В некоторый момент времени концентрация хлора в сосуде в котором
Тема: “Скорость химических реакций.
Факторы, влияющие на скорость химических
реакций”.
Цель: Дать понятия о скорости
химических реакций и единицах ее измерения.
Показать влияние на скорость реакций таких
факторов, как природа реагирующих веществ, их
концентрация, площадь соприкосновения и
температура. Познакомить с классификацией
химических реакций по признаку фазности
(агрегатного состояния): гомо- и гетерогенные.
Обобщение и закрепление пройденного материала
проводится в ходе решения расчетных задач по
этой теме.
Ход урока.
Учение о скоростях химических реакций
называется химической кинетикой.
Рассмотрим некоторые понятия, которые
используются в химической кинетике.
Система в химии – рассматриваемое
вещество или совокупность реагирующих веществ.
Фаза – часть системы, которая
отделена от других частей поверхностью раздела.
Химические реакции | |
гомогенные | гетерогенные |
Реагирующие вещества и 2SO2 (г) + O2 (г) D 2SO3 (г) HCl (ж) + NaOH (ж) > NaCl (ж) | Реагирующие вещества и S (тв) + O2 (г) = SO2 (г) Zn (тв) + 2HCl (ж) = ZnCl2 (ж) + |
Скорость химических | |
гомогенные | гетерогенные |
Определение: Скорость гомогенной химической | Определение: Скорость гетерогенной реакции равна |
Обобщение и систематизация материала
идет в форме медиалекции, в ходе которой
ученики отвечают на вопрос, какие факторы влияют
на скорость химической реакции.
Математическая страничка
; ; ;
; ; ;
.
Решение расчетных задач.
Задача № 1. В некоторый момент времени
концентрация хлора в сосуде, в котором протекает
реакция H2 + Cl2 = 2HCl, была равна 0,06
моль/л. Через 5 сек концентрация хлора составила
0,02 моль/л. Чему равна средняя скорость данной
реакции в указанный промежуток времени?
Дано: | Решение: |
C1 (Cl2) = 0,06 моль/л C2 (Cl2) = 0,02 моль/л ?t = 5 сек | Ответ: V = 0,008 моль/л.с. |
V = ? |
Задача № 2. Как изменится скорость
протекающей в водном растворе реакции FeCl3
+ 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KCl при разбавлении
реагирующей смеси водой в два раза?
Дано: | Решение: |
C(ионов) < 2 | пусть до разбавления , тогда. В результате разбавления Ответ: |
Задача № 3. Как изменится скорость
реакции при повышении температуры от 55? до 100?С,
если температурный коэффициент скорости этой
реакции равен 2,5?
Дано: | Решение: |
Ответ: скорость реакции | |
Задача № 4. При повышении температуры
на 30?С скорость некоторой реакции увеличивается
в 64 раза. Чему равен температурный коэффициент
скорости этой реакции?
Дано: | Решение: |
Ответ: температурный коэффициент | |
Закрепление знаний проводится в
форме теста
1. Для уменьшения скорости реакции необходимо:
а) увеличить концентрацию реагирующих веществ
б) ввести в систему катализатор
в) повысить температуру
г) понизить температуру
2. С наибольшей скоростью протекает реакция:
а) нейтрализации
б) горение серы в воздухе
в) растворение магния в кислоте
г) восстановление оксида меди водородом
3. Укажите гомогенную реакцию.
а) CaO+H2O=Ca(OH)2;
б) S+O2=SO2;
в) 2CO+O2=2CO2;
г) MgCO3a MgO+CO2.
4. Укажите гетерогенную реакцию.
а) 2CO+O2=2CO2;
б) H2+Cl2=2HCl;
в) 2SO2+O2=2SO2 (кат V2O5);
г) N2O+H2=N2+H2O.
5. Отметьте, какая реакция является
одновременно гомогенной и каталитической.
а) 2SO2+O2=2SO3 (кат NO2);
б) CaO+CO2=CaCO3;
в) H2+Cl2=2HCl;
г) N2+3H2=2NH3 (кат Fe).
6. Укажите, как изменится скорость
бимолекулярной газовой реакции
2NO2=N2O4 при увеличении
концентрации NO2 в три раза.
а) увеличится в 3 раза;
б) уменьшится в 6 раз;
в) увеличится в 9 раз;
г) увеличится в 6 раз.
