Уравнения реакций горения сложных веществ химия 8 класс

Урок химии в 8 классе по теме: «Воздух. Горение сложных веществ»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИМНАЗИЯ№ 000»

КИРОВСКОГО РАЙОНА ГОРОДА КАЗАНИ РТ

Урок химии в 8 классе по теме:

«Воздух. Горение сложных веществ».

Учитель химии первой квалификационной категории:

Урок химии в 8 классе по теме:

«Воздух. Горение сложных веществ»

(с использованием мультимедийных технологий)

Образовательные:

Обобщить знания о кислороде; ознакомить учащихся с составом и свойствами воздуха; закрепить и совершенствовать умения и навыки составления уравнений химических реакций.

Развивающие :

Р азвивать познавательный интерес к предмету, развивать умение сравнивать, анализировать, обобщать, делать выводы.

Воспитательные:

Сформировать у учащихся представление о необходимости защиты чистоты атмосферы; содействовать эстетическому воспитанию учащихся.

Экран, мультимедийный проектор, компьютер; Презентация к уроку (Приложение 1);

I. Организационный момент.

Учитель сообщает учащимся тему, цель и план урока. Учащиеся в тетрадях записывают тему урока.

II. Повторение изученного материала

А) Фронтальный опрос по вопросам:

ž Какова химическая формула кислорода?

ž Каковы физические свойства кислорода?

ž Где в природе находится кислород в виде химического элемента и как простое вещество?

ž Из каких веществ в лаборатории можно получить кислород?

ž Как получают кислород в промышленности?

ž Какие реакции называются реакциями горения и окисления?

ž Какие вещества называются оксидами?

Б) Письменная работа (на листочках и у доски)

Выпишите только формулы оксидов и назовите их.

Составьте формулы оксидов следующих элементов:

K , C ( IV ), Fe ( III ), Cl ( VII ), N ( II )

Ag(I), Cu(II), Al(III), P(V), Br(VII)

Вместо знаков вопроса впишите формулы веществ и коэффициенты:

III. Изучение нового материала

1. Развитие представлений о составе воздуха

Учитель: в начальной школе на уроках природоведения, а также позже на уроках географии вы получили некоторые знания об атмосферном воздухе. Что же представляет собой воздух, которым мы дышим? Однородное это или сложное соединение?
Учащиеся: Воздух – это смесь газов, образующих атмосферу и создающих атмосферное давление.
Учитель: Сегодня вы знаете ответ на вопрос, а еще 200 лет назад воздух считался элементарным веществом, и до середины XVIII в. представления ученых о его составе оставались не более чем догадками. Давайте послушаем сообщения ребят, как было доказано, что воздух – это смесь газов, вспомним ученых разных стран и эпох, занимавшихся определением его состава.

Ученик 1. В 1772 г. шведский химик Карл Шееле, обобщая результаты своих экспериментов, писал: «Я, Карл Шееле, склонен думать, что атмосферный воздух состоит главным образом из двух видов воздуха – «огненного», поддерживающего дыхание и горение, и «испорченного воздуха», не поддерживающего горение. В 1772 году впервые сумел получить в лаборатории чистый кислород; однако приоритет открытия кислорода принадлежит Джозефу Пристли (1774 год), так как труд Шееле, посвященный его открытию, -«Химический трактат о воздухе и огне»-был опубликован только в 1777 году.

Ученик 2. Английский ученый Джозеф Пристли, изучая состав воздуха, пытался выяснить, какие его составляющие могут выделиться из химических веществ при их нагревании. Нагревая оксид ртути (II), он получил газ и назвал его «дефлогистированным воздухом». Исследуя свойства полученного газа, Пристли обнаружил, что зажженная свеча горела в нем ослепительно ярко и что он поддерживает дыхание. Лавуазье назвал этот газ кислородом.

Ученик 3. Французский ученый Антуан Лоран Лавуазье впервые установил количественный состав воздуха. По результатам 12-дневного опыта он сделал вывод, что весь воздух в целом состоит из кислорода, пригодного для дыхания и горения, и азота, неживого газа, в пропорциях 1/5 и 4/5 объема соответственно. Ученый предложил «жизненный воздух» переименовать в «кислород», поскольку при сгорании в кислороде большинство веществ превращается в кислоты, а «удушливый воздух» – в «азот», т. к. он не поддерживает жизнь, вредит жизни.

Ученик 5. Заслуги английских ученых Г. Кавендиша и У. Рамзая в исследовании состава воздуха заключаются в следующем:
Г. Кавендиш установил, что кроме кислорода и азота в воздухе есть и другие газы, и определил, что на их долю приходится около 1/120 объема воздуха. Из-за несовершенства методов анализа и приборов Кавендиш не смог определить, что это за газы. Лишь спустя 100 с лишним лет Уильям Рамзай, воспроизводя опыты Кавендиша, открыл инертные газы в составе воздуха.

2. Опыт, доказывающий о количественном содержании кислорода в воздухе. Демонстрация видеоролика.

3.Свойства воздуха. (слайд №15)

4. Состав воздуха: постоянные и переменные компоненты.(слайд №16,17)

Учитель. Как эти вещества попадают в атмосферу? Какую роль они играют?
Ученик 6. Эти вещества попадают в атмосферу естественным путем. При извержении вулканов в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород и элементарная сера. Пылевые бури способствуют появлению в воздухе пыли. Оксиды азота попадают в атмосферу и при грозовых электрических разрядах, во время которых азот и кислород воздуха реагируют друг с другом, или в результате деятельности почвенных бактерий, способных высвобождать оксиды азота из нитратов; способствуют этому и лесные пожары и горение торфяников. Процессы разрушения органических веществ сопровождаются образованием различных газообразных соединений серы. Вода в составе воздуха определяет его влажность. У остальных веществ роль отрицательная: они загрязняют атмосферу.

Учитель. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым, он мало изменяется с течением времени. В настоящее время глобальный характер приобрела проблема антропогенного загрязнения атмосферы. Слайд №18 — масштабы загрязнения воздуха природными (31–41%) и антропогенными (59–69%) источниками Рассмотрите внимательно схему (слайд №19). «На совести» автомобилей 60% выбросов вредных веществ в городе! Предприятия теплоэнергетики выбрасывают в атмосферу до 30% загрязнителей, а еще 30% – вклад промышленности (черная и цветная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка, химическая промышленность и производство строительных материалов.) К чему приводит загрязнение воздуха? (Кислотные дожди, парниковый эффект, образование озоновых дыр).

Демонстрация видеоролика «Парниковый эффект».

Учитель. Итак, проблем много, среди них есть проблемы глобальные и есть проблемы локальные. Я верю, что ваше поколение сможет внедрить во все отрасли промышленности новые технологии – безотходные, не загрязняющие воздух, почву, природные воды.
Я надеюсь, что вы сможете использовать энергию Солнца, ветра, волн, приливов и отливов, тепло Земли и сделаете эти источники энергии традиционными.

5. Горение веществ в воздухе.

Учитель: в воздухе вещества горят медленнее(в этом вы убедились на предыдущих уроках, вспомните на воздухе лучина тлеет, а в чистом кислороде горит ярким пламенем, почему? Потому что кислорода в воздухе содержится только 1/5 часть. При горении веществ на воздухе в качестве продуктов образуются оксиды. При горении сложных веществ образуется несколько оксидов. Например, при горении парафиновой свечи, природного газа образуются оксид углерода и водорода, то есть вода. Молекулы этих веществ состоят из элементов углерода и водорода, которые соединяются с атомами кислорода, образуя оксиды. Рассмотрим пример химической реакции горения сложного вещества.(Слайд №21)

IV. Закрепление и рефлексия

Дописать уравнения и расставить коэффициенты:

V. Подведение итогов урока. Домашнее задание § 22 упражнение 7 стр.69. (учебник ,

Урок по теме Горение простых и сложных веществ. Тепловой эффект химической реакции. 8 класс

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Горение простых и сложных веществ. Тепловой эффект химической реакции.

Образовательные: сформировать знания о реакциях горения, условиях их протекания и прекращения, знания о тепловом эффекте химической реакции, экзо- и эндотермических реакциях, термохимических уравнениях, закрепить навыки составления химических уравнений реакций горения;

Развивающие: развивать внимание, память, логическое мышление, продолжить формирование умений сравнивать, делать выводы;

Воспитательные: воспитывать интерес к предмету химии, коллективизм, стремление самому добывать знания.

Оборудование: таблица ПСХЭ ДИ Менделеева, интерактивная доска, Xploer GLX , датчик температуры, flt «Горение»

Реактивы: лабораторные стаканы, раствор лимонной кислоты, сода, натрий, вода

Организационно-мотивационный этап (слайд 2,3 flt «Горение» )

Учитель: 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. 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 в с.Аулиеколь

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. 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. М.В.Ломоносов говорил: «Изучение природы огня и без химии предпринимать отнюдь невозможно».

Сегодня на уроке мы поговорим о реакциях горения веществ, роли реакций горения и о энергии химических реакций

2. Организационно-мотивационный этап (Повторение пройденного материала)

1 Что называется реакцией горения?

2. Какие продукты образуются при горении?

Задание 1. Составьте Ур. Реакций горения (2 ученика у доски)

Вопрос А какие продукты образуются при горении сложных веществ?(оксиды) Составьте уравнения реакции горения метана СН_4, если образуются оксиды.

Изучение нового материала

Учитель Горение — реакция окисления, протекающая с достаточно большой скоростью, сопровождающаяся выделением тепла и света.

Схематически этот процесс окисления можно выразить следующим образом:

Горение – это первая химическая реакция,

с которой познакомился человек.

Ребята, помогите оппонентам в следующем споре о роли огня

Спор 2 учеников о роли огня

1 ученик ( показ слайдов «сварка металлов, горение топлива в печи и горении реактивного топлива при полёте самолёта»)

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.

2 ученик (показ слайда «пожар»)

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.

Учитель Сделайте вывод о роли огня

Вывод: Чтобы не допустить взрывов и пожаров нужно знать условия возникновения и прекращения горения

Для возникновения горения необходимы:

нагревание горючего вещества до температуры воспламенения (демонстрация слайдов)

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.

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 моль 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:

Это уравнение реакции называется термохимическим уравнением. Здесь символ «+ Q « означает, что при сжигании водорода выделяется теплота. Эта теплота называется тепловым эффектом реакции. В термохимических уравнениях часто указывают агрегатные состояния веществ.

Реакции протекающие с выделением энергии называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского «экзо» – наружу). Например, горение метана:

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.

Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов.( демонстрация слайдов с уравнениями реакций и определениями понятий)

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.

Учитель: Теплота есть в любой химической реакции. Как экспериментально определить тип реакции по тепловому эффекту

Взаимодействие 1.5 М раствора лимонной кислоты с содой

1. Определение начальной температуры 30 мл 1.5 М раствора лимонной кислоты с помощью датчика температуры PS -2153

2. Добавили 10г гидрокарбоната натрия

3. Через 20 сек реакции измерили температуру

4. отобразили на экране график зависимости температуры от времени

5. по графику определили тип реакции(разность температур меньше нуля)

Вывод: реакция эндотермическая

Опыт 2 Реакция оксида кальция с водой

1. Провести реакцию оксида кальция с водой

2. измерить начальную температуру с помощью датчика температуры PS -2153

3. измерить температуру через 20 сек

4. отобразили на экране график зависимости температуры от времени

5. по графику определили тип реакции (разность температур больше нуля)

Вывод: реакция экзотермическая

Учитель: От чего зависит тепловой эффект реакции?(природа реагирующих веществ, агрегатное состояние веществ, степени измельчения веществ )

3. Диагностика ( учащиеся выполняют тест по теме урока, flt эффект)

8.1. Реакции горения

Реакции горения описываются т.н. стехиометрическими уравнениями, характеризующими качественно и количественно вступающие в реакцию и образующиеся в результате ее вещества. Общее уравнение реакции горения любого углеводорода

Q — тепловой эффект реакции, или теплота сгорания.

Реакции горения некоторых газов приведены в табл. 8.1. Эти уравнения являются балансовыми, и по ним нельзя судить ни о скорости реакций, ни о механизме химических превращений.

Тепловой эффект (теплотой сгорания) Q — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кмоля, 1 кг или 1 м3 газа при нормальных физических условиях. Различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания: высшая теплота сгорания включает в себя теплоту конденсации водяных паров в процессе горения (в реальности при сжигании газа водяные пары не конденсируются, а удаляются вместе с другими продуктами сгорания). Обычно технические расчеты обычно ведут по низшей теплоте сгорания, без учета теплоты конденсации водяных паров (около 2400 кДж/кг).

КПД, рассчитанный по низшей теплоте сгорания, формально выше, но теплота конденсации водяных паров достаточно велика, и ее использование более чем целесообразно. Подтверждение этому — активное применение в отопительной технике контактных теплообменников, весьма разнообразных по конструкции.

Для смеси горючих газов высшая (и низшая) теплота сгорания газов определяется по соотношению

где r1, r2, …, rn — объемные (молярные, массовые) доли компонентов, входящих в смесь;
Q1, Q2, …, Qn — теплота сгорания компонентов

Воспользовавшись табл. 8.1, высшую и низшую теплоту сгорания, кДж/м3, сложного газа можно определять по следующим формулам:

где H2, CO, CH4 и т. д. — содержание отдельных составляющих в газовом топливе, об. %.

Интенсивность тепловыделения и рост температуры приводят к увеличению в реагирующей системе активных частиц. Такая взаимосвязь цепного реагирования и температуры, свойственная практически всем процессам горения, привела к введению понятия цепочечно-теплового взрыва — сами химические реакции горения имеют цепной характер, а их ускорение происходит за счет выделения теплоты и роста температуры в реагирующей системе.

Скорость химической реакции в однородной смеси пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ:

где С1 и С2 — концентрации реагирующих компонентов, кмоль/м3;
k —константа скорости реакции, зависящая от природы реагирующих веществ и температуры.

При сжигании газа концентрации реагирующих веществ можно условно считать неизменными, так как в зоне горения происходит непрерывный приток свежих компонентов однозначного состава.

Константа скорости реакции (по уравнению Аррениуса):

где К0 — предэкспоненциальный множитель, принимаемый для биометрических гомогенных смесей, ≈1,0;
Е — энергия активации, кДж/кмоль;
R— универсальная газовая постоянная, Дж/(кг•К);
Т — абсолютная температура, К (°С);
е — основание натуральных логарифмов.

Уравнение (8.6) показывает, что скорость химических реакций резко возрастает с увеличением температуры: например, повышение температуры с 500 до 1000 К влечет повышение скорости реакции горения в 2•104÷5•108 раз (в зависимости от энергии активации).

На скорость реакций горения влияет их цепной характер. Первоначально генерируемый реакцией атомы и радикалы вступают в соединения с исходными веществами и между собой, образуя конечные продукты и новые частицы, повторяющие ту же цепь реакций. Нарастающее генерирование таких частиц приводит к «разгону» химических реакций — фактически взрыву всей смеси.

Высокотемпературное горение углеводородов имеет весьма сложный характер и связано с образованием активных частиц в виде атомов и радикалов, а также промежуточных молекулярных соединений. В качестве примера приводятся реакции горения простейшего углеводорода — метана: