Keemiliste reaktsioonide toimumise tingimused. Keemilised protsessid ja nende toimumise tingimused. Millised märgid on iseloomulikud keemilistele reaktsioonidele?
Sektsioonid: Keemia
Tunni tüüp: uute teadmiste omandamine.
Tunni tüüp: vestlus koos katsete demonstreerimisega.
Eesmärgid:
Hariduslik- korrake keemiliste ja füüsikaliste nähtuste erinevusi. Arendada teadmisi selle esinemise tunnuste ja tingimuste kohta keemilised reaktsioonid.
Arendav- arendada oskusi, tuginedes keemiateadmistele, püstitada lihtsaid ülesandeid, sõnastada hüpoteese, üldistada.
Hariduslik – jätkata õpilaste teadusliku maailmapildi kujundamist, arendada suhtluskultuuri paaristööga „õpilane-õpilane”, „õpilane-õpetaja”, samuti tähelepanelikkus, tähelepanu, uudishimu ja algatusvõime.
Meetodid ja metoodilised võtted: Vestlus, katsete demonstreerimine; tabeli täitmine, keemiline dikteerimine, iseseisev töö kaartidega.
Seadmed ja reaktiivid. Laboratooriumi alus katseklaasidega, raudlusikas ainete põletamiseks, gaasi väljalasketoruga katseklaas, alkoholilamp, tikud, raudkloriidi FeCL 3 lahused, kaaliumtiotsüanaat KNCS, vasksulfaat (vasksulfaat) CuSO 4, naatriumhüdroksiid NaOH, naatriumkarbonaat Na2CO3, vesinikkloriidhape HCL, pulber S.
Tundide ajal
Õpetaja. Uurime peatükki “Ainetes toimuvad muutused” ja teame, et muutused võivad olla füüsikalised ja keemilised. Mis vahe on keemilisel ja füüsikalisel nähtusel?
Üliõpilane. Keemilise nähtuse tagajärjel muutub aine koostis ja füüsikalise nähtuse tulemusena jääb aine koostis muutumatuks ning muutub ainult selle agregatsiooniseisund või kehade kuju ja suurus.
Õpetaja. Samas katses saab üheaegselt jälgida keemilisi ja füüsikalised nähtused. Kui vasktraati haamriga lamedaks teha, saad vaskplaadi. Traadi kuju muutub, kuid selle koostis jääb samaks. See on füüsiline nähtus. Kui vaskplaati kuumutada kõrgel kuumusel, kaob metalliline läige. Vaskplaadi pind kaetakse musta kattega, mida saab noaga maha kraapida. See tähendab, et vask interakteerub õhuga ja muutub uueks aineks. See on keemiline nähtus. Õhus oleva metalli ja hapniku vahel toimub keemiline reaktsioon.
Keemiline diktaat
valik 1
Harjutus. Märkige, millistest nähtustest (füüsikalistest või keemilistest) te räägite. Selgitage oma vastust.
1. Bensiini põlemine auto mootoris.
2. Pulbri valmistamine kriiditükist.
3. Taimejääkide mädanemine.
4. Piima hapnemine.
5. Sademed
2. võimalus
1. Söe põletamine.
2. Lumi sulamine.
3. Rooste teke.
4. Härma tekkimine puudel.
5. Volframhõõgniidi kuma lambipirnis.
Hindamiskriteeriumid
Maksimaalselt saab koguda 10 punkti (õigesti näidatud nähtuse eest 1 punkt ja vastuse põhjendamise eest 1 punkt).
Õpetaja. Niisiis, teate, et kõik nähtused jagunevad füüsikalisteks ja keemilisteks. Erinevalt füüsikalistest nähtustest toimub keemiliste nähtuste või keemiliste reaktsioonide käigus mõnede ainete muutumine teisteks. Nende muutustega kaasnevad välised märgid. Keemiliste reaktsioonide tutvustamiseks viin läbi rea näidiskatseid. Peate tuvastama märgid, mis viitavad keemilise reaktsiooni toimumisele. Pöörake tähelepanu sellele, millised tingimused on nende keemiliste reaktsioonide toimumiseks vajalikud.
