Хімія. 9 клас. Ярошенко

Тема 2. Хімічні реакції

Вивчаючи цю тему, ви дізнаєтеся про:

  • різні підходи до класифікації хімічних реакцій;
  • класифікацію хімічних реакцій за кількістю та складом реагентів і продуктів реакції;
  • оборотні й необоротні реакції;
  • окисно-відновні реакції, процеси окиснення та відновлення;
  • класифікацію хімічних реакцій за такою ознакою, як зміна ступеня окиснення;
  • класифікацію хімічних реакцій за їх тепловим ефектом;
  • термохімічні рівняння реакцій;
  • швидкість хімічних реакцій та її залежність від різних чинників.

Після вивчення теми ви зможете:

  • визначати тип хімічної реакції згідно з певною класифікацією;
  • розрізняти реакції різних типів;
  • визначати ступінь окиснення елемента у сполуці;
  • складати рівняння нескладних окисно-відновних реакцій на основі електронного балансу;
  • складати термохімічні рівняння;
  • робити висновки про вплив чинників на швидкість хімічних реакцій;
  • оцінювати значення різних типів хімічних реакцій у природі та техніці.

§ 18. Класифікація хімічних реакцій за кількістю і складом реагентів та продуктів реакції

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • розрізняти й наводити приклади реакцій сполучення, заміщення, обміну, розкладу та характеризувати їх;
  • зрозуміти, на основі якої ознаки запропоновано класифікацію реакцій на реакції розкладу, сполучення, заміщення, обміну;
  • удосконалити вміння зі складання рівнянь хімічних реакцій на основі закону збереження маси речовин;
  • розв'язувати розрахункові задачі за рівняннями хімічних реакцій.

У довкіллі постійно відбувається надзвичайно багато хімічних реакцій — таку загальну назву мають хімічні явища, під час яких змінюється склад і будова речовин.

Хімічне явище, або хімічна реакція, — це процес перетворення одних речовин на інші.

Класифікацію хімічних реакцій здійснюють за різними ознаками. За кількістю і складом реагентів та продуктів реакції розрізняють реакції сполучення, розкладу, заміщення, обміну. Щоб безпомилково розрізняти ці типи хімічних реакцій і наводити відповідні приклади, актуалізуйте знання з теми «Основні класи неорганічних сполук» та ознайомтеся з результатами дослідів 1-5.

РЕАКЦІЇ СПОЛУЧЕННЯ.

Демонстраційний дослід 1. Добування магній оксиду спалюванням магнію. Магнієву стрічку пінцетом вносять у полум'я спиртівки. Магній швидко горить сліпучо-білим полум'ям (мал. 23).

2Mg + O2 = 2MgO

Мал. 23. Горіння магнію в повітрі

Продуктом реакції є магній оксид MgO — тверда речовина білого кольору.

Демонстраційний дослід 2. Добування гідроген оксиду (води) спалюванням водню. Суху пробірку наповнюють воднем та підпалюють його. Чується приглушений звук — це водень і кисень миттєво реагують з вибухом. На внутрішній поверхні пробірки з'являються крапельки води, яка і є продуктом цієї реакції.

2H2 + O2 = 2H2O

Проаналізувавши обидва рівняння, бачимо, що в ході цих реакцій з кількох реагентів (двох у поданих прикладах) утворюється лише один продукт реакції. Це і є головною ознакою реакцій сполучення.

Реакція сполучення — це реакція, унаслідок якої з кількох речовин утворюється одна.

Отже, у реакціях сполучення реагентами можуть бути дві та більше речовин різного складу, однак продуктом реакції є лише одна складна речовина.

Попрацюйте групами

1. Складіть рівняння реакцій за їхніми схемами на основі закону збереження маси речовин.

Н2 + Cl2 → HCl

NO + O2 → NO2

BaO + H2O → Ba(OH)2

NO2 + H2O + O2 → HNO3

Li2O + СО2 → Na2CO3

FeCl2 + Cl2 → FeCl3

2. Назвіть утворені продукти реакцій за систематичною номенклатурою й зазначте клас, до якого вони належать.

