Смещение химического равновесия




Скачать 136.78 Kb.
НазваниеСмещение химического равновесия
Дата конвертации15.06.2013
Размер136.78 Kb.
ТипУрок

  1. Предмет - химия.

  2. Класс, профиль - 11 класс, базовый уровень

3. Ф.И.О. педагога, ОУ № - Чунихина Елена Ивановна, МОУ СОШ №68 г.Липецка

4. Программно - методическое обеспечение:

  • учебник Кузнецова Н.Е., Литвинова Т.И., Левкин А.Н. Химия. 1.ч., 2.ч.11 класс. - М. Вентана - Граф.

5. Тема урока: Смещение химического равновесия.

6. Цель: формирование на межпредметном уровне представлений о химическом равновесии, как динамическом состоянии реагирующей системы, и умений решать задачи по способам его смещения.

7. Основные понятия: принцип Ле Шателье.

8. Планируемые результаты:

  • Раскрытие роли химии в жизни общества на примере химического процесса связывания азота.

  • Развитие представлений о состоянии химического равновесия.

  • Формирование представлений о принципе Ле Шателье.

  • Развитие умений на конкретных примерах объяснять способы смещения химического равновесия, применяя принцип Ле Шателье или следствия из него.

  • Развитие научного мышления учащихся при раскрытии причинно-следственных связей, сравнении и анализе химических процессов, применении знаний и умений в новых ситуациях.


9. Ведущие приемы:

    • постановка межпредметных вопросов, в том числе проблемно-поискового характера;

    • использование метода аналогий при составлении моделей;

    • обращение к историческому материалу;

    • организация акцентированных наблюдений;

    • составление обобщенных схем;

    • выполнение комплексных заданий;

    • химический эксперимент.


10. Средства обучения:

  • схема «Модель химического равновесия «Супермаркет»; рисунки «Изменение энергии Гиббса в необратимой и обратимой реакциях», «Принцип сжатой пружины – принцип вредности – принцип наоборот»;

  • прибор для определения состава воздуха;

  • шаростержневая модель молекулы азота;

  • «Химический тренажер»;

  • портреты Ле Шателье, Нобеля;

  • мультимедиа «Виртуальная лаборатория»



11. Ход урока:

  1. Самоопределение к деятельности (3 мин)


Эпиграф:

«Всегда говорилось, что англичане господствуют на море, а французы на суше, немцам же оставался только воздух».

(американец Э. Слоссон)


  • К какому периоду истории относится это высказывание?

  • Эксперимент по определению состава воздуха.

  • Каков состав воздуха?

  • Что вы знаете о применении кислорода и азота?

  • Чем привлек немцев воздух?

  • Какие есть мнения?


II. Актуализация знаний и фиксация затруднения в индивидуальной деятельности (6 мин)


  1. Каково строение азота, его физические и химические свойства?

  2. Напишите реакцию прямого окисления азота воздуха при электрическом разряде.

  3. Как вы думаете, почему этот способ не получил распространения?

  4. Напишите реакцию взаимодействия водорода с азотом.

  5. Какая эта реакция? Какие реакции называются обратимыми?

  6. Что такое скорость химической реакции?

  7. Какие факторы на нее влияют?

  8. Как же термодинамика объясняет возможность протекания обратимых процессов?

  9. Дайте определение химического равновесия.

Работаем с рисунком:

«Изменение энергии Гиббса в необратимой и обратимой реакциях» (приложение №1).


  1. Постановка учебной задачи (2 мин)


Вернемся к обратимой реакции азота с водородом:

3H2 + N2 ó 2NH3 + Q

  • «Или, как сменится год, золотые засеивай злаки,

Там, где с полей собрал урожай, стручками шумящий»,

- писал Вергилий. О чем это он?

  • Можно ли с помощью грозовых дождей и бобовых растений обеспечить землю усвояемым азотом?

  • Человек нарушает почвенный природный баланс, он обязан его восстановить. Но как это сделать?

  • При обычных условиях азот неактивен. Недаром азот воздуха сравнивают с летящей птицей, которую трудно поймать. Какая проблема встает перед нами?

Какова проблема урока?

Как химически связать азот воздуха?

Давайте конкретизируем проблему.

Как сместить равновесие в сторону образования продукта реакции?

Назовите тему урока:

Смещение химического равновесия

  1. Построение проекта выхода из затруднения (18 мин)

Кстати: В нашей теме средства наглядности ограничены. Особенно трудно объяснить динамический характер химического равновесия. Воспользуемся для этого методом аналогий.

Представим себе крупный супермаркет, занимающий двухэтажное здание. В нижнем этаже находятся служебные помещения, автостоянка и камера хранения. На втором этаже – торговый зал. Оба этажа связаны эскалаторами. Поскольку главный процесс – покупка – происходит на втором этаже, то уподобим поток покупателей по эскалатору, работающему на подъем, прямой реакции, а возвращение по второму эскалатору – обратной реакции.

Начало рабочего дня. Первые покупатели поднимаются в торговый зал, поток их все увеличивается, но обратного движения пока нет, поскольку никто еще не успел сделать покупки. Аналогия: в начале обратимой реакции идет прямой процесс, а обратный – практически нет. Со временем обратный

поток покупателей начинает увеличиваться, и к середине рабочего дня потоки покупателей по обоим эскалаторам выравниваются. Устанавливается

своего рода равновесие: численность покупателей в торговом зале практически не меняется, хотя ежеминутно происходит обновление. Этот

пример убедительно показывает, что равновесие не означает прекращения процесса, ведь оба эскалатора работают бесперебойно.

Покажем с помощью этой модели, как влияют на равновесие внешние условия. Допустим, что в торговом зале на втором этаже объявили распродажу с большими скидками. Это сразу же привлечет множество новых покупателей, которые ринутся вверх по эскалатору. Концентрация покупателей в торговом зале резко увеличится. Однако через какое-то время все они начнут возвращаться обратно, и постепенно потоки по обоим эскалаторам (т.е. скорости прямой и обратной реакций) вновь выравнятся. Вновь наступит равновесие, и концентрация покупателей в торговом зале снова станет стабильной, но большей, чем до объявления распродажи.

Таким образом, состояние равновесия сохраняется сколь угодно долго при неизменных внешних условиях. Как только эти условия изменяются, система переходит из одного состояния равновесия в другое.

Работа в виртуальной лаборатории (группа - 4 человека - две соседние парты). Выбор критериев.

Знает каждый до полной ясности,

Что опасно в лаборатории:

Чуть ошибся, и в крематории.

Ну, а здесь ты как в санатории,

Эта техника - без опасности!


Рекомендации для групп:


  1. По каким характерным особенностям можно распознать химическое равновесие?

    • В смеси одновременно присутствуют и начальные вещества (реагенты), и … (продолжите фразу).

    • Концентрации реагентов и продуктов со временем не меняются, если только нам не понадобится изменить условия процесса (какие?)

    • На любое не слишком сильное воздействие извне, меняющее условия реакции, равновесная система отвечает своеобразно. Как именно это происходит?




  1. Работаем в виртуальной лаборатории: (приложение 2)выясняем, какое влияние оказывает на смещение равновесия изменение:

2NO2 (бурый газ) ó N2O4 (бесцветный газ) + Q

  • температуры

  • давления

  • концентрации

  • введение катализатора

При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндо (экзо?) термической реакции.

При повышении давления равновесие смещается в сторону, ведущей к уменьшению (увеличению?) объема системы.

При увеличении концентрации реагентов равновесие смещается в сторону продуктов (реагентов?) реакции.

Катализаторы в равной степени ускоряют как прямую, так и обратную реакцию и поэтому…

  1. Как сместить равновесие в сторону получения аммиака?

3H2 + N2 ó 2NH3 + Q

Т - ?

Р - ?

[H2] и [N2] - ?

  1. Продолжите схемы:

А (г) + В (г) ó АВ (г) + Q

T =>

P =>

[A] и [B] =>

-4-

АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЙ:


А (г) + В (г) ó АВ (г) + Q

I. T => - Q

II. P => V системы

III. [A] и [B] => [AB]


Направление смещения химического равновесия определяется правилом, сформулированным в 1884 году французским физикохимиком Анри Луи Ле Шателье (1850 – 1936) – принцип Ле Шателье.

