevi kā pētniekus. Bet, pirms sākam apgūt jaunu materiālu, vēlos nodemonstrēt nelielu eksperimentu. Lūdzu, apskatiet tabulu un izsakiet savus minējumus par šo reakciju gaitu:
A) vara un dzelzs sulfāts;
B) vara sulfāta un kālija hidroksīda šķīdums
Vai šīs reakcijas notiks? Lūdzu, dodieties uz tāfeles un uzrakstiet šo reakciju vienādojumus.
Apskatīsim šos piemērus (skolotājs veic eksperimentu).
Uz galda ir divas mēģenes, abās ir vara sulfāta šķīdums, bet vienā mēģenē ir pievienots nātrija hlorīds; abās mēģenēs pilinām alumīnija granulu. Ko mēs novērojam?
PROBLĒMA: Kāpēc otrajā gadījumā mēs neredzam reakcijas pazīmes?Vai mūsu pieņēmumi tiešām ir nepareizi?
SECINĀJUMS: Ķīmiskās reakcijas notiek dažādos ātrumos. Daži progresē lēni, vairāku mēnešu laikā, piemēram, dzelzs korozija vai vīnogu sulas fermentācija, kā rezultātā rodas vīns. Citi tiek pabeigti dažu nedēļu vai dienu laikā, piemēram, glikozes alkoholiskā fermentācija. Vēl citi beidzas ļoti ātri, piemēram, nešķīstošu sāļu nogulsnēšanās, un daži notiek uzreiz, piemēram, sprādzieni.
Gandrīz uzreiz, ļoti ātri, daudzas reakcijas notiek ūdens šķīdumos: tās ir jonu reakcijas, kas notiek, veidojoties nogulsnēm, gāzei vai neitralizācijas reakcijai.
Tagad atcerēsimies, ko jūs zināt par ķīmisko reakciju ātrumu.
Jēdziena izpratne. Norādiet definīcijas, formulas un mērvienības.
PROBLĒMA: Kas jums jāzina, lai varētu kontrolēt ķīmiskās reakcijas ātrumu? (Uzziniet, kādi apstākļi ietekmē ātrumu)
Kādi ir šo tikko uzskaitīto nosacījumu nosaukumi? (Faktori)
Uz jūsu priekšā esošajiem galdiem ir ķīmiski instrumenti un reaģenti. Kādiem nolūkiem jūs domājat, ka veiksiet eksperimentus? (Lai izpētītu faktoru ietekmi uz reakcijas ātrumu)
Tagad mēs nonākam pie šodienas nodarbības tēmas. Šajā nodarbībā mēs pētīsim faktoru izpēti.
Tēmas nosaukumu un datumu ierakstām kladēs.
IIposms:
SATURA IZPRATNE.
Kādi faktori ietekmē ķīmisko reakciju ātrumu?
Studenti uzskaita: temperatūru, reaģentu īpašības, koncentrāciju, saskares virsmu, katalizatorus.
Kā viņi var mainīt reakcijas ātrumu?(Skolēni piedāvā savus minējumus)
Skolotājs: Visu šo faktoru ietekmi uz ķīmisko reakciju ātrumu var izskaidrot, izmantojot vienkāršu teoriju - sadursmes teoriju. Tās galvenā ideja ir šāda: reakcijas notiek, kad saduras reaģentu daļiņas, kurām ir noteikta enerģija. No tā mēs varam izdarīt šādus secinājumus:
Jo vairāk reaģentu daļiņu ir, jo lielāka iespējamība, ka tās saduras un reaģēs.
Tikai efektīvas sadursmes izraisa reakciju, t.i. tie, kuros tiek iznīcināti vai vājināti “vecie sakari” un tāpēc var veidoties “jauni”. Bet šim daļiņām ir jābūt noteiktai enerģijai.
Minimālo enerģijas pārpalikumu, kas nepieciešams efektīvai reaģentu daļiņu sadursmei, sauc par aktivācijas enerģiju (definējumu ierakstiet piezīmjdatoros).
Tādējādi visu daļiņu ceļā, kas nonāk reakcijā, ir noteikta barjera, kas vienāda ar aktivācijas enerģiju. Ja tas ir mazs, tad ir daudz daļiņu, kas to veiksmīgi pārvar. Ja enerģijas barjera ir liela, tās pārvarēšanai ir nepieciešama papildu enerģija, dažreiz pietiek ar “labu grūdienu”.
Pievērsīsimies Leonardo da Vinči apgalvojumam (Zināšanas, kuras nav pārbaudītas pieredzē, ir neauglīgas un kļūdu pilnas).
Skolotājs: Kā jūs saprotat šo vārdu nozīmi?(pārbaudes teorija ar praksi)
Jā, patiešām, katra teorija ir jāpārbauda arī praksē. Tālāk jāmācās pašam. dažādi faktori par reakciju ātrumu. Lai to izdarītu, jūs veiksit reakcijas, vadoties pēc instrukcijām uz jūsu tabulām, un sastādīsit eksperimenta protokolu. Pēc tam vienam studentam no grupas būs jādodas pie tāfeles, jāpaskaidro, kāda faktora ietekmi jūs uzskatījāt, uz tāfeles jāuzraksta vienādojumi un jāizdara secinājums saskaņā ar sadursmes teoriju un aktivizācijas teoriju.
TB instrukcija.
PRAKTISKĀ DARBA VEIKŠANA GRUPĀS
1. kartīte. Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu:
1. Reaģentu būtība.
Ielejiet nedaudz sērskābes divās mēģenēs.
2. Vienā ievietojiet nelielu daudzumu magnija, bet otrā - cinka granulu.
3. Salīdziniet dažādu metālu mijiedarbības ātrumu ar sērskābi.
4. Kāds, jūsuprāt, ir iemesls dažādajiem skābju reakciju ātrumiem ar šiem metāliem?
5. Kādu faktoru jūs noskaidrojāt šī darba laikā?
6. Laboratorijas pārskatā atrodiet jūsu eksperimentam atbilstošās pusreakcijas un aizpildiet reakciju vienādojumus.
2. kartīte. Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu:
2. Reaģējošo vielu koncentrācija.
Esiet uzmanīgi, strādājot ar vielām. Atcerieties drošības noteikumus.
1. Divās mēģenēs ielej 1-2 ml sērskābes.
2. Vienai no mēģenēm pievienojiet tādu pašu ūdens daudzumu.
3. Katrā mēģenē ievietojiet cinka granulu.
4. Kurā no mēģenēm ūdeņraža evolūcija sākās ātrāk?
3. kartīte. Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu:
3. Reaģējošo vielu saskares zona.
Esiet uzmanīgi, strādājot ar vielām. Atcerieties drošības noteikumus.
1. Sasmalciniet javā nelielu krīta gabalu.
2. Ielejiet nedaudz sērskābes šķīduma divās mēģenēs. Esiet ļoti uzmanīgi, ielejiet tikai nedaudz skābes!
3. Tajā pašā laikā vienā mēģenē ievietojiet pulveri un otrā krīta gabalu.
4. Kurā mēģenē reakcija notiks ātrāk?
5. Kādu faktoru jūs noskaidrojāt šajā eksperimentā?
6. Kā to var izskaidrot no sadursmju teorijas viedokļa?
7. Uzrakstiet reakcijas vienādojumu.
4. kartīte. Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu:
4.Temperatūra.
Esiet uzmanīgi, strādājot ar vielām. Atcerieties drošības noteikumus.
1. Abās mēģenēs ielej sērskābes šķīdumu un ievieto tajās vara oksīda granulu.
2. Viegli uzsildiet vienu no mēģenēm. Vispirms mēs nedaudz uzsildām mēģeni leņķī, mēģinot to sasildīt visā garumā, tad tikai apakšējo daļu, jau iztaisnojot mēģeni. Turiet mēģeni ar turētāju.
3. Kurā no mēģenēm reakcija norit intensīvāk?
4. Kādu faktoru jūs noskaidrojāt šajā eksperimentā?
5. Kā to var izskaidrot no sadursmju teorijas viedokļa?
6. Uzrakstiet reakcijas vienādojumu.
5. kartīte. Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu:
5. Īpašu katalizatora vielu pieejamība, vielas, kas palielina ķīmiskās reakcijas ātrumu.
Esiet uzmanīgi, strādājot ar vielām. Atcerieties drošības noteikumus.
Ielejiet ūdeņraža peroksīdu divās glāzēs.
Vienā no mēģenēm uzmanīgi iekaisiet dažus kālija dihromāta kristālus. Iegūto šķīdumu samaisiet ar stikla stieni.
Iededziet dzirksti un pēc tam nodzēsiet to. Pienes gruzdošo šķembu šķīdumiem abās glāzēs pēc iespējas tuvāk šķīdumam, bet nepieskaroties šķidrumam. Dzirkstelei vajadzētu iedegties.
Kurā no mēģenēm novērojama strauja gāzes izdalīšanās? Kas šī ir par gāzi?
Kādu lomu šajā reakcijā spēlē kālija dihromāts?
Kādu faktoru jūs noskaidrojāt šajā eksperimentā?
Uzrakstiet reakcijas vienādojumu.
IEGŪTO REZULTĀTU APSPRIEŠANA.
Diskusijai no katra darba grupa Viens students vienlaikus nāk pie dēļa (pa vienam)
Laboratorijas darbu kopsavilkuma protokola sastādīšana, pamatojoties uz atbildēm uz semināra jautājumiem.
Uzrakstiet uz tāfeles reakciju vienādojumus un izdariet atbilstošus secinājumus. Visi pārējie studenti savus secinājumus un vienādojumus ieraksta protokolos.
Reaģentu rakstura ietekme
Problēma:
Skolotājs: uzņemto vielu masas, sveramās cietvielu porcijas, sālsskābes koncentrācija, reakcijas apstākļi ir vienādi, bet tajā pašā laikā notiekošo procesu intensitāte (ūdeņraža izdalīšanās ātrums) atšķiras?
Diskusija:
Studenti: mēs paņēmām dažādus metālus.
Skolotājs: Visas vielas sastāv no ķīmisko elementu atomiem. Kāda ir atšķirība ķīmiskie elementi pēc tavām zināšanām periodiskais likums un D.I.Mendeļejeva periodiskā tabula?
Studenti: Sērijas numurs, pozīcija iekšā Periodiskā tabula D.I. Mendeļejevs, tas ir, viņiem ir dažādas elektroniskās struktūras, un tāpēc vienkāršas vielas ko veido šie atomi dažādas īpašības.
