Химическое равновесие и способы его смещения

МОУ лицей № 42
г. Люберцы Московской области
учитель химии: Федорова Е. А.
урок с использованием компьютерной презентации:
Химическое равновесие и способы его смещения.
Химия – наука о невидимом. Проводя эксперименты, мы имеем возможность наблюдать и
осмысливать полученный результат, а он далеко не всегда очевиден. Поэтому считаю, что
для качественного усвоения учебного материала в большинстве случаев необходимо
моделирование протекающего процесса.
Программа Microsoft PowerPoint позволяет учителю не только создать модель процесса, но и
анимировать ее. Практика показывает, что использование подобных моделей активизирует
деятельность учащихся, позволяет им сделать правильные выводы в более короткие сроки.
Использование презентации позволяет учителю направить работу учеников таким образом,
что по окончании урока в тетради ученика остается опорный конспект, то есть система, в
которой можно проследить все логические взаимосвязи. Наличие такого конспекта помогает
при самостоятельной работе. Безусловно, и сам учитель, готовясь к уроку, создавая
презентацию, систематизирует свою деятельность, получает более широкие возможности
акцентировать внимание на наиболее важных моментах рассматриваемой темы.
Очень важно, что работа с компьютерной презентацией позволяет учителю на уроке
«освободить руки». Урок становится более динамичным, появляется возможность перехода
от монолога (традиционная лекция с демонстрациями и записями на доске) к активному
диалогу с учениками, проверке усвоения материала и корректировке этого усвоения по ходу
урока. На уроках такого типа учащиеся более мотивированы не только к изучению предмета,
но и к активному мышлению.
Таким образом, использование компьютерной презентации не только позволяет ускорить
изложение материала и сделать его более доступным для понимания, но и позволяет делать
вполне результативные шаги для достижения общепедагогических целей – развития
мыслительных и познавательных способностей учеников.
Цель урока:
систематизировать знания учащихся о необратимых и обратимых реакциях;
изучить состояние химического равновесия и его особенности;
обосновать необходимость смещения химического равновесия;
изучить факторы, влияющие на смещение химического равновесия;
развить навыки рассуждений при решении заданий, связанных с необходимостью сместить
химическое равновесие обратимой химической реакции.
Оборудование и реактивы:
1. компьютер (Microsoft Windows XP, Microsoft Office Word 2003, Microsoft PowerPoint,
проигрыватель Windows Media), видеопроектор, экран, кипяток, лед, зажим для пробирок,
спиртовка.
2. химическая посуда: пробирки, химические стаканы,
3. крахмальный клейстер, спиртовой раствор иода с добавлением раствора иодида калия,
бутылочка с газированной водой.
Ход урока.
Деятельность учителя
Деятельность учеников
(коррекция деятельности учащихся проводится на каждом этапе урока)
Организационный момент
Проверка готовности к уроку
Здравствуйте, приготовьтесь к уроку,
присаживайтесь, откройте тетради.
Сегодня мы обсуждаем одну из Записывают
важнейших тем химической кинетики: тетрадь
«Химическое равновесие и способы его
смещения»
С + О2 = СО2
N + O2
2NO
тему
урока
Мы с вами уже давно знаем о том, что Записывают
химические
реакции
бывают схему - классификацию
необратимыми и обратимыми.
в
РИО
горение
Разложение
некоторых
веществ
1. Выпадает осадок
Какие
же
реакции
необратимыми?
называют Глядя на текст слайда отвечают
на поставленный вопрос;
записывают .
2. Образуется газ
3. Образуется очень слабый
электролит Н2О
Необратимая реакция
aА + bВ = nАВ
CA и CB стремятся к нулю
CAB максимально возрастает
V = kCaA · CbB
С
моль/л
Изменение
концентрации
исходных веществ
Необратимая
реакция
aА + bВ = nАВ
V = kCaA · CbB
Изменение
концентрации
продуктов реакции
t (сек)
Посмотрим, как протекают эти реакции.
Перед вами модель процесса.
Просматривают анимацию,
отвечают
на
поставленные
вопросы:
1. Как изменяются концентрации
1. Уменьшаются.
исходных веществ?
2. Возрастают.
2. Продуктов реакции?
3. Уходят из зоны реакции.
3. Что происходит с продуктами
реакции?
(При ответе на последний вопрос
обычно
звучат
частные
ответы:
«выделяется газ, выпадает осадок,
образуется вода». В этом случае
обобщающий
ответ
проговаривает
учитель.)
Рассмотрите график процесса.
Каково направление реакции?
Дайте
определение
необратимой
реакции.
Участвуют
в
обсуждении,
самостоятельно или при помощи
учителя
определяют,
что
реакция протекает в одном
направлении.
Формулируют и записывают
определение:
Необратимыми
называются
реакции, протекающие только в
одном направлении. Продукты
уходят из зоны реакции.
Колебательная
реакция
БриггсаРаушера.
Просматривают видеофрагмент.
Внимательно
просмотрите
видеофрагмент.
Можно ли считать реакцию такого типа Нет, реакция не соответствует
необратимой? Почему?
определению. Очевидно, что
протекают разные реакции, так
как
окраска
изменяется
поочередно.
Правильно. Эта реакция пример
обратимого процесса.
Обратимых
реакци
значительно
больше,
чем
необратимых.
Большинство процессов, протекающих
в
живых
организмах,
являются
обратимыми.
Подавляющее большинство химических
производств основано на протекании
обратимых химических процессов.
Поэтому очень важно разобраться в
механизме их протекания.
Обратимая реакция
aА + bВ
nАВ
Обратимая реакция
aА + bВ
aА + bВ = nАВ
прямая реакция
nАВ
nАВ = aА + bВ
обратная реакция
2KClO3 → 2KCl + O2
NaOH + HCl → NaCl + H2O
N2 + 3H2 → 2NH3
AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3
SO2 + H2O → H2SO3
CH4 + O2 → CO2 + 2H2O
2SO2 + O2 → 2SO3
HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H2O
Пояснения по слайдам: процесс
протекает в замкнутой системе.
Сначала протекает только реакция
образования продуктов (прямая), но по
мере
накопления
продуктов
уменьшается концентрация исходных
веществ, а, следовательно, и число
эффективных
соударений.
Прямая
реакция замедляется. Так как продукты
на удаляются из зоны реакции, то их
концентрация
становится
«критической» и начинается реакция
разложения
продуктов
(обратная),
сопровождающаяся
образованием
исходных веществ.
1. Протекание скольких реакций вы
увидели? В каких направлениях они
протекают? Как называются?
2. Как называется знак «двойная
стрелка» в уравнении реакции?
3. Дайте определение обратимой
реакции.
Просматривают
материал
слайда.
1. Протекают две реакции в
противоположных
направлениях.
Проговаривают и записывают:
Прямая
–
реакция,
протекающая в направлении
образования продуктов.
Обратная
–
реакция,
протекающая в направлении
образования исходных веществ.
2. Знак обратимости химической
реакции.
3. Формулируют и записывают
определение:
Обратимые
–
реакции,
одновременно протекающие в
прямом
и
обратном
направлениях.
Просмотрите свои записи.
Какие из реакций, уравнения которых
вы видите, являются обратимыми?
(Обратите внимание на тип реакции:
соединения,
разложения,
обмена,
замещения).
Обратимыми являются реакции:
№ 3 – синтез аммиака;
№ 5 – получение сенистой
кислоты (она нестабильная,
слабый электролит);
№ 7 – синтез оксида серы (VI);
№ 8 – синтез метилформиата.
Выпишите уравнение реакции синтеза Один из учеников выходит к
оксида серы (VI).
доске, остальные записывают в
тетради.
2SO2 + O2 ↔ 2SO3
Запишите кинетические уравнения для
прямой и обратной реакций.
υ = kC2SO2 CO2
υ = kC2SO3
Возможно ли состояние системы, при
котором скорости прямой и обратной
реакций станут равными?
Химическое динамическое
равновесие
При данных условиях
Концентрации
исходных веществ
остаются
неизменными
Концентрации
продуктов реакции
остаются
неизменными
Химическое равновесие
Vпрямой реакции = Vобратной реакции
Vтечения
С
моль/л
Vрыбки
Сравн.
t (сек)
Да, конечно.
Такое состояние обратимой системы
называют состоянием химического
динамического равновесия.
Рассмотрим
особенности
такого
состояния системы.
Обратите внимание на то, что
концентрации исходных веществ и
продуктов не изменяются так долго,
пока не изменятся внешние условия.
Следовательно, скорости прямой и
обратной реакций равны. На графике
состояние
равновесия
выделено
красным цветом.
Для того, чтобы лучше представить
себе понятие динамического равновесия
посмотрите на рыбку, плывущую
против течения реки, со скоростью
течения.
Придумайте примеры динамического
равновесия.
Записывают подзаголовок.
Отмечают
и
записывают
особенности
состояния
динамического равновесия.
(неизменность
концентраций,
равенство
скоростей
при
неизменных внешних условиях)
Чертят график.
О том, какие условия следует изменить,
и что при этом произойдет нам
расскажет
принцип
подвижного
равновесия, то есть принцип Ле
Шателье.
Таким образом, смещение равновесия –
это создание таких условий, при
которых одна из реакций получит
преимущество,
будет
протекать
быстрее.
Как вы думаете, для чего принцип Ле
Шателье применяют на практике.
Рассмотрим, как влияют на смещение
равновесия изменения концентрации,
температуры, давления.
Читают
и
формулировку.
Принимают
обсуждении.
участие
в
Варианты: «Девочка на шаре»,
одинаковое число входящих и
выходящих
в
помещение
Что нужно сделать, чтобы система супермакета…
перестала быть равновесной?
Изменить условия.
Внимательно рассмотрите график.
изменения
внешних
Почему
химики
говорят
не
о После
условий
равновесие
будет
нарушении, а о смещении равновесия?
достигнуто, но уже в другой
точке.
Принцип Ле Шателье
Анри Луи
Ле Шателье
Если на систему,
находящуюся в состоянии
химического равновесия,
оказывать внешнее
воздействие (изменить
концентрацию, температуру
или давление), то равновесие
сместится в сторону
преимущественного
протекания того процесса,
который ослабит
произведенное воздействие.
записывают
Чтобы увеличить количество
полезных продуктов.
Увеличим концентрацию исходных Беседуют с учителем,
веществ.
Делают выводы.
Кто заметил, что произошло?
Правильно
увеличилась
скорость
прямой реакции.
Говорят: равновесие сместилось вправо.
Посмотрим опыт.
Влияет ли изменение концетрации Да.
одного
вещества
на
изменение
концентрации других веществ?
Как именно?
Ответить на этот вопрос нам поможет
следующий слайд.
Изменение
концентрации
Сисх.в-в
Спрод.
Сисх. в-в
Спрод.
Направление смещения
равновесия
Вправо
(образуются продукты)
Влево
(образуются исходные вещества)
Итак, каким образом нужно изменить
концентрацию исходных веществ и
продуктов реакции, чтобы сместить
равновесие
а) вправо – в сторону образования
продуктов реакции?
б) влево – в сторону образовании
исходных веществ?
Записывают после обсуждения.
а) увеличить концентрацию
исходных веществ; уменьшить
концентрацию продуктов;
б) уменьшить
концентрацию
исходных веществ; увеличить
Таким образом, принцип смещения концентрацию продуктов.
равновесия – это «принцип наоборот».
Следующий фактор, который мы
рассмотрим – изменение температуры.
(-Q) аА + вВ
сАВ (+Q)
эндотермическая
реакция
экзотермическая
реакция
(-Q)
(+Q)
V(эндотерм.)
(-Q) аА + вВ
V(экзотерм.)
сАВ (+Q)
эндотермическая
реакция
экзотермическая
реакция
(-Q)
(+Q)
V(эндотерм.)
V
Изменение
температуры
Направление смещения
равновесия
Т
Участвуют в обсуждении.
А при понижении температуры?
Преимущественно
протекает
экзотермическая реакция.
(экзотерм.)
В сторону эндотермической
реакции
(-Q)
В сторону экзотермической
реакции
Т
Повысим температуру в равновесной Участвуют в обсуждении.
системе.
Какая реакция идет быстрее?
Конечно та, которой необходима
дополнительная энергия, то есть
эндотермическая.
(-Q)
Оформим общий вывод.
Проговаривают и записывают:
1) при повышении температуры
равновесие смещается в сторону
эндотермической реакции;
2) при понижении – в сторону
экзотермической реакции.
Проведем опыт:
Ученики наблюдают, затем
В пробирку с крахмальным клейстером отвечают
на
поставленный
добавим несколько капель раствора вопрос.
иода, с добавлением небольшого
количества иодида калия.
Клейстер окрасится в синий цвет.
Нагреем пробирку в стакане с горячей
водой. Окраска исчезнет.
Охладим пробирку в стакане с
холодной
водой.
Синяя
окраска
появится вновь.
Каковы тепловые эффекты прямой и
обратной реакции?
(Прямая – экзотермическая;
обратная – эндотермическая.)
P V C
P V C
Изменение
давления
Р
Р
Чем отличается газообразное состояние Участвуют в обсуждении.
вещества от твердого и жидкого?
Конечно, тем, что расстояния между
частицами значительно больше самих
частиц. Следовательно, газы сжимаемы.
Обратим внимание на взаимосвязь Комментируют, делают выводы,
между изменением давления, объема и записывают.
концентрации.
(Можно использовать в качестве
демонстрации
бутылочку
с
газированной водой. Открыв ее, мы
уменьшим давление в системе.)
Как изменить давление, если объем
изменить невозможно?
Изменить концентрацию.
Учитель комментирует слайд.
Проговаривают,
конспект.
Подведем итоги.
Учащиеся
просматривают
составленный ими опорный
конспект,
пользуясь
им
подводят краткий итог по уроку.
Направление смещения
равновесия
В сторону уменьшения
числа частиц
дополняют
В сторону увеличения числа
частиц
Возможность
лечения
Учитель
еще
раз
подчеркивает
практическую значимость знаний о
химическом равновесии, способах его
смещения для создания оптимальных
условий при производстве важнейших
химических продуктов.
Сместите равновесие в сторону
выхода продуктов реакции:
2NF3(г) + 3H2(г)
6HF(г) + N2(г) + Q
C(г) + 2N2O (г)
CO2(г) + 2N2(г) – Q
I2(г) + 5CO2(г)
I2O5(г) + 5CO(г) – Q
МОУ лицей № 42
Г. Люберцы
Московской области
Работа выполнена
учителем химии
Федоровой
Евгенией Анатольевной
2010 г.
Закрепление и домашнее задание.
Выполняют задание для реакции
Контроль и коррекция деятельности № 1:
учащихся.
Необходимо
увеличивать
концентрацию
исходных
веществ
и
уменьшать
концентрацию продуктов;
понижать
температуру
и
давление.
Записывают домашнее задание.
Окончание урока.
Литература
1. «Настольная книга учителя химии 11 класс». / Габриелян О.С., Лысова Г.Г.,
Введенская А.Г./ «Дрофа»/ Москва 2003г.
2. «Химия11» учебник для базового уровня/ Габриелян О.С./ «Дрофа»/ Москва 2009г.
3. Сайт «Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов »/ http//www.schcoolcollection.edu/ru