Demokogemus nr 1
Õpetaja. Esimeses katses peate välja selgitama, mis juhtub raudkloriidiga (111), kui sellele lisatakse kaaliumtiotsüanaadi KNCS lahust.
FeCL 3 + KNCS = Fe(NCS) 3 + 3 KCL
Üliõpilane. Reaktsiooniga kaasneb värvimuutus
Näidiskatse nr 2
Õpetaja. Valage katseklaasi 2 ml vasksulfaati ja lisage veidi naatriumhüdroksiidi lahust.
CuSO 4 + 2 NaOH = Cu (OH) 2↓ +Na 2 SO 4
Üliõpilane. Ilmub sademeid sinine värv Cu(OH)2↓
Näidiskatse nr 3
Õpetaja. Saadud Cu (OH) 2↓ lahusele lisatakse happe HCL lahus
Cu (OH) 2↓ + 2 HCL = CuCL 2 +2 HOH
Üliõpilane. Sade lahustub.
Näidiskatse nr 4
Õpetaja. Valage vesinikkloriidhappe HCL lahus katseklaasi, mis sisaldab naatriumkarbonaadi lahust.
Na 2 CO 3 + 2 HCL = 2 NaCL + H 2 O + CO 2
Üliõpilane. Gaas lastakse välja.
Näidiskatse nr 5
Õpetaja. Paneme raudlusikas veidi väävlit põlema. Moodustatud vääveldioksiid gaas väävel (4) - SO 2.
S + O 2 = SO 2
Üliõpilane. Väävel süttib sinaka leegiga, tekitab rohkelt kirbe suitsu ning eraldab soojust ja valgust.
Näidiskatse nr 6
Õpetaja. Kaaliumpermangaadi lagunemisreaktsioon on reaktsioon hapniku tootmiseks ja äratundmiseks.
Üliõpilane. Gaas lastakse välja.
Õpetaja. See reaktsioon toimub pideval kuumutamisel, niipea kui see peatatakse, peatub ka reaktsioon (seadme gaasi väljalasketoru ots, kust hapnik saadi, lastakse veega katseklaasi - kuumutamisel eraldub hapnik ja seda on näha toru otsast väljuvate mullide järgi, aga kui kuumutamine lõpetada - peatub ka hapnikumullide eraldumine).
Näidiskatse nr 7
Õpetaja. Lisage kuumutamise ajal NH 4 CL ammooniumkloriidiga katseklaasi veidi NaOH leelist. Paluge ühel õpilastest tulla ja nuusutada vabanenud ammoniaaki. Hoiatage õpilast tugeva lõhna eest!
NH 4 CL + NaOH = NH 3 + HOH + NaCL
Üliõpilane. Eraldub terava lõhnaga gaas.
Õpilased panevad vihikusse kirja keemiliste reaktsioonide märgid.
Keemiliste reaktsioonide märgid
Soojuse või valguse eraldumine (neeldumine).
Värvimuutus
Gaasi vabastamine
Setete eraldamine (lahustumine).
Lõhna muutus
Kasutades õpilaste teadmisi keemilistest reaktsioonidest, koostame tehtud näidiskatsete põhjal tabeli keemiliste reaktsioonide toimumise ja toimumise tingimustest.
Õpetaja. Olete uurinud keemiliste reaktsioonide märke ja nende toimumise tingimusi. Individuaalne töö kaartide järgi.
Millised märgid on iseloomulikud keemilistele reaktsioonidele?
A) Setete teke
B) Agregatsiooni oleku muutus
B) Gaasi vabastamine
D) Ainete jahvatamine
Lõpuosa
Õpetaja teeb tunni kokkuvõtte, analüüsides saadud tulemusi. Annab hindeid.
Kodutöö
Tooge näiteid keemilistest nähtustest, mis esinevad töötegevus teie vanemad, majapidamises, looduses.
