Тема урока: Горение и медленное окисление. Оксиды. Тепловой эффект реакций.
Задачи:
1.Образовательная: раскрыть значение знаний о сущности горения и медленного окисления для развития науки и техники, жизни людей; актуализировать опорные знания о процессе горения с учётом материала, усвоенного на уроках других учебных дисциплин; сформировать знания учащихся о тепловых эффектах реакции.
2.Развивающая: развивать общеучебные компетенции: умение слушать, делать записи, применять полученные знания в практической деятельности; развивать познавательную активность, умение наблюдать окружающий мир, анализировать условия его развития, используя знания из других учебных дисциплин (история, литература, география).
3.Воспитательная: воспитывать отношение к химии как к одному из фундаментальных компонентов естествознания;воспитание желания активно, с интересом учиться; создать условия положительного отношения к знаниям, к процессу учения; содействовать формированию мировоззренческих понятий (причинно-следственная связь, познаваемость мира и природы).
Тип: изучение и первичное закрепление новых знаний.
Методы: беседа, объяснение.
Ход урока:
1.Мобилизирующий момент.
2.Проверка ЗУН:
Задания для проверки домашнего задания.
Поставьте знак «+», если предложенное утверждение подходит кислороду, и знак «-», если не подходит.
1. В промышленности получают из воздуха;
2. Сложное вещество;
3. При обычных условиях бесцветный газ;
4. Собирают вытеснением воздуха;
5. В природе встречается только в составе сложных веществ;
6. Собирают в перевёрнутый вверх дном сосуд;
7. В лаборатории получают из «марганцовки»;
8. Газ, имеющий запах;
9. Поддерживает горение;
10. Тяжелее воздуха;
11. При температуре – 183 0С превращается в жидкость;
12. Входит в состав минералов, горных пород, песка, воды;
13. При обычных условиях – жидкость;
14. Входит в состав воздуха;
15. Образуется в природе в процессе фотосинтеза.
3.Объяснение материала:
Горение – это первая химическая реакция, с которой познакомился человек. Огонь… Можно ли представить наше существование без огня? Он вошел в нашу жизнь, стал неотделим от нее. Без огня человек не сварит пищу, сталь, без него невозможно движение транспорта. Огонь стал нашим другом и союзником, символом славных дел, добрых свершений, памятью о минувшем.
Пламя, огонь, как одно из проявлений реакции горения, имеет и свое монументальное отражение. Яркий пример – мемориал славы .
Раз в четыре года в мире происходит событие, сопровождающееся переносом «живого» огня. В знак уважения к основателям олимпиад огонь доставляют из Греции. По традиции один из выдающихся спортсменов доставляет этот факел на главную арену олимпиады.
Об огне сложены сказки, легенды. В старину люди думали, что в огне живут маленькие ящерицы – духи огня. А были и такие, которые считали огонь божеством и строили в его честь храмы. Сотни лет горели в этих храмах, не угасая, светильники, посвященные богу огня. Поклонение огню было следствием незнания людьми процесса горения.
Олимпийский огонь
М.В.Ломоносов говорил: «Изучение природы огня и без химии предпринимать отнюдь невозможно».
Горение - реакция окисления, протекающая с достаточно большой скоростью,сопровождающаяся выделением тепла и света.
Схематически этот процесс окисления можно выразить следующим образом:
Реакции, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими (от греч. «экзо» - наружу).
При горении идет интенсивное окисление, в процессе горения появляется огонь, следовательно, такое окисление протекает очень быстро. Если скорость реакции окажется достаточно большой? Может произойти взрыв. Так взрываются смеси горючих веществ с воздухом или кислородом. К сожалению, известны случаи взрывов смесей воздуха с метаном, водородом, парами бензина, эфира, мучной и сахарной пылью и т.п., приводящие к разрушениям и даже человеческим жертвам.
Для возникновения горения необходимы:
горючее вещество
окислитель (кислород)
нагревание горючего вещества до температуры воспламенения
Температура воспламенения у каждого вещества различна.
В то время как эфир может воспламениться от горячей проволоки, для того чтобы поджечь дрова, нужно нагреть их до нескольких сот градусов. Температура воспламенения веществ различна. Сера и дерево воспламеняются при температуре около 270 °С, уголь – около 350 °С, а белый фосфор – около 40°С.
Однако не всякое окисление непременно должно сопровождаться появлением света.
Существует значительное число случаев окисления, которые мы не можем назвать процессами горения, ибо они протекают столь медленно, что остаются незаметными для наших органов чувств. Лишь по прошествии определенного, часто весьма продолжительного времени мы можем уловить продукты окисления. Так, например, обстоит дело при весьма медленном окислении (ржавлении) металлов или при процессах гниения.
Разумеется, при медленном окислении выделяется теплота, но это выделение вследствие продолжительности процесса протекает медленно. Однако сгорит ли кусок дерева быстро или подвергнется медленному окислению на воздухе в течение многих лет, все равно – в обоих случаях при этом выделится одинаковое количество теплоты.
Медленное окисление – это процесс медленного взаимодействия веществ с кислородом с медленным выделением теплоты (энергии).
Примеры взаимодействия веществ с кислородом без выделения света: гниение навоза, листьев, прогоркание масла, окисление металлов (железные форсунки при длительном употреблении становятся тоньше и меньше), дыхание аэробных существ, т. е. дышащих кислородом, сопровождается выделением теплоты, образованием углекислого газа и воды.
Познакомимся с характеристикой процессов горения и медленного окисления приведённой в таблице.
Характеристика процессов горения и медленного окисления
| Признаки реакции | Процесс | |
| Горение | Медленное окисление | |
| Образование новых веществ | Да | Да |
| Выделение теплоты | Да | Да |
| Скорость выделения теплоты | Большая | Небольшая |
| Появление света | Да | Нет |
Вывод: реакции горения и медленного окисления – это экзотермические реакции, отличающиеся скоростью протекания этих процессов.
II. Тепловой эффект химической реакции.
В каждом веществе запасено определенное количество энергии. С этим свойством веществ мы сталкиваемся уже за завтраком, обедом или ужином, так как продукты питания позволяют нашему организму использовать энергию самых разнообразных химических соединений, содержащихся в пище. В организме эта энергия преобразуется в движение, работу, идет на поддержание постоянной (и довольно высокой!) температуры тела.
Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже - в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при химической реакции, называется тепловым эффектом реакции (Q). Например, тепловой эффект реакции сгорания водорода в кислороде можно выразить любым из двух уравнений:
2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) + 572 кДж
2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) + Q
Это уравнение реакции называется термохимическим уравнением. Здесь символ "+Q"означает, что при сжигании водорода выделяется теплота. Эта теплота называетсятепловым эффектом реакции. В термохимических уравнениях часто указывают агрегатные состояния веществ.
Реакции протекающие с выделением энергии называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ(от латинского "экзо" – наружу). Например, горение метана:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q
Реакции протекающие с поглощением энергии называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ(от латинского "эндо" - внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H2 из угля и воды, которое происходит только при нагревании.
C + H2O = CO + H2 – Q
Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов.
Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов. Представьте себя на минуту конструктором мощной ракеты, способной выводить на орбиту космические корабли и другие полезные грузы
Самая мощная в мире российская ракета "Энергия" перед стартом на космодроме Байконур. Двигатели одной из её ступеней работают на сжиженных газах - водороде и кислороде.
Допустим, вам известна работа (в кДж), которую придется затратить для доставки ракеты с грузом с поверхности Земли до орбиты, известна также работа по преодолению сопротивления воздуха и другие затраты энергии во время полета. Как рассчитать необходимый запас водорода и кислорода, которые (в сжиженном состоянии) используются в этой ракете в качестве топлива и окислителя?
Без помощи теплового эффекта реакции образования воды из водорода и кислорода сделать это затруднительно. Ведь тепловой эффект - это и есть та самая энергия, которая должна вывести ракету на орбиту. В камерах сгорания ракеты эта теплота превращается в кинетическую энергию молекул раскаленного газа (пара), который вырывается из сопел и создает реактивную тягу.
В химической промышленности тепловые эффекты нужны для расчета количества теплоты для нагревания реакторов, в которых идут эндотермические реакции. В энергетике с помощью теплот сгорания топлива рассчитывают выработку тепловой энергии.
Врачи-диетологи используют тепловые эффекты окисления пищевых продуктов в организме для составления правильных рационов питания не только для больных, но и для здоровых людей - спортсменов, работников различных профессий. По традиции для расчетов здесь используют не джоули, а другие энергетические единицы - калории (1 кал = 4,1868 Дж). Энергетическое содержание пищи относят к какой-нибудь массе пищевых продуктов: к 1 г, к 100 г или даже к стандартной упаковке продукта. Например, на этикетке баночки со сгущенным молоком можно прочитать такую надпись: "калорийность 320 ккал/100 г".
4.Закрепление:
1.Восстановите шпаргалку: запишите пропущенные формулы веществ, поставьте коэффициенты, укажите тип реакции для 1 и 4 уравнения.
? + S = SO2 ; PH3 + O2 = ? + P2O5 ; CH4 + ? = CO2 + H2O ; Al + ? = Al2O3
2.Вставьте пропущенные слова.
Кислород взаимодействует как с простыми веществами (с ___________________ и _________________________) , так и со сложными. Реакции взаимодействия веществ с кислородом называются реакциями _____________________. Для того, чтобы эти реакции начались во многих случаях необходимо____________________. Признаками большинства химических реакций с кислородом являются _________________________________. Такие реакции называются реакциями _____________________. В результате данных реакций образуются довольно прочные химические соединения, называемые______________________.
Вопросы для фронтальной беседы на первичное закрепление новых знаний.
Что общего между горением, взрывом, дыханием и гниением?
Правильно ли свечение лампочки называть «горением»?
Установите соответствие: Реакция горения: _____; Медленное окисление: _____; а).сжигание дров в печи; б). гниющие остатки растений в компостной куче; в). сжигание серы в колбе с кислородом; г). влажное зерно пшеницы загруженное в корпус элеватора; д). воспламенение нефти. д). прогоркание сливочного масла; е). сжигание угля в печи; ж). влажная трава, убранная в стог; з). сжигание фосфора в колбе с кислородом; и).гниение навоза к). сжигание хвороста в костре; л). влажные семена подсолнечника загруженные в корпус элеватора; м). сжигание древесного угля в колбе с кислородом; н). гниение упавшего дерева; о). зажжение олимпийского огня
Почему перед уходом со стоянки туристы засыпают землей угли костра?
Сорные куры строят гнезда из мусора и гниющих остатков растений. В них на определенной глубине они откладывают яйца. Самец время от времени помещают клюв в кучку мусора и частично раскидывают ее сверху или, наоборот, делают выше. Для чего он это делает?
Что необходимо предпринять, если произошла утечка газа в квартире?
. Почему нельзя сжечь нефть, разлившуюся на поверхности воды, например, при аварии танкера?(Чтобы поджечь вещество, его необходимо нагреть выше так называемой температуры воспламенения. Тонкую пленку нефти невозможно нагреть на поверхности относительно холодной воды.)
5.Домашнее задание:
6.Подведение итогов.
7.Комментирование оценок.
Головоломка «Не повторяющиеся буквы».
Для решения этой головоломки внимательно просмотри каждую строчку. Выбери из них ни разу не повторяющиеся буквы. Если ты сделаешь это правильно, то сможешь из этих букв составить пословицу о правилах обращения с огнем.
