Хімія. 9 клас. Лашевська

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

Тема 2. Хімічні реакції

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

Після опрацювання параграфа ви зможете:

класифікувати реакції за кількістю та складом реагентів і продуктів;
наводити приклади та розрізняти реакції сполучення, заміщення, обміну, розкладу, оцінювати їхнє значення.

Хімічні реакції класифікують за різними ознаками (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Класифікація хімічних реакцій

Які із цих ознак вам відомі, а які потребують уточнення й докладнішого вивчення? Проаналізуйте зміст таблиці 17.1 й оцініть відповідність інформації, наведеної в її перших двох колонках, вашим навчальним здобуткам.

Таблиця 17.1

Добре знаєте,

Маєте уявлення про

Зможете дізнатися про те,

• як класифікують хімічні реакції за кількістю і складом реагентів і продуктів;

• які речовини називають простими, а які - складними;

• що таке реагенти і продукти хімічної реакції;

• що перебіг хімічних реакцій супроводжується певними зовнішніми ефектами, зокрема тепловими

• теплові ефекти під час розчинення і кристалізації;

• оборотні та необоротні процеси під час розчинення та електролітичної дисоціації

• що таке ступінь окиснення хімічного елемента у сполуці і як його визначають;

• чим відрізняються оборотні реакції від необоротних;

• чи змінюються ступені окиснення хімічних елементів унаслідок перебігу реакцій, як і чому це відбувається;

• як за ознакою зміни ступенів окиснення класифікують хімічні реакції;

• що називають тепловим ефектом хімічної реакції;

• як класифікують хімічні реакції за тепловим ефектом

Класифікацію хімічних реакцій за кількістю і складом реагентів і продуктів узагальнено на схемі (рис. 17.2).

Рис. 17.2. Простий спосіб класифікації хімічних реакцій полягає в тому, щоб віднести їх до одного із чотирьох основних типів

Щоб визначити тип хімічної реакції, потрібно проаналізувати її хімічне рівняння. Розгляньмо приклади.

Рис. 17.3. Електроліз води. 1. Схематичне зображення. 2. Світлина

Продуктами реакцій розкладу можуть бути як прості, так і складні речовини. Приміром, унаслідок термічного розкладання амоній дихромату (рис. 17.4) утворюється проста і дві складні речовини (назвіть їх, перетворіть схему реакції на хімічне рівняння):

(NH₄)₂Cr₂O₇ → Cr₂O₃+ N₂↑ + Н₂О

Рис. 17.4. Термічне розкладання амоній дихромату

Реакції сполучення є протилежністю до реакцій розкладу (поясніть чому). Вони можуть відбуватися за участю як простих, так і складних речовин. Продукт реакції між простими речовинами - магнієм і киснем - магній оксид (рис. 17.5):

Mg + О₂→ MgO (перетворіть схему реакції на хімічне рівняння)

Рис. 17.5. Горіння магнію

Гідратація (приєднання води) кислотних і основних оксидів - приклад реакції сполучення за участю двох складних речовин:

SO₃ + Н₂О → H₂SO₄

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂

Продуктом взаємодії карбон(ІІ) оксиду (чадного газу) з киснем є карбон(ІV) оксид - вуглекислий газ (складіть рівняння цієї реакції).

Реакції заміщення ви вивчили на прикладах взаємодії металів з кислотами та солями в розчинах та лужних і лужноземельних металів з водою. Тож умієте за допомогою ряду активності металів спрогнозувати можливість перебігу цих реакцій. Приміром, алюміній витісняє водень з хлоридної кислоти. Натомість мідь, срібло, золото тощо стійкі до дії розчинів кислот.

• 1. Запишіть рівняння реакції алюмінію з хлоридною кислотою в повній і скороченій йонних формах. 2. Назвіть йони, які зумовлюють властивість хлоридної кислоти взаємодіяти з металами. 3. Поясніть, чому водень можна зібрати до посудини витісненням води.

Мідь по-різному поводитиметься в розчинах аргентум(І) нітрату та цинк нітрату: реакція відбуватиметься лише з однією із солей (рис. 17.6).

Рис. 17.6. Мідь по-різному поводиться в розчинах цинк нітрату та аргентум(І) нітрату

• Визначте, використовуючи ряд активності металів, у якій з двох колб (рис. 17.6) до початку реакції містився розчин аргентум(І) нітрату.

Реакції обміну, як ви вже пересвідчилися, здебільшого відбуваються між електролітами в розчинах. Ці реакції проходять до кінця лише за певних умов (назвіть їх). Загальний вигляд реакцій обміну, які ви вивчали, такий:

основний оксид + кислота → сіль + вода;
кислотний оксид + луг → сіль + вода;
луг + кислота → сіль + вода;
нерозчинна основа + кислота → сіль + вода;
сіль' + кислота' → сіль" + кислота";
сіль' + луг → сіль" + основа↓;
сіль' + луг → сіль" + амфотерний гідроксид↓;
амфотерний оксид + кислота → сіль + вода;
амфотерний оксид + луг → сіль + вода;
амфотерний гідроксид + кислота сіль + вода;
амфотерний гідроксид + луг → сіль + вода.

• До наведених у загальному вигляді записів реакцій обміну доберіть конкретні приклади. Запишіть, користуючись таблицею «Розчинність кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей у воді», рівняння реакцій у повній і скороченій йонних формах.

Значення реакцій сполучення, розкладу, заміщення та обміну важко переоцінити. За допомогою реакцій цих та інших типів людство забезпечує потребу в речовинах, матеріалах і сучасних технологіях. Розгляньмо кілька прикладів. Наприклад, промисловий спосіб добування амоніаку ґрунтується на його синтезі з простих речовин:

N₂ + H₂ → NH₃

Негашене вапно добувають термічним розкладанням кальцій карбонату - головного складника вапняку:

СаСО₃→ СаО + СО₂

Один зі способів добування металів - взаємодія їхніх оксидів з алюмінієм:

WO₃ + Al → W + Аl₂О₃

Реакції обміну застосовують для очищення та нейтралізації стічних промислових вод:

NiCl₂ + NaOH → Νi(ΟΗ)₂↓ + NaCl

• Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння. Рівняння реакції йонного обміну запишіть у повній і скороченій йонних формах.

Звичайно, класифікація хімічних реакцій на чотири розглянуті типи не є універсальною та всеосяжною. Під час подальшого вивчення хімії, зокрема реакцій за участю органічних сполук, ви розширите й поглибите свої уявлення щодо підходів до класифікації хімічних реакцій за ознакою кількості та складу реагентів і продуктів. Про класифікацію хімічних реакцій за іншими ознаками йтиметься в наступних параграфах.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Хімічні реакції класифікують за різними ознаками - кількістю та складом реагентів і продуктів, тепловим ефектом, зміною ступенів окиснення елементів, оборотністю тощо.

• За кількістю і складом реагентів і продуктів розрізняють реакції розкладу, сполучення, заміщення, обміну.

• Реакції розкладу відбуваються за участю одного реагенту з утворенням кількох продуктів.

• Реакції сполучення проходять за участю кількох реагентів з утворенням одного продукту.

• У реакціях заміщення реагенти - проста і складна речовини. Під час реакції атоми простої речовини заміщують атоми одного з хімічних елементів у складній речовині. Продукти - нові проста і складна речовини.

• У реакціях обміну реагенти - дві складні речовини. Під час реакції вони обмінюються складовими частинами - утворюються дві нові складні речовини.

Перевірте себе

1. За якими ознаками класифікують хімічні реакції? 2. На які типи класифікують хімічні реакції за кількістю та складом реагентів і продуктів? 3. Які реакції називають реакціями розкладу? 4. Які реакції протилежні реакціям розкладу? Чому? 5. Які реакції називають реакціями заміщення? Обміну? 6. За яких умов відбуваються в розчинах реакції заміщення між: а) металами та кислотами; б) металами та солями; в) металами та водою? 7. За яких умов відбуваються реакції обміну між електролітами в розчинах?

Застосуйте свої знання й уміння

8. Визначте, про які реакції йдеться в уривках художніх текстів: а) «Шипить та куриться вапно, що його гасять у великих дощаних скринях» (Іван Франко. Муляр); б) «У ту мить спалахнув магній і заскрекотів кіноапарат» (Карел Чапек. Війна з саламандрами). Які зовнішні ефекти перебігу реакцій описано? Складіть відповідні хімічні рівняння. Класифікуйте реакції за кількістю та складом реагентів і продуктів.

*9. Проаналізуйте уривок реферату, в якому описано корисну модель¹: «Тестер для визначення справжності золота й срібла складається з пластмасового корпусу - резервуара з водою. На одному його кінці - наконечник для подавання води, на іншому - елемент, зроблений зі сплаву аргентум(І) нітрату з калій нітратом. На корпусі розташовано пилку з алмазним напиленням. По обидва боки корпусу є ковпачки, що закривають наконечник для подавання води, і елемент зі сплаву нітратів. В один або обидва ковпачки вмонтовано магніт». Поясніть, як, на вашу думку, потрібно проводити перевірку золота і срібла на справжність з використанням цього тестера. За якими ознаками можна виявити домішки міді, цинку, олова в досліджуваному об’єкті? Для чого в наборі потрібна пилка? Відповідь обґрунтуйте рівняннями реакцій у повній і скороченій йонних формах.

¹ Винахід (корисна модель) - результат інтелектуальної діяльності людини в будь-якій сфері технології. Набуття права інтелектуальної власності на нього засвідчується патентом.

*10. До недавнього часу на очисних спорудах промислових стічних вод як реагент використовували вапняне молоко (водну суспензію кальцій гідроксиду). У цього методу є низка недоліків (поміркуйте яких), яких можна уникнути, якщо використовувати замість вапняного молока розчин натрій гідроксиду. Складіть у повній і скороченій йонних формах рівняння реакцій осадження катіонів Феруму(ІІІ) і Купруму(ІІ) цими реагентами.

11. До складу антацидних (проти печії) лікарських препаратів «Маалокс» і «Алмагель» входять магній гідроксид і алюміній гідроксид. Складіть рівняння реакцій цих сполук із хлоридною кислотою - головним складником шлункового соку. Класифікуйте реакції за кількістю та складом реагентів і продуктів. Запишіть їхні рівняння в повній і скороченій йонних формах. Визначте, які йони в складі шлункового соку є причиною печії.

*12. Наведіть приклади реакцій: а) сполучення, у рівнянні якої сума коефіцієнтів становить 11; б) обміну, у рівнянні якої сума коефіцієнтів становить 12; в) заміщення, у рівнянні якої сума коефіцієнтів становить 7.

*13. Скористайтеся різноманітними джерелами інформації, відшукайте приклади рівнянь хімічних реакцій, які за формальними ознаками не можна віднести до жодного з типів, розглянутих у цьому параграфі.

Творча майстерня

14. Уявіть себе:

• художником або художницею, яким доручили ілюструвати підручник хімії для дев’ятикласників і дев’ятикласниць. Намалюйте комікси, що зображують хімічні реакції сполучення, розкладу, заміщення, обміну. Якщо вмієте працювати з відповідними комп’ютерними програмами, створіть анімаційний фільм;

• режисером або режисеркою навчального фільму, в якому йдеться про класифікацію хімічних реакцій за кількістю та складом реагентів і продуктів реакції. Жанр фільму - мюзикл. Ролі атомів, молекул, йонів речовин можуть виконати ваші однокласники та однокласниці, приятелі та приятельки, родичі тощо. Вони ж можуть узяти на себе функції художників і художниць з костюмів, фахівців і фахівчинь з дизайну, відеознімання, постановки. Напишіть сценарій такого фільму, зніміть його й презентуйте.

Дізнайтеся більше