6. Условия течения реакций обмена до конца

Знакомя учащихся VII класса с важнейшими типами химических реакций, со свойствами кислорода, водорода, составом воздуха, следует им показать, что две химические реакции могут быть обратными друг другу. Для этого должны быть использованы примеры, доступные их пониманию.

В теме "Кислород. Воздух", при разборе "двенадцатидневного" опыта Лавуазье, поставленного для выяснения состава воздуха, нужно обратить внимание учащихся на то, что образование окиси ртути из ртути и кислорода и ее разложение - две противоположно направленные реакции. Они идут при разных' условиях: первая - при слабом нагревании, а вторая - при сильном.

В теме "Водород" демонстрируют горение водорода, и учащиеся видят, что получается вода. Здесь учитель должен подчеркнуть, что горение водорода - реакция, обратная разложению воды. Разложение идет при действии на воду электрического тока, оно требует постоянной затраты энергии и как только ток выключают, разложение прекращается. В противоположность этому для соединения водорода с кислородом вначале требуется нагревание, а затем реакция продолжается без нагревания. Температура, необходимая для взаимодействия этих веществ, поддерживается за счет теплоты, выделяющейся при реакции. После этого на основании сравнения условий разложения воды и ее образования из водорода и кислорода отмечают, что первая из этих реакций идет с поглощением энергии, а вторая - с выделением.

Следующая задача - ознакомить учащихся с тем, что химические реакции не всегда идут до полного превращения исходных веществ в конечные продукты, что важнейшее условие течения реакции до конца-удаление хотя бы одного продукта из сферы реакции.

Для правильного толкования вопросов об обратимости химических реакций нужно .дать следующие знания: 1) реакция обмена происходит только между растворенными в воде веществами; 2) при сливании растворов двух веществ может произойти реакция обмена с: а) вы-падением осадка, б) выделением газа; 3) при сливании растворов двух веществ в одной и той же жидкости могут происходить две обратные друг другу реакции.

Сначала выясняют условия реакций обмена. Учитель показывает образцы двух солей: азотнокислого свинца и йодистого калия. Учащимся предлагается вспомнить, по каким признакам можно было судить о том, что соли обменялись своими металлами и образовались новые вещества. Учитывая свойства йодистого свинца и азотнокислого калия, учащиеся приходят к выводу, что в случае обмена этих солей металлами произойдет изменение цвета, так как йодистый свинец-вещество желтого цвета. После этого учитель смешивает крупные сухие кристаллы солей. Реакция не происходит. Растирает полученную смесь кристаллов в сухой ступке - появляется очень слабое пожелтение смеси. К растертой смеси, перенесенной в стакан, приливает воду - мгновенно изменяется окраска. Сливает готовые растворы азотнокислого свинца и йодистого калия. И в этом случае реакция происходит мгновенно.

На основании проведенных опытов делают вывод, что важным условием реакции обмена является близкое соприкосновение веществ, которое может быть только в растворе.

Далее учитель разбирает вопрос о том, может ли произойти обмен металлами между двумя солями, если одна из солей нерастворима в воде. Порошок углекислого свинца взбалтывают в воде и к полученной взвеси добавляют раствор йодистого калия. При этом появляется слабое желтое окрашивание, так как абсолютно нерастворимых веществ нет. Вместе с тем этот опыт показывает, что в реакцию обмена вступают только растворимые соли.

Учащимся предлагают проделать реакции обмена, используя выданные растворы солей. Они сливают раст-воры солей, наблюдают выпадение осадков, объясняют наблюдаемые явления, записывают уравнения реакций.

При рассмотрении реакций обмена между солями и кислотами учащиеся знакомятся со вторым из этих условий: выделением одного из продуктов реакции в виде газа.

Учитель предлагает решить вопрос о том, может ли произойти реакция обмена между солями, если ни одно из полученных веществ не выпадет в осадок. Демонстрирует кристаллы сернокислой меди (синего цвета) и кристаллы хлорной меди (зеленого цвета), а также их концентрированные растворы. Высказывается предположение: если при реакции обмена из сернокислой меди получится хлорная медь, то раствор приобретет зеленую окраску.

Предположение проверяют с помощью опыта. К кон-центрированному раствору сернокислой меди добавляют концентрированный раствор хлористого натрия. Учащиеся замечают позеленение жидкости, но, сравнивая ее цвет с цветом раствора хлорной меди, видят, что первый можно назвать не зеленым, а голубовато-зеленым. При объяснении этого факта отмечают, что, по-видимому, хоть обмен и произошел, сернокислая медь в растворе еще есть. Следует учесть, что изменение окраски растворов при искусственном освещении заметно хуже, чем при дневном.

Учитель обращает внимание на то, что между продуктами реакции - солями, которые находятся в одном растворе, также возможно химическое взаимодействие. Это учитель подтверждает опытом, прибавляя к кон-центрированному раствору хлорной меди концентрированный раствор сернокислого натрия или кристаллы. Раствор при этом становится голубовато-зеленым, что указывает на образование сернокислой меди.

Возможны две обратные друг другу химические ре-акции, которым соответствуют следующие уравнения}

Осуществляя каждую реакцию, можно получить раствор голубовато-зеленого цвета, в котором находятся, по-видимому, молекулы всех четырех- участвующих в реакции веществ. Следовательно, если соли - продукты реакции обмена - растворимы в воде, то между ними может возникнуть взаимодействие и привести к тому, что реакция обмена не дойдет до конца. Два процесса, протекающие в растворе в противоположных направлениях, можно изобразить одним уравнением:

в котором стрелки показывают, что в одном и том же растворе идут две противоположно направленные ре-акции.

В заключение нужно отметить, что течение реакции обмена до конца или возникновение такого состояния, при котором в одном растворе идут два обратных друг другу процесса, зависит прежде всего от свойств образующихся веществ: растворимы или нерастворимы они в воде.