3. Проаналізуйте кількісний склад продуктів реакцій і зазначте, до простих чи складних речовин вони належать.

4. Назвіть спільну ознаку всіх реакцій сполучення.

РЕАКЦІЇ РОЗКЛАДУ.

Демонстраційний дослід 3. Розклад малахіту при нагріванні.

При нагріванні малахіту Сu2СО3(ОН)2 спостерігається зміна зеленого кольору речовини на чорний, поява крапель води й виділення газу, який спричиняє помутніння вапняної води.

Сu2СО3(ОН)2 = 2СuО + H2O + СО2

У ході цієї реакції з однієї речовини утворюється три речовини простішого складу.

Попрацюйте групами

1. Розгляньте подані приклади рівнянь реакцій добування кисню в лабораторії.

2HgO = 2Hg + O2

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2. Порівняйте кількість реагентів з кількістю продуктів реакції в кожному рівнянні. Назвіть спільну ознаку цих реакцій.

Реакцію, унаслідок якої з однієї речовини утворюється кілька речовин, називають реакцією розкладу.

Цей тип хімічних реакцій за перебігом та наслідками протилежний до реакцій сполучення.

З 8 класу вам відомо, що нерозчинні основи й амфотерні гідроксиди розкладаються під час нагрівання. Складіть рівняння реакцій розкладу за схемами та назвіть речовини.

РЕАКЦІЇ ЗАМІЩЕННЯ.

Демонстраційний дослід 4. Взаємодія цинку з хлоридною кислотою.

У пробірку поміщають кілька гранул цинку, доливають хлоридної кислоти й підігрівають для прискорення взаємодії (мал. 24). Виділення бульбашок газоподібної речовини свідчить про те, що відбувається хімічна реакція.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Мал. 24. Перебіг реакції заміщення між цинком і хлоридною кислотою

Попрацюйте групами

1. Подані схеми реакцій перетворіть на рівняння.

Fe + H2SO4 FeSO4+ H2

NaBr + Cl2 NaCl + Br2

CuCl2 + Al → AlCl3 + Cu

2. Зробіть висновок щодо якісного й кількісного складу реагентів і продуктів реакції в кожному випадку.

Реакція заміщення — це реакція між складною і простою речовинами, унаслідок якої атоми простої речовини заміщують атоми (йони) у складній речовині.

Тобто цей тип хімічних реакцій характеризується взаємодією двох речовин. При цьому за кількісним складом одна з них є простою, а інша — складною.

РЕАКЦІЇ ОБМІНУ.

Демонстраційний дослід 5. Взаємодія калій гідроксиду з нітратною кислотою в розчині.

До розчину калій гідроксиду додають кілька крапель розчину фенолфталеїну. Спостерігають швидку зміну кольору індикатора на малиновий.

Доливають до вмісту пробірки розчин нітратної кислоти. Дуже швидко відбувається знебарвлення розчину, що є свідченням протікання хімічної реакції.

Запишемо молекулярне та йонні рівняння цієї реакції.

Як свідчить повне йонне рівняння цієї реакції, катіон Гідрогену обмінюється на катіон Калію, а нітрат-аніон — на гідроксид-аніон.

Якщо для проведення реакції обміну взяти кристалічні натрій гідроксид й ортофосфатну кислоту, то видимих ознак перебігу реакції не спостерігатиметься. Щоб реакція обміну відбувалася швидко, хоча б один з реагентів має бути в розчиненому стані.

Особливістю цих реакцій є також те, що серед реагентів і продуктів реакції відсутні прості речовини.

Реакція обміну — це взаємодія двох складних речовин, під час якої вони обмінюються своїми структурними частинками. Реакція обміну між електролітами в розчині дістала назву реакції йонного обміну.

Пригадайте, що реакція обміну між основою та кислотою називається реакцією нейтралізації.

Попрацюйте групами

1. За поданими напівсхемами складіть рівняння можливих реакцій, зазначте їхні типи.

АlСl3 + КОН →

СаСО3 + НСl →

СаСl2 + HNO3

NaOH + H3PO4

Пам'ятайте, що в реакціях йонного обміну серед продуктів обов'язково є речовина, що задовольняє умови перебігу реакцій йонного обміну до кінця (утворення осаду, виділення газу або малодисоційованої речовини).

2. До першого молекулярного рівняння реакції складіть повне та скорочене йонні.

Сторінка ерудита

У розглянутих у параграфі прикладах реакцій обміну дві складні речовини вступають у реакцію і дві складні речовини утворюються після реакції. А до якого типу хімічних реакцій належать реакції, подібні до взаємодії карбонатів з кислотами, адже там три продукти реакції?

Na2CO3 + 2НСl = 2NaCl + H2O + CO2

Ці реакції теж є реакціями обміну, адже передусім відбувається обмін складових частинок реагентів й утворюється карбонатна кислота, що відразу розклалася на воду та вуглекислий газ. Отже, для реакцій обміну головним є обмін реагентів структурними частинками, а не кількість продуктів реакції.

Стисло про основне

• Хімічні реакції класифікують за типами, зважаючи на кількість і склад реагентів та продуктів реакції.

• За кількістю і складом реагентів і продуктів реакцій розрізняють реакції:

Знаємо, розуміємо

1. Наведіть означення та приклади реакцій:

  • а) сполучення;
  • б) розкладу;
  • в) обміну;
  • г) заміщення.

За якою класифікаційною ознакою здійснено цю класифікацію?

2. Поміркуйте, чи може залізо вступати в реакцію розкладу.

3. Зазначте, до яких типів хімічних реакцій належать реакції, завдяки яким розпушують тісто за допомогою амоній карбонату (NH4)2CO3 чи харчової соди й оцту (етанової кислоти).

(NH4)2CO3 = 2NH3↑ + CO2↑ + H2O

NаHCO3 + CH3COOH = CН3COОNа + Н2О + CO2

Застосовуємо

72. Наведіть приклади й складіть рівняння реакцій сполучення та обміну за участю натрій оксиду.

73. За поданими схемами складіть рівняння реакцій та зазначте їхні типи.

  • а) BaO + H2O → Ba(OH)2
  • б) BaO + HNO3 → Ba(NO3)2 + ...
  • в) Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → BaSO4 +...
  • г) CuO + H2 Cu +...
  • д) Zn + Hg(NO3)2 → Zn(NO3) + Hg
  • е) Zn(OH)2 → ZnO + ...
  • є) ZnCl2 + NaOH → Zn(OH)2 + NaCl

Зазначте рівняння хімічної реакції з найбільшою сумою коефіцієнтів.

74. Установіть відповідність між напівсхемою рівняння хімічної реакції та її типом.

Напівсхема рівняння реакції

Тип реакції

1

Аl(ОН)3 + КСl →

А

реакція розкладу

2

Cu + AgNO3

Б

реакція сполучення

3

Ca + O2

В

реакція обміну

Г

реакція заміщення

75. Наведіть по одному прикладу рівнянь реакцій сполучення, розкладу, заміщення, під час яких утворюється алюміній оксид.

76*. Оберіть власні позначення і складіть схему класифікації хімічних реакцій за кількістю і складом реагентів та продуктів реакції.

77. Розв'яжіть одну із запропонованих задач.

  • 1. Обчисліть об'єм вуглекислого газу (н. у.), що виділився під час взаємодії кальцій карбонату кількістю речовини 0,15 моль із хлоридною кислотою.
  • 2. Обчисліть масу сульфатної кислоти, яку витратили на розчинення магнію масою 1,6 г.
  • 3. Для нейтралізації розчину лугу масою 200 г з масовою часткою натрій гідроксиду 4 % витратили 200 г розчину сульфатної кислоти. Обчисліть масову частку кислоти в розчині.