Skolotājs: tas ir, šīs vielas ir dažāda rakstura. Tādējādi ķīmiskās reakcijas ātrums būs atkarīgs no konkrētā reaģenta rakstura, jo tiem ir dažādas struktūras un īpašības.
Secinājums:
Studenti:Ķīmiskās reakcijas ātrums būs atkarīgs no reaģentu rakstura: jo aktīvāks ir metāls (viela), jo lielāks ir ķīmiskās reakcijas ātrums.
Koncentrēšanās ietekme
Problēma: visu reaģējošo vielu raksturs, eksperimenta apstākļi ir vienādi, bet notiekošo procesu intensitāte (ūdeņraža izdalīšanās ātrums) ir atšķirīga?
Diskusija:
Skolotājs: Kāpēc ķīmiskās reakcijas ātrums atšķiras, jo reaģē vienas ķīmiskās dabas vielas?
Studenti: Kad mēs pievienojām ūdeni, mēs mainījām (samazinājām) sērskābes koncentrāciju vienā mēģenē, un ūdeņraža izdalīšanās intensitāte samazinājās.
Secinājums:
Studenti:Ķīmiskās reakcijas ātrums būs atkarīgs no reaģentu koncentrācijas: jo lielāka ir reaģentu koncentrācija, jo lielāks ir ķīmiskās reakcijas ātrums.
Skolotāja skaidrojums: REAĢĒJOŠO VIELU KONCENTRĀCIJA.
Jo vairāk reaģentu daļiņu ir, jo tuvāk tās atrodas viena otrai, jo lielāka iespējamība, ka tās saduras un reaģēs. Pamatojoties uz lielu eksperimentālo materiālu 1867. g. Norvēģu zinātnieki K. Guldbergs un P. Vāge un neatkarīgi no viņiem 1865. gadā krievu zinātnieks N. I. Beketovs formulēja ķīmiskās kinētikas pamatlikumu, nosakot reakcijas ātruma atkarību no reaģentu koncentrācijām:
Reakcijas ātrums ir proporcionāls reaģējošo vielu koncentrāciju reizinājumam, kas ir vienāds ar to koeficientiem reakcijas vienādojumā.
Šo likumu arī sauc masu darbības likums.Tas ir derīgs tikai gāzveida un šķidrām vielām!
2A+3B=A2B3 V=k*CA2*.CB3
1. vingrinājums. Uzrakstiet kinētiskos vienādojumus šādām reakcijām:
2. uzdevums.
Kā mainīsies reakcijas ātrums ar kinētisko vienādojumu?
v= kCA2CB, ja vielas A koncentrāciju palielina 3 reizes.
Atkarība no reaģējošo vielu virsmas laukuma
Problēma:
Skolotājs: visas vielas ir identiskas pēc savas ķīmiskās būtības, identiskas pēc masas un koncentrācijas, reaģē vienā temperatūrā, bet ūdeņraža izdalīšanās intensitāte (tātad arī ātrums) ir atšķirīga.
Diskusija:
Studenti: Tādas pašas masas krīta gabalam un krīta pulvera tilpums mēģenē ir atšķirīgs, dažādas pakāpes slīpēšana. Kur šī slīpēšanas pakāpe ir vislielākā, ūdeņraža izdalīšanās ātrums ir maksimālais.
Skolotājs:šis raksturlielums ir reaģējošo vielu saskares virsmas laukums. Mūsu gadījumā kalcija karbonāta un H2SO4 šķīduma saskares virsmas laukums ir atšķirīgs.
Secinājums:
Studenti:Ķīmiskās reakcijas ātrums ir atkarīgs no reaģējošo vielu saskares laukuma: jo lielāks ir reaģējošo vielu saskares laukums (slīpēšanas pakāpe), jo lielāks ir reakcijas ātrums.
Skolotājs:šāda atkarība ne vienmēr tiek novērota: dažām neviendabīgām reakcijām, piemēram, cietvielu un gāzu sistēmā, ļoti pie augstas temperatūras(vairāk nekā 500 0C), ļoti sasmalcinātas (pulverī) vielas spēj saķepināt, tādējādi samazinot reaģējošo vielu saskares virsmas laukumu.
Temperatūras ietekme
Problēma:
Skolotājs: Eksperimentam ņemtās vielas ir viena veida, arī ņemtā CuO pulvera masa un sērskābes koncentrācija ir vienāda, taču reakcijas ātrums ir atšķirīgs.
Diskusija:
Studenti: Tas nozīmē, ka mainot reakcijas temperatūru, mēs mainām arī tās ātrumu.
Skolotājs: Vai tas nozīmē, ka, paaugstinoties temperatūrai, palielināsies visu ķīmisko reakciju ātrums?
Studenti: Nē. Dažas reakcijas notiek ļoti zemā un pat mīnusā temperatūrā.
Secinājums:
Studenti: Līdz ar to jebkuras temperatūras izmaiņas par dažiem grādiem būtiski mainīs ķīmiskās reakcijas ātrumu.
Skolotājs: Praktiski šādi izklausās Van Hofa likums, kas būs spēkā šeit: Kad reakcijas temperatūra mainās uz katriem 10 ºC, ķīmiskās reakcijas ātrums mainās (palielinās vai samazinās) 2-4 reizes.
Skolotāja skaidrojums: TEMPERATŪRA
Kā augstāka temperatūra, jo aktīvākas ir daļiņas, palielinās to kustības ātrums, kas izraisa sadursmju skaita pieaugumu. Reakcijas ātrums palielinās.
Vant Hofa noteikums:
Par katru 10°C temperatūras paaugstināšanos kopējais skaits sadursmes palielinās tikai par ~ 1,6%, un reakcijas ātrums palielinās 2-4 reizes (100-300%).
Skaitli, kas parāda, cik reižu palielinās reakcijas ātrums, temperatūrai paaugstinoties par 10°C, sauc par temperatūras koeficientu.
Van Hofa likumu matemātiski izsaka ar šādu formulu:
KurV1 -reakcijas ātrums temperatūrāt2 ,
V2 - reakcijas ātrums temperatūrāt1 ,
y- temperatūras koeficients.
Atrisiniet problēmu:
Nosakiet, kā mainās noteiktas reakcijas ātrums, kad temperatūra paaugstinās no 10 līdz 500C. Reakcijas temperatūras koeficients ir 3.
Risinājums:
Aizvietojiet šīs problēmas formulā:
reakcijas ātrums palielināsies 81 reizi.
Katalizatora ietekme
Problēma:
Skolotājs: viela abos gadījumos ir viena, raksturs ir vienāds, vienā temperatūrā, reaģenta koncentrācija ir vienāda, kāpēc atšķiras ātrums?
Diskusija:
Skolotājs:Šādas vielas, kas paātrina ķīmiskās reakcijas, sauc par katalizatoriem. Ir vielas, kas palēnina reakcijas, tās sauc par inhibitoriem.
Secinājums:
Studenti: Katalizatori palielina reakcijas ātrumu, samazinot aktivācijas enerģiju. Kā mazāk enerģijas aktivizēšana, jo ātrāka reakcija.
Dabā ir plaši izplatītas katalītiskās parādības: elpošana, uzsūkšanās barības vielasšūnas, proteīnu sintēze u.c. ir procesi, ko regulē bioloģiskie katalizatori – fermenti. Katalītiskie procesi ir dzīvības pamats tādā formā, kāda pastāv uz zemes.
Līdzība “Astoņpadsmitais kamielis” (lai izskaidrotu katalizatora lomu)
(ļoti sena arābu līdzība)
Reiz Austrumos dzīvoja cilvēks, kas audzēja kamieļus. Viņš visu mūžu strādāja un, kad kļuva vecs, aicināja pie sevis dēlus un sacīja:
"Mani bērni! Esmu kļuvis vecs un vājš un drīz nomiršu. Pēc manas nāves sadaliet atlikušos kamieļus, kā es jums saku. Tu, vecākais dēls, strādāji vairāk par visiem – paņem pusi kamieļu sev. Tu, vidējais dēls, tikko sāc man palīdzēt – ņem trešo daļu sev. Un tu, jaunākais, paņem devīto daļu.
Pagāja laiks, un vecais vīrs nomira. Tad dēli nolēma mantojumu sadalīt tā, kā tēvs viņiem novēlēja. Viņi dzina ganāmpulku uz liels lauks, viņi to saskaitīja, un izrādījās, ka ganāmpulkā bija tikai septiņpadsmit kamieļu. Un nebija iespējams tos dalīt ar 2, 3 vai 9! Neviens nezināja, ko darīt. Dēli sāka strīdēties, un katrs piedāvāja savu risinājumu. Un viņi jau bija noguruši strīdēties, bet nekad nenonāca pie kopīga lēmuma.
Šajā laikā kāds ceļotājs brauca garām uz sava kamieļa. Dzirdot kliegšanu un strīdus, viņš jautāja: "Kas noticis?"
Un dēli stāstīja par savu nelaimi. Ceļinieks nokāpa no kamieļa, ielaida to ganāmpulkā un sacīja: "Tagad sadaliet kamieļus, kā tavs tēvs pavēlēja."
Un tā kā bija 18 kamieļi, vecākais dēls paņēma pusi, tas ir, 9, vidējais dēls paņēma trešo, tas ir, 6 kamieļus, un jaunākais dēls paņēma devīto, tas ir, divus kamieļus. Un, kad viņi šādi sadalīja ganāmpulku, laukā bija palicis vēl viens kamielis, jo 9+6+2 ir 17.
Un ceļotājs uzkāpa kamielī un jāja tālāk.
Laboratorijas darbi(protokols)
| Novērojumi | |||
| Reakcijas ātruma atkarība no reaģentu īpašībām Zn + H2SO4(10%)= Mg + H2SO4(10%)= | V 1 V 2 | ||
| Reakcijas ātruma atkarība no reaģentu koncentrācijas Zn + H2SO4(10%)= | V 1 V 2 | ||
| Reakcijas ātruma atkarība no reaģentu virsmas laukuma neviendabīgām reakcijām Zn(granulas)+ H2SO4(10%)= Zn(pulveris)+ H2SO4(10%)= | V 1 V 2 | ||
| Reakcijas ātruma atkarība no temperatūras CuO + H2SO4 (10%) = CuO + H2SO4 (10%) karsēšana = | V 1 V 2 | ||
| Reakcijas ātruma atkarība no katalizatora klātbūtnes K2Cr2O7 | V 1 V 2 |
ATSPOGUMS.
Ko mēs iemācījāmies šajā nodarbībā?
Izveidojiet kopu par tēmu “Faktori, kas ietekmē HR ātrumu”.
Kāpēc mums ir vajadzīgas zināšanas par faktoriem, kas ietekmē ķīmisko reakciju ātrumu?
Vai tie tiek izmantoti ikdienas dzīvē? Ja piemērojams, nosauciet pielietojuma jomas.
Tests par tēmu (5 minūtes).
Pārbaude
1. Ķīmiskās reakcijas ātrumu raksturo:
1) reaģējošo vielu molekulu vai jonu kustība viena pret otru
2) laiks, kurā beidzas ķīmiskā reakcija
3) ķīmiskajā reakcijā nonākušās vielas struktūrvienību skaits
4) vielu daudzumu izmaiņas laika vienībā tilpuma vienībā
Palielinoties reaģējošo vielu temperatūrai, ķīmiskās reakcijas ātrums:
1) samazinās
2) palielinās
3) nemainās
4) periodiski mainās
Palielinoties reaģējošo vielu saskares virsmas laukumam, ķīmiskās reakcijas ātrums:
1) samazinās
2) palielinās
3) nemainās
4) periodiski mainās
Palielinoties reaģentu koncentrācijai, ķīmiskās reakcijas ātrums:
1) samazinās
2) palielinās
3) nemainās
4) periodiski mainās
Lai palielinātu ķīmiskās reakcijas ātrumu
2CuS (tv.)+ 3O2
(G.) = 2CuO(TV.) + 2SO2
(G.)
+
Jnepieciešams:
1) palielināt SO2 koncentrāciju
2) samazināt SO2 koncentrāciju
3) samazināt temperatūru
4) palielināt CuS slīpēšanas pakāpi
Normālos apstākļosar mazāko ātrumupastāv mijiedarbība starp:
3) Zn un HCl (10% šķīdums)
4) Mg un HCl (10% šķīdums)
Temperatūrai paaugstinoties no 10 līdz 30 °C, reakcijas ātrums, kura temperatūras koeficients = 3:
1) palielinās 3 reizes
2) palielinās 9 reizes
3) samazinās 3 reizes
4) samazinās 9 reizes
Novērtējums pārbaudes darbs:
Testa atbildes:
Nav kļūdu - "5"
1-2 kļūdas - “4”
3 kļūdas - "3"
§13, lpp. 135-145.
O. S. Gabrieljans, G. G. Lisova. Ķīmija. 11. klase. Apmācība par izglītības iestādēm. 11. izdevums, stereotipisks. M.: Bustards, 2009.
Reakcijai vielas tika ņemtas 400C temperatūrā un pēc tam uzkarsētas līdz 700C. Kā mainīsies ķīmiskās reakcijas ātrums, ja tās temperatūras koeficients ir 2?
Kā mainīsies reakcijas ātrums, kas notiek saskaņā ar vienādojumu 2NO+O2=2NO2, ja abu vielu koncentrācija tiek palielināta 3 reizes?
Datums___________ Nodarbība_______________
Temats:
Ķīmiskās reakcijas ātruma jēdziens. Katalizatori. Ķīmiskais līdzsvars
Nodarbības mērķi:
atkārtot un nostiprināt zināšanas par atgriezeniskām reakcijām, ķīmisko līdzsvaru; veidot idejas par katalizatoriem un katalīzi.
Nodarbību laikā
1. Laika organizēšana nodarbība. 2. Jauna materiāla apgūšana Jūs esat iepazinies ar jēdzienu "ātrums" no sava fizikas kursa. IN vispārējs skatsātrums ir lielums, kas parāda, kā mainās kāds raksturlielums laika vienībā.Ķīmiskās reakcijas ātrums ir vērtība, kas parāda, kā mainās izejvielu vai reakcijas produktu koncentrācijas laika vienībā. Lai novērtētu ātrumu, ir nepieciešamas vienas vielas koncentrācijas izmaiņas.1. Vislielāko interesi rada reakcijas, kas notiek viendabīgā (homogēnā) vidē.Homogēnas sistēmas (viendabīgas) - gāze/gāze, šķidrums/šķidrums – reakcijas notiek visos apjomos. Matemātiski ķīmiskās homogēnas reakcijas ātrumu var attēlot, izmantojot formulu:2. Neviendabīgai reakcijai reakcijas ātrumu nosaka vielu molu skaits, kas nonāk reakcijā vai rodas no reakcijas laika vienībā uz virsmas vienību:Heterogēnas (heterogēnas) sistēmas – ciets/šķidrums, gāze/ciets, šķidrums/gāze – saskarnē notiek reakcijas. Tādējādi ķīmiskās reakcijas ātrums parāda daudzuma izmaiņas vielas laika vienībā, tilpuma vienībā vai saskarnes vienībā. Reakcijas ātruma atkarība no dažādiem faktoriem
Nosacījumi
Masu darbības likums Ķīmiskās reakcijas ātrums ir tieši proporcionāls reaģentu koncentrācijas reizinājumam. Palielinoties vismaz viena reaģenta koncentrācijai, ķīmiskās reakcijas ātrums palielinās atbilstoši kinētiskajam vienādojumam.Apsveriet vispārējo reakcijas vienādojumu: aA + bB = cC + dD, kur A, B, C, D - gāzes, šķidrumiŠai reakcijai kinētiskais vienādojums ir šāds:
Ātruma pieauguma iemesls ir reaģējošo daļiņu sadursmju skaita pieaugums, jo palielinās daļiņu daudzums tilpuma vienībā.
Ķīmiskās reakcijas, kas notiek homogēnās sistēmās (gāzu maisījumos, šķidrie šķīdumi), tiek veikta daļiņu sadursmes dēļ. Tomēr ne katra reaģentu daļiņu sadursme izraisa produktu veidošanos. Tikai daļiņas ar paaugstinātu enerģiju -aktīvās daļiņas, spēj veikt ķīmisku reakciju. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās daļiņu kinētiskā enerģija un palielinās aktīvo daļiņu skaits, tāpēc ķīmiskās reakcijas augstās temperatūrās norit ātrāk nekā zemas temperatūras. Reakcijas ātruma atkarību no temperatūras nosaka Van Hofa noteikums:ar katriem 10°C temperatūras paaugstināšanos reakcijas ātrums palielinās 2-4 reizes.
Van't Hoff noteikums ir aptuvens un ir piemērojams tikai aptuvenai temperatūras ietekmes uz reakcijas ātrumu novērtēšanai.
Katalizatori ir vielas, kas palielina ķīmiskās reakcijas ātrumu.Tie mijiedarbojas ar reaģentiem, veidojot starpproduktu ķīmiskais savienojums un tiek atbrīvoti reakcijas beigās.Katalizatoru ietekmi uz ķīmiskajām reakcijām sauckatalīze . Autors agregācijas stāvoklis, kurā atrodas katalizators un reaģenti, jānošķir:
viendabīga katalīze (katalizators ar reaģējošām vielām veido viendabīgu sistēmu, piemēram, gāzu maisījumu);
neviendabīga katalīze (katalizators un reaģenti ir iekšā dažādas fāzes; katalīze notiek saskarnē).
Viela, kas palēnina reakcijas ātrumu
1. No visām zināmajām reakcijām reakcijas izšķir atgriezeniskas un neatgriezeniskas. Pētot jonu apmaiņas reakcijas, tika uzskaitīti apstākļi, kādos tās beidzas. ( ). Ir arī zināmas reakcijas, kas noteiktos apstākļos nenotiek līdz beigām. Piemēram, kad sēra dioksīds tiek izšķīdināts ūdenī, notiek šāda reakcija: SO 2 +H 2 O→ H 2 SO 3 . Bet izrādās, ka iekšā ūdens šķīdums Var veidoties tikai noteikts daudzums sērskābes. Tas izskaidrojams ar to, ka sērskābe ir trausla, un notiek reversa reakcija, t.i. sadalās sēra oksīdā un ūdenī. Līdz ar to šī reakcija nebeidzas, jo notiek divas reakcijas vienlaicīgi -taisni (starp sēra oksīdu un ūdeni) unotrādi (sērskābes sadalīšanās). SO 2 + H 2 O↔ H 2 SO 3 . Tiek sauktas ķīmiskās reakcijas, kas notiek noteiktos apstākļos savstarpēji pretējos virzienos atgriezenisks.2. Tā kā ķīmisko reakciju ātrums ir atkarīgs no reaģentu koncentrācijas, tad sākotnēji tiešās reakcijas ātrums( υpr ) jābūt maksimālajam,un apgrieztās reakcijas ātrums (υ arr. ) ir vienāds ar nulli. Laika gaitā reaģentu koncentrācija samazinās, un reakcijas produktu koncentrācija palielinās. Tāpēc tiešās reakcijas ātrums samazinās un apgrieztās reakcijas ātrums palielinās. Noteiktā brīdī tiešās un apgrieztās reakcijas ātrums kļūst vienāds:
Visās atgriezeniskajās reakcijās tiešās reakcijas ātrums samazinās, apgrieztās reakcijas ātrums palielinās, līdz abi ātrumi kļūst vienādi un tiek izveidots līdzsvara stāvoklis:
υ
pr =
υ
arr.
Tiek saukts sistēmas stāvoklis, kurā tiešās reakcijas ātrums ir vienāds ar apgrieztās reakcijas ātrumu
ķīmiskais līdzsvars.
Ķīmiskā līdzsvara stāvoklī kvantitatīvā attiecība starp reaģentiem un reakcijas produktiem paliek nemainīga: cik daudz reakcijas produkta molekulu veidojas laika vienībā, tik daudzas no tām sadalās. Tomēr ķīmiskā līdzsvara stāvoklis tiek saglabāts tik ilgi, kamēr paliek nemainīgi reakcijas apstākļi: koncentrācija, temperatūra un spiediens. Ķīmiskā līdzsvara stāvoklis ir aprakstīts kvantitatīvimasu darbības likums.
Līdzsvara stāvoklī reakcijas produktu koncentrāciju reizinājuma (to koeficientu pakāpēs) attiecība pret reaģentu koncentrāciju reizinājumu (arī to koeficientu pakāpēs) ir nemainīga vērtība, kas nav atkarīga no vielu sākotnējās koncentrācijas reakcijā. maisījums.Šo konstanti sauclīdzsvara konstante
-
k
Tātad par reakciju: N 2
(G) + 3 H 2
(G)↔
2
N.H. 3
(G) + 92,4 kJlīdzsvara konstanti izsaka šādi:υ
1
=
υ
2
υ
1
(tieša reakcija)
=
k
1
[
N
2
][
H
2
]
3
, Kur
– līdzsvara molārās koncentrācijas, = mol/l
υ
2
(pretreakcija)
=
k
2
[
N.H.
3
]
2
k
1
[
N
2
][
H
2
]
3
=
k
2
[
N.H.
3
]
2
K
lpp
=
k
1
/
k
2
= [
N.H.
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
–
līdzsvara konstante
.
Ķīmiskais līdzsvars ir atkarīgs no koncentrācijas, spiediena, temperatūras.
Princips
nosaka līdzsvara sajaukšanas virzienu:Ja līdzsvarā esoša sistēma ir pakļauta ārējā ietekme, tad līdzsvars sistēmā mainīsies virzienā, kas ir pretējs šim efektam.
1) Koncentrācijas ietekme
– ja tiek palielināta izejvielu koncentrācija, līdzsvars pāriet uz reakcijas produktu veidošanos.Piemēram,
K
lpp
=
k
1
/
k
2
= [
N.H.
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
Ja pievieno reakcijas maisījumam, piemēram
slāpeklis, t.i. reaģenta koncentrācija palielinās, saucējs izteiksmē K pieaug, bet tā kā K ir konstante, tad, lai izpildītu šo nosacījumu, jāpalielinās arī skaitītājam. Tādējādi reakcijas produkta daudzums reakcijas maisījumā palielinās. Šajā gadījumā viņi runā par ķīmiskā līdzsvara maiņu pa labi, produkta virzienā.
Tādējādi reaģentu (šķidru vai gāzveida) koncentrācijas palielināšanās novirzās uz produktiem, t.i. uz tiešu reakciju. Produktu (šķidru vai gāzveida) koncentrācijas palielināšanās novirza līdzsvaru uz reaģentiem, t.i. pretējai reakcijai.
Cietās vielas masas maiņa nemaina līdzsvara stāvokli.
2) Temperatūras ietekme
– temperatūras paaugstināšanās novirza līdzsvaru uz endotermisku reakciju.A)
N
2
(G) + 3
H
2
(G)
↔
2
N.H.
3
(G) + 92,4 kJ (eksotermiska — siltuma izdalīšanās)
Paaugstinoties temperatūrai, līdzsvars virzīsies uz amonjaka sadalīšanās reakciju (
←
)
b)
N
2
(G) +
O
2
(G)
↔
2
NĒ
(G) – 180,8 kJ
(endotermisks -
siltuma absorbcija)
Paaugstinoties temperatūrai, līdzsvars virzīsies uz veidošanās reakciju
NĒ
(
→
)
3) Spiediena ietekme (tikai gāzveida vielām)
– palielinoties spiedienam, līdzsvars pāriet uz mazāku tilpumu aizņemošu vielu veidošanos.N
2
(G) + 3
H
2
(G)
↔
2
N.H.
3
(G)
1
V
-
N
2
3
V
-
H
2
2
V
–
N.H.
3
Palielinoties spiedienam (
P
): pirms reakcijas
4
V
gāzveida vielas
→
pēc reakcijas
2
V
gāzveida vielas, tāpēc līdzsvars nobīdās pa labi (
→
)
Palielinoties spiedienam, piemēram, 2 reizes, gāzu tilpums samazinās par tādu pašu daudzumu, un tāpēc visu gāzveida vielu koncentrācija palielināsies 2 reizes.
K
lpp
=
k
1
/
k
2
= [
N.H.
3
]
2
/ [
N
2
][
H
2
]
3
Šajā gadījumā K izteiksmes skaitītājs palielināsies par 4
reizes, un saucējs ir 16 reizes, t.i. tiks pārkāpta vienlīdzība. Lai to atjaunotu, ir jāpalielina koncentrācija
amonjaks
un koncentrācija samazinās
slāpeklis
Un
ūdeņradis. Līdzsvars nobīdīsies pa labi.
Tātad, palielinoties spiedienam, līdzsvars virzās uz tilpuma samazināšanos, un, kad spiediens samazinās, uz tilpuma palielināšanos.
Spiediena maiņa praktiski neietekmē cieto un šķidro vielu tilpumu, t.i. nemaina to koncentrāciju. Līdz ar to reakciju līdzsvars, kurās gāzes nepiedalās, praktiski nav atkarīgs no spiediena. !
Ķīmiskās reakcijas gaitu ietekmē vielas -
katalizatori.
Bet, izmantojot katalizatoru, gan tiešās, gan apgrieztās reakcijas aktivācijas enerģija samazinās par vienādu daudzumu un tāpēc
līdzsvars nepārvietojas.
3. Pētītā materiāla konsolidācija
Uzdevums Norādiet, kā tas ietekmēs:a) spiediena palielināšanās;b) temperatūras paaugstināšanās;c) skābekļa koncentrācijas palielināšanās, lai līdzsvarotu sistēmu: 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + QRisinājums: a) Spiediena izmaiņasmaina reakciju līdzsvaru, iesaistot gāzveida vielas (d). Nosakīsim gāzveida vielu tilpumus pirms un pēc reakcijas, izmantojot stehiometriskos koeficientus:Saskaņā ar Le Šateljē principu,ar pieaugošu spiedienu,
līdzsvars maināsuz mazāku tilpumu aizņemošu vielu veidošanos, tāpēc līdzsvars nobīdīsies uz labo pusi, t.i. ceļā uz CO veidošanos 2
, uz tiešu reakciju(→)
.
b) Saskaņā ar Le Šateljē principu,temperatūrai paaugstinoties, līdzsvars maināsuz endotermisko reakciju (- J ), t.i. pret reverso reakciju – CO sadalīšanās reakciju 2
(←)
, jo Autors Enerģijas nezūdamības likums: Q- 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + Qc) Palielinoties skābekļa koncentrācijaisistēmas līdzsvars maināslai iegūtu CO 2
(→)
jo reaģentu (šķidru vai gāzveida) koncentrācijas pieaugums pāriet uz produktiem, t.i. uz tiešu reakciju.
4. Mājas darbs.
14. lpp., Pabeidziet uzdevumu pa pāriem1. piemērs.
Cik reizes mainīsies uz priekšu un atpakaļ vērstās reakcijas ātrums sistēmā: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) = 2 SO 3 (g) ja gāzu maisījuma tilpumu samazina trīs reizes? Kādā virzienā mainīsies sistēmas līdzsvars?Risinājums.
Apzīmēsim reaģentu koncentrācijas: [ SO 2 ]= a,
[O 2] = b,
[SO 3 ] = Ar.
Saskaņā ar masas ātruma likumuv
tiešās un apgrieztās reakcijas pirms tilpuma izmaiņām:v pr = Ka
2
b v arr.
=
UZ
1
Ar
2
.
Pēc viendabīgas sistēmas tilpuma samazināšanas trīs reizes katra reaģenta koncentrācija palielināsies trīs reizes: [ SO 2
] = 3
A
, [PAR 2
] =
3
b;
[
SO 3
] = 3
Ar
. Pie jaunām ātruma koncentrācijām
v’
reakcija uz priekšu un atpakaļ:v’
utt
=
UZ
(3
A
)
2
(3
b) = 27
Ka
2
bv’
arr.
=
UZ
1
(3
Ar
)
2
= 9
UZ
1
Ar
2
No šejienes:
Līdz ar to tiešās reakcijas ātrums palielinājās 27 reizes, bet apgrieztās reakcijas ātrums tikai deviņas reizes. Sistēmas līdzsvars ir novirzījies uz izglītību SO 3 . 2. piemērs. Aprēķiniet, cik reizes palielināsies gāzes fāzē notiekošās reakcijas ātrums, temperatūrai paaugstinoties no 30 līdz 70 O C, ja reakcijas temperatūras koeficients ir 2.Risinājums. Ķīmiskās reakcijas ātruma atkarību no temperatūras nosaka empīriskais Van Hofa noteikums pēc formulas:
Tāpēc reakcijas ātrums
νТ 2
70 grādu temperatūrā O Ar lielāku reakcijas ātrumu
νТ 1
30 grādu temperatūrā O C 16 reizes.3. piemērs.
Viendabīgas sistēmas līdzsvara konstante:CO(g) + H 2
O(g) = CO 2
(g) + N 2
(G)pie 850 O C ir vienāds ar 1. Aprēķiniet visu vielu koncentrācijas līdzsvara stāvoklī, ja sākotnējās koncentrācijas ir: [CO] ref
= 3 mol/l, [H 2
PAR] ref
= 2 mol/l.Risinājums.
Līdzsvara stāvoklī tiešās un apgrieztās reakcijas ātrums ir vienāds, un šo ātrumu konstantu attiecība ir nemainīga un tiek saukta par dotās sistēmas līdzsvara konstanti:v pr =
UZ
1
[SAPNIS 2
PAR]v arr.
= K 2
[CO 2
][N 2
]
Problēmas formulējumā norādītas sākotnējās koncentrācijas, savukārt izteiksmē
UZ
R ietver tikai visu sistēmā esošo vielu līdzsvara koncentrācijas. Pieņemsim, ka līdz līdzsvara koncentrācijas brīdim [CO 2
]
R
=
X
mol/l. Atbilstoši sistēmas vienādojumam būs arī izveidoto ūdeņraža molu skaits
X
mol/l. Tikpat daudz kurmju (X
mol/l) CO un H 2
O tiek tērēts izglītībai
X
moles CO 2
un N 2
. Tāpēc visu četru vielu līdzsvara koncentrācijas ir:[CO 2
]
R
= [H 2
]
R
=
X
mol/l;
[CO] R
= (3 –
X
) mol/l;[H 2
PAR] R
= (2 –
X
) mol/l.Zinot līdzsvara konstanti, mēs atrodam vērtību
X
, un pēc tam visu vielu sākotnējās koncentrācijas:
Tādējādi vēlamās līdzsvara koncentrācijas ir:[CO 2 ] R = 1,2 mol/l;[H 2 ] R = 1,2 mol/l;[CO] R = 3 – 1,2 = 1,8 mol/l;[H 2 PAR] R = 2 – 1,2 = 0,8 mol/l.
Notiek ielāde...