Записываем: Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывать внешнее воздействие (изменить давление, концентрацию веществ или температуру), то равновесие сместится в сторону протекания того процесса, который ослабляет произведенное воздействие.

Принцип Ле Шателье – это принцип «вредности», принцип «наоборот», принцип «сжатой пружины».

Демонстрация рисунка (приложение3).


Кстати: Ле Шателье (приложение 4) запатентовал этот способ в 1901 году (высокое давление, катализаторы Fe и Pt), но налажен был синтез в Германии.

За разработку научных основ процесса синтеза аммиака и за его промышленное оформление немецким исследователям Ф. Габеру (в 1918 г.) и К. Бошу (в 1931 г. – развитие метода) присуждена Нобелевская премия, которая вручается уже на протяжении 105 лет.


Кстати: Альфред Нобель (приложение 5) родился в 1833 году в Стокгольме. В разные годы он жил в России, США, Франции, а умер в 1896 году в итальянском городе Сан-Ремо. Целый ряд его научных открытий, среди которых и изобретение динамита, сделал Нобеля одним из самых богатых людей в мире. Это позволило ему основать фонд в 33 миллиона шведских крон, предназначенный для ежегодного премирования тех, кто внес наибольший вклад в интеллектуальную сокровищницу человечества. Фонд был разделен на пять равных частей, которые и составили пять премий: за выдающиеся достижения в области физики, химии, медицины, литературы и в борьбе за мир.

В 1900 году, спустя четыре года после смерти Нобеля, король Швеции Оскар II учредил комитет Нобелевского фонда. Нобелевская премия самая престижная (лауреаты получают более миллиона долларов).

Но, может быть, ученые и писатели мечтают о ней не только из-за денег. Каждый год в День Нобеля в комнату лауреата заходят белокурые скандинавские девушки в венках с зажженными свечами и с тихим пением приносят в постель завтрак.

Видеофрагмент: «Стокгольм. Королевский дворец».

«Мне бы хотелось изобрести вещество или машину, обладающие такой разрушительной мощностью, чтобы всякая война вообще стала невозможной», - он ненавидел войну и изобрел динамит. Мечтал с детства о литературной карьере, писал стихи, а стал ученым. Хотел любить и быть любимым, но своего единственного человека так и не встретил.

У каждой проблемы, как и у медали Нобеля, всегда две стороны. Мы с вами, решая проблему связывания азота, хотели утолить голод земли, получать у-добр-ения (от слова «добро», т.е. приносить ей пользу).

А ведь соединения азота используются не только в производстве минеральных удобрений, красителей и продуктов органического синтеза,

и в производстве взрывчатых веществ и порохов. Во времена Габера и Боша аммиак был необходим для ведения войны. Почти сразу же после начала I мировой войны британский флот блокировал Германию, в результате чего в эту страну перестал поступать нитрат из Чили (наилучшее природное сырье). Возвращаемся к эпиграфу.

Развитие азотной промышленности послужило толчком к созданию мощной немецкой химической индустрии. Своим открытием ученые дали страшное оружие в руки германских милитаристов. Габер активно участвовал в этой компании, являясь руководителем химической службы рейхсвера. По иронии судьбы, после того как промышленные магнаты Германии, в том числе и химические, привели к власти Гитлера, Габер попал под действие расистских законов нацистов и был вынужден эмигрировать в Швейцарию. Рассказала я эту историю с той целью, чтобы показать, что даже самые лучшие намерения можно извратить и заставить науку служить целям разрушения.


  1. Первичное закрепление во внешней речи (5 мин)


Повторяем алгоритм – следствия из принципа Ле Шателье.


Химический тренажер


В какую сторону сместится химическое равновесие при повышении температуры и давления, при увеличении концентрации реагирующих веществ в следующих системах:

  1. N2 + O2 ó 2NO – Q

  2. Cl2 + H2 ó 2HCl ( г) + Q

  3. CO + 2H2 ó CH3OH (г) + Q

  4. 2HBr (г) ó H2 + Br2 (г) – Q

  5. C2H4 + H2 ó C2H6 + Q

  6. С4H10 ó C4H6 + 2H2 – Q



VI. Самостоятельная работа с самопроверкой (3 мин)


Вариант – 1


В какую сторону сместится химическое равновесие системы


2NO + O2 < => 2NO2 + Q

а) при понижении температуры

б) при повышении давления

в) при увеличении концентрации кислорода?


Вариант – 2


В какую сторону сместится химическое равновесие системы


2SO2 + O2 ó 2SO3 + Q

а) при повышении температуры

б) при понижении давления

в) при увеличении концентрации оксида серы (IV)?


Учащиеся самостоятельно проверяют работу по образцу с выявлением причин ошибок и их исправлением.


      1. Включение нового в систему межпредметных знаний (3 мин)


В окружающем нас мире живое и неживое подчиняются общим законам природы. Чаще всего мы используем этот принцип для того, чтобы подобрать условия, увеличивающие выход необходимого продукта. Реже говорим о том, как сократить выход вредного продукта.

Вспомним такой метод лечения, как гомеопатия. Метод заключается в применении очень малых доз тех лекарств, которые в больших дозах вызывают у здорового человека признаки какого-нибудь заболевания.

Как же в данном случае действует лекарство-яд?

В организм вводят продукт нежелаемой реакции, и по принципу Ле Шателье равновесие смещается в сторону … (исходных веществ). Процесс, вызывающий болезненные нарушения в организме, угасает.

В жизни можно найти множество примеров «сопротивления внешним воздействиям». Вот простая и всем знакомая ситуация. В нормально действующей экономике должно существовать равновесие между общей суммой находящихся в обращении денег и теми товарами, которые можно на эти деньги купить.

Что будет, если «внешним воздействием» окажется желание


правительства напечатать денег больше, скажем, чтобы рассчитаться с долгами?

В строгом соответствии с принципом Ле Шателье, равновесие между товаром и деньгами будет смещаться таким образом, чтобы…

(ослабить удовольствие граждан от обладания большим количеством денег).

А именно, цены на товары и услуги вырастут, и тем самым будет достигнуто новое равновесие. (приложение 6)



      1. Рефлексия деятельности (итог урока) (5мин)


Давайте соотнесем цель урока с результатами деятельности.

    • Какова была проблема?

    • Как мы ее решили?

    • Прием «Синквейн».

    • Что нового узнали на уроке?

    • В чем еще остались затруднения?

    • Оцените работу класса и свою собственную.


Хотелось бы, чтобы вы в будущем исправили недоработку Нобелевского комитета по отношению к российским ученым и пополнили ряды лауреатов.

Вручение медалей.


Решая проблему связывания азота, мы рассмотрели способы смещения химического равновесия. Для химиков важно понимание сути процессов, их химизма. Только на этой основе можно строить реальную технологию.

Кстати: В годы I мировой войны вручалась еще одна премия в области химической технологии. Это премия имени нашего земляка, замечательного ученого, Леона Николаевича Шишкова, учрежденная Русским физико-химическим обществом и вручавшаяся дважды: первый раз в 1912 году – Тамману (Германия) и последний в 1916 году – Гулевичу (Россия). Л.Н. Шишков был одним из 12 химиков, учредивших в 1857 году (на следующий год исполняется 150 лет со дня создания) Французское химическое общество, которое в 1931 году возглавил Анри Луи Ле Шателье.

Вручение благодарностей совета музея Шишковых.


Задание на дом: параграф 24.9, упражнение 7.

Какие характерные особенности имеет следующая реакция:


Химик толкает реакцию в спину:

«Давай-ка тебя я немного подвину!»

Она отвечает: «Ты знаешь меня:

Ни часа, ни дня не могу без огня!

И чтобы улучшить мое настроение,

Прошу, даже требую: выше давление!

К тому же учти: я – такая реакция,

Что мне реагентов важна концентрация».

И химик подумал: «Теперь мне все ясно.

Тепло поглощаешь – и это прекрасно!

Как только под колбой зажгутся горелки,

Ступай-ка, реакция, прямо по стрелке.

Вот это цветочки, но будут и фрукты –

Повысит давление выход продукта!

Еще концентрация…Да, ты права:

Побольше я выдам тебе вещества».

Реакция стала работать послушно,

Продукт образуя полезный и нужный.

Такой вот привиделся химику сон.

Какие же выводы сделает он?


12. Приложения.

Приложение 1.


Как же термодинамика объясняет возможность протекания обратимых и необратимых процессов?


Рисунок

«Изменение энергии Гиббса в необратимой и обратимой реакциях»


Вы знаете, что условием самопроизвольного течения процесса в закрытой системе (при постоянных давлении и температуре) является уменьшение изобарно-изотермического потенциала G. Для необратимой реакции (см. рисунок) такое понижение сопровождает реакцию до са­мого конца вплоть до полного превращения исходных веществ в продукты, и обратный процесс термодинамически запрещен, поскольку будет



сопровождаться увеличением энергии Гиббса. Для обратимой реакции функция G проходит через минимум (рис.). Значит, и прямая, и обратная реакции термодинамически возможны, так как до дна «энергетической ямки» сопровождаются понижением энергии Гиббса.
Образно представить протекание обратимой и необратимой реакций
можно с помощью той же диаграммы. Вообразите, что это вовсе не
графики функции, а наклонные поверхности, по которым вы катаете
шарик — химическую реакцию. Из
положения 1 шарик скатится необратимо к продуктам реакции, и его самопроизвольное движение в обратном направлении невозможно. Из положения 2 обратимого процесса шарик, поколебавшись, скатится в


обратимая

реакция

состояние

равновесия
«ямку» минимума энергии и не станет забираться к продуктам реакции, Очевидно, что такое устойчивое состояние шарика достижимо не только из положения 2, но и из положения 3,

причем процесс также идет самопроизвольно.

Что это за состояние, характеризующее систему «на полпути» от одних веществ к другим?


Приложение 3.

Принцип Ле Шателье


Приложение 4.




Ле Шателье


Приложение 5.





Приложение 6.

Денежная масса.




Приложение 2.

Виртуальная лаборатория.


Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Смещение химического равновесия iconПлан лекции Кривая is как выражение равновесия товарного рынка. Кривая lm как выражение равновесия денежного рынка
Вспомним, что условие равновесия на рынке благ определяется как равенство утечек и вливаний

Смещение химического равновесия iconЛекция №9 Обратимые и необратимые процессы
Обязательным условием для протекания обратимых процессов является соблюдение механического равновесия (равенство давлении), теплового...

Смещение химического равновесия iconПрограммы «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации» на территории Брянской области
Учитывая опасность не только применения, но и дальнейшего хранения химического оружия, Российская Федерация в 1993 г подписала и...

Смещение химического равновесия iconУничтожению химического оружия Стандарт содержит общие требования по созданию, внедрению и обеспечению функционирования на объектах по уничтожению химического
Гост р 52724-2010 Системы экологического менеджмента. Общие руководящие указания по созданию, внедрению и обеспечению функционирования...

Смещение химического равновесия iconРеферат История создания химического оружия
В конце XX в в печати очень широко обсуждалась тема уничтожения химического оружия в России. Сша на это уничтожение выделили целевые...

Смещение химического равновесия iconРабота на конкурс Северный Кавказ природная жемчужина России. Проблемы экологического равновесия анализ реализации образовательного проекта или программы изменений
Северный Кавказ – природная жемчужина России. Проблемы экологического равновесия

Смещение химического равновесия iconНа объекте ухо в Почепском районе Брянской области приступили к уничтожению химического оружия
Июня 2011 года на втором пусковом комплексе Почепского объекта по уничтожению химического оружия начались пуско-наладочные работы...

Смещение химического равновесия iconКонспект Тема №9
Не исключается возможность использования в тех или иных ситуациях средств массового поражения. При применении оружия массового поражения...

Смещение химического равновесия iconОб уничтожении химического оружия принят Государственной Думой 25 апреля 1997 года в ред. Федеральных
Настоящий Федеральный закон устанавливает правовые основы проведения комплекса работ по уничтожению химического оружия, хранящегося...

Смещение химического равновесия iconПояснительная записка к проекту постановления Правительства Российской Федерации
Конвенция) в мае 2011 года превзойден рубеж по уничтожению 50 химического оружия по президентской программе «Уничтожение запасов...

Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©knu.znate.ru 2013
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница