Хімія. 9 клас. Березан

§ 22. Оборотні та необоротні реакції

Ознайомившись із матеріалом параграфа, ви:

  • дізнаєтесь про оборотні та необоротні реакції;
  • з’ясуєте поняття «пряма реакція» і «зворотна реакція».

Прямі та зворотні реакції

Реакції, які здійснюються згідно з рівнянням зліва направо, називають прямими. Реакції, що здійснюються у зворотному напряму, тобто справа наліво, називають зворотними.

Наприклад, для реакції, описаної рівнянням

СО + Н2О = СО2 + Н2,

прямою є реакція між карбон(ІІ) оксидом і водяною парою, а зворотною — карбон(IV) оксиду з воднем:

CO2 + H2 = CO + H2O

Ви вже знаєте кілька класифікацій хімічних реакцій:

  • за кількістю і складом реагентів та продуктів реакції (реакції сполучення, розкладання, заміщення, обміну);
  • за зміною ступеня окиснення елементів (окисно-відновні та реакції, які не належать до окисно-відновних);
  • за тепловим ефектом (екзотермічні та ендотермічні реакції).

Є ще одна класифікація реакцій — за ознакою їх оборотності.

Оборотні та необоротні реакції

Більшість хімічних реакцій відбувається не до кінця. Продукти, які утворюються в результаті перебігу прямої реакції, здатні взаємодіяти між собою. Саме ця взаємодія започатковує перебіг зворотної реакції.

Такі реакції називають оборотними, вони відбуваються у двох протилежних напрямках. У рівняннях оборотних реакцій часто замість знака рівності (=) ставлять знак оборотності (⇄):

2 + Ν2 ⇄ 2ΝΗ3

Реакції, які за однакових умов відбуваються у двох протилежних напрямках, називають оборотними. Реакції, які відбуваються в одному напрямку і приводять до практично повного перетворення вихідних речовин на продукти, є необоротними.

Наведемо приклади реакцій, важливою умовою необоротності яких є утворення:

  • практично нерозчинної речовини — осаду (зокрема реакції обміну):

Ba(NO3)2 + H2SO4= BaSO4 + 2HNO3

CuCl2 + 2KOH = Сu(ОН)2 + 2KCl

HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3

  • летких або газоподібних речовин:

СаСО3 + H2SO4 = CaSO4 + СО2 + Н2О

  • малодисоційованих речовин (зокрема води):

Ва(ОН)2 + 2НСl = ВаСl2 +2О

Поміркуйте, чи є серед наведених рівняння окисно-відновних реакцій.

Серед необоротних реакцій трапляються й окисно-відновні. Так, наприклад, реакція між міддю і достатньою кількістю концентрованої нітратної кислоти буде тривати до повного розчинення міді:

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2ΝΟ2↑ + 2О

Здійснити реакцію у зворотному напрямку, тобто пропустити нітроген(ІV) оксид крізь розчин Cu(NO3)2і одержати мідь, не вдається. Ця реакція не може відбуватися у зворотному напрямку, тобто вона є необоротною.

Майже для кожної прямої реакції можна знайти зворотну; необоротними їх називають тоді, коли для здійснення зворотної реакції потрібно створити особливі умови. Наприклад, взаємодія кисню з воднем належить до необоротних реакцій. Реакція сполучення водню з киснем починається за відносно невисоких температур і є екзотермічною:

2(г) + О2(г) = 2Н2О(г); ΔΗ < 0

Реакція термічного розкладання води на водень і кисень відбувається за температури близько 3000 °С і є ендотермічною:

Більшість хімічних реакцій є оборотними.

Підсумки

  • 1. Реакції, які за однакових умов відбуваються у двох протилежних напрямках, називають оборотними.
  • 2. Реакції, які відбуваються в одному напрямку і приводять до практично повного перетворення вихідних речовин на продукти, називають необоротними.
  • 3. Більшість реакцій є оборотними.

Контрольні запитання

  • 1. Дайте визначення оборотних реакцій. Наведіть приклади.
  • 2. Дайте визначення необоротних реакцій. Наведіть приклади.
  • 3. Наведіть приклади необоротної реакції з утворенням практично нерозчинних речовин.

Вправи та задачі

1. Визначте належність реакцій, що описані термохімічними рівняннями, до відповідних груп за наведеним планом:

  • за кількістю і складом реагентів та продуктів реакції (реакція сполучення, розкладання, заміщення, обміну);
  • за зміною ступеня окиснення елементів (окисно-відновна чи ні);
  • за тепловим ефектом (екзо- чи ендотермічна);
  • за оборотністю (оборотна чи необоротна);

1) N2(г) + O2(г) ⇄ 2NO(г); ΔΗ = +180,6 кДж

2) Н2(г) + Сl2(г) ⇄ 2HCl(г); ΔΗ = -184,6 кДж

3) СО(г) + Н2О(г) ⇄ СО2(г) + H2(г); ΔН = +41,2 кДж

4) СаО(г) + СО2(г) ⇄ СаСО3(т); ΔН = -178 кДж

5) СаСО3(т) ⇄ СаО(т) + СО2(г); ΔН = +178 кДж

6) Si(т) + 2Н2О(г) ⇄ SiO2(т) + 2Н2(г)↑; ΔΗ = -421,8 кДж

7) 2Mg(т) + СО2(г) ⇄ 2MgO(т) + С(т); ΔΗ = -810,1 кДж

8) ZnS(т) ⇄ Ζn(т) + S(p); ΔΗ = +201,48 кДж

9) 2Н2(г) + СО(г) ⇄ СН3ОН(р); ΔΗ = -238,7 кДж

10) 3Fe(т) + 4Н2О(г) ⇄ Fe3O4(т) + 4Н2(г)↑; ΔΗ = -150,5 кДж.

2. Перебіг чотирьох реакцій за участі сполук Фосфору описують схемами рівнянь реакцій:

  • а) Са3(РО4)2 + С → Са3Р2 + СО↑;
  • в) Са3Р2 + Н2O → Са(ОН)2 + PH3↑;
  • б) КОН + Н3РО4 → К3РО4 + Н2O;
  • г) Н3РО3 + О2 Н3РО4.

1) Які з них є окисно-відновними? Чому?

2) Перетворіть схеми реакцій на рівняння. Для окисно-відновних реакцій скористуйтесь методом електронного балансу.

Для тих, хто хоче знати хімію глибше

3. Тепловий ефект ΔΗ реакції взаємодії натрій оксиду з водою становить -282 кДж. Напишіть термохімічне рівняння цієї взаємодії. Обчисліть масу лугу, що утвориться під час взаємодії 155 г натрій оксиду з водою.

4. Напишіть термохімічні рівняння реакції натрій оксиду з карбон(IV) оксидом, якщо тепловий ефект ΔΗ реакції становить +320 кДж. Обчисліть об'єм вуглекислого газу (н. у.), який прореагував, якщо утворилося 0,4 моль солі.

Навчальні проекти

9. Ендотермічні реакції на службі людини.

10. Екзотермічні реакції в життєдіяльності живих організмів.

Практична робота № 3

Вплив різних чинників на швидкість реакції.

Завдання 1. Дослідіть залежність швидкості реакції від природи реагентів. У три пронумеровані пробірки налийте НСl і додайте магній, цинк і мідь.

Завдання 2. Дослідіть вплив площі контакту реагентів на швидкість реакції. В одну пробірку помістіть грудочку, а в другу — порошок СаСО3 і додайте НСl.

Завдання 3. Дослідіть вплив концентрації реагентів на швидкість реакції. У дві пробірки налийте 1 мл НСl і в одну з них стільки ж води, а потім в обидві Fe.

Завдання 4. Дослідіть вплив температури на швидкість реакції. У дві пробірки налийте НСl і додайте ошурок заліза. Одну з пробірок нагрійте.

Завдання 5. Дослідіть вплив каталізатора на швидкість реакції. У дві пробірки налийте Н2О2 і в одну з них додайте манган(IV) оксид.