Химическое равновесие

Для подготовки учащихся к усвоению понятия о химическом равновесии надо сначала рассмотреть материал о реакциях обратимых и необратимых, скорости химических реакций и влиянии на нее различных факторов (концентрация реагирующих веществ, температура, катализаторы). Первое понятие о химическом равновесии целесообразно дать на основе такой принципиально важной реакции, как окисление сернистого газа в серный ангидрид. Для этого следует сообщить условия протекания этой реакции (экзотермичность процесса, оптимальное протекание реакции при температуре около 500°С использование катализатора), затем обратить внимание учащихся на то, что изучаемый процесс состоит из двух реакций - прямой (окисление сернистого газа) и обратной (разложение серного ангидрида). Если температуру повысить значительно выше 500°С, то начинается заметное разложение серного ангидрида. Но и при этой температуре эти две реакции протекают, только одна из них (разложение серного ангидрида) идет быстрее, чем его образование. Можно представить такое положение, когда в замкнутом сосуде при одной и той же температуре и катализаторе находится смесь сернистого газа, кислорода и серного ангидрида. При этих условиях наступит такой момент, когда скорбеть прямой реакции (образование серного ангидрида) будет равна скорости обратной реакции (разложение серного ангидрида), т. е. сколько в единицу времени получится серного ангидрида, столько же его и разложится. На основе этого химическое равновесие и трактуют как такое состояние смеси реагирующих веществ при определенных условиях, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Учащиеся должны представить себе, что это динамический процесс, где все время происходит образование и разложение новых молекул. Если же изменить условия, например температуру, то наступает новое состояние химического равновесия или смещение химического равновесия в сторону большего выхода одного из продуктов реакции (происходит изменение концентрации реагирующих веществ).

При изучении химического равновесия учащиеся знакомятся с выводами из принципа Ле-Шателье. Эти выводы следует распространить и на изучение влияния давления при смещении химического равновесия, так как учащиеся не понимают, когда на химических производствах необходимо использовать повышенное давление. Тем более что в стабильном учебнике (стр. 108) сказано, что "многие реакции, в которых участвуют газы, проводят при повышенном давлении". Но какие это реакции? Если не дать разъяснения, то учащиеся будут допускать грубые ошибки. Поэтому следует указать, что повышенное давление благоприятствует смещению равновесия в сторону прямой реакции, если оно сопровождается уменьшением объемов газов (или уменьшением числа молекул газов). Если же число молекул газов не изменяется, то давление не оказывает влияния на смещение химического равновесия. В случае же увеличения числа молекул газов на смещение химического равновесия благоприятно влияет пониженное давление. Все эти вопросы конкретизируются в дальнейшем при изучении синтеза аммиака.