7. Укажите какому процессу соответствует
выражение закона действующих масс для скорости
химической реакции V=k[O2]x.
а) S+O2=SO2;
б) 2H2+O2=2H2O;
в) 2CO+O2=2CO2;
г) N2+O2=2NO.
8. Отметьте, скорость какого процесса не
изменится, если увеличить давление в реакционном
сосуде ( t без изменения ).
а) 2NO+O2=2NO2;
б) H2+Cl2=2HCl;
в) CaO+H2O=Ca(OH)2;
г) N2O4=2NO2.
9. Рассчитайте, чему равен температурный
коэффициент скорости реакции, если при понижении
температуры на 40?С её скорость уменьшилась в 81
раз.
10. Перечислите факторы, влияющие на скорость
гетерогенных реакций.
Презентация
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10
Источник
1 урок
I. Организационный этап.
II. Актуализация знаний.
Выполнить тестовое задание (для всего класса)
1. К эндотермическим реакциям относится взаимодействие
1)азота с кислородом
2)азота с водородом
3)кислорода и водорода
4)воды и оксида натрия
2. К экзотермическим процессам относится взаимодействие
1)азота с кислородом
2)углерода с углекислым газом
3)воды с углеродом
4)пропена с бромом
3. Теплота образования хлороводорода из простых веществ равна 92 кДж/моль. Количество теплоты, выделившейся при образовангии 146 г хлороводорода, равно:
1)92 кДж
2) 184 кДж
3)18,4 кДж
4) 368 кДж
4. Согласно термохимическому уравнению реакции
NaOH + HCl = H2O + NaCl + 57 кДж
При нейтрализации 4 г едкого натра соляной кислотой выделится энергия количеством (кДж)
1)57
2)570
3)5,7
4)0,57
5.Тепловой эффект реакции полного сгорания ацетилена в кислороде равен +2596 кДж. Количество теплоты, соответствующее сгоранию 2л (н.у.) этого газа составляет
1)29
2)58
3)116
4)232
Ответы:
Выполнить индивидуальные задания (по дидактическим материалам)
III. Изучение нового материала.
Тема урока проецируется на экран.
Сегодня на уроке мы продолжим изучение темы «Химические реакции» и познакомимся с понятием «скорость реакции».
В курсе физики и математики вы сталкивались с термином «скорость», что он означал, в каких единицах измерения рассчитывался?
В химии тоже есть такое понятие, но оно характеризует химические процессы.
С этими процессами вы сталкивались, но, порой, не задумывались об этом: почему продукты питания портятся (многие быстро), зачем их помещают в холодильник, как быстро сгорает топливо в авто, а коррозия продолжается годы (но зимой этот процесс гораздо интенсивнее)?!
Усвоив материал урока, вы сможете ответить на данные вопросы, выявите, какие факторы влияют на эти процессы.
Так что же такое скорость реакции?
В чем заключается сущность протекания химической реакции? По каким признакам мы судим о протекании реакции?
Итак, скорость реакции – величина, характеризующая интенсивность реакции, выраженная количественно.
1. Обозначается- Vр-ии
2. Формула:
а) гомогенные реакции:
∆C/∆t (моль/л∙с)
∆С=∆n/ V= С2-С1/t2-t1
б) гетерогенные реакции:
∆n/∆t∙S (моль/с∙м2)
Знак + в уравнении ставится,если с- концентрация продукта реакции, а знак -, если С – концентрация исходного вещества.
Решить задачу:
В некоторый момент времени концентрация хлора в сосуде, в котором протекает реакция H2+Cl2 = 2HCl, была равна 0,06 моль/л. Через 5 секунд концентрация хлора составила 0,02 моль/л. Чему равна скорость данной реакции в указанный промежуток времени?
Решение: (хлор-исходное вещество, его концентрация уменьшается, поэтому в уравнении ставим знак -.
V= – C2-C1/ ∆t =- 0,02-0,06/ 5 = 0,008 моль/л . с
Можете ли вы на основании формул предположить, что возможно влияет на скорость реакции?
Теперь экспериментально выясним факторы, влияющие на скорость реакции.
С помощью химического эксперимента мы выявим закономерности изменения скорости химических реакций в зависимости от условий (в тетрадях заранее приготовлена таблица, которую будем заполнять во время объяснения нового материала).
Изучаемый фактор | Используемые вещества | Вывод |
Концентрация реагирующих веществ | Zn + HCL (10%) = (V1) Zn + HCL (20%) = (V2) V2 > V1 | Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции. |
Температура | Al + HCL нагревание= (V1) Al + HCL = (V2) V1 > V2 | При нагревании скорость реакции повышается. |
Сегодня на уроке мы рассмотрим влияние на скорость реакции концентрации реагирующих веществ и температуры.
1.Влияние концентрации (закон действующих масс)-
1867 год- К.Гульдберг, П.Вааге; 1865 год- Н.И. Бекетов. «Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции».
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
Vр-ии = k∙C (N2) ∙ C (H2)3 (кинетическое уравнение)
S + O2 = SO2
Vр-ии = k∙C (O2)
k-коэффициент пропорциональности
Закон действующих масс не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твёрдом состоянии, так как они реагируют на поверхности и их концентрации обычно являются постоянными!
По закону действующих масс скорость химической реакции
аА+bB=сС
может быть вычислена по формуле
V=kcAacBb
Решить задачу:
Как изменится скорость реакции, имеющей кинетическое уравнение: v=kC2ACB
Если:
А) концентрацию вещества B увеличить в 3 раза?
Б) концентрации обоих веществ увеличить в 2 раза?
Решение: Пусть концентрация вещества А равна х, а концентрация вещества В равна y, тогда подставляем данные в кинетические уравнения и решаем:
А) v2/v1 = k x23y/k x2y = 3 (скорость реакции увеличится в 3 раза)
Б) ) v2/v1 = k 2x22y/k x2y = 8 (скорость реакции увеличится в 8 раз)
2. Влияние температуры на скорость реакции
Я.Х. Вант-Гофф
«Повышение температуры на каждые 10 ∙С приводит к увеличению скорости реакции в 2-4 раза (эта величина называется температурным коэффициентом)».
vt2 = vt1∙ γt2-t1/10
Решить задачу:
Как изменится скорость реакции при повышении температуры от 20 до 60 градусов, если температурный коэффициент скорости этой реакции равен трем?
Решение: t1=20 0C, t2 = 60 0C, ∆t=60-20=40 0C
v2/v1 = γt2-t1/10 = 3 4 = 81
Ответ: скорость реакции увеличится в 81 раз
IV. Закрепление знаний (работа в группах).
Каждая группа решает по 1-й задаче на применение правила Вант-Гоффа или закона действующих масс. После выполненной работы проецируем на экран образцы решённых задач, чтобы зрительно закрепить ход решения
Задача 1: Как изменится скорость реакции при понижении температуры на 70 градусов, если температурный коэффициент реакции равен двум?
Решение: ∆t= – 70 0С
v2/v1 = γ∆t/10 = 2-7 = 1/128
ответ: скорость реакции уменьшится в 128 раз.
Задача 2: При повышении температуры на 30 0С скорость некоторой реакции увеличивается в 64 раза. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?
Решение:
v2/v1= 64; : ∆t= 30 0С
64 = γ30/10 = γ3
Ответ: температурный коэффициент скорости реакции равен 4.
Задача 3:Как изменится скорость реакции синтеза аммиака из простых веществ при увеличении концентрации реагирующих веществ в 3 раза?
Решение: уравнение реакции N2 + 3H2 = 2NH3 (все вещества в газообразном состоянии)
Кинетическое уравнение:
v1= k [N2][H2]3
пусть первоначальные концентрации веществ:
[N2]=х [H2]=y, тогда v= k x y3
Новые концентрации веществ: [N2]=3х [H2]=3y,
тогда v2= k 3x (3y)3= 81 k x y3
v2/v1= 81 k x y3/ k x y3
Ответ: скорость химической реакции увеличивается в 81 раз
V. Рефлексия. Подведение итогов урока
VI. Домашнее задание параграф 15, упр. 11 письменно после параграфа
2 урок
I. Организационный этап.
II. Изучение нового материала.
С помощью химического эксперимента мы выявим закономерности изменения скорости химических реакций в зависимости от условий (в тетрадях заранее приготовлена таблица, которую будем заполнять во время объяснения нового материала).
Изучаемый фактор | Используемые вещества | Вывод |
Площадь соприкосновения реагирующих веществ | Fe(порошок) + HCL = (V1) Fe(кнопка) + HCL = (V2) V1 > V2 | Чем больше площадь соприкосновения, тем выше скорость реакции. |
Присутствие некоторых веществ (повторить понятие ферменты!) | H2O2—MnO2→ (V1) H2O2 → (V2) V1 > V2 | Катализаторы- ускоряют химические реакции; Ингибиторы- замедляют |
Природа реагирующих веществ | Zn + HCL = (V1)Zn + CH3COOH = (V2)V1 > V2 | Чем активнее вещество, вступающее в реакцию, тем быстрее идёт реакция. |
3.Природа реагирующих веществ:
если Еа менее 40 кДж/моль, то скорость реакции очень велика. (Все реакции обмена протекают практически мгновенно. Быстро протекают реакции с участием радикалов)
Еа от 40 до 120 кДж/моль – скорость реакции средняя (Например, взаимодействие натрия с этанолом, цинка и соляной кислоты)
Еа более 120 кДж/моль – при комнатной температуре эти реакции практически не протекают (например, гидратация этилена, синтез аммиака из водорода и азота)
4. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ:
измельчение твердых веществ
«метод кипящего слоя»
использование катализатора
5. Катализатор
При помощи катализатора можно изменить механизм протекания реакции – «путь реакции», что приводит к увеличению скорости реакции (положительный катализ) или уменьшению (отрицательный катализ или ингибирование)
6. Давление
Если в реакции участвуют газообразные вещества, концентрация которых прямо пропорциональна давлению в системе.
С увеличением давления растет концентрация газообразных веществ и, следовательно, увеличивается скорость реакции
IV. Закрепление знаний
1. На скорость химической реакции между серной кислотой и железом не влияет:
Концентрация кислоты
Измельчение железа
Температура реакционной смеси
Увеличение давления
2. В течение одной минуты выделится больше водорода, если для реакции использовать:
Zn(гранулы) и CH3COOH (10%-й раствор)
Zn(порошок) и HCl (10%-й раствор)
Zn(гранулы) и HCl (10%-й раствор)
Zn(порошок) и CH3COOH (10%-й раствор)
3. Какой из факторов не оказывает влияния на скорость химической реакции в растворах?
Концентрация веществ
Использование катализатора
Использование ингибитора
Объем реакционного сосуда
4. Быстрее при комнатной температуре будет протекать реакция между 10% раствором соляной кислоты и:
Цинком в гранулах
Большим куском цинка
Цинком, покрытым медью
Цинком в порошке
Ответы:
1-4
2-2
3-4
4-4
РЕШИТЕ ЗАДАЧУ:
Для реакции:
2NO + O2 = 2NO2
1.Записать выражение закона действующих масс.
2. Скорость этой реакции при 20∙С равна 1 моль/л∙с. Вычислить скорость этой реакции при 60∙С, если температурный коэффициент равен 3.
В этой системе концентрацию оксида азота (II) увеличили от 0,03 до 0,05 моль/л., а концентрацию кислорода – от 0,02 до 0,04 моль/л. Во сколько раз возросла скорость реакции?
V. Рефлексия. Подведение итогов урока
VI. Домашнее задание
Параграф 15 и записи в тетради
Решить задачи:
1. В сосуде объемом 2л протекает реакция
2NO(г) + O2 (г) = 2NO2 (г). В некоторый момент времени количество вещества оксида азота (IV) составляло 0,12 моль. Через 8с оно стало равно 0,36 моль. Чему равна средняя скорость этой реакции?
(ответ: 0,015 моль/л*с)
2. Как изменится скорость реакции при понижении температуры на 70 градусов, если температурный коэффициент равен 2? (ответ: уменьшится в 128 раз)
Источник
Практическая работа №5
Тема: «Решение задач на определение скорости химических реакций, закон действия масс и правило Вант-Гоффа»
Цель: Научиться решать задачи на определение скорости химических реакций, закон действия масс и правило Вант-Гоффа.
Теоритическая часть:
скорость химической реакции – это изменение количества вещества в единицу времени в единице объема:
∆ n n ∆с
Ѵ= — , но так как — = с, то Ѵ= ± —
V∙∆t V ∆t
∆с = с2-с1
Единица измерения скорости химической реакции обычно моль/л∙с.
