Сингапурская методика на уроках химии.

                    Тема:   "Обратимость химических реакций. Химическое равновесие"

 Цели урока: Обобщить и углубить   знания учащихся о химическом равновесии. Закрепить понятия «обратимость» и «необратимость» химических реакций. Знать принцип Ле Шателье  и уметь применять его для смещения химического равновесия; дать представление о значении знаний о химическом равновесии в производстве и в природе, развитие навыков в решении заданий. 

Тип урока: комбинированный урок.

Оборудование:  Мультимедийный проектор, компьютер, таблицы.

Ход урока

1 этап.   Организационный момент. 1.Приветствие .

2. Организация рабочих мест.

3. Оглашение цели урока учащимся

( ХАЙ ФАЙВ- сигнал тишины.)

2 этап. Актуализация знаний учащихся с использованием обучающей структуры –МОДЕЛЬ ФРЕЙЕР. В центре понятие «химическая реакция». Учащиеся рассматривают это понятие с разных сторон, записывая его обязательные и необязательные характеристики, примеры и  антипримеры.

3 этап.   Изучение нового материала.

Химические реакции, протекающие в одном направлении, называют необратимыми.

Большинство химических реакций являются обратимыми. Эта значит, что при одних и тех же условиях протекают и прямая, и обратная реакции (особенно если речь идет о замкнутых системах).
Состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакций станут равными V-> = <-V. называют химическим равновесием. При этом концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции остаются без изменения. Кажется, что в целом ничего не изменяется. Но на самом же деле в прямой, и обратный процесс продолжают идти, но с равной скоростью. Поэтому такое равновесие в системе называют подвижным или динамическим.

        График показывает, что в какой то момент скорости прямой и обратной реакции становятся равными.

Напишем  это, используя кинетические уравнения для прямой и обратной реакций.

Vпр.= Кпр с (А)ª · с (В)b                  V обр. = Кобр с (С)c · с (D)d           

    Vпр. = Vобр.               Кпр с (А)ª · с (В)b = Кобр с (С)c · с (D)d

Отсюда отношение константа скоростей прямой и обратной реакций.

      Отношение констант скоростей прямой и обратной реакции называют константой равновесия.   Константа равновесия обозначается буквой К и показывает, насколько полно протекает прямая реакция до момента наступления химического равновесия. Она показывает соотношение между концентрациями продуктов реакции (числитель) и исходных веществ (знаменатель) которое устанавливается при равновесии.

        Если константа равновесия больше единицы, это значит что на момент установления химического равновесия большая часть исходных веществ превратилась в продукты.

А если меньше единицы- в  продукты превратилась меньшая часть исходных веществ.

Константы равновесия рассчитывают из опытных данных, определяя равновесные концентрации исходных веществ и продуктов реакции при определенной температуре.

Значение константы равновесия характеризует выход продуктов реакции, полноту ее протекания.

            Рассмотрим разные способы смещения равновесия на примере реакции взаимодействия азота и водорода с образованием аммиака:

Влияние изменения концентрации веществ
При добавлении в реакционную смесь азота N2 и водорода H2 увеличивается концентрация газов, а значит, увеличивается скорость прямой реакции. Равновесие смещается вправо, в сторону продукта реакции, то есть в сторону аммиака.

Таким образом в реакционной смеси увеличится количество продукта реакции.
Увеличение же концентрации продукта реакции аммиака, приведет к смещению равновесия влево, в сторону образования исходных веществ.

Влияние изменения давления
Изменение давления оказывает влияние только на те системы, где хотя бы одно из веществ находится в газообразном состоянии. При увеличении давления уменьшается объем газон, а значит, увеличивается их концентрация.

Предположим, что давление в замкнутой системе повысили, это значит, что концентрации всех газообразных веществ  в рассматриваемой нами реакции возрастут в 2 раза.

Изменение давления практически не сказывается на объеме жидких и твердых веществ, то есть не изменяет их концентрацию. Следовательно, состояние химического равновесия реакций, в которых не участвуют газы, не зависит от давления.

Влияние изменения температуры
При повышении температуры, как вы знаете, скорости всех реакций (экзо и эндотермических) увеличиваются. Причем повышение температуры больше сказывается на скорости тех реакций, которые имеют большую энергию активации, а значит, эндотермических.

Таким образом, скорость обратной реакции (в нашем примере эндотермической) увеличится сильнее, чем скорость прямой. Равновесие сместится в сторону процесса, сопровождающегося поглощением энергии.

Значение константы равновесия характеризует выход продуктов реакции, полноту ее протекания. В случае гетерогенных реакций в выражение константы равновесия входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой или жидкой фазе.
     

   Направление смещения равновесия можно предсказать, пользуясь принципом

Ле Шателье (1884 г.):

          Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие (изменяется концентрация, давление, температура), то равновесие смешается в ту сторону, которая ослабляет данное воздействие.

4 этап. Закрепление нового материала 1.Структура  СИМАЛТИНИУС  РАУНД ТЕЙБЛ
Вопрос . Как надо изменить концентрации исходных веществ и продуктов реакции, давление и температуру системы С4Н10 <->С4Н8+ Н2 – Q, чтобы сместить равновесие в сторону продуктов реакции?

2.Структура   КУИЗ-КУИЗ-ТРЭЙД
Вопросы 1)Влияет ли катализатор на смещение равновесия? (Нет, т.к. одинаково ускоряет прямые и обратные реакции.)

2)Какие факторы влияют на смещение химического равновесия? (Температура, давление, концентрации исходных веществ и продуктов)

5 этап. Домашнее задание

1 уровень

              Используя принцип Ле Шателье, определите в какую сторону сместится химическое равновесие при повышении или понижении температуры, давления, и концентрации. Определите константу химического равновесия в уравнении?

2 уровень

              Скорость химической реакции 2NO + O2 = 2NO2 описывается уравнением . Во сколько раз возрастет скорость данной реакции при увеличении давления в смеси исходных газов в два раза?

3 уровень

                Сродство гемоглобина к оксиду углерода (II) в 200 раз превышает его сродство к кислороду и гемоглобин обратимо превращается в карбоксигемоглобин: Hb + CO ↔ HbCO Гемоглобин Карбокси- гемоглобин В норме на долю карбоксигемоглобина приходится 1% общего количества гемоглобина крови. У курильщиков содержание HbCO составляет более 3% Предложите практические рекомендации для этой и других категорий риска по смещению равновесия в данной реакции в сторону диссоциации карбоксигемоглобина (влево).

6 этап. Подведение итогов урока. Рефлексия

Сделаем выводы:
• при увеличении концентрации реагирующих веществ химическое равновесие системы смещается в сторону образования продуктов реакции;

• при увеличении концентрации продуктов реакции химическое равновесие системы смещается в сторону образования исходных веществ;

• при увеличении давления химическое равновесие системы смещается в сторону той реакции, при которой объем образующихся газообразных веществ меньше;

•при повышении температуры химическое равновесие системы смещается в сторону эндотермической реакции;

• при понижении температуры — в сторону экзотермического процесса.

              Принцип Ле Шателье применим не только к химическим реакциям, но и ко многим другим процессам: к испарению, конденсации, плавлению, кристаллизации и др. При производство важнейших химических продуктов принцип Ле Шателье и расчеты, вытекающие из закона действующих масс, дают возможность находить такие условия для проведения химического процесса, которые обеспечивают максимальный выход желаемого вещества.

               Что нового из сегодняшнего занятия вы для себя получили? (учащиеся высказывают свое мнение).