Записати рівняння хімічної реакції. Як розставляти коефіцієнти у хімічних рівняннях
Поговоримо про те, як скласти хімічне рівняння, адже саме вони є основними елементами цієї дисципліни. Завдяки глибокому усвідомленню всіх закономірностей взаємодій та речовин, можна керувати ними, застосовувати їх у різних сферах діяльності.
Теоретичні особливості
Упорядкування хімічних рівнянь - важливий і відповідальний етап, що у восьмому класі загальноосвітніх шкіл. Що має передувати цьому етапу? Перш ніж педагог розповість своїм вихованцям у тому, як скласти хімічне рівняння, важливо познайомити школярів із терміном «валентність», навчити їх визначати цю величину в металів і неметалів, користуючись таблицею елементів Менделєєва.
Складання бінарних формул з валентності
Щоб зрозуміти, як скласти хімічне рівняння по валентності, спочатку потрібно навчитися складати формули сполук, які з двох елементів, користуючись валентністю. Пропонуємо алгоритм, який допоможе впоратися з поставленим завданням. Наприклад, необхідно скласти формулу оксиду натрію.
Спочатку важливо врахувати, що той хімічний елемент, який у назві згадується останнім, у формулі має розташовуватись на першому місці. У нашому випадку першим записуватиметься у формулі натрій, другим кисень. Нагадаємо, що оксидами називають бінарні сполуки, в яких останнім (другим) елементом обов'язково має бути кисень зі ступенем окиснення -2 (валентністю 2). Далі по таблиці Менделєєва необхідно визначити валентність кожного із двох елементів. І тому використовуємо певні правила.
Так як натрій - метал, який знаходиться в головній підгрупі 1 групи, його валентність є постійною величиною, вона дорівнює I.
Кисень - це неметал, оскільки в оксиді він стоїть останнім, для визначення його валентності ми з восьми (кількість груп) віднімаємо 6 (групу, в якій знаходиться кисень), отримуємо, що валентність кисню дорівнює II.
Між певними валентностями знаходимо найменше загальне кратне, потім ділимо його на валентність кожного з елементів, одержуємо їх індекси. Записуємо готову формулу Na2O.
Інструкція зі складання рівняння
А тепер докладніше поговоримо про те, як скласти хімічне рівняння. Спочатку розглянемо теоретичні моменти, а потім перейдемо до конкретних прикладів. Отже, складання хімічних рівнянь передбачає певний порядок процесів.
- 1-й етап. Прочитавши запропоноване завдання, необхідно визначити, які саме хімічні речовини мають бути присутніми у лівій частині рівняння. Між вихідними компонентами ставиться знак "+".
- 2-й етап. Після знаку рівності слід скласти формулу продукту реакції. За виконання таких дій буде потрібно алгоритм складання формул бінарних сполук, розглянутий нами вище.
- 3-й етап. Перевіряємо кількість атомів кожного елемента до та після хімічної взаємодії, у разі потреби ставимо додаткові коефіцієнти перед формулами.
Приклад реакції горіння
Спробуємо розібратися у тому, як скласти хімічне рівняння горіння магнію, використовуючи алгоритм. У лівій частині рівняння записуємо через суму магній та кисень. Не забуваємо про те, що кисень є двоатомною молекулою, тому в нього необхідно поставити індекс 2. Після знаку рівності складаємо формулу одержуваного після реакції продукту. Їм буде в якому першим записаний магній, а другим у формулі поставимо кисень. Далі за таблицею хімічних елементів визначаємо валентність. Магній, що знаходиться у 2 групі (головній підгрупі), має постійну валентність II, у кисню шляхом віднімання 8 - 6 також отримуємо валентність II.
Запис процесу матиме вигляд: Mg+O 2 =MgO.
Щоб рівняння відповідало закону збереження маси речовин, необхідно розставити коефіцієнти. Спочатку перевіряємо кількість кисню до реакції після завершення процесу. Так як було 2 атоми кисню, а утворився всього один, у правій частині перед формулою оксиду магнію необхідно додати коефіцієнт 2. Далі рахуємо число атомів магнію до і після процесу. В результаті взаємодії вийшло 2 магнію, отже, у лівій частині перед простою речовиною магнієм також необхідний коефіцієнт 2.
Підсумковий вид реакції: 2Mg + O2 = 2MgO.
Приклад реакції заміщення
Будь-який конспект хімії містить опис різних видів взаємодій.
На відміну від з'єднання, в заміщенні і в лівій, і в правій частині рівняння буде дві речовини. Допустимо, необхідно написати реакцію взаємодії між цинком та Алгоритм написання використовуємо стандартний. Спочатку в лівій частині через суму пишемо цинк і соляну кислоту, у правій частині складаємо формули одержуваних продуктів реакції. Так як в електрохімічному ряді напруг металів цинк розташовується до водню, у цьому процесі він витісняє з кислоти молекулярний водень, утворює хлорид цинку. В результаті отримуємо наступний запис: Zn + HCL = ZnCl2 + H2.
Тепер переходимо до вирівнювання кількості атомів кожного елемента. Так як у лівій частині хлору був один атом, а після взаємодії їх стало два перед формулою соляної кислоти необхідно поставити коефіцієнт 2.
Через війну отримуємо готове рівняння реакції, відповідне закону збереження маси речовин: Zn+2HCL=ZnCl 2 +H 2 .
Висновок
Типовий конспект з хімії обов'язково містить кілька хімічних перетворень. Жоден розділ цієї науки не обмежується простим словесним описом перетворень, процесів розчинення, випарювання, обов'язково все підтверджується рівняннями. Специфіка хімії полягає в тому, що всі процеси, що відбуваються між різними неорганічними або органічними речовинами, можна описати за допомогою коефіцієнтів, індексів.
Чим відрізняється від інших наук хімія? Хімічні рівняння допомагають не тільки описувати перетворення, що відбуваються, а й проводити за ними кількісні обчислення, завдяки яким можна здійснювати лабораторне та промислове отримання різних речовин.
Під час хімічних реакцій з одних речовин виходять інші (не плутати з ядерними реакціями, у яких один хімічний елемент перетворюється на інший).
Будь-яка хімічна реакція описується хімічним рівнянням:
Реагенти → Продукти реакції
Стрілка вказує напрямок протікання реакції.
Наприклад:
У цій реакції метан (СН 4) реагує з киснем (Про 2), у результаті утворюється діоксид вуглецю (СО 2) і вода (Н 2 Про), а точніше - водяна пара. Саме така реакція відбувається на вашій кухні, коли ви підпалюєте газову конфорку. Читати рівняння слід так: одна молекула газоподібного метану вступає у реакцію з двома молекулами газоподібного кисню, в результаті виходить одна молекула діоксиду вуглецю та дві молекули води (водяної пари).
Числа, розташовані перед компонентами хімічної реакції, називаються коефіцієнтами реакції.
Хімічні реакції бувають ендотермічними(з поглинанням енергії) та екзотермічні(З виділенням енергії). Горіння метану – типовий приклад екзотермічної реакції.
Існує кілька видів хімічних реакцій. Найбільш розповсюджені:
- реакції з'єднання;
- реакції розкладання;
- реакції одинарного заміщення;
- реакції подвійного заміщення;
- реакції окиснення;
- окисно-відновні реакції.
Реакції з'єднання
У реакціях сполуки хоча б два елементи утворюють один продукт:
2Na (т) + Cl 2 (г) → 2NaCl (т)- Утворення кухонної солі.
Слід звернути увагу на суттєвий нюанс реакцій сполуки: залежно від умов перебігу реакції або пропорцій реагентів, що вступають у реакцію, її результатом можуть бути різні продукти. Наприклад, за нормальних умов згоряння кам'яного вугілля виходить вуглекислий газ:
C (т) + O 2 (г) → CO 2 (г)
Якщо кількість кисню недостатньо, то утворюється смертельно небезпечний чадний газ:
2C (т) + O 2 (г) → 2CO (г)
Реакції розкладання
Ці реакції є як би протилежними по суті реакціям сполуки. В результаті реакції розкладання речовина розпадається на два (3, 4 ...) простіших елементи (сполуки):
- 2H 2 O (ж) → 2H 2 (г) + O 2 (г)- Розкладання води
- 2H 2 O 2 (ж) → 2H 2 (г) O + O 2 (г)- розкладання перекису водню
Реакція одинарного заміщення
В результаті реакцій одинарного заміщення більш активний елемент заміщає в з'єднанні менш активний:
Zn (т) + CuSO 4 (р-р) → ZnSO 4 (р-р) + Cu (т)
Цинк у розчині сульфату міді витісняє менш активну мідь, у результаті утворюється розчин сульфату цинку.
Ступінь активності металів за зростанням активності:
- Найбільш активними є лужні та лужноземельні метали
Іонне рівняння вищенаведеної реакції матиме вигляд:
Zn (т) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (т)
Іонний зв'язок CuSO 4 при розчиненні у воді розпадається на катіон міді (заряд 2+) та аніон сульфату (заряд 2-). В результаті реакції заміщення утворюється катіон цинку (який має такий же заряд, як і катіон міді: 2-). Зверніть увагу, що аніон сульфату присутній в обох частинах рівняння, тобто за всіма правилами математики його можна скоротити. У результаті вийде іонно-молекулярне рівняння:
Zn (т) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (т)
Реакція подвійного заміщення
У реакціях подвійного заміщення відбувається заміщення двох електронів. Такі реакції ще називають реакціями обміну. Такі реакції проходять у розчині з утворенням:
- нерозчинної твердої речовини (реакції осадження);
- води (реакція нейтралізації).
Реакції осадження
При змішуванні розчину нітрату срібла (сіль) з розчином хлориду натрію утворюється хлорид срібла:
Молекулярне рівняння: KCl (р-р) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (т) + KNO 3 (p-p)
Іонне рівняння: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (т) + K + + NO 3 -
Молекулярно-іонне рівняння: Cl - + Ag + → AgCl (т)
Якщо з'єднання розчинне, воно перебуватиме в розчині в іонному вигляді. Якщо з'єднання нерозчинне, воно буде осідати, утворюючи тверду речовину.
Реакція нейтралізації
Це реакції взаємодії кислот і основ, у яких утворюються молекули води.
Наприклад, реакція змішування розчину сірчаної кислоти та розчину гідроксиду натрію (лугу):
Молекулярне рівняння: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (ж)
Іонне рівняння: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (ж)
Молекулярно-іонне рівняння: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (ж) або H + + OH - → H 2 O (ж)
Реакції окиснення
Це реакції взаємодії речовин з газоподібним киснем, що у повітрі, у яких, зазвичай, виділяється дуже багато енергії як тепла і світла. Типова реакція окислення – це горіння. На самому початку цієї сторінки наведено реакцію взаємодії метану з киснем:
CH 4 (г) + 2O 2 (г) → CO 2 (г) + 2H 2 O (г)
Метан відноситься до вуглеводнів (сполуки з вуглецю та водню). При реакції вуглеводню з киснем виділяється багато теплової енергії.
Окисно-відновні реакції
Це реакції у яких відбувається обмін електронами між атомами реагентів. Розглянуті вище реакції також є окислювально-відновними реакціями:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - реакція з'єднання
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - реакція окиснення
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - реакція одинарного заміщення
Максимально докладно окислювально-відновлювальні реакції з великою кількістю прикладів розв'язання рівнянь методом електронного балансу та методом напівреакцій описані у розділі
Схема хімічної реакції.
Існує кілька способів запису хімічних реакцій. За «словесною» схемою реакції ви ознайомилися в § 13.
Наводимо ще один приклад:
сірка + кисень -> сірчистий газ.
Ломоносов та Лавуазьє відкрили закон збереження маси речовин при хімічній реакції. Він формулюється так:
Пояснимо, чому масипопелу та прожареної міді відрізняються від мас паперу та міді до її нагрівання.
У процесі горіння паперу бере участь кисень, що міститься у повітрі (рис. 48, а).
Отже, в реакцію вступають дві речовини. Крім попелу, утворюються вуглекислий газ і вода (у вигляді пари), які потрапляють у повітря та розсіюються.
Мал. 48. Реакції паперу (а) та міді (б) з киснем
Антуан-Лоран Лавуазьє (1743-1794)
Видатний французький хімік, один із засновників наукової хімії. Академік Паризької академії наук. Ввів у хімію кількісні (точні) методи дослідження. Експериментально визначив склад повітря і довів, що горіння – це реакція речовини з киснем, а вода – з'єднання Гідрогену з Оксигеном (1774 – 1777).
Склав першу таблицю найпростіших речовин (1789), запропонувавши фактично класифікацію хімічних елементів. Незалежно від М. В. Ломоносова відкрив закон збереження маси речовин за хімічних реакцій.
Мал. 49. Досвід, що підтверджує закон Ломоносова - Лавуазьє: а - початок досвіду; б - закінчення досвіду
Їхня маса перевищує масу кисню. Тому маса попелу менша за масу паперу.
При нагріванні міді кисень повітря з'єднується з нею (рис. 48, б). Метал перетворюється на речовину чорного кольору (його формула - CuO, але в звання - купрум(П) оксид). Очевидно, що маса продукту реакції має перевищувати масу міді.
Прокоментуйте досвід, зображений на малюнку 49, та зробіть висновок.
Закон як форма наукових знань.
Відкриття законів у хімії, фізиці, інших науках відбувається після проведення вченими багатьох експериментів та аналізу отриманих результатів.
Закон – це узагальнення об'єктивних, незалежних від людини зв'язків між явищами, властивостями тощо.
Закон збереження маси речовин за хімічної реакції - найважливіший закон хімії. Він поширюється попри всі перетворення речовин, які у лабораторії, й у природі.
Хімічні закони дають можливість прогнозувати властивості речовин та перебіг хімічних реакцій, регулювати процеси у хімічній технології.
Щоб пояснити закон, висувають гіпотези, які перевіряють з допомогою відповідних експериментів. Якщо одна з гіпотез підтверджується, її основі створюють теорію. У старших класах ви ознайомитеся із кількома теоріями, які розробили вчені-хіміки.
Загальна маса речовин при хімічній реакції не змінюється тому, що атоми хімічних елементів під час реакції не виникають і не зникають, а відбувається лише їхнє перегрупування. Іншими словами,
кількість атомів кожного елемента до реакції дорівнює кількості його атомів після реакції. Про це вказують схеми реакцій, наведені на початку параграфа. Замінимо в них стрілки між лівими та правими частинами на знаки рівності:
Такі записи називають хімічними рівняннями.
Хімічне рівняння - це запис хімічної реакції за допомогою формул реагентів та продуктів, що узгоджується із законом збереження маси речовин.
Існує багато схем реакцій, які не відповідають закону Ломоносова - Лавуазьє.
Наприклад, схема реакції утворення води:
H 2 + O 2 -> H 2 O.
В обох частинах схеми міститься однакова кількість атомів гідрогена, але різна кількість атомів оксигену.
Перетворимо цю схему на хімічне рівняння.
Для того, щоб у правій частині було 2 атоми Оксигену, поставимо перед формулою води коефіцієнт 2:
H 2 + O 2 -> H 2 O.
Тепер праворуч стало чотири атоми Гідрогену. Щоб така сама кількість атомів Гідрогену була і в лівій частині, запишемо перед формулою водню коефіцієнт 2. Отримуємо хімічне рівняння:
2Н2 + O2 = 2Н20.
Таким чином, щоб перетворити схему реакції на хімічне рівняння, потрібно підібрати коефіцієнти для кожної речовини (у разі потреби), записати їх перед хімічними формулами та замінити стрілку на знак рівності.
Можливо, хтось із вас складе таке рівняння: 4Н 2 + 20 2 = 4Н 2 0. У ньому ліва та права частини містять однакові кількості атомів кожного елемента, але всі коефіцієнти можна зменшити, розділивши на 2. Це слід зробити.
Це цікаво
Хімічне рівняння має багато з математичним.
Нижче наведено різні способи запису розглянутої реакції.
Перетворіть схему реакції Cu + O 2 -> CuO на хімічне рівняння.
Виконаємо більш складне завдання: перетворимо на хімічне рівняння схему реакції
У лівій частині схеми - атом Алюмінію, а в правій - 2. Поставимо перед формулою металу коефіцієнт 2:
Атомів Сульфура праворуч утричі більше, ніж ліворуч. Запишемо у лівій частині перед формулою сполуки Сульфура коефіцієнт 3:
Тепер у лівій частині кількість атомів Гідрогену дорівнює 3 2 = 6, а в правій - тільки 2. Для того, щоб і праворуч їх було 6, поставимо перед формулою водню коефіцієнт 3 (6: 2 = 3):
Порівняємо кількість атомів оксигену в обох частинах схеми. Вони однакові: 3 4 = 4*3. Замінимо стрілку на знак рівності:
Висновки
Хімічні реакції записують за допомогою схем реакцій та хімічних рівнянь.
Схема реакції містить формули реагентів та продуктів, а хімічне рівняння – ще й коефіцієнти.
Хімічне рівняння узгоджується із законом збереження маси речовин Ломоносова - Лавуазьє:
маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися внаслідок реакції.
Атоми хімічних елементів під час реакцій не з'являються і не зникають, а відбувається лише їхнє перегрупування.
?
105. Чим відрізняється хімічне рівняння схеми реакції?
106. Розставте пропущені коефіцієнти у записах реакцій:
107. Перетворіть на хімічні рівняння такі схеми реакцій:
108. Складіть формули продуктів реакцій та відповідні хімічні рівняння:
109. Замість точок запишіть формули простих речовин і складіть хімічні рівняння:
Зверніть увагу, що бір і вуглець складаються з атомів; фтор, хлор, водень та кисень – з двоатомних молекул, а фосфор (білий) – з чотирихатомних молекул.
110. Прокоментуйте схеми реакцій і перетворите їх на хімічні рівняння:
111. Яка маса негашеного вапна утворилася при тривалому прожарюванні 25 г крейди, якщо відомо, що виділилося 11 г вуглекислого газу?
Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. – К.: ВЦ «Академія», 2008. – 136 с.: іл.
Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку інтерактивні технології акселеративні методи навчання Практика тести, тестування онлайн завдання та вправи домашні завдання практикуми та тренінги питання для дискусій у класі Ілюстрації відео- та аудіоматеріали фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми комікси, притчі, приказки, кросворди, анекдоти, приколи, цитати Додатки шпаргалки фішки для допитливих статті (МАН) література основна та додаткова словник термінів Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок у підручнику заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів календарні плани навчальні програми методичні рекомендаціїХімічні реакціїце хімічні взаємодії речовин. Зображення реакцій за допомогою хімічних формул та математичних знаків називається хімічним рівнянням.
При хімічних реакціях з атомів які у реакцію речовин утворюються нові речовини, і число атомів кожного елемента до реакції дорівнює числу атомів цих елементів після реакції, тобто. у лівій та у правій частинах рівняння число атомів усіх елементів має бути однаковим − закон збереження маси речовин .
Складемо рівняння реакції розчинення гідроксиду алюмінію в надлишку сірчаної кислоти. Схема реакції:
Для складання рівняння реакції у схемі реакції необхідно підібрати коефіцієнти. Підбір коефіцієнтів зазвичай починають із формули речовини, що містить найбільшу кількість атомів елементів, незалежно від того, де знаходиться речовина - праворуч або ліворуч від знака рівності. Зрівнюємо число атомів алюмінію:
2 Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.
Зрівнюємо число атомів сірки:
2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.
Зрівнюємо число атомів водню:
2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6 H2O.
Підрахуємо число атомів кисню в лівій та правій частинах рівняння реакції (перевіримо правильність підбору коефіцієнтів).
Рівняння реакції по стадіях записано у тому, щоб показати послідовність у підборі коефіцієнтів. Насправді записують лише одну схему, яку шляхом підбору коефіцієнтів перетворюють на рівняння реакції.
Класифікація хімічних реакцій
Хімічні реакції класифікують за такими ознаками:
1. за ознакою зміни числа та складу вихідних речовин та продуктів реакції поділяються на такі типи (або групи) реакцій:
− реакції з'єднання;
− реакції розкладання;
− реакції заміщення;
− реакції обміну.
2 . за оборотністю реакції поділяються на:
− незворотні реакції;
− оборотні реакції.
3. за тепловим ефектом реакції поділяються на:
− екзотермічні реакції;
− ендотермічні реакції.
4. щодо зміни ступенів окислення атомів елементів у ході хімічної реакції поділяються на:
− реакції без зміни ступенів окиснення;
− реакції зі зміною ступенів окислення (або окисно-відновні).
Розглянемо ці типи хімічних реакцій.
1. Класифікація за ознакою зміни числа та складу вихідних речовин та продуктів реакції.
Реакції з'єднання- це реакції, в результаті яких з двох або декількох речовин утворюється одна нова речовина, наприклад:
2H 2 +O 2 → 2H 2 O,
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 ,
2Cu + O 2 2CuO,
CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 ,
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3 .
Реакції розкладання- це реакції, в результаті яких з однієї складної речовини утворюється дві або кілька нових речовин, наприклад:
Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 +CO 2 + H 2 O,
Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O,
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 ,
CaCO 3 CaO + CO 2
2AgNO 3 2Ag + 2NO 2 + O 2 ,
4KClO 3 3KClO 4 + KCl.
Реакції заміщення– це реакції між простими та складними речовинами, внаслідок яких атоми простої речовини замінюють атоми складної речовини (при складанні рівнянь реакцій цього типу потрібно пам'ятатипро правила заміщення та користуватися додатком В1), наприклад:
Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4 ,
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ,
Cl 2 + 2KI → I 2 + 2KCl,
Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2 .
Реакції обміну– це реакції між двома складними речовинами, в результаті яких дві речовини обмінюються своїми іонами, утворюючи дві нові речовини. Реакції обміну протікають, якщо внаслідок обміну іонами утворюються малорозчинні речовини (опади), газоподібні речовини або розчинні малодисоціюючі речовини (слабкі електроліти), наприклад:
ВaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2NaCl,
CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O,
HCl + NaOH → NaCl + H 2 O,
(Реакція нейтралізації).
При написанні іонних рівнянь реакцій обміну слабкі електроліти, важкорозчинні та газоподібні речовини записують у недисоційованому вигляді (у вигляді молекул).
2. Класифікація за ознакою оборотності
Хімічні реакції за ознакою оборотності поділяються на оборотні та незворотні.
Оборотні хімічні реакції– це хімічні реакції, які одночасно протікають у двох взаємно протилежних напрямках, у прямому та зворотному, наприклад: 2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3 ,
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 ,
H 2 + I 2 ↔ 2HI.
Необоротні хімічні реакції- це хімічні реакції, які протікають в одному напрямку і завершуються повним перетворенням вихідних реагуючих речовин на кінцеві речовини (утворюються продукти йдуть зі сфери реакції - випадають у вигляді осаду, виділяються у вигляді газу, утворюються малодиссоциовані сполуки або реакція супроводжується великим виділенням енергії), наприклад :
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O,
AgNO 3 + NaBr → AgBr↓ + NaNO 3 ,
Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 +2H 2 O.
3. Класифікація теплового ефекту реакції
По тепловому ефекту (Q або ∆Н; ∆Н – зміна ентальпії (теплового ефекту реакції)) хімічні реакції поділяються на екзотермічні та ендотермічні.
Екзотермічні хімічні реакції (∆Н< 0) – це хімічні реакції, що відбуваються з виділенням теплоти (енергії), теплозміст системи зменшується, наприклад: Fe + S → FeS, ∆Н = − 96 кДж,
С + О 2 → СО 2 , ∆Н = − 394 кДж.
Ендотермічні хімічні реакції (∆Н > 0)– це хімічні реакції, що відбуваються з поглинанням теплоти (енергії), теплозміст системи зростає, наприклад: 2Hg → 2Hg + O 2 , ∆Н = + 18 кДж,
CaCO 3 → CaO + CO 3 , ∆Н = + 1200 кДж.
Екзотермічними реакціями є багато реакцій сполуки. Ендотермічними реакціями є багато реакцій розкладання.
4. Класифікація за ознакою зміни ступенів окиснення атомів елементів реагуючих речовин.
Хімічні реакції за ознакою зміни ступенів окислення атомів елементів у молекулах у ході хімічної реакції поділяються на дві групи:
1. реакції, що протікають без зміни ступенів окиснення атомів елементів, наприклад: .
2. реакції, які протікають із зміною ступенів окиснення атомів елементів (окислювально-відновні реакції), наприклад:
Реакції з'єднанняза участю простих речовин, а також реакції заміщення є окислювально-відновними реакціями.
Реакції розкладання,з'єднання складних речовин можуть відбуватися як без зміни ступенів окислення елементів, так і зі зміною ступенів окислення атомів елементів.
Реакції обмінузавжди відбуваються без зміни ступенів окиснення (таблиця 2).
Таблиця 2 - Приклади реакцій різних типів, що протікають зі зміною та без змін ступенів окиснення
| Реакції | Без зміни ступеня окиснення | Окисно-відновні |
| З'єднання | CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Na 2 O + SO 3 → Na 2 SO 4 | |
| Розкладання | t 0 (CuOH) 2 CO 3 2CuO +CO 2 +H 2 O t 0 Cu(OH) 2 CuO + H 2 O | |
| Заміщення | ні | |
| Обмін | BaCl 2 + Na 2 SO 4 →BaSO 4 ↓ + 2NaCl CuO + 2HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + H 2 O | ні |
Класифікація хімічних реакцій має велике значення у хімії. Вона допомагає узагальнювати, систематизувати знання реакцій і встановлювати закономірності їх протікання.
Кожну хімічну реакцію можна охарактеризувати за кількома ознаками, наприклад: реакція , ∆Н = − 92 кДж
має такі характеристики:
це реакція 1) сполуки;
2) екзотермічна;
3) оборотна;
4) окисно-відновна.
Питання та завдання для самоконтролю
1) Який обсяг займуть:а) 1 г водню; б) 32 г кисню; в) 14 г азоту за нормальних умов?
2) Обчислити масу в грамах за нормальних умов:
а) 1 л азоту; б) 8 л СО 2; в) 1 м 3 кисню.
3) Який обсяг займуть 9,03 × 10 23 молекул хлору за нормальних умов?
4) Скільки молекул міститьсяу 16 г кисню?
5) Скільки молей сірчаної кислоти(H 2 SO 4) міститься у 196 р її?
6) Скільки молей карбонату натрію(Na 2 CO 3) міститься у 53 г його?
7) Скільки молей гідроксиду натрію(NaOH) міститься у 160 г його?
8) Визначити ступінь окислення хлору у таких сполуках:
NaClO, NaClO 2 , NaClO 4 , CaCl 2 , Cl 2 O 7 , KClO 3 , HCl.
9) Визначити ступінь окислення фосфору у таких сполуках:
H 3 PO 4 , PH 3 , KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , HPO 3 , H 4 P 2 O 7 .
10) Визначити ступінь окислення марганцю у таких сполуках:
MnO, Mn(OH) 4 , KMnO 4 ,K 2 MnO 4 , K 2 MnO 3 .
11) Які типи хімічних реакцій вам відомі?Наведіть приклади.
12) Яка реакція: з'єднання, розкладання, заміщення або обміну відбувається при утворенні води:
а) внаслідок горіння водню на повітрі;
б) внаслідок взаємодії водню з оксидом міді (II);
в) внаслідок нагрівання гідроксиду заліза (III);
г) при взаємодії гідрокарбонату калію з гідроксидом калію.
ВИЗНАЧЕННЯ
Хімічними реакціяминазивають перетворення речовин, у яких відбувається зміна їх складу та (або) будови.
Найчастіше під хімічними реакціями розуміють процес перетворення вихідних речовин (реагентів) на кінцеві речовини (продукти).
Хімічні реакції записуються за допомогою хімічних рівнянь, що містять формули вихідних речовин та продуктів реакції. Відповідно до закону збереження маси, число атомів кожного елемента в лівій та правій частинах хімічного рівняння однаково. Зазвичай формули вихідних речовин записують у лівій частині рівняння, а формули продуктів – у правій. Рівність числа атомів кожного елемента в лівій та правій частинах рівняння досягається розстановкою перед формулами речовин цілих стехіометричних коефіцієнтів.
Хімічні рівняння можуть містити додаткові відомості про особливості перебігу реакції: температура, тиск, випромінювання і т.д., що вказується відповідним символом (або «під») знаком рівності.
Усі хімічні реакції можуть бути згруповані у кілька класів, яким притаманні певні ознаки.
Класифікація хімічних реакцій за кількістю і складом вихідних речовин, що утворюються
Відповідно до цієї класифікації, хімічні реакції поділяються на реакції сполуки, розкладання, заміщення, обміну.
В результаті реакцій сполукиз двох або більше (складних чи простих) речовин утворюється одна нова речовина. У загальному вигляді рівняння такої хімічної реакції виглядатиме так:
Наприклад:
СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
2Mg + O2 = 2MgO.
2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3
Реакції сполуки найчастіше екзотермічні, тобто. протікають із виділенням тепла. Якщо реакції беруть участь прості речовини, такі реакції найчастіше є окислювально-відновними (ОВР), тобто. протікають із зміною ступенів окиснення елементів. Однозначно сказати, чи буде реакція сполуки між складними речовинами ставитися до ОВР не можна.
Реакції, в результаті яких з однієї складної речовини утворюється кілька інших нових речовин (складних чи простих), відносять до реакцій розкладання. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції розкладання виглядатиме так:
Наприклад:
CaCO 3 CaO + CO 2 (1)
2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)
CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O (4)
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)
2SO 3 =2SO 2 + O 2 (6)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 +4H 2 O (7)
Більшість реакцій розкладання відбувається при нагріванні (1,4,5). Можливе розкладання під впливом електричного струму (2). Розкладання кристалогідратів, кислот, основ і солей кисневмісних кислот (1, 3, 4, 5, 7) протікає без зміни ступенів окислення елементів, тобто. ці реакції не належать до ОВР. До ОВР реакцій розкладання відноситься розкладання оксидів, кислот і солей, утворених елементами у вищих ступенях окиснення (6).
Реакції розкладання зустрічаються і в органічній хімії, але під іншими назвами - крекінг (8), дегідрування (9):
18 H 38 = 9 H 18 + 9 H 20 (8)
C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)
При реакціях заміщенняпроста речовина взаємодіє зі складною, утворюючи нову просту та нову складну речовину. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції заміщення виглядатиме так:
Наприклад:
2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 Про 3 (1)
Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2 (2)
2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr 2 (3)
2КСlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)
СаСО 3 + SiO 2 = СаSiO 3 + СО 2 (5)
Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 = ЗСаSiO 3 + Р 2 Про 5 (6)
СН 4 + Сl 2 = СН 3 Сl + НСl (7)
Реакції заміщення переважно є окислювально-відновними (1 – 4, 7). Приклади реакцій розкладання, у яких немає зміни ступенів окислення нечисленні (5, 6).
Реакціями обмінуназивають реакції, які відбуваються між складними речовинами, у яких вони обмінюються своїми складовими частинами. Зазвичай цей термін застосовують для реакцій за участю іонів у водному розчині. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції обміну виглядатиме так:
АВ + СD = АD + СВ
Наприклад:
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)
NаНСО 3 + НСl = NаСl + Н 2 Про + СО 2 (3)
AgNО 3 + КВr = АgВr ↓ + КNО 3 (4)
СrСl 3 + ЗNаОН = Сr(ОН) 3 ↓+ ЗNаСl (5)
Реакції обміну є окислювально-відновними. Окремий випадок цих реакцій обміну – реакції нейтралізації (реакції взаємодії кислот з лугами) (2). Реакції обміну протікають у тому напрямку, де хоча б одна з речовин видаляється зі сфери реакції у вигляді газоподібної речовини (3), осаду (4, 5) або малодисоціюючої сполуки, найчастіше води (1, 2).
Класифікація хімічних реакцій щодо змін ступенів окиснення
Залежно від зміни ступенів окислення елементів, що входять до складу реагентів і продуктів реакції, всі хімічні реакції поділяються на окислювально-відновні (1, 2) і, що протікають без зміни ступеня окислення (3, 4).
2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)
Mg 0 – 2e = Mg 2+ (відновник)
4+ + 4e = C 0 (окислювач)
FeS 2 + 8HNO 3 (кінець) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e = Fe 3+ (відновник)
N 5+ +3e = N 2+ (окислювач)
AgNO 3 + HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
Класифікація хімічних реакцій з теплового ефекту
Залежно від того, чи виділяється чи поглинається тепло (енергія) в ході реакції, всі хімічні реакції умовно поділяють на екзо – (1, 2) та ендотермічні (3) відповідно. Кількість тепла (енергії), що виділилося або поглинулося в ході реакції, називають тепловим ефектом реакції. Якщо в рівнянні вказано кількість теплоти, що виділилася або поглиненої, то такі рівняння називаються термохімічними.
N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 кДж (1)
2Mg + O 2 = 2MgO + 602, 5 кДж (2)
N 2 + O 2 = 2NO - 90,4 кДж (3)
Класифікація хімічних реакцій у напрямку протікання реакції
У напрямку протікання реакції розрізняють оборотні (хімічні процеси, продукти яких здатні реагувати один з одним у тих же умовах, в яких вони отримані, з утворенням вихідних речовин) та незворотні (хімічні процеси, продукти яких не здатні реагувати один з одним з утворенням вихідних речовин ).
Для оборотних реакцій рівняння у загальному вигляді прийнято записувати так:
А + В ↔ АВ
Наприклад:
СН 3 СООН + С 2 Н 5 ВІН↔ Н 3 СООС 2 Н 5 + Н 2 О
Прикладами незворотних реакцій може бути наступні реакції:
2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2
З 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О
Свідченням незворотності реакції може бути виділення як продуктів реакції газоподібної речовини, осаду або малодисоціюючої сполуки, найчастіше води.
Класифікація хімічних реакцій щодо наявності каталізатора
З цієї точки зору виділяють каталітичні та некаталітичні реакції.
Каталізатором називають речовину, що прискорює перебіг хімічної реакції. Реакції, які відбуваються за участю каталізаторів, називаються каталітичними. Перебіг деяких реакцій взагалі неможливий без присутності каталізатора:
2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (каталізатор MnO 2)
Нерідко один із продуктів реакції служить каталізатором, який прискорює цю реакцію (автокаталітичні реакції):
MeO + 2HF = MeF 2 + H 2 O, де Ме - метал.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
Завантаження...