Vastavalt O.S Gabrielyani õpikule “Keemia - 8. klass” § 26, eks. 3.6 lk.96
Kogu oma elu puutume pidevalt kokku füüsiliste ja keemilised nähtused. Looduslikud füüsikalised nähtused on meile nii tuttavad, et me pole neile pikka aega erilist tähtsust omistanud. Meie kehas toimuvad pidevalt keemilised reaktsioonid. Keemiliste reaktsioonide käigus vabanevat energiat kasutatakse pidevalt igapäevaelus, tootmises ja käivitamisel kosmoselaevad. Paljud materjalid, millest meid ümbritsevad asjad on valmistatud, ei ole loodusest võetud valmis kujul, vaid on valmistatud keemilisi reaktsioone kasutades. Igapäevaelus pole meil suurt mõtet juhtunu aru saada. Kuid piisaval tasemel füüsikat ja keemiat õppides ei saa ilma nende teadmisteta hakkama. Kuidas eristada füüsikalisi nähtusi keemilistest? Kas on mingeid märke, mis aitavad seda teha?
Keemiliste reaktsioonide käigus tekivad mõnedest ainetest uued, algsetest erinevad ained. Esimese märkide kadumise ja viimaste märkide ilmnemise, samuti energia vabanemise või neeldumise põhjal järeldame, et on toimunud keemiline reaktsioon.
Kui soojendate vaskplaati, ilmub selle pinnale must kate; puhumisel süsinikdioksiid läbi lubjavee sadeneb valge sade; puidu põlemisel ilmuvad anuma külmadele seintele veepiisad, kui magneesium põleb, saadakse valge pulber.
Selgub, et keemilise reaktsiooni tunnusteks on värvi, lõhna muutused, setete teke ja gaaside ilmumine.
Keemiliste reaktsioonide käsitlemisel tuleb pöörata tähelepanu mitte ainult nende toimumisele, vaid ka tingimustele, mis peavad olema täidetud reaktsiooni alguseks ja kulgemiseks.
Niisiis, millised tingimused peavad olema täidetud, et keemiline reaktsioon algaks?
Selleks on ennekõike vaja reageerivad ained kokku puutuda (ühendada, segada). Mida rohkem on ained purustatud, seda suurem on nende kokkupuutepind, seda kiiremini ja aktiivsemalt toimub nendevaheline reaktsioon. Näiteks tükksuhkrut on raske põlema panna, kuid purustatuna ja õhu käes pihustatuna põleb see mõne sekundiga, moodustades omamoodi plahvatuse.
Lahustamise abil saame aine purustada pisikesteks osakesteks. Mõnikord hõlbustab lähteainete esialgne lahustamine ainete vahelist keemilist reaktsiooni.
Mõnel juhul piisab reaktsiooni tekkimiseks ainete, näiteks raua kokkupuutest niiske õhuga. Kuid enamasti ei piisa selleks ainult ainete kokkupuutest: peavad olema täidetud mõned muud tingimused.
Seega ei reageeri vask õhuhapnikuga madalal temperatuuril umbes 20–25 °C. Vase ja hapniku vahelise reaktsiooni tekitamiseks on vaja kasutada soojust.
Kuumutamine mõjutab keemiliste reaktsioonide toimumist erineval viisil. Mõned reaktsioonid nõuavad pidevat kuumutamist. Kui kuumutamine peatub, peatub keemiline reaktsioon. Näiteks suhkru lagundamiseks on vaja pidevat soojust.
Muudel juhtudel on kuumutamine vajalik ainult reaktsiooni toimumiseks, see annab tõuke ja seejärel kulgeb reaktsioon ilma kuumutamiseta. Näiteks jälgime sellist kuumutamist magneesiumi, puidu ja muude põlevate ainete põlemisel.
veebilehel, materjali täielikul või osalisel kopeerimisel on vajalik link allikale.
Tööstuses valitakse tingimused nii, et vajalikud reaktsioonid viiakse läbi ja kahjulikud aeglustuvad.
KEEMILISTE REAKTSIOONIDE LIIGID
Tabelis 12 on toodud keemiliste reaktsioonide peamised tüübid vastavalt neis osalevate osakeste arvule. Esitatakse õpikutes sageli kirjeldatud reaktsioonide joonised ja võrrandid. lagunemine, ühendused, asendamine Ja vahetada.
Tabeli ülaosas on esitatud lagunemisreaktsioonid vesi ja naatriumvesinikkarbonaat. Näidatud on seade alalisvoolu läbi vee juhtimiseks. Katood ja anood on vette kastetud metallplaadid, mis on ühendatud elektrivoolu allikaga. Tulenevalt asjaolust, et puhas vesi praktiliselt ei juhi elektrit, lisatakse sellele väike kogus soodat (Na 2 CO 3) või väävelhapet (H 2 SO 4). Kui vool läbib mõlemat elektroodi, eralduvad gaasimullid. Vesiniku kogumise torus osutub maht kaks korda suuremaks kui torus, kuhu kogutakse hapnikku (selle olemasolu saab kontrollida hõõguva kilu abil). Mudeldiagramm näitab vee lagunemise reaktsiooni. Veemolekulides hävivad keemilised (kovalentsed) sidemed aatomite vahel ning vabanenud aatomitest tekivad vesiniku ja hapniku molekulid.
Mudeli diagramm ühendusreaktsioonid metalliline raud ja molekulaarne väävel S 8 näitab, et reaktsiooni käigus toimuvate aatomite ümberpaigutamise tulemusena tekib raudsulfiid. Sel juhul tekivad keemilised sidemed rauakristallides (metalliline side) ja väävlimolekulis ( kovalentne side) ja vabanenud aatomid ühinevad, moodustades ioonsed sidemed soolakristalliks.
Teine ühendi reaktsioon on lubja kustutamine CaO-ga veega, et moodustada kaltsiumhüdroksiid. Samal ajal hakkab põlenud (kiirlubi) lubi soojenema ja moodustub lahtine kustutatud lubjapulber.
TO asendusreaktsioonid Termin "metalli interaktsioon happe või soolaga" viitab. Kui piisavalt aktiivne metall kastetakse tugevasse (kuid mitte lämmastik)happesse, eralduvad vesinikumullid. Aktiivsem metall tõrjub vähemaktiivse metalli oma soola lahusest välja.
Tüüpiline vahetusreaktsioonid on neutraliseerimisreaktsioon ja reaktsioon kahe soola lahuste vahel. Joonisel on kujutatud baariumsulfaadi sademe valmistamine. Neutraliseerimisreaktsiooni kulgu jälgitakse fenoolftaleiini indikaatori abil (karmiinpunane värvus kaob).
Tabel 12
Keemiliste reaktsioonide tüübid
ÕHK. HAPNIKU. PÕLEMINE
Hapnik on kõige levinum keemiline element maapinnal. Selle sisu sees maakoor ja hüdrosfäär on toodud tabelis 2 “Keemiliste elementide esinemine”. Ligikaudu poole (47%) litosfääri massist moodustab hapnik. See on hüdrosfääri domineeriv keemiline element. Maakoores on hapnikku ainult maapõues köidetud vorm(oksiidid, soolad). Ka hüdrosfääri esindab peamiselt seotud hapnik (osa molekulaarsest hapnikust on vees lahustunud).
Atmosfäär sisaldab 20,9 mahuprotsenti vaba hapnikku. Õhk on keeruline gaaside segu. Kuiv õhk koosneb 99,9% lämmastikust (78,1%), hapnikust (20,9%) ja argoonist (0,9%). Nende gaaside sisaldus õhus on peaaegu konstantne. Kuiva atmosfääriõhu koostisesse kuuluvad ka süsihappegaas, neoon, heelium, metaan, krüptoon, vesinik, lämmastikoksiid (I) (dialämmastikoksiid, lämmastikoksiid - N 2 O), osoon, vääveldioksiid, süsinikoksiid, ksenoon, lämmastikoksiid ( IV) (lämmastikdioksiid – NO 2).
Õhu koostise määras 18. sajandi lõpul prantsuse keemik Antoine Laurent Lavoisier (tabel 13). Ta tõestas hapniku sisaldust õhus ja nimetas seda "eluõhuks". Selleks kuumutas ta pliidil elavhõbedat klaasretordis, mille õhuke osa asetati veevanni pandud klaaskorgi alla. Õhk kapoti all osutus suletuks. Kuumutamisel ühineb elavhõbe hapnikuga, muutudes punaseks elavhõbeoksiidiks. Pärast elavhõbeda kuumutamist klaaskella jäänud “õhk” ei sisaldanud hapnikku. Kapoti alla pandud hiir lämbus. Olles kaltsineerinud elavhõbedaoksiidi, eraldas Lavoisier sellest uuesti hapniku ja sai taas puhta elavhõbeda.
Hapnikusisaldus atmosfääris hakkas märgatavalt suurenema umbes 2 miljardit aastat tagasi. Reaktsiooni tulemusena fotosüntees neeldus teatud kogus süsihappegaasi ja vabanes sama palju hapnikku. Tabelis olev joonis näitab skemaatiliselt hapniku moodustumist fotosünteesi käigus. Fotosünteesi käigus roheliste taimede lehtedes, mis sisaldavad klorofüll, imendumisel päikeseenergia vesi ja süsihappegaas muudetakse süsivesikuid(suhkur) ja hapnikku. Glükoosi ja hapniku moodustumise reaktsiooni rohelistes taimedes võib kirjutada järgmiselt:
6H2O + 6CO2 = C6H12O6 + 6O2.
Saadud glükoos muutub vees lahustumatuks tärklis, mis koguneb taimedesse.
Tabel 13
Õhk. Hapnik. Põlemine
Fotosüntees on keeruline keemiline protsess, mis hõlmab mitut etappi: päikeseenergia neeldumine ja transport, päikesevalguse energia kasutamine fotokeemiliste redoksreaktsioonide käivitamiseks, süsinikdioksiidi redutseerimine ja süsivesikute moodustumine.
päikesevalgus- See elektromagnetiline kiirgus erinevad lainepikkused. Klorofülli molekulis, kui nähtav valgus (punane ja violetne) neeldub, lähevad elektronid ühest energiaolekust teise. Fotosünteesiks kulub vaid väike osa Maa pinnale jõudvast päikeseenergiast (0,03%).
Kogu Maal leiduv süsinikdioksiid läbib fotosünteesitsükli keskmiselt 300 aastaga, hapnik 2000 aastaga ja ookeanivesi 2 miljoni aastaga. Praegu on atmosfääris pidev hapnikusisaldus. See kulub peaaegu täielikult orgaaniliste ainete hingamisele, põlemisele ja lagunemisele.
Hapnik on üks kõige enam toimeaineid. Hapnikuga seotud protsesse nimetatakse oksüdatsioonireaktsioonideks. Nende hulka kuuluvad põlemine, hingamine, mädanemine ja paljud teised. Tabelis on näidatud õli põlemine, mis toimub soojuse ja valguse vabanemisel.
Põlemisreaktsioonid võivad tuua mitte ainult kasu, vaid ka kahju. Põlemist saab peatada, kui katkestada õhu (oksüdeerija) juurdepääs põlevale objektile vahu, liiva või teki abil.
Vahtkustutid täidetakse kontsentreeritud söögisooda lahusega. Kui see puutub kokku kontsentreeritud väävelhappega, mis asub tulekustuti ülaosas klaasampullis, tekib süsinikdioksiidi vaht. Tulekustuti aktiveerimiseks keerake see ümber ja lööge metallnõelaga vastu põrandat. Sel juhul puruneb väävelhappega ampull ja happe reaktsioonil naatriumvesinikkarbonaadiga tekkinud süsihappegaas vahustab vedeliku ja paiskab selle tugeva joana tulekustutist välja. Vahtuv vedelik ja süsihappegaas, mis ümbritseb põlevat eset, surub õhu eemale ja kustutab leegi.
1. Märkige, kas piltidel kujutatud nähtused on füüsikalised või keemilised.
2. Matš.
Näited keemilistest reaktsioonidest:
I. marmori interaktsioon vesinikkloriidhappega;
II. raua koostoime väävliga;
III. vesinikperoksiidi lagunemine;
IV. süsihappegaasi koostoime lubjaveega.
Keemiliste reaktsioonide toimumise tingimused:
a) ainete kokkupuude;
b) küte;
c) katalüsaatori kasutamine.
Vastus: I - a; II - a, b; III - sisse; IV - a.
3. Täitke diagramm 2.
4. "Ristsõna – vastupidi." Kõik ristsõna sõnad on juba sisestatud. Määratlege iga sõna võimalikult täpselt.
"Võtmesõna" on esimene keemiline reaktsioon, millega inimene tutvus.
1. Üks aine neljast olekust.
2. Tahke aine tekkimine lahuses keemilise reaktsiooni käigus.
3. Kahe või enama keha, eseme, aine asukoht.
4. Kaasaskantav või mobiilne seade tulekahjude kustutamiseks.
5. Protsessi iseloomustab temperatuuri tõus.
6. Keemiline aine, mis kiirendab reaktsiooni, kuid ei kuulu reaktsiooniproduktide hulka.
7. Esemete mõju üksteisele.
Keemilise reaktsiooni kiirus on reagendi või reaktsioonisaaduse koguse muutus ajaühikus ruumalaühikus (homogeense reaktsiooni korral) või liidespinna ühiku kohta (heterogeense reaktsiooni korral).
Massitegevuse seadus: reaktsioonikiiruse sõltuvus reagentide kontsentratsioonist. Mida suurem on kontsentratsioon, seda suurem on mahus sisalduvate molekulide arv. Järelikult suureneb kokkupõrgete arv, mis toob kaasa protsessi kiiruse suurenemise.
Kineetiline võrrand– reaktsioonikiiruse sõltuvus kontsentratsioonist.
Tahked ained võrdub 0
Reaktsiooni molekulaarsus on elementaarses keemilises protsessis osalevate molekulide minimaalne arv. Molekulaarsuse alusel jaotatakse elementaarsed keemilised reaktsioonid molekulaarseteks (A →) ja bimolekulaarseteks (A + B →); Trimolekulaarsed reaktsioonid on äärmiselt haruldased.
Üldine reaktsiooni järjekord on kineetilise võrrandi kontsentratsiooniastmete eksponentide summa.
Reaktsioonikiiruse konstant- proportsionaalsuse koefitsient kineetilises võrrandis.
Van't Hoffi reegel: Iga 10-kraadise temperatuuritõusu korral suureneb homogeense elementaarreaktsiooni kiiruskonstant kaks kuni neli korda
Aktiivse kokkupõrke teooria(TAC), on reaktsiooni toimumiseks vajalikud kolm tingimust:
Molekulid peavad põrkuma. See on oluline tingimus, kuid sellest ei piisa, sest kokkupõrge ei pruugi põhjustada reaktsiooni.
Molekulidel peab olema vajalik energia (aktivatsioonienergia).
Molekulid peavad olema üksteise suhtes õigesti orienteeritud.
Aktiveerimisenergia- minimaalne kogus energia, mis tuleb süsteemile reaktsiooni toimumiseks varustada.
Arrheniuse võrrand määrab keemilise reaktsiooni kiiruskonstandi sõltuvuse temperatuurist
A - iseloomustab reageerivate molekulide kokkupõrgete sagedust
R on universaalne gaasikonstant.
Katalüsaatorite mõju reaktsioonikiirusele.
Katalüsaator on aine, mis muudab keemilise reaktsiooni kiirust, kuid ei kulu reaktsioonis ära ega sisaldu lõpptoodetes.
Sel juhul toimub reaktsioonikiiruse muutus aktiveerimisenergia muutumise tõttu ja katalüsaator koos reaktiividega moodustab aktiveeritud kompleksi.
Katalüüs - keemiline nähtus, mille olemuseks on keemiliste reaktsioonide kiiruste muutmine teatud ainete (neid nimetatakse katalüsaatoriteks) toimel.
Heterogeenne katalüüs - Reagent ja katalüsaator on erinevates faasides – gaasiline ja tahke.
Homogeenne katalüüs - reagendid (reagendid) ja katalüsaator on samas faasis - näiteks mõlemad on gaasid või on mõlemad lahustunud mingis lahustis.
Tingimused keemiline tasakaal
keemilise tasakaalu seisund säilib seni, kuni reaktsioonitingimused jäävad muutumatuks: kontsentratsioon, temperatuur ja rõhk.
Le Chatelier' põhimõte: Kui tasakaalus olevale süsteemile avaldatakse välist mõju, nihkub tasakaal reaktsiooni suunas, mida see toime nõrgendab.
tasakaalukonstant - See on reaktsiooni täielikkuse mõõt, mida suurem on tasakaalukonstandi väärtus, seda suurem on lähteainete reaktsiooniproduktideks muutumise määr.
|
K r = C pr \ C välja |
ΔG<0 К р >1 From pr > From out
ΔG>0 K p<1 С пр <С исх
