4. Условия возникновения и течения химической реакции

Рассмотрим, как на уроках химии в VII-VIII классах следует развивать знания об условиях возникновения и течения химической реакции.

На первых уроках достаточно, если учащиеся узнают, что при одних и тех же условиях одно вещество подвергается химическому превращению, а другое - нет (нагревание стеарина и сахара), что в одних условиях с веществом происходит только физическое изменение, а при других-и химическое (растворение и нагревание сахара).

После ознакомления с признаками химической реакции проводят первое обобщение знаний об условиях химического взаимодействия, организуемое так. Учащимся предлагается ответить на вопрос: Какие условия нужны для того, чтобы: а) сахар обуглился, б) магний загорелся, в) медная пластинка покрылась черным налетом? Во всех этих случаях они называют одно и то же условие - нагревание веществ. Обсуждая ответы, учитель отмечает, что для горения Магния и почернения медной пластинки недостаточно только нагревания, необходимо соприкосновение металлов с кислородом воздуха. Для подтверждения он показывает накаливание кусочка блестящей тонкой листовой меди, сложенного в виде конвертика с плотно прижатыми краями или скрученных друг с другом толстых медных проволок. После охлаждения оказывается, что медь с внешней стороны почернела, а с внутренней осталась блестящей, так как сюда не проникали молекулы кислорода.

Учитель демонстрирует в стеклянном цилиндре раствор сернокислой меди, на который предварительно сверху был осторожно налит разбавленный раствор гидроокиси аммония. Он обращает внимание на появление ярко-синей окраски только в средней части сосуда и говорит, что химическая реакция, начавшись в том месте, где жидкости соприкасаются друг с другом, может произойти во всем объеме только в том случае, если применить перемешивание. У учащихся создаются первые представления о таких условиях химического взаимодействия, как соприкосновение реагирующих веществ к их перемешивание.

В заключение отмечают, что важнейшие условия химической реакции: 1) наличие веществ, которые могут испытывать химические превращения, 2) соприкосновение и перемешивание веществ (если реакция идет между двумя веществами), 3) нагревание.

Для проверки и закрепления знаний используют следующие вопросы и задания:

1. Назовите условия, необходимые для химических реакций. Приведите примеры. Какое значение имеет знание этих условий для практики?
2. Какие условия были необходимы для того, чтобы: а) медь покрылась черным налетом, б)известковая вода помутнела?
3. Какие условия для возникновения химической реакции мы создаем, когда зажигаем спиртовку или газовую горелку? Какие из этих условий мы нарушаем, когда гасим пламя?

При изучении следующей темы - "Первоначальные сведения о строении и составе веществ" - учитель обращает внимание на условия тех превращений, которые используются для формирования понятии о реакции разложения и реакции соединения. Подчеркивает, что для разложения окиси ртути и основной углекислой меди нужно постоянное нагревание, а для разложения воды-действие электрического тока. Соединение серы с железом начинается только при нагревании, а затем, поскольку при этой реакции выделяется теплота, дальнейшее нагревание смеси уже не нужно.

Учащиеся должны узнать, что не все реакции разложения идут с поглощением теплоты и не всякое соединение веществ сопровождается ее выделением. Учитель показывает опыт: нагревает пробирку с двухромовокислым аммонием только до начала реакции, которая продолжается и после прекращения нагревания. Разогревание вещества, выбрасывание из пробирки раскаленных частичек показывает, что реакция идет с выделением теплоты.

Затем приводится пример реакции соединения, про-исходящей с поглощением теплоты: соединение азота с кислородом идет при температуре выше 1200° С и требует постоянного нагревания.

Дальнейшее развитие и закрепление знаний об условиях химических реакций происходит в теме "Кислород. Воздух".

После изучения химических свойств кислорода учащимся предлагают вопросы:

1. Какие условия необходимы для горения древесного угля; серы, фосфора и магния в кислороде и в воздухе? Почему эти вещества достаточно нагреть только до начала реакции?
2. Для чего перед сжиганием стального пера в кислороде к кончику пера прикрепляют кусочек пробки? Происходит ли выделение теплоты при взаимодействии железа с кислородом? Почему вы так думаете?
3. Какие условия горения и как мы создаем их, когда зажигаем газ на газовой плите?

Когда учащиеся изучат состав воздуха, им можно предложить следующие задания и вопросы:

1. Сравните условия: а) образования красного порошка окиси ртути в опыте Лавуазье и б) разложения окиси ртути. В чем сходство и различие этих условий?
2. Почему при слабом длительном нагревании ртути в закрытом сосуде с воздухом образование окиси ртути прекращается? Какое условие окисления ртути нарушается?
3. В большую банку с воздухом поместили горящую свечу, затем банку закрыли пробкой. Свеча горела некоторое время, а затем погасла. Почему горение прекратилось? Какое условие взаимодействия веществ было нарушено?

В теме "Водород" полезно разобрать, почему в аппарате Киппа при закрывании крана реакция прекращается, какое условие течения реакции при этом нарушается.

В теме "Вода. Расхворы" рассматривают химические свойства воды, изучают реакцию воды с металлами. При этом ставят опыты, которые позволяют отметить, что различные металлы вступают в реакцию с водой при различных температурных условиях. В той же теме желательно сравнить условия разложения воды и ее синтеза, обратить внимание на то, что разложение воды происходит при непрерывном действии электрического тока, а для взрыва смеси водорода с кислородом в эвдиометре достаточно электрической искры. После этого перед учащимися следует поставить вопрос, какая из рассматриваемых реакций идет с выделением, а какая - с поглощением энергии.

В VIII классе, когда изучают реакции обмена между двумя солями, солью и основанием, нужно обязательно показать, каковы важнейшие условия этих реакций: растворимость исходных веществ в воде и присутствие воды.

В конце изучения темы "Важнейшие классы неорганических соединений" учащиеся составляют таблицы, в которые включают ряд примеров изученных химических превращений растворимых и нерастворимых в воде неорганических веществ, а также сведения о типах и условиях этих превращений. Пример одной из таких таблиц приведен ниже.

При обсуждении содержания таблиц прежде всего подчеркивают, что между типом химического взаимодействия и условиями реакций нет вполне определенного соответствия: одни реакции замещения идут без нагревания, а другие (между окисью меди и водородом) - с нагреванием, то же можно сказать и о реакциях обмена. Все же некоторые связи между типами реакций, участием в них растворимых и нерастворимых веществ и условиями можно подметить.

Если в реакции замещения участвует растворимое в воде сложное вещество (кислота, соль), то реакция проводится в его растворе без нагревания. Если же сложное вещество нерастворимо в воде, то требуется нагревание.

Реакция обмена между ДВУМЯ солями, солью и основанием идет без нагревания только в том случае, если эти вещества растворимы. В реакции обмена между окислом и кислотой могут вступать и нерастворимые в воде окислы, но в этом случае нужно нагревание.

Развитие знаний об условиях возникновения и течения реакции продолжается в темах: "Углерод и его соединения", "Металлы", "Химия и ее значение в народном хозяйстве".

Изучая аллотропные видоизменения углерода, учитель знакомит учащихся с условиями получения искусственных алмазов.

Систематическое развитие знаний об условиях возникновения и течения химических реакций в VII и VIII классах позволяет поставить перед учащимися вопросы, выясняющие условия, необходимые для воспламенения веществ и продолжения горения. Демонстрируют опыты, например пламя спирта гасят, закрывая тигель крышкой, а пламя скипидара - погружая тигель в холодную воду.

В теме "Металлы" большое внимание нужно уделить выяснению условий ржавления железа и способам предохранения его от ржавления^*.

^* (П. А. Глориозов, Е. П. Клещева, Л. А. Коробейникова. Т. 3. Савич. Методика преподавания химии о восьмилетней школе. М., "Просвещение", 1966.)

Наконец, в теме "Химия и ее значение в народном хозяйстве", обсуждая роль химии в народном хозяйстве СССР и в охране природы, очень полезно еще раз указать на большое значение накопленных в науке знаний об условиях химических реакций и их успешное применение в настоящее время в различных областях народного хозяйства в быту.