Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Савчин

Тема 3

ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ

§ 10. НЕОБОРОТНІ Й ОБОРОТНІ ХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • називати необоротні й оборотні хімічні реакції;
  • наводити приклади необоротних й оборотних хімічних реакцій;
  • розрізняти необоротні й оборотні хімічні реакції;
  • пояснювати поняття «пряма реакція», «оборотна реакція»;
  • обґрунтовувати значення оборотних процесів у довкіллі та промислових виробництвах.

Вам уже відомо, що хімічні реакції мають велике практичне значення для людей. Реакції, які ви вивчали в 7-10 класах, класифікувалися за ознаками: зміна кількості та складу реагентів і продуктів реакцій (сполучення, розкладу, заміщення, обміну); тепловий ефект хімічних реакцій (екзотермічні й ендотермічні); участь каталізаторів (каталітичні й некаталітичні); зміна ступенів окиснення елементів, що входять до складу речовин (окисно-відновні та неокисно-відновні); напрямком перебігу (необоротні й оборотні). Розглянемо докладніше реакції, що характеризуються напрямком перебігу.

Необоротні й оборотні реакції. Вивчаючи хімічні перетворення, ви ознайомилися з умовами перебігу реакцій йонного обміну. Це, зокрема, випадання осаду, виділення газу, утворення малодисоційованої речовини. За цих умов реагенти перетворюються на інші сполуки. Такі реакції відбуваються в одному напрямку, оскільки з отриманих продуктів реакції добути реагенти не можна. Щоб переконатися в цьому, проведемо досліди.

Дослід 1. Взаємодія розчину сульфатної кислоти з розчином барій гідроксиду. Наллємо розчин сульфатної кислоти об'ємом 1,5-2 мл у пробірку й доллємо такий самий об'єм розчину барій гідроксиду. Рівняння реакції:

H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓ + 2H2O.

З рівняння реакції бачимо, що випав осад й утворилася малодисоційована речовина — вода. Добути з продуктів реакції сульфатну кислоту й барій гідроксид практично неможливо.

Отже, ця реакція відбувається в одному напрямку, тож є необоротною.

Дослід 2. Взаємодія розчину етанової кислоти з кальцій карбонатом. Насиплемо подрібнений кальцій карбонат у пробірку й доллємо розчин етанової кислоти. Спостерігатимемо бурхливе виділення газу, допоки один з реагентів повністю не витратиться. Ця реакція теж необоротна, оскільки одним з продуктів реакції був газ. Рівняння реакції:

СаСО3 + 2СН3СООН = (СН3СОО)2Са + СО2↑+ Н2О.

Складіть самостійно рівняння реакцій, під час яких випадає осад і виділяється газ.

Необоротні реакції — це хімічні реакції, що відбуваються в одному напрямку й завершуються повним перетворенням реагентів на продукти реакції.

Наведемо класичний приклад оборотної реакції, з якою ви ознайомились у курсі хімії 9 класу.

Дослід 3. Реакція розкладу амоній хлориду. Насиплемо кристалічний амоній хлорид масою 2,5-3 г у велику пробірку. Закриємо її отвір корком із скловати. Обережно прогріємо пробірку вздовж, а потім там, де міститься сіль. Під час нагрівання амоній хлорид розкладається, тож через деякий час у верхній частині пробірки накопичиться густий дим. Згодом на стінках пробірки зверху з'являться кристалики солі з утворених продуктів розкладу. Це новоутворений амоній хлорид.

Отже, у пробірці одночасно відбулися дві реакції: пряма — реакція розкладу амоній хлориду на амоніак і гідроген хлорид і зворотна — реакція сполучення з утворенням амоній хлориду (рис. 27).

Рис. 27. Схема прямої та зворотної реакцій розкладу й утворення амоній хлориду

Оборотні реакції записують одним хімічним рівнянням, у якому між реагентами й продуктами реакції ставлять дві протилежно напрямлені стрілки. Наприклад, реакцію розкладу та утворення амоній хлориду запишемо так:

NH4Cl ⇄ NH3↑ + HCl.

Оборотні реакції — це хімічні реакції, які одночасно відбуваються у двох протилежних напрямках (прямому та зворотному).

Значення оборотних процесів у довкіллі та промислових виробництвах. Оборотні реакції відбуваються й у природі. Це перетворення кисню на озон й озону на кисень; утворення під час грози нітроген(ІІ) оксиду й розпад його до вихідних речовин; окиснення нітроген(ІІ) оксиду до нітроген(IV) оксиду, який знову розкладається до нітроген(ІІ) оксиду й кисню (рис. 28).

Рис 28. Схема прямої та зворотної реакцій утворення й розкладу нітроген(IV) оксиду

До оборотних належать реакції взаємодії водню з йодом, водню з азотом, води із сульфур(IV) оксидом, сульфур(IV) оксиду з киснем тощо.

Оборотні реакції не вигідні в промислових процесах, оскільки вихід потрібних речовин практично дуже малий, ефективність виробництва є низькою.

Для виробничого процесу важливо знати умови перебігу реакцій та чинники, що впливають на збільшення виходу продукту. Як цього досягають, розглянемо в наступному параграфі.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Хімічні реакції за напрямком перебігу поділяють на необоротні й оборотні.

• Хімічні реакції, що відбуваються в одному напрямку й завершуються повним перетворенням реагентів на продукти реакції, називають необоротними.

• Хімічні реакції, які одночасно відбуваються у двох протилежних напрямках (прямому й зворотному), називають оборотними.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Сформулюйте визначення понять «необоротна реакція», «оборотна реакція».
  • 2. Назвіть чинники, за яких реакції є необоротними.
  • 3. Наведіть приклади необоротних та оборотних реакцій.
  • 4. Укажіть два ряди, у яких наведено схеми тільки необоротних реакцій.

А НСl + AgNