Глоссарий к главе «Законы сохранения массы и энергии»

Химия. 11 класс

Конспект урока

Химия, 11 класс

Урок № 1. Химический элемент. Нуклиды. Изотопы. Законы сохранения массы и энергии в химии

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме

Урок посвящён изучению основных понятий химии (химический элемент, изотоп, нуклид) и двум важнейшим законам природы – закону сохранения массы и закону сохранения энергии. Учащиеся узнают о важнейших характеристиках химического элемента, смогут назвать различие между понятиями «химический элемент», «нуклид», «изотоп» и научатся применять закон сохранения массы веществ при составлении уравнений химических реакций.

Атом – это наименьшая частица химического элемента, которая несет все его свойства.

Изотопы – это нуклиды с одинаковым зарядом ядра, но разным массовым числом и числом нейтронов

Нейтрон – это незаряженная элементарная частица.

Нуклиды – это различные виды ядер, которые отличаются зарядом или массовым числом.

Протон – это положительно заряженная элементарная частица.

Элементарная частица – это объект, который нельзя разделить на более мелкие составляющие.

Радиоактивный распад – это превращение ядер нуклидов, сопровождающиеся изменением числа протонов или нейтронов в ядре и испусканием элементарных частиц, гамма-квантов или кластеров.

Химический элемент – это вид атомов с определенным зарядом ядра.

Электроны – это отрицательно заряженные элементарные частицы, которые движутся по орбиталям вокруг ядра.

Ядро – это положительно заряженная центральная часть атома.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

  • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Одним из основных понятий химии является атом. Атом – это наименьшая частица химического элемента, которая несет все его свойства. Согласно планетарной модели, атом состоит из ядра и электронов. Электроны – это отрицательно заряженные элементарные частицы, которые движутся по орбиталям вокруг ядра. Ядро – это положительно заряженная центральная часть атома. Ядра атомов превращаются друг в друга в ходе ядерных реакций.

Ядро состоит из двух типов элементарных частиц: протонов (Z) и нейтронов (N). Заряд нейтронов равен нулю. Протоны обладают зарядом +1. Общее число нейтронов и протонов в ядре называется массовым числом (А). Оно близко, но не равно по значению к атомной массе элемента, указанной в Периодической таблице. Заряд ядра равен числу протонов и порядковому номеру элемента в Периодической системе.

Вид атомов с определенным зарядом ядра называется химическим элементом. Химический элемент существует в виде простого вещества (металла или неметалла) или соединений с другими элементами. К характеристикам химического элемента относятся: атомный номер, относительная атомная масса, изотопный состав, положение в Периодической системе, строение атома, электроотрицательность, степени окисления, валентность, энергия ионизации, сродство к электрону, распространенность в природе.

Нуклидами называют различные виды ядер, которые отличаются зарядом или массовым числом. Они обозначаются следующим образом: вверху перед символом нуклида пишется массовое число, внизу – порядковый номер элемента. Нуклиды с одинаковым зарядом ядра, но разным массовым числом и числом нейтронов называются изотопами. Изотопы одного элемента обладают одинаковыми химическими свойствами и почти не отличаются по физическим свойствам. Элементы представляют собой совокупность изотопов с разными массовыми числами, поэтому атомные массы многих элементов представлены дробными числами.

Читайте также:
Урок 14. Выход продукта реакции

Химические реакции подчиняются законам сохранения массы и энергии. Закон сохранения массы веществ впервые сформулировал великий ученый М.В. Ломоносов. Экспериментально его доказал А.Л. Лавуазье. Формулируется закон следующим образом: масса исходных веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе продуктов реакции. В ходе реакции атомы веществ только перегруппировываются.

В двадцатом веке ученые обнаружили, что закон сохранения массы не соблюдается в случае ядерных реакций. После того, как А. Эйнштейн открыл взаимосвязь между массой и энергией, выраженную в его знаменитой формуле E=mc2, стало понятно, что закон сохранения массы лишь частный случай закона сохранения энергии. Закон сохранения энергии гласит: в изолированной системе энергия системы не исчезает и не появляется, а только переходит из одного вида в другой. Для составления ядерных реакций важно помнить, что суммарный заряд ядер и массовое число сохраняются.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Решение задачи на работу с Периодической системой.

Условие задачи: Введите формулу простого вещества, при бета-распаде которого образуется висмут.

Решение: Висмут – элемент с порядковым номером 83. При бета распаде один из нейтронов превращается в протон, таким образом заряд ядра атома увеличивается на единицу. Следовательно, химический элемент, образующий исходное вещество, находится на одну клетку левее висмута. Это свинец.

2.Решение задачи на закон сохранения массы или закон сохранения числа атомов.

Условие задачи: Расставьте коэффициенты в реакции и выберите правильное значение их суммы.

Решение: Составим электронный баланс. Каждый атом алюминия присоединил 3 электрона, а каждый атом серы отдал два электрона. Тогда коэффициенты 2Al + 3S = Al2S3

Основные законы химии

Закон сохранения массы и энергии

Один из фундаментальных и общих законов природы — закон сохранения массы — был открыт М.В.Ломоносовым и Л.Лавуазье независимо друг от друга:

Общая масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна общей массе веществ, образующихся в результате реакции.

Из закона сохранения массы веществ следует важный следствие закона сохранения массы: количество атомов каждого элемента до и после реакции остается постоянным.

Реакция между Н 2 и О 2 с образованием Н 2 О — подтверждение следствия из закона сохранения массы: количество атомов каждого элемента, которые содержатся в исходных веществах, равно числу атомов этого элемента в продуктах реакции.

Сам Ломоносов считал, что закон сохранения массы веществ является частью более общего закона природы и может быть распространен на другие формы движения материи. Он утверждал, что тело, которое своим толчком возбуждает другое тело к движению, теряет от своего движения столько же, сколько отдает другому. Согласно гипотезе Ломоносова изменения в природе происходят так, что если к чему-то несколько прибавилось, то это отнимется у чего-то другого.

Эта гипотеза была развита только после открытия второй части универсального закона природы — закона сохранения энергии (Майер, 1842 г.):

Энергия не возникает и не исчезает бесследно, а лишь превращается из одной формы в другую в эквивалентных количествах.

Законы сохранения массы и энергии отражают принцип сохранения материи и движения , сущность которого заключается в современном виде формулируется так:

В изолированной системе сумма масс и энергий является постоянной, то есть суммарные массы и энергии веществ, вступающих в реакцию, равны суммарным массам и энергиям продуктов реакции.

Закон сохранения энергии как философский принцип не выводится из более общих постулатов. С физической точки зрения он является следствием однородности времени, то есть тот факт, что законы природы в течение времени не изменяются.

Энергия — это мера движения и взаимодействия различных видов материи. При любых процессах в изолированной системе энергия не возникает и не уничтожается, она может только переходить из одной формы в другую. Например, энергия химического взаимодействия может превращаться в тепловую энергию излучения.

Читайте также:
Урок 21. Теплота образования

Закон постоянства состава

Сущность закона постоянства состава (Пруст, 1801 г.) заключается в том, что каждое химическое соединение независимо от способа и условий ее добычи имеет определенный массовый состав.

Соотношение между массами элементов, входящих в состав определенной соединения, являются постоянными и не зависят от способа получения этого соединения.

Этот закон не имеет абсолютного обобщенного характера, поскольку в природе существует два типа соединений — с постоянным и с переменным составом.

Соединения, которые имеют постоянный состав и целочисленное атомное соотношение компонентов, называются Дальтониды .

К ним относятся вещества, которые в обычных условиях находятся в газообразном (СО2 , NH3 , NO, HCl) или жидком (Н2О, С6Н6) состоянии или могут быть легко переведены в них, а также кристаллические вещества с молекулярной структурой (I2 , лед).

Соединения переменного состава, в которых стехиометрические соотношения компонентов не соответствуют целым числам, называются бертоллидами .

Бертоллиды не имеют молекулярной структуры. К ним относится подавляющее большинство кристаллических соединений переходных d- и f- элементов: оксиды, гидриды, нитриды, сульфиды, карбиды и другие бинарные соединения. Следует заметить, что на постоянство состава влияет и изотопный состав, например, в обычной воде Н2О и в тяжелой воде D2О массовые доли кислорода различаются.

Итак, состав химических соединений зависит от типа химической связи, агрегатного состояния веществ, изотопного состава и условий их добычи и может быть как постоянным, так и переменным. Поэтому в настоящее формулировки закона постоянства состава внесены некоторые уточнения:

Если химическое соединение имеет молекулярную структуру, то независимо от условий добычи состав ее остается постоянным. Состав химического соединения, не имеющего молекулярной структуры, может изменяться в определенных пределах в зависимости от условий добычи.

Закон объемных соотношений Гей-Люссака

В химических реакциях с участием газов очень часто наблюдается изменение объема реакционной системы. В отличие от постоянства массы веществ, участвующих в реакции и образуются вследствие нее, при взаимодействии газов объем реакционной системы может увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменным. Соотношение между объемами газов устанавливает закон объемных соотношений Гей-Люссака (1808 г.):

Соотношение объемов газов, вступающих в реакцию и образующихся в результате нее, представляет собой соотношение простых чисел, которые являются кратными стехиометрических коэффициентов, стоящих в уравнении реакции перед формулами соответствующих газов.

Этот закон справедлив только в том случае, когда объемы газов измерены при одинаковых условиях.

Из закона Гей-Люссака следует, что стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции являются кратными к объемам газов, которые взаимодействуют и образуются.

С помощью закона объемных соотношений можно рассчитать объемы газов или устанавливать состав исходного газа.

Закон Авогадро

Одним из важнейших газовых законов является закон Авогадро:

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое количество молекул:

N=const, если P,V,T=const, где NN — количество молекул; P, V, T — давление, объем, температура соответственно.

Но поскольку число молекул в реальных образцах вещества очень велико, то была введена универсальная количественная характеристика, которая описывает численный состояние веществ:

Количество вещества ν (или n ) — это физическая величина, определяемая числом частиц — структурных элементов вещества: молекул, атомов, ионов, ионных ассоциатов и тому подобное.

Единицей ее измерения является [ моль ] — одна из основных единиц системы СИ.

Моль — это количество вещества, содержащее столько же структурных элементов вещества, сколько атомов содержится в изотопе углерода-12 массой 12 · 10 -3 кг.

Установлено, что масса одного атома изотопа углерода-12 составляет 19,92 · 10 -27 кг. Тогда число атомов N в 12 · 10 -3 кг равна:

Число, равное 6,02 · 10 23 моль -1 , называется постоянной Авогадро.

Читайте также:
Урок 3. Схема образования молекул

Постоянная Авогадро обозначается NA и указывает на число частиц — структурных элементов веществе, количество которой составляет 1 моль и поэтому имеет размерность моль -1 .

Итак, моль любых структурных элементов — это такое количество вещества, которое содержит 6,02 · 10 23 частиц. Например, 1 моль Н2О состоит из 6,02 · 10 23 молекул Н2О и содержит 2 моль (или 2 · 6,02 · 10 23 ) атомов Н и 1 моль (или 6,02 · 10 23 ) атомов В ; 1 моль SO4 2- содержит 6,02 · 10 23 ионов SO4 2- , в том числе 1 моль (6,02 · 10 23 ) атомов S и 4 моль (4 * 6,02 · 10 23 ) атомов О .

Количество вещества связано с числом частиц N и постоянной Авогадро NA зависимостью ν=N/NA.

Масса одного моля вещества называется молярной массой этого вещества, она обозначается через М .

Молярная масса — это физическая величина, определяемая отношением массы вещества к количеству вещества, которое ей отвечает: M=m/ν.

Единицей измерения молярной массы в системе СИ является [кг / моль], но в химии чаще пользуются внесистемной величиной [г / моль], или [г × моль -1 ].

Молярная масса М связана с относительной молекулярной массой Mr и постоянной Авогадро NA зависимостью M=Mr⋅NA⋅1а.в.м.

Например, относительная молекулярная масса оксида углерода равна Mr(CO2)=12+2⋅16=44, а атомная единица массы составляет 1 а.о.м. = 1,66 × 10 -24 г, тогда молярная масса будет М (СО2 ) = 44 × 6,02 · 10 23 · 1,66 · 10 -24 = 44г / моль.

То есть молярная масса численно равна относительной молекулярной массе, но имеет совсем другой физический смысл: Мr характеризует массу одной молекулы, а М — массу одного моля, то есть 6,02 · 10 23 молекул .

Закону Авогадро подлежат все газы независимо от размеров их молекул. Не подлежат ему газы в условиях низких температур и высокого давления, а также вещества в жидком или твердом состоянии. Это объясняется так. Как известно, объем, занимает определенное количество вещества, определяется тремя параметрами: числом составляющих частиц, расстояниями между ними и их размерами. В газах в условиях высоких температур и низкого давления расстояния между молекулами в тысячи раз больше их размеры, поэтому размерами молекул можно пренебречь. В результате объем газа будет оговариваться уже только двумя параметрами: числом молекул и расстояниями между ними. Но при одинаковых условиях (давление и температура) расстояния между молекулами в различных газах одинаковы, поэтому в этом случае равные объемы различных газов содержат одно и то же число молекул.

При низких температурах и под высоким давлением расстояния между молекулами в газах уменьшаются и становятся соизмеримыми с размерами самих молекул, поэтому объем газа зависит от размеров молекул, а газы перестают подлежать закону Авогадро.

Очень часто бывает необходимым знать молярную массу воздуха, которая исчисляется как и молярная масса любой смеси газов с учетом объемной доли φφ каждого газа.

Объемные доли кислорода и азота в воздухе примерно составляют φ(O2)≈0,2 (или 20%), φ(N2)≈0,8 (или 80%). Тогда молярная масса воздуха:

М воздуха =φ(O2)× М (О 2 ) + φ(N2) × М (N2 ) = 0,2 × 32 + 0,8 × 28 = 29г / моль.

1-е следствие закона Авогадро

Один моль любого газа при нормальных условиях (н.у.) занимает объем примерно 22,4 л (0,0224 м 3 ).

Эта величина называется молярным объемом , обозначается V M и измеряется в [л / моль] или [м 3 / моль].

Нормальными условиями считаются: Р = 101325Па (

10 5 Па) = 1 атм = 760мм рт.ст., Т = 273,15К или t = 0 0 С.

Молярный объем — это эмпирически установленная величина на основе соотношений:

где ρρ — плотность газа, [г / л], или [кг / м 3 ].

Молярный oбьем газов: при н.у. V M = 22,4л / моль

Читайте также:
Урок 13. Составление химических уравнений

Молярный объем в отличие от молярной массы не является постоянной величиной, а зависит от условий (Р, Т), поэтому VM как понятие употребляют обычно для газов при н.у. Молярный объем связан с другими величинами (объемом V , количеством вещества ν , молярной массой М , плотностью ρ, Числом Авогадро NA и количеством частиц N ) соотношениями:

2-е следствие закона Авогадро

Отношение плотности одного газа в плотности другого газа при одинаковых условиях равна отношению их молярных масс М или относительных молекулярных масс Мr .

Эта величина называется плотностью одного газа по другому и обозначается буквой d или D:

ρ1= ρ2⋅ d2ρ1=ρ2⋅d2 (газа 1), ρ2= ρ1/ d2ρ2=ρ1/d2 (газа 1)

М (газа 1) = d 2 (1) × M (газа 2) M (газа 2) = M (газа 1) / d 2 (газа 1).

Относительная плотность d — это величина безразмерная, она показывает, насколько один газ тяжелее другого.

Основные газовые законы

Состояние газа характеризуется его объемом, давлением и температурой. Между этими величинами экспериментально были установлены следующие законы:

  1. Закон Бойля-Мариотта (изотермический) сокращенно записывается так:
    • при Т = const
    • Р 1 · V 1 = Р 2 · V 2 , или Р · V = const;
  2. Закон Гей-Люссака (Изобарный)
    • при Р = const
    • V 1 / T 1 = V 2 / T 2 , или V / T = const.
  3. Закон Шарля (Изохорный)
    • при V = const
    • Р 1 / T 1 = Р 2 / T 2 , или Р / T = const.

Все три закона можно объединить в один универсальный газовый закон , который описывается уравнением Клапейрона:

Зависимость для одного моля газа была выведена Менделеевым, поэтому называется уравнением Менделеева-Клапейрона. Оно содержит постоянную величину -универсальную газовую постоянную R.

Расчеты значений универсальной газовой постоянной R

Закон эквивалентов

Из закона постоянства состава следует, что элементы сочетаются друг с другом в определенных количественных соотношениях, для характеристики которых было введено понятие эквивалента и эквивалентной массы (слово эквивалентный в переводе означает равноценный ).

Эквивалентом называется условная или реальная частица вещества, которая может присоединять, замещать, отдавать или взаимодействовать иным образом с одним ионом водорода Н + или гидроксила ОН в кислотно-основных (или ионообменных) реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Например, эквивалентом азотной (азотной) кислоты реальная частица — молекула HNO3 , содержащей один ион Н + ; эквивалентом ортофосфатной (фосфорной) кислоты — условная частица, соответствует 1/3 молекуле Н3РО4 , в состав которой входят три иона Н + .

Но эквиваленты одного элемента могут быть разными — в зависимости от валентности элемента. Так же сложное соединение может иметь разные эквиваленты, что обусловлено характером ее химического взаимодействия. Например, в реакции нейтрализации ортофосфорная кислота калий гидроксидом

только два атома Н кислоты замещаются атомами К (то есть кислота показывает основность 2). Тогда согласно определению, эквивалентом H3PO4 будет условная частица, которая составляет 1 / 2H3PO4 , поскольку на один атом Н приходится именно половина молекулы H3PO4.

Итак, эквивалент — это фактически один вид молекулы, которая соответствует одному атому Н или иона Н + .

Число, показывающее, какая часть молекулы или иной частицы вещества соответствует эквиваленту, называется фактором эквивалентности fЕ .

Эквивалент и фактор эквивалентности: а) fЕ (HCl) = 1; б) fЕ (CaCl2 ) = 1/2; в) fЕ (AlCl3 ) = 1/3; г) fЕ (CCl4 ) = 1/4; д) fЕ (PCl5 ) = 1/5; е) fЕ (SCl6 ) = 1/6. (Эквиваленты соединений окрашенные темным оттенком):

Поскольку эквиваленты элемента и эквиваленты сложного соединения могут быть разными, то как следствие, и фактор эквивалентности тоже будет иметь разные значения, для вычисления которого существуют простые формулы:

Технологическая карта по химии к уроку по теме “Законы сохранения массы и энергии в химии” 11 класс
методическая разработка по химии (11 класс)

Технологическая карта по химии к уроку по теме “Законы сохранения массы и энергии в химии” 11 класс по Рудзитису, Фельдман

Скачать:

Вложение Размер
teh_karta_zakon_sohr_massy_i_energii_11_kl.docx 21.42 КБ

Как сдать ЕГЭ на 80+ баллов?

Репетиторы Учи.Дома помогут подготовиться к ЕГЭ. Приходите на бесплатный пробный урок, на котором репетиторы определят ваш уровень подготовки и составят индивидуальный план обучения.

Бесплатно, онлайн, 40 минут

Предварительный просмотр:

Технологическая карта урока по химии по теме: «Законы сохранения массы и энергии в химии»

Тема учебного занятия

«Законы сохранения массы и энергии в химии»

Цель и задача учебного занятия

Повторить основные законы стехиометрии — закон сохранения массы веществ и закон постоянства состава веществ.

Закон сохранения массы веществ. Закон сохранения и превращения энергии. Дефект массы.

Тип и форма учебного занятия

урок – изучение нового материала

Планируемые результаты обучения

Знать стехиометрические законы — закон сохранения массы веществ и закон постоянства состава. Уметь применять эти законы в конкретных условиях.

Технологии обучения или элементы технологий

Технология развития критического мышления, игровые технологии, проблемно- развивающее обучение, здоровьесберегающие технологии, ИКТ

Средства обучения, дидактическое обеспечение урока

Проектор, презентация, интерактивная доска, учебник, рабочая тетрадь, ПСХЭ

Организационная структура урока

I. Организационный момент

Приветствие учеников. Выявление отсутствующих. цели и задач урока, этапов урока и времени каждого этапа.

Настраивание на восприятие материала урока.

II. Актуализация знаний

Ребята давайте повторим из курса 8 класса

  • Что такое вещества молекулярного и немолекулярного строения?
  • Кто открыл закон сохранения массы веществ?
  • Как формулировался закон сохранения массы в-в?

Работа на местах

III. Постановка проблемы урока

(мотивация и целеполагание)

Ребята, из курса физики вы изучили закон сохранения энергии. Как вы думаете можно ли объединить эти два закона?

Ребята выдвигают гипотезы и определяют тему урока.

Отвечают на вопросы учителя.

IV. Изучение нового материала

Этот урок можно провести в форме фронтальной беседы, уточняя формулировки понятий.

Учащиеся рассказывают из курса 8 класса закон сохранения массы веществ и формулируют основные понятия.

Ломоносов этот закон рассматривал вместе с законом сохранения энергии и понимал его как закон природы.

Закон сохранения энергии сформулировал немецкий ученый Майер, а взаимосвязь суммы и энергии доказал Эйнштейн. E = mc 2 . Где Е – энергия покоя собственного тела, m – масса тела и С – скорость света в вакууме.

Закон постоянства состава справедлив только для веществ молекулярного строения. На это надо обратить внимание. Вещества немолекулярного строения не обладают строго постоянным составом. Их состав зависит от условий получения.

Современная формулировка закона постоянства состава веществ:

Всякое чистое вещество молекулярного строения независимо от способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав.

Для веществ с молекулярным строением нужно использовать понятие «валентность», а для веществ с немолекулярным строением — «степень окисления».

Работают на местах с тетрадями и учебником и у доски

V. Закрепление изученного материала

В конце урока учитель напоминает учащимся алгоритмы решения расчетных задач по уравнениям химических реакций, используя такие величины, как масса, объем и количество вещества. Учащиеся самостоятельно решают предложенные учителем расчетные задачи.

Задача на с. 9, упр. 4

Решение: 3Н2 + N2 = 2NH3

n(H2) = 67.2/22.4 = 3 моль

n(N2) = 44.8/22.4 = 2 моль

по реакции видим, что образовалось 2 моль аммиака, необходимо взять 3 моль (Н2) и 1 моль (N2). А мы нашли, что 3 моль (Н2) вступило в реакцию с 2 моль N2 , т.е. азота взяли больше ровно в 2 раза, поэтому аммиак будет загрязнен азотом, так как он взят в избытке.

Работа на местах с тетрадями и учебником

Попробуем подвести итоги. Основные выводы:

  • Что такое вещества молекулярного и немолекулярного строения?
  • Кто открыл закон сохранения массы веществ?
  • Как формулировался закон сохранения массы в-в?
  • Кто сформулировал закон сохранения энергии?

Итак, ребята. Над какой темой мы сегодня работали? Поделитесь своими впечатлениями об уроке. Что вы нового узнали? Что хотели бы узнать? Что вызвало затруднения?

Участвуют в эвристической беседе

VII. Итоги урока

Выставление оценок. Домашнее задание: п. 1, с. 4-6; Тестовые Задания

Тему сформировали учащиеся правильно. Была поставлена цель и задачи . Цель и задачи были достигнуты.

Планируемые результаты сформулированы, взаимосвязь с физикой установлена.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Технологическая карта по химии к уроку “Галогены”, 9 класс Рудзитис, Фельдман.

Технологическая карта по химии к уроку “Гидролиз солей” 9 класс Рудзтитс, Фельдман.

Технологическая карта по химии к уроку “Реакции ионного обмена” 9 класс Рудзитис, Фельдман.

Технологическая карта по химии к уроку на тему “Предмет органической химии. Теория химического строения” Рудзитиса , Фельдмана рассчитана на 2 часа.

Технологическая карта по химии к уроку “Распределение электронов в атомах элементов больших периодов” 11 класс Рудзитис, Фельдман.

Технологическая карта по химии к уроку “Относительная атомная масса химических элементов. Знаки химических элементов” 8 класс Рудзитис, Фельдман.

Технологическая карта по химии к уроку “Химические формулы. Относительная молекулярная масса” 8 класс Рудзитис, Фельдман.

# физика | Загадочная энергия. Закон сохранения массы и энергии

Вселенная, включающая в себя Землю и другие объекты в космическом пространстве, состоит из материи. Материей является все, что занимает определенное пространство и обладает массой, определяющей количество материи. Метрической единицей измерения массы является грамм (г). На Земле материя принимает три основные формы: твердую, жидкую и газообразную. Вес объекта позволяет определить его массу. Чем больше его вес, тем больше масса. Разумеется, при одинаковых гравитационных условиях. Продолжаем начатое с работы повествование об энергии рассказом о том, почему Вселенная всегда содержит одинаковый объем массы и энергии. Вы сможете даже проверить это в ходе очень простого научного эксперимента.

Из чего состоит Вселенная?

«Строительными блоками» материи являются атомы. Базовые химические вещества, состоящие из атомов одного типа, называются элементами. Соединяясь вместе, атомы образуют связи. Вещества, состоящие из нескольких типов атомов, называют сложными. Существует два типа таких соединений — молекулярные и ионные соединения.

Примером ионного соединения является хлорид натрия (поваренная соль). Такие соединения состоят из ионов (атомов или групп атомов, обладающих электрическим зарядом). Молекулярные соединения (например вода), состоят из молекул. Молекула является мельчайшей физической частицей молекулярного соединения.

В восемнадцатом столетии французский химик Антуан Лавуазье впервые в истории человеческой цивилизации обнаружил, что в ходе химической реакции (процесса, в ходе которого атомы формируют новое вещество), материя не образуется и не исчезает. Просто химические элементы в реагентах формируют новую структуру.

При этом общая масса вещества в ходе химической реакции сохраняется, оставаясь неизменной. Масса итогового вещества равна сумме масс реагентов. Это свойство материи стало называться законом сохранения массы. Химические реактивы обладают химической энергией, которая удерживает атомы вместе. Химическая энергия является одной из форм потенциальной энергии и называется химической потенциальной энергией. Эта энергия реализуется, когда связь между атомами разрушается в процессе химической реакции.

В девятнадцатом столетии это явление стали называть законом сохранения энергии, который впервые был описан немецким ученым Юлиусом Робертом фон Майером. Согласно этому физическому закону, при обычных условиях энергия может менять свою форму, но общий ее объем во Вселенной всегда остается неизменным.

Иными словами, как и материя, никогда не возникает новой энергии и она никуда не исчезает. Только трансформируется, переходя из одной формы в другую. К примеру, когда вы поднимаете коробку с пола, энергия, которую вы получили от пищи, передается поднимаемой вами коробке.

Атом состоит из ядра (центральная часть атома), которое содержит протоны (положительно заряженные частицы) и нейтронов (частицы без заряда), а также электронов (отрицательно заряженных частиц). В 1905 году Альберт Эйнштейн выдвинул теорию, согласно которой при экстраординарных условиях масса может преобразоваться в энергию, а энергия в массу. Эти специальные условия называются ядерной реакцией, когда изменения происходят в ядре атома.

Чтобы учесть эти исключительные условия, законы сохранения были объединены в закон сохранения массы и энергии. Этот физический закон утверждает, что материя и энергия могут переходит друг в друга. При этом сумма всех масс и всей энергии во Вселенной остается неизменной. Если одного из них становится больше, то другого — меньше.

Впрочем, в повседневной жизни законы сохранения массы и энергии применяются раздельно. Когда речь идет о потере или обретении энергии, понятно, что говорится о переходе энергии из одного состояния в другое. Исключением являются только ядерные реакции, в ходе которых расщепляется ядро атома и происходит трансформация материи в энергию или наоборот.

Эксперимент

А теперь сами убедимся в том, что масса сохраняется. В ходе эксперимента следует соблюдать аккуратность, вся посуда должна быть одноразовой и утилизироваться после проведения эксперимента.

Материалы и оборудование
Два 90-миллилитровых картонных стаканчика
Мерные ложки
Водопроводная вода
Одна столовая ложка (5 миллилитров) аптечного сульфата магния
Ложка
Жидкий школьный клей
Кухонные весы
Бумажное полотенце

Ход эксперимента
1. В один из картонных стаканчиков добавьте 2 столовые ложки (10 миллилитров) водопроводной воды и сульфат магния. Перемешивайте до тех пор, пока сульфат магния не растворится или полностью, или по крайней мере его осадок будет небольшим.

2. Во второй стаканчик влейте 1 столовую ложку (5 миллилитров) жидкого школьного клея.

3. Взвесьте оба стаканчика на весах. Запишите массу каждого стаканчика и их общую массу. Обратите внимание на внешний вид содержимого каждого из стаканчиков.

4. Влейте водный раствор сульфата магния в стаканчик с клеем. Перемешайте содержимое стаканчика. Обратите внимание на его внешний вид.

5. Взвесьте пустой стаканчик и стаканчик с раствором. Запишите массу каждого из них по отдельности и общую массу. Сравните общую массу с той, которая была при предыдущем взвешивании.

6. Теперь, сопоставив массы, извлеките лопаткой белый сгусток твердого вещества, который образовался в стаканчике и переместите его на бумажное полотенце. Оберните полотенце вокруг сгустка и сожмите его, чтобы выжать лишнюю жидкость. Чем отличается сгусток от тех веществ, которыми он был образован?

Результат
Вначале один из стаканчиков содержит прозрачную жидкость, образованную сульфатом магния и водой, а второй — белый жидкий клей. После смешивания образуется белый твердый сгусток и некоторый излишек жидкости. Массы стаканчиков остаются прежними до и после смешивания.

Почему так происходит?
Смесь сульфата магния и воды формирует раствор (вещество, растворенное в жидкости). Жидкий клей тоже является раствором, состоящим из различных веществ, растворенных в воде. Когда эти два раствора соединяются, происходит химическая реакция между ее компонентами, которая ведет к образованию белого твердого материала.

Даже когда исходные реагенты распадаются на частицы и переформируются в новом порядке, все они остаются в стаканчике. По этой причине, когда вы повторно взвешиваете стаканчики, не происходит никаких изменений в их общей массе. На этом простом примере продемонстрировано сохранение массы в ходе химической реакции.

Загадок энергии немало, читайте дополнительные материалы о них в соответствующей рубрике, которая будет пополняться по мере рассмотрения все новых и новых вопросов, касающихся энергии.

Глоссарий к главе «Законы сохранения массы и энергии»

Закон сохранения массы — закон, утверждающий, что в процессе химической реакции не происходит образования новых или разрушения старых атомов; т.е. масса всех реагентов, вступающих в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

Закон сохранения энергии — закон, утверждающий, что если сумма двух реакций представляет собой новую, третью реакцию, то теплота третьей реакции равна сумме теплот первых двух реакций; т.е. энергия изолированной системы не меняется.

Элементный анализ — анализ химического вещества, целью которого является установление относительного количества входящих в соединение атомов.

Эмпирическая формула — формула, определенная в результате эксперимента и показывающая лишь тип и соотношение элементов в соединении.

Молекулярная формула — формула, в которой отражается реальное число атомов каждого вида, входящих в молекулу вещества.

Химическое уравнение (уравнение химической реакции) — это условная запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов.

Химическая реакция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в другие вещества, при которых ядра атомов не меняются, при этом происходит перераспределение электронов и ядер, и образуются новые химические вещества.

Реагент — вещество, вступающее в химическую реакцию.

Продукт — вещество, полученное в результате химической реакции.

Раствор — однородная смесь, состоящая из двух и более компонентов.

Молярная концентрация (молярность) — число молей растворенного вещества в 1 литре раствора.

Моляльная концентрация (моляльность) — это число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя

Правило аддитивности объемов — приближенное правило, допускающее, что объем раствора приближенно равен сумме объемов растворителя и растворенного вещества.

Кислота — это вещество, которое при добавлении к воде повышает концентрацию ионов водорода [H+].

Основание — это вещество, которое при добавлении к воде повышает концентрацию гидроксидных ионов [OH—].

Диссоциация — процесс разложения сложного вещества на ионы.

Нейтрализация — взаимодействие ионов H+ кислоты и ионов OH— основания между собой с образованием воды.

Химический эквивалент кислоты — количество кислоты, которое при нейтрализации основания высвобождает 1 моль ионов H+.

Химический эквивалент основания — количество основания, которое при нейтрализации основания высвобождает 1 моль ионов OH—.

Титрование — это способ определения концентрации кислоты или основания в растворе, путем измерения объема титранта (основания или кислоты с заданной концентрацией) необходимого для полной нейтрализации имеющегося реагента.

Точка эквивалентности — момент титрования, когда число эквивалентов титранта и титруемого раствора будут точно равны.

Грамм-эквивалент — это масса кислоты (или основания) в граммах, которая образует 1 моль ионов H+ (или OH—).

Нормальная концентрация (нормальность) — это число грамм-эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Энтальпия — это свойство вещества, указывающее количество энергии, которую можно преобразовать в теплоту.

Изменение энтальпии (тепловой эффект) — теплота химической реакции, проводимой при постоянном давлении.

Экзотермическая реакция — реакция с выделением теплоты (с уменьшением энтальпии).

Эндотермическая реакция — реакция с поглощением теплоты (с возрастанием энтальпии).

Закон аддитивности теплот реакций (закон Гесса) — закон, утверждающий, что разность между энтальпиями реагентов и продуктов, т.е теплота реакции, должна зависеть только от исходного и конечного состояний, а не от того конкретного пути, по которому следует реакция.

Теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива.

Теплота образования — тепловой эффект реакции образования химических соединений из простых веществ в стандартном состоянии.

Стандартное состояние — наиболее распространенное состояние вещества при 25°С и внешнем давлении 1 атмосфера.

Простые вещества — это вещества, образованные из атомов одного элемента.

Сложные вещества (химические соединения) — это вещества, образованные атомами разных элементов.

Законы сохранения массы и энергии

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Предмет и структура курса

Лекция 1

Введение в технологии продуктов питания

1. Предмет и структура курса

2. Пищевая технология

3. Основные законы (сохранения массы и энергии)

4. Материальный баланс, энергетический баланс, уравнение материального баланса.

5. Перенос энергии и перенос массы

6. Движущая сила переноса (равновесны и неравновесные системы)

7. Классификация основных переносов.

8. Принципы оптимизации технологических процессов.

Курс «Введение в технологии продуктов питания» предназначен для студентов специальности 270500 «Технология бродильных производств и виноделие».

Целью предмета является изучение научно-теоретических основ технологических процессов в пищевой промышленности, рассмотрение основного и дополнительного сырья пищевой промышленности, а также требований к его качеству, условиям хранения и транспортирования.

В рамках курса предстоит изучить научно-теоретические основы технологии производства различных пищевых продуктов (сахара, хлеба, кондитерских и макаронных изделий, продуктов масло-жирового производства, солода, безалкогольных напитков и минеральных вод, хлебопекарных дрожжей, ликеро-водочных изделий, виноградных вин, чая, консервов и пищевых кислот).

Пищевая технология – это отрасль знания прикладного характера, занимающаяся изучением способов производства продуктов.

В данном случае нашей задачей является изучение основных отраслей пищевых производств, связанных с переработкой растительного и животного сырья (в большей степени растительного, поскольку технологии производства молока и мяса мы коснемся вскользь).

Технология пищевых производств, изучающая способы переработки сырья в продукты питания, базируется на за­кономерностях фундаментальных наук — физики, химии, био­логии.

В основе науки о технологических процессах лежат основные законы природы — закон сохранения массы и закон сохранения энергии.

Вместе с тем этой науке присущи свои специфические поня­тия и законы, которым подчиняются технологические процессы, последовательно превращающие сырье в продукты питания.

В основе пищевых технологий лежит целый комплекс фи­зико-химических, биохимических и микробиологических про­цессов, в результате которых и происходит превращение сырья в пищевые продукты.

Законы сохранения массы и энергии относятся к числу фундаментальных. В этом смысле, они чем-то концептуально похожи с основными законами философии

Например: переход количества в качество – от кол-ва привнесенного извне тепла…. Изменяется что?

(структура. Пример, денатурация белка)

На их основе построены теоретические методы расчета различных физических процессов.

Законы сохранения отражают изменения в окружающем нас материальном мире при переходе материи из одного состояния в другое.

Как правило, переход материи из одного состояния в другое сопровождается изменением энергии самой системы, поэтому законы сохранения массы и энергии рассматриваются совместно.

Впервые закон сохранения массы был сформулирован в трудах М.В.Ломоносова.

Суть закона заключается в том, что материя не исчезает и не возникает вновь, а переходит из одного состояния в другое в равных количествах.

Закон сохранения массы справедлив для любых процессов.

По закону сохранения масса поступающих веществ должна быть равна массе веществ получаемых в результате проведения процесса, без учета потерь. Материальный баланс процесса или отдельного аппарата составляется на основе закона сохранения массы.

При анализе технологических процессов закон сохранения массы применяется к системам в целом или отдельным его частям (в том числе и бесконечно малым).

Общим для всех производств является наличие хотя бы одного из 2-х возможных видов переноса на каждой стадии превращения сырья в полуфабрикат или конечный продукт.

Это перенос энергии или перенос массы. Это обстоятельство было выявлено при изучении технологических процессов.

Возьмем какой-либо аппарат, в котором осуществляется технологический процесс (рис. 1).

В аппарат подаются сырье в количестве Мд и Мд и технологические добавки в количестве Мс, а из аппарата выходят готовый продукт в количестве Мр и отходы производства М%. Воспользовавшись законом сохранения массы, получим

Ма + Мв + Мс = Мd + Me

Сумма М входящего = сумма М выходящих

| следующая лекция ==>
Александр Ноткин | Итак, мы поговорим о движущей силе переноса

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Технологическая карта по химии по теме “Законы сохранения массы и энергии” 11 класс

Технологическая карта урока по химии по теме: «Законы сохранения массы и энергии в химии»

Тема учебного занятия

«Законы сохранения массы и энергии в химии»

Цель и задача учебного занятия

Повторить основные законы стехиометрии — закон сохранения массы веществ и закон постоянства состава веществ.

Основные понятия

Закон сохранения массы веществ. Закон сохранения и превращения энергии. Дефект массы.

Тип и форма учебного занятия

урок – изучение нового материала

Планируемые результаты обучения

Знать стехиометрические законы — закон сохранения массы веществ и закон постоянства состава. Уметь применять эти законы в конкретных условиях.

Технологии обучения или элементы технологий

Технология развития критического мышления, игровые технологии, проблемно- развивающее обучение, здоровьесберегающие технологии, ИКТ

Средства обучения, дидактическое обеспечение урока

Проектор, презентация, интерактивная доска, учебник, рабочая тетрадь, ПСХЭ

Организационная структура урока

Этапы урока

Деятельность преподавателя

Деятельность учеников

I. Организационный момент

Приветствие учеников. Выявление отсутствующих. цели и задач урока, этапов урока и времени каждого этапа.

Настраивание на восприятие материала урока.

II. Актуализация знаний

Ребята давайте повторим из курса 8 класса

Что такое вещества молекулярного и немолекулярного строения?

Кто открыл закон сохранения массы веществ?

Как формулировался закон сохранения массы в-в?

Работа на местах

III. Постановка проблемы урока

(мотивация и целеполагание)

Ребята, из курса физики вы изучили закон сохранения энергии. Как вы думаете можно ли объединить эти два закона?

Ребята выдвигают гипотезы и определяют тему урока.

Отвечают на вопросы учителя.

IV. Изучение нового материала

Этот урок можно провести в форме фронтальной беседы, уточняя формулировки понятий.

Учащиеся рассказывают из курса 8 класса закон сохранения массы веществ и формулируют основные понятия.

Ломоносов этот закон рассматривал вместе с законом сохранения энергии и понимал его как закон природы.

Закон сохранения энергии сформулировал немецкий ученый Майер, а взаимосвязь суммы и энергии доказал Эйнштейн. E = mc 2 . Где Е – энергия покоя собственного тела, m – масса тела и С – скорость света в вакууме.

Закон постоянства состава справедлив только для веществ молекулярного строения. На это надо обратить внимание. Вещества немолекулярного строения не обладают строго постоянным составом. Их состав зависит от условий получения.

Современная формулировка закона постоянства состава веществ:

Всякое чистое вещество молекулярного строения независимо от способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав.

Для веществ с молекулярным строением нужно использовать понятие «валентность», а для веществ с немолекулярным строением — «степень окисления».

Работают на местах с тетрадями и учебником и у доски

V. Закрепление изученного материала

В конце урока учитель напоминает учащимся алгоритмы решения расчетных задач по уравнениям химических реакций, используя такие величины, как масса, объем и количество вещества. Учащиеся самостоятельно решают предложенные учителем расчетные задачи.

Задача на с. 9, упр. 4

Решение: 3Н2 + N 2 = 2 NH 3

n ( H 2) = 67.2/22.4 = 3 моль

n ( N 2) = 44.8/22.4 = 2 моль

по реакции видим, что образовалось 2 моль аммиака, необходимо взять 3 моль (Н2) и 1 моль ( N 2). А мы нашли, что 3 моль (Н2) вступило в реакцию с 2 моль N 2 , т.е. азота взяли больше ровно в 2 раза, поэтому аммиак будет загрязнен азотом, так как он взят в избытке.

Работа на местах с тетрадями и учебником

Попробуем подвести итоги. Основные выводы:

Что такое вещества молекулярного и немолекулярного строения?

Кто открыл закон сохранения массы веществ?

Как формулировался закон сохранения массы в-в?

Кто сформулировал закон сохранения энергии?

Итак, ребята. Над какой темой мы сегодня работали? Поделитесь своими впечатлениями об уроке. Что вы нового узнали? Что хотели бы узнать? Что вызвало затруднения?

Участвуют в эвристической беседе

VII. Итоги урока

Выставление оценок. Домашнее задание: п. 1, с. 4-6; Тестовые Задания

Тему сформировали учащиеся правильно. Была поставлена цель и задачи . Цель и задачи были достигнуты.

Планируемые результаты сформулированы, взаимосвязь с физикой установлена.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: