Химиялық реакция жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсері

895

Сабақтың тақырыбы: Химиялық реакция жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсері  

Сабақтың  мақсаты: 

Білімділік: Химиялық  реакция  жылдамдығына  концентрацияның, температураның, катализатордың әсерін қарастыру.

Дамытушылық: Оқушылардың негізгісін бөліп алу, қорытындылау дағдыларын дамыту.

Тәрбиелік: Оқушылардың танымдық белсенділіктері мен ой — өрісін дамытып, шығармашы-лыққа, ізденімпаздыққа, тиянақтылыққа  тәрбиелеу.

Көрнекілігі: Интерактивті тақта, зертханалық құрал- жабдықтар.

Сабақтың түрі: жаңа тақырыпты игерту.

Әдіс — тәсілі: Ауызша баяндау.

Сабақтың барысы:

І. Ұйымдастыру

— Сәлемдесу.

— Оқушыларды түгендеу

Сабақтың жоспары:

  1. Теориялық сұрақтар:
  2. Қайтымды, қайтымсыз реакциялар дегеніміз не?
  3. Химиялық тепе-теңдік деген не?
  4. Тепе-теңдік константасы, оның маңызы
  5. Химиялық кинетика нені зерттейді?
  6. Химиялық реакцияның жылдамдығы дегеніміз не?
  7. Гомогенді және гетерогенді жүйелер деп қандай жүйелерді айтады?

7 .Гомогенді ортада жүретін  реакциялардың жылдамдығын қалай анықтайды?

  1. Гетерогенді ортада жүретін реакциялардың жылдамдығын қалай анықтайды?

ІІ. Есептер шығару:

№1. Химиялық реакция  А + В = С теңдеуі бойынша жүреді. Тәжірибе нәтижелері мынадай:

 

зат Концентрация
бастапқы 30 мин кейін
А

В

С

2,7 моль/л

2,5 моль/л

0

2,5 моль/л

?

?

 

Мына: а) кестеде сұрақ белгісі қойылған концентрацияларды, б) берілген уақыттағы реакцияның орташа жүру жылдамдығын есептеп табыңдар.

№2. . Әрбір қайтымды реакциялар үшін тепе-теңдік константасының теңдеуін  жазыңдар:

а) 2H2(г)  + O2(г) ↔  2H2O(г);

б) 2SO2(г)   + O2(г) ↔ 2SO3(г);

в) С(к)  + СO2(г)  ↔ 2СO(г);

г) CaСO3(к)  ↔ CaO(к) + СO2(г)

ІІІ. Жаңа сабақ:

Химиялық реакцияның жылдамдығына әсер ететін маңызды факторларға: әрекеттесуші заттардың табиғаты, олардың концентрациясы, температура жатады. Гетерогенді реакцияның жылдамдығы реагенттердің жанасу бетіне тәуелді болады.

  1. Әрекеттесуші заттар табиғатының әсері. Екі сынауық алып, біреуіне магний , екіншісіне темір ұнтақтарының бірдей мөлшерін саламыз. Екеуіне 10мл-ден тұз қышқылын құямыз. Магний құйылған сынауықта реакция шабытты, бірден жүреді. Ал, темір ұнтақтары салынған сынауықта реакция баяу жүреді. Магнийдің химиялық белсенділігі жоғары болғандықтан, реакция тез, әрі шабытты жүреді.

Қорытынды: реакция жылдамдығы әрекеттесуші заттардың табиғатына тәуелді болады.

  1. Концентрацияның әсері. А және В заттарының химиялық әрекеттесуі жүзеге асу үшін олар-дың молекулалары соқтығысуы керек. Соқтығысу неғұрлым көп болса, реакция соғұрлым тез жүреді. Әрекеттесуші заттардың концентрациясы неғұрлым жоғары болса, соқтығысу саны көп болады. Осыған сай реакция жылдамдығының әрекеттесуші заттардың концентрациясына тәуелділігін анықтайтын кинетиканың негізгі заңы тұжырымдалған:

Химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне пропорционал.

Жалпы А + В = С теңдеуі бойынша жүретін реакциялар үшін бұл заң мынадай теңдеумен өрнектеледі.:

ν = k САСВ

Мұндағы  СА  және    СВ – А және В заттарының концентрациясы, моль/л,  k – жылдамдық константасы деп аталатын пропорционалдық  коэффицент. Бұл заңды көбінесе әрекеттесуші массалар заңы деп атайды. Бұл заңды тәжірибе жүзінде дәлелдеп көрелік.

 

Жұмыс барысы:

1–тәжірибе Химиялық  реакция  жылдамдығының  әрекеттесуші  заттардың концентра-циясына тәуелділігі.

а) 0,1Н натрий тиосульфаты  (Na2S2O3) ерітіндісіне  0,1H H2SO4  ерітіндісін  қосыңыздар. Натрий тиосульфатымен күкірт қышқылының әрекеттесуі салдарынан бос күкірттің бөлінуімен ерітінді лайланады:

Na2S2O3   + H2SO4  = Na2SO4 + H2O + S + SO2

Реакцияның басталған кезінен ерітіндінің лайланғанына дейінгі уақыт  реакцияның жылдамдығын көрсетеді.

ә) Үш үлкен нөмірленген пробиркаға сұйытылған натрий тиосульфаты  (Na2S2O3, 1:200) ері-тіндісін: біріншісіне 5 мл, екіншісіне 10 мл, үшіншісіне 15мл құямыз.. Сосын бірінші сына-уыққа 10 мл су, екіншісіне 5 мл су қосамыз. Натрий тиосульфаты құйылған әрбір сынауыққа араластыра отырып,  5  мл  дайындалған  H2SO4 қосамыз және қышқыл қосқан кезден ерітін-дінің лайланғанға дейінгі уақытын анықтаймыз.

Тәжірибелердің нәтижелерін келесі кестеге жазамыз:

 

Сынауық

нөмірі

Na2S2O3 ерітіндісінің көлемі H2O көлемі H2SO4  ерітіндісінің көлемі Ерітінділердің жалпы көлемі Уақыты

сек

1 5 10 5 20
2 10 5 5 20
3 15 0 5 20

.

Тәжірибе  бойынша  алынған  нәтижелерді  пайдаланып,  натрий  тиосульфатының шартты концентрациясын абцисса осіне, шартты бірліктегі  реакция  жылдамдығын   ордината  осіне  түсіріп,  график  тұрғызамыз.

Реакция жылдамдығының әрекеттесуші заттардың концентрациясына  тәуелділігіне қорытын-ды жасаймыз.

  1. Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі.

Жасалған тәжірибелер температураны көтергенде көптеген реакциялардың жылдамдығының артатынын көрсетті. Эксперименттік материалдарды қорытып, голландиялық ғалым Вант-Гофф реакция жылдамдығына температураның әсерін жуықтап бағалайтын ереже ұсынды. Вант-Гофф ережесіне сәйкес, гомогенді жүйелерде химиялық реакцияның жылдамдығы, температураны әрбір 10 градусқа  көтергенде шамамен 2-4 есе артады. Бұл санды химиялық реакцияның температуралық коэффиценті  деп атайды, γ белгісімен белгілейді. Математикалық түрде оны былай жазуға  болады:

νТ2

—   =  Y T2T1 / 10

νТ1

 

 

Тәжірибе үшін сұйытылған (Na2S2O3, 1:200) және (H2SO4,1:200) ерітінділерін  аламыз. Үш нөмірленген  сынауыққа 10 мл-ден Na2S2O3 ерітіндісін, басқа үш пробиркаға 10 мл-ден H2SO4  ерітіндісін  құйып, оларды натрий тиосульфаты мен күкірт қышқылы бір- бір сынауықтан бо-латын етіп 3 жұпқа бөлеміз..  Лабораторияның температурасын белгілегеннен кейін бірінші жұптың ерітінділерін қосып, араластыра отырып қышқыл қосылған сәттен ерітіндінің лайлан-ғанына дейінгі уақытты анықтаймыз.Келесі екі сынауықты суы бар стаканға салып,  бөлме температурасынан   10 градус-қа жоғары температураға дейін қыздырамыз. Суға батырылған термометрмен температураны бақылаймыз. Сынауықтың ішіндегі ерітінділерді бір–біріне құйып, шайқап ерітіндіні құйған уақыттан лай пайда болғанға дейінгі уақытты белгілейміз. Қалған екі  сынауықты суы бар стақанға   салып,  бөлме температурасынан  20 градусқа жоға-ры температураға дейін қыздырып, тәжірибені қайталаймыз. Нәтижелерді келесі кестеге жазамыз.

 

Сынауық

нөмірі

Na2S2O3 ерітіндісінің көлемі H2SO4  ерітіндісінің көлемі Ерітінділердің жалпы көлемі  

Температура

   Уақыты

сек

1/1 10 10 20
2/2 10 10 20      +10
3/3 10 10 20      +20

 

Тәжірибе бойынша алынған нәтижелерді пайдаланып, температура мәндерін  абцисса осіне, шартты бірліктегі реакция жылдамдығын   ордината  осіне түсіріп, график тұрғызамыз.

Реакция  жылдамдығының  температураға  тәуелділігіне  қорытынды жасаймыз.

3-тәжірибе  Гетерогенді процестердегі реакция жылдамдығы.

Салмағы  0,2 гр болатын бор түйіршіктерін кәрлен келіге салып, оны дәл сондай салмақтағы бор ұнтақтарымен теңестіреміз. Екі  сынауыққа 1мл-ден тұз қышқылын құйып, алдын- ала өлшеніп алынған  борларды бірдей уақытта саламыз. Әрбір жағдайдағы бордың еру уақытын салыстырамыз.

Тапсырма: Реакция теңдеулері мен әрекеттесуші массалар заңының математикалық

өрнектелуін  жазыңдар. . Гетерогенді жүйеде жүретін реакция жылдамдығына қатты заттар-дың ұнтақталу дәрежесінің әсері жөнінде қорытынды жасаңдар.

Қазақстандағы катализ мектебінің негізін салушы әйгілі химик, Қазақстан Ғылым академия-сының академигі, Социалистік Еңбек Ері Дмитрий Владимирович Сокольский. Ол катализдік гидрлеу теориясын, өршіткілерді, тотығу процесін зерттеудің электрлік-химиялық әдісін ұсынды: іштен жанатын қозғалтқыштардан шығатын газдардың толық жануына қажетті өршіткілер тапты. Д. В. Сокольскийдің шәкірттері — қазақ қыздары Г. Д. Закүнбаева жәнө

Ш. Б. Батталовалар да химия ғылымының докторлары, әйгілі химиктер.

 

ІҮ.Бекіту

  1. Келесі теңдеулер бойынша жүретін реакциялар жылдамдығының өрнектелуін жазыңдар:

а) AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl;

б) S(к)+ O2(г) = SO2(г);

в) СO2(г) + С(к) = 2СO(г)

  1. Реакцияның температуралық коэффиценті 3-ке тең болған жағдайда, температураны 500С-тан 1000С-қа дейін өсіргенде, химиялық реакцияның жылдамдығы неше есе өседі?

.

 

Ү.Бағалау

ҮІ.Үйге: § 4.2