Химические реакции
В этом разделе обобщена информация об известных вам типах химических реакций. Рассмотрены также реакции, которые вы еще не изучали, их характерные признаки и особенности протекания. Выполняя предложенные задания, вы приобретете новые навыки по составлению химических уравнений.
Материал параграфа поможет вам:
выяснить, по каким признакам классифицируют химические реакции;
пополнить свои знания о типах химических реакций;
вспомнить, в каких случаях реакции разложения, замещения и обмена являются возможными; ознакомиться с обратимыми и необратимыми реакциями.
Признаки, по которым классифицируют химические реакции. Превращения веществ постоянно происходят в природе; без них невозможно существование живых организмов. Разнообразные реакции изучают ученые
в лабораториях, осуществляют инженеры и технологи на заводах, школьники и студенты при проведении экспериментальных работ.
Химические реакции протекают медленно или мгновенно, в обычных условиях или при нагревании, в присутствии катализатора либо без него. Они могут сопровождаться различными внешними эффектами — образованием осадка или газа, изменением цвета веществ или растворов, выделением теплоты и т. п.
Для того чтобы упорядочить множество химических реакций, осуществлена их классификация. При этом были учтены определенные признаки и особенности реакций. Важнейшими из них являются:
• количество реагентов и продуктов реакции;
• возможные направления протекания реакции;
• изменение или неизменность степеней окисления элементов в результате превращений веществ;
• выделение или поглощение теплоты во время реакции.
В этом параграфе обобщены сведения о реакциях соединения, разложения, замещения и обмена, а также рассмотрены реакции, которые могут протекать в разных направлениях.
Реакции соединения и разложения. В 7 классе вы узнали о реакциях, в каждой из которых количество реагентов и продуктов неодинаково.
Реакцию, в результате которой из нескольких веществ образуется одно вещество, называют реакцией соединения.
Вам известны реакции соединения, в которых принимают участие
• два простых вещества (рис. 28)
Н2 + Cl2 = 2НС1;
неметалл неметалл • два оксида
Реакция
соединения
А+В(+...)^>С
Не все реакции соединения возможны. Например, инертные газы гелий, неон и аргон не взаимодействуют ни с одним веществом. Не происходят реакции кислорода с хлором, бромом, иодом, а водорода — с бором, силицием. Золото реагирует только с наиболее активными неметаллами — галогенами, а также с некоторыми соединениями. Оксиды вступают в реакции друг с другом, если они различаются по химическим свойствам. Так, осно́вные оксиды взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами, а кислотные оксиды — с осно́вными и амфотерными.
Составьте уравнения реакций: а) натрия с водородом; б) между оксидами Лития и Сульфура(У1).
Реакцию, в результате которой из одного вещества образуется несколько веществ, называют реакцией разложения.
То, что разлагаться могут лишь сложные вещества, — очевидно. Среди них — основания, амфотерные гидроксиды, оксигенсодер-жащие кислоты и их соли, некоторые оксиды (рис. 29):
Реакции разложения происходят, как правило, при нагревании. Карбонатная и сульфитная кислоты разлагаются уже в обычных условиях в момент образования:
Продуктами разложения оснований, окси-генсодержащих кислот и большинства их солей являются оксиды. Не разлагаются при нагревании гидроксиды, карбонаты и сульфаты Натрия и Калия, а также оксигенсодержа-щие соли, каждая из которых образована двумя нелетучими оксидами, — фосфаты, силикаты, цинкаты, алюминаты и др.
Составьте уравнения реакций разложения: а) цинк карбоната; б) алюминий гидроксида.
Реакции замещения и обмена. Изучая в 8 классе химические превращения неорганических соединений, вы узнали о реакциях, в каждой из которых — два реагента и два продукта.
Реакцию между простым и сложным веществами, в результате которой образуются другие простое и сложное вещества, называют реакцией замещения.
Реакции замещения с участием металлов вам хорошо известны.
Щелочные и щелочноземельные металлы взаимодействуют с водой:
В этой реакции один из двух атомов Гидрогена в молекуле воды замещается на атом (точнее — на ион) металлического элемента.
Известны реакции, в которых происходит полное замещение атомов Гидрогена в молекулах воды. Пример такого превращения:
Почти все металлы реагируют с кислотами. Часть этих реакций происходит с выделением водорода:
Так взаимодействуют с металлами хлоридная и разбавленная сульфатная кислоты. Протекание подобных реакций возможно, если металл находится в ряду активности слева от водорода.
Металлы могут взаимодействовать с растворами солей. Продуктами этих реакций являются другой металл и новая соль:
Такие превращения происходят, если металл-реагент расположен в ряду активности слева от металла-продукта.
Напишите уравнение реакции меди с раствором аргентум нитрата.
Цинк, алюминий, олово, другие активные металлы, которым соответствуют элементы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды, взаимодействуют со щелочами. В случае реакции металла с расплавленной щелочью атомы металлического элемента замещают атомы Гидрогена во втором реагенте:
В реакциях замещения могут принимать участие и неметаллы. Например, более активный галоген вытесняет менее активный из водного раствора галогеноводорода (безоксигеновой кислоты) или соли (галогенида):
Напоминаем, что химическая активность галогенов увеличивается в группе периодической системы снизу вверх.
Реакцию между двумя сложными веществами, в результате которой они обмениваются своими составными частями (атомами, группами атомов, ионами), называют реакцией обмена.
Реакции обмена протекают преимущественно в водном растворе. В них принимают участие электролиты — основания, кислоты, соли. Случаи, когда эти реакции возможны, вам известны. Это — выделение осадка (рис. 30) или газа, образование слабого электролита (в том числе воды):
Составьте ионно-молекулярные уравнения этих трех реакций.
Обратимые и необратимые реакции. Многие химические реакции протекают только «в одном направлении». Их продукты при любых температуре и давлении не взаимодействуют с образованием веществ, которые ранее были реагентами. Такие реакции называют необратимыми.
Натрий реагирует с водой согласно уравнению
Это — необратимая реакция, поскольку противоположное превращение невозможно:
Известны и реакции другого типа. Кальций оксид в обычных условиях медленно взаимодействует с углекислым газом:
Если продукт этой реакции — кальций карбонат — сильно нагреть, он начнет разлагаться на кальций оксид и углекислый газ, т. е. будет происходить противоположная реакция:
В определенном температурном интервале могут одновременно протекать как образова-
ние кальций карбоната, так и его разложение. В этих условиях обе реакции не происходят до конца, и в закрытом сосуде обнаруживаем смесь трех соединений — кальций оксида, карбон(1У) оксида и кальций карбоната.
Химические реакции, которые могут протекать в противоположных направлениях, называют обратимыми.
Некоторые реакции являются обратимыми в обычных условиях. Среди них — взаимодействие углекислого и сернистого газов с водой.
Реакцию между веществами, записанными в левой части химического уравнения, называют прямой, а противоположную реакцию — обратной. Одновременное протекание этих реакций показывают в уравнении с помощью знака обратимости:
Обратимыми бывают и физические явления, в частности изменение агрегатного состояния вещества. Если сосуд, в котором кипит вода, накрыт крышкой, то в нем одновременно протекают два противоположных процесса — превращение воды в пар и конденсация водяного пара с образованием воды.
выводы
Для классификации химических реакций используют различные признаки. Сопоставляя количества реагентов и продуктов, а также учитывая, простым или сложным является каждое вещество, различают реакции соединения, разложения, замещения и обмена.
В зависимости от направления протекания химические реакции делят на обратимые (они могут протекать в прямом и обратном направлениях) и необратимые (возможна только прямая реакция).
96. Назовите признаки, по которым классифицируют химические реакции.
97. Дайте определения реакциям соединения, разложения, замещения и обмена.
98. Найдите соответствие:
99. Запишите уравнения двух реакций — соединения и разложения, в результате которых образуется алюминий оксид.
100. Составьте два молекулярных уравнения реакций обмена, отвечающих ионно-молекулярному уравнению
101. Напишите уравнение обратимой реакции образования аммиака NH3 из простых веществ. Укажите прямую и обратную реакции.
102. Вычислите массу соли, которая образовалась в результате нейтрализации барий гидроксидом 800 г раствора нитратной кислоты с массовой долей кислоты 25,2 %.
103. Сульфур(\/1) оксид при сильном нагревании разлагается на суль-фур(1У) оксид и кислород. Вычислите:
а) среднюю молярную массу образующейся смеси газов;
б) относительную плотность этой смеси по воздуху.
104. Кальций карбонат при нагревании потерял 11 % своей массы. Найдите массовые доли веществ, содержащихся в твердом остатке.
Это материал учебника Химия 9 класс Попель, Крикля