Если в реакции участвует твердое вещество (гетерогенная реакция), то взаимодействие веществ происходит не по всему объему. А только на поверхности твердого вещества, поэтому:
∆с
Ѵ= — ,
S∙∆t
где S –площадь поверхности соприкосновения веществ
Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10ºС скорость реакции увеличивается в 2-4 раза:
Математически правило Вант-Гоффа выражается формулой:
где:
– температурный коэффициент;
– скорость химической реакции при температурах соответственно.
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=С, 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. 
Решение расчетных задач
Задача № 1. В некоторый момент времени концентрация хлора в сосуде, в котором протекает реакция H2 + Cl2 = 2HCl, была равна 0,06 моль/л. Через 5 сек концентрация хлора составила 0,02 моль/л. Чему равна средняя скорость данной реакции в указанный промежуток времени?
Дано:
Решение:
C1 (Cl2) = 0,06 моль/л
C2 (Cl2) = 0,02 моль/л
?t = 5 сек
Ответ: V = 0,008 моль/л.с.
V = ?
Задача № 2. Как изменится скорость реакции при повышении температуры от 55? до 100?С, если температурный коэффициент скорости этой реакции равен 2,5?
Дано:
Решение:
Ответ: скорость реакции увеличивается в 43,7 раза.
Задача № 3. При повышении температуры на 30?С скорость некоторой реакции увеличивается в 64 раза. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции?
Дано:
Решение:
Ответ: температурный коэффициент скорости реакции равен 4.
Задача №4.
Запишите кинетическое уравнение для следующих уравнений реакций:
А) S(тв) + O2 (г) = SO2 (г)
Б) 2SO2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (ж)
Решение:
Согласно закону действующих масс, который действует для газов и жидкостей:
υ = к1 C (O2)
υ = к2 C2(SO2)·C (O2)
Задачи НА ОЦЕНКУ «3»
1 вариант
Как изменится скорость химической реакции при повышении температуры от 45˚ до 80˚ С, если температурный коэффициент равен 2?
В растворе протекает реакция А+ В = С. Какова скорость химической реакции, если начальная концентрация А была 0,6 моль/л, а через 20с снизилась до 0,55 моль/л?
При повышении температуры на 60?С скорость некоторой реакции увеличивается в 216 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции?
Запишите кинетическое уравнение для следующих уравнений реакций:
А) 2NO+O2=2NO2
Б) 2NO + CI2 = 2NOCI
2 вариант
Температурный коэффициент реакции равен 2,5. Как изменится ее скорость при охлаждении реакционной смеси от изменения температуры от 50 °С до 30 °С?
В растворе протекает реакция А+ В = С. Какова скорость химической реакции, если начальная концентрация А была 0,9 моль/л, а через 40с снизилась до 0,88 моль/л?
При повышении температуры на 50?С скорость некоторой реакции увеличивается в 125 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции?
Запишите кинетическое уравнение для следующих уравнений реакций:
А) 2Fe + 3CI2 = 2FeCI3
Б) 2СО + О2 = 2СО2
Задачи НА ОЦЕНКУ «4» и «5»
1 вариант
Как изменится скорость химической реакции при повышении температуры от 45˚ до 80˚ С, если температурный коэффициент равен 2?
Рассчитайте скорость реакции между растворами хлорида калия и нитрата серебра, концентрации которых составляют соответственно 0,2 и 0,3 моль/л, а k=1,5∙10-3л∙моль-1∙с-1
При температуре 270 С гидролиз сахарозы прошел за 27 минут. За какое время то же количество сахарозы подвергнется гидролизу при температуре 470 С, если температурный коэффициент равен 3?
Запишите кинетическое уравнение для следующих уравнений реакций:
А) 2NO+O2=2NO2
Б) 2NO + CI2 = 2NOCI
2 вариант
Концентрация одного из веществ через 20 с после начала реакции равна 0,1моль/л, а через 30 с – в 2 раза выше. Рассчитайте среднюю скорость.
Как изменится скорость химической реакции при понижении температуры от 45˚ до 20˚ С, если температурный коэффициент равен 4?
При повышении температуры на 50?С скорость некоторой реакции увеличивается в 125 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции?
Запишите кинетическое уравнение для следующих уравнений реакций:
А) 2Fe + 3CI2 = 2FeCI3
Б) 2СО + О2 = 2СО2
Выписать утверждения в тетрадь
Я узнал(а) много нового.
Мне это пригодится в жизни.
На уроке было над чем подумать.
На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы
На уроке я поработал(а) добросовестно
Записать вывод.
Источник