57. Формирование понятий о скорости хим реакций и факторах управления ею.

Центральным в системе знаний кинетики явл-ся понятие о скорости хим р-ций. Для изучения его наиболее рацио­нальны исследовательские формы сочетания слова и наглядности. Из средств наглядности важнейшее значение имеет хим эксперимент. Наблюдения быстро и медленно идущих р-ций при­водят уч-ся к выводу: хим превращения протекают с различной скоростью. Учитель дает определение скорости р-ции как изменения концентрации реагир-х в-в в ед вре­мени. Для выяснения влияния различных факторов на скорость хим реакции проводят исследов-кий эксперимент: параллельные опыты в одинаковых условиях, кроме варьируемого фактора. Для опытов подбирают р-ции с четко выраженным эф­фектом и протекающие во времени. О скорости р-ций судят по объему выделившегося газа, по интенсивности окраски, по помут­нениям. Для этой цели удобны р-ции Ме с кислотами, иодида калия с пероксидом водорода в сернокислой среде, тиосульфата натрия с H2SO4.. Они помогают выяснить:

1. Влияние природы реагирующих в-в на скорость реакции. Опираясь на представления учащихся о различной реакцион­ной способности галогенов, Ме, учитель разъясняет, что природа реагир-х в-в (строение атомов, степень окисле­ния, прочность хим связей, кристаллические решетки) определяет скорость их взаимодействия с др в-вами. Этот вывод иллюстрируют параллельными опытами взаимодействия одной и той же к-ты с различными Ме или одного и того же Ме с различными кислотами.

2. Влияние концентрации реагир-х в-в на скорость р-ции изучают аналогично. Варьирующим фактором в парал­лельных опытах будет концентрация. Учителю следует помнить, что суммарное уравнение р-ций отражает лишь отношения масс реагентов, а не мех-м превращений. (Он очень сложен, поэтому экспериментальные данные не подтвер­ждают расчеты скорости по формуле Гульдберга и Вааге.)

3. Влияние температуры на скорость хим р-ции. Те же опыты, но варьируемым фак­тором будет температура. Резкое возрастание скорости р-ции с повышением температуры, необъяснимое с позиций известной уч-ся кинетической теории, может послужить основой для созда­ния проблемной ситуации. Для ее разрешения вводят понятие об Е активации и активированном комплексе, исп-т схе­мы. Энергия активации обычно меньше, чем Е полного раз­рыва хим связей в исходных в-вах, поэтому путь р-ции ч\з образование промежуточных неустойчивых соедине­ний энергетически более выгоден, чем путь ч\з полный разрыв связей.

4. Влияние поверхности соприкосновения реагир-х в-в на скорость хим р-ции исследуют на примерах взаимодействия твердых в-в разной степени дисперсности с жидкими или газообразными в-вами (Ме и кар­бонатов с к-тами, железа с кислородом).

5. Влияние катализаторов на скорость хим превраще­ний, известное уч-мся из курса VII класса, рассматривается здесь более глубоко: изуч-тся специфичность действия катализа­торов, зависимость их действия от условий (температуры, наличия примесей, поверхности соприкосновения с реагентами). Отмечается сходство факторов, влияющих на скорость хим р-ции и на катализ. Это помогает уч-мся- сделать вывод о хим природе катализа, исп-ть для объяснения теорию промежу­точных соединений. Согласно этой теории, на поверхности катали­затора обр-ся непрочное промежуточное соединение с реагир-ми в-вами, кот впоследствии под воздействием различ­ных факторов превращается в продукты р-ции. Существенно при этом, что энергия активации значительно уменьшается. Для иллю­страции каталитического ускорения можно исп-ть взаимо­действие Al с I2 в присутствии воды, разложение KClO3 и H2O2 под действием MnO2, р-цию разложения H2O2 под действием дихромата аммония, в процессе кот обр-ся устойчивый про­межуточный комплекс синего цвета, постепенно разлагающийся с образованием исходного в-ва.