Методическая разработка урока по теме: "Исследование зависимости скорости химической реакции от внеших факторов"

Тип урока: практическая работа.

Диактические цели урока: углубить и обобщить знания учащихся о скорости химической реакции. Зависимости гомогенных и гетерогенных реакций от различных факторов, катализе. Рассмотреть особенности ферментов, показать их значение. Построить кинетическую кривую скорости химической реакции.

Продолжить формирование таких логических приемов, как наблюдение, анализ, сравнение, обобщение, исследовательских навыков у учащихся. Формирование научной картины мира путем интеграции с биологией, физикой, математикой. Показать прикладной аспект изучаемых вопросов.

Привитие аккуратности, внимательности при выполнении опытов. Способствовать обучению специфическим умениям коллективной деятельности.

Оборудование:

На столах учащихся: карточки-задания для самостоятельной работы, лотки с набором реактивов, калькуляторы, секундомеры, водяная баня, листы миллимитровой бумаги, карандаши, линейки

На столе учителя: стиральный порошок с энзимами, сыр, кефир, упаковка таблеток “Мезим”, на доске – таблица: Система пищеварительных органов.

Подготовительная работа: класс делится на группы, в каждой группе выбираются консультанты, которые организуют работу групп, задания выдаются перед началом урока.

Девиз урока:

“Опыт – единственно верный путь спрашивать природу и слышать её ответ в лаборатории”.

Д.И. Менделеев

Ход урока (для класса медико-биологического профиля)

I этап. Вступительное слово учителя:

1. В трактате знаменитого алхимика Василия Валентина (XV век) эти вещества он называл духом, который ячменный экстракт приводит в “состояние внутреннего жара и движения”.
2. В конце XVII века в трудах философа Рене Декарта с духами было покончено и их стали называть “частицами для переноса движения от одних тел к другим”.
3. С латинского “закваска”.
4. С греческого названия этих веществ переводится как в “дрожжах” – это название дал немецкий ученый Эдуард Бухнер.

И так вы поняли, что сегодня мы будем изучать ферменты. Давайте вспомним, что называется скоростью химической реакции, от каких факторов она зависит? Особенно остановимся на катализе. Что такое катализатор? Его роль в химической реакции? Виды катализа. Приведите примеры (из проделанных ранее на уроке опытов).

Сегодня мы рассмотрим биологический катализ, который идёт при участии ферментов. Какие ферменты вы знаете? Сейчас известно около 2-х тысяч ферментов, и наверное, ещё столько же неизвестно. Рассмотрим ферменты, участвующие в пищеварении. Учитель демонстрирует таблицу пищеварительной системы, где прикреплены таблички с названиями ферментов: амилаза, пепсин, трипсин, хемотрипсин, липаза и т.д.

 II этап. Цель урока:

1. изучить свойства пищеварительных ферментов;
2. сравнить свойства ферментов с неорганическими катализаторами.

Форма организации работы – групповая. Каждой группе предлагается инструктивная карточка с описанием опытов. Учащиеся должны проделать эксперимент, сделать выводы и рассказать об этом своим товарищам.

III этап. Исследовательская работа (инструктивные карточки, см. приложение 1).

IV этап. Отчет группы о проделанной работе. Учитель вместе с учащимися заполняет таблицу:

Пример каталитической активности. Чтобы перевести в раствор и разложить на аминокислоты 25 кг вареного яичного белка требуется 2 часа времени и всего 1 г пепсина (это далеко не самый выдающийся пример активности ферментов). Так они могут ускорять реакцию в 10¹⁴ – 10¹⁵ раз (миллион миллиардов раз).

V этап. Рассказ учащихся о своей исследовательской работе дома (действие 3% раствора Н₂О₂ на сырую и вареную печень, вареный и сырой картофель и т.д.)

VI этап. Обсуждение значения ферментов.

Учитель демонстрирует стиральный порошок с энзимами, сыр, кефир, мед. препараты и вместе с учащимися разбирает работу ферментов.

Стиральный порошок – протеаза для удаления пятен крови, соусов, шоколада и т.д.

бактер. протеазы

Сыр – молоко —> белок казеин выпадает в осадок бактер. лактоза

Кефир – молоко —> молочная кислота, спирт и гидролиз белков, поэтому кефир лучше усваивается протеазы

Мед. препараты —> рассасывание тромбов, заживление ран.

Учитель заканчитвает урок словами: "… В тот день, когда в лаборатории будет синтезировани первый энзим мы сможем сказать, что наука получила в свои руки ключ, который она так долго и упорно ищет – это ключ к химии живой природы”. (Академик А.Е.Арбузов)

VII этап. Учитель подводит итоги урока, отмечает лучшую работу групп, благодарит учащихся за работу и задает домашнее задание: исследовать свойства фермента слюны амилазы.

Приложение 1

Действие желудочного сока на белки.

А.

1. В одну пробирку налейте 2 мл белка, а в другую столько же желудочного сока.
2. Осторожно нагрейте пробирку с желудочным соком в водяной бане до 37^o-40^o С.
3. Растворы двух пробирок смешайте.
4. Что наблюдаете? Сделайте вывод о влиянии температуры на работу ферментов желудочного сока.

Б.

1. В одну пробирку налейте 2 мл раствора крахмала, а в другую столько же желудочного сока.
2. Осторожно нагрейте пробирку с желудочным соком в водяной бане до 37^o - 40^o С.
3. Растворы двух пробирок смешайте.
4. Что наблюдаете? Сделайте вывод об избирательном действии ферментов.

В.

1. В одну пробирку налейте 2 мл раствора белка, а в другую столько же желудочного сока.
2. Пробирку с желудочным соком охладите в стакане со льдом 0^o С.
3. Растворы двух пробирок смешайте.
4. Что наблюдаете? Сделайте вывод о влиянии температуры на работу ферментов желудочного сока.

Г.

1. В одну пробирку налейте 2 мл раствора белка, а в другую столько же желудочного сока.
2. В пробирку с желудочным соком добавьте несколько капель щелочи.
3. Смешайте содержимое первой и второй пробирки.
4. Что наблюдаете? Сделайте вывод о влиянии характера кислотности среды на работу ферментов желудочного сока.

 Ход урока (для химико-технологического профиля )

I этап. Вступительное слово учителя.

Золотые украшения сохраняют свою красоту и блеск веками. А вот брошенный на улице старый автомобиль спустя несколько лет превращается в груду ржавого металлолома.

Долька яблока уже через несколько часов покрывается бурой плёнкой, петарда брошенная в костёр, оглушительно взрывается. Интересно, что с точки зрения химической термодинамики возможны все перечисленные процессы, даже окисление золота. Просто у них разные скорости реакции. Одной реакции требуется для завершения микросекунды, другой–миллионы лет.

Вопросы ученикам.

1. Что называетя скоростью химической реакции?
2. Как определить скорость для гомогенной реакции?
3. Гетерогенной реакции? От каких факторов зависит скорость реакции?
4. Приведите примеры.
5. Напишите на доске математическое выражение закона действующих масс, правила Вант–Гоффа.

II этап. Цель урока.

Установить графическую зависимость влияния концентрации на скорость реакции.

Экспериментально подтвердить правило Вант–Гоффа.

III этап. Исследовательская работа.

Учитель проделывает опыт: к 0,1 M раствору Na₂S₂O₃ приливает 0,1 М раствор H₂SO₄.

Идёт реакция: Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + S + H₂O.

Через некоторое время после начала реакции появляется сера в дисперсном состоянии, что обнаруживается по голубоватой опалесценции раствора. Время, которое проходит от начала реакции до заметного появления мути, позволяет судить о скорости реакции. Чем меньше время, тем больше скорость реакции и наоборот.

Объяснив сущность реакции, учитель предлагает каждой группе учащихся выполнить задание согласно их инструктивной карточки (см. приложение 2).

IV этап. Отчет групп о проделанной работе.

Результаты опытов заносим в таблицу на доске.

Далее каждая группа считает скорость реакции по изменению концентрации серной кислоты.

Чтобы удобно было считать, перейдём от десятичных дробей к значениям, удобным для восприятия, умножив скорость на 10³.

Построив график, учащиеся делают вывод, что скорость реакции зависит от концентрации.

Далее сравниваем результаты опытов А и Г группы. Учащиеся делают вывод, что скорость реакции прямо пропорциональна температуре. Вычисляем, во сколько раз возросла скорость при повышении температуры на 10^o.

Учащиеся объясняют физический смысл температурного коэффициента.

V этап. Рассказ учащихся о своей исследовательской работе дома (исследование действия различных катализаторов – SiO₂, MnO₂, KmnO₄, NaCl и т.д. – на 3% раствор Н₂О₂).

VI этап. Закрепление знаний.

Задача. Скорость хранения автомобильных покрышек при температуре 20^o – 5 лет, а при температуре 10 ^o – 13 лет. Сколько лет можно хранить покрышки при 5^o ?

VII этап. Заключение.

Учитель подводит итоги работы, отмечает лучшую работу групп, благодарит учащихся за

проделанную работу.

 Приложение 2

Влияние концентрации на скорость химической реакции.

А.

1. В один химический стакан налейте 10 мл 0,1 М раствора серной кислоты, а в другой стакан – 10 мл 0,1 М раствора тиосульфата натрия + 20 мл воды.
2. Растворы двух стаканов смешайте, одновременно запустив секундомер, измерьте время появления опалесценции (помутнения).
3. По изменению концентрации серной кислоты вычислите скорость реакции.

Б.

1. В один химический стакан налейте 10 мл 0,1 М раствора серной кислоты, а в другой стакан – 20 мл 0,1 М раствора тиосульфата натрия + 10 мл воды.
2. Растворы двух стаканов смешайте, одновременно запустив секундомер, измерьте время появления опалесценции (помутнения).
3. По изменению концентрации серной кислоты вычислите скорость реакции.

В.

1. В один химический стакан налейте 10 мл 0,1 М раствора серной кислоты, а в другой стакан – 30 мл 0,1 М раствора тиосульфата натрия.
2. Растворы двух стаканов смешайте, одновременно запустив секундомер, измерьте время появления опалесценции (помутнения).
3. По изменению концентрации серной кислоты вычислите скорость реакции.

Г.

1. В один химический стакан налейте 10 мл 0,1 М раствора серной кислоты, а в другой стакан – 10 мл 0,1 М раствора тиосульфата натрия + 20 мл воды.
2. Раствор во втором стакане осторожно нагрейте на водяной бане до температуры на 10^o С выше комнатной.
3. Растворы двух стаканов смешайте, одновременно запустив секундомер, измерьте время появления опалесценции (помутнения).
4. По изменению концентрации серной кислоты вычислите скорость реакции.
5. Сравните свои результаты с группой 1.
6. Рассчитайте температурный коэффициент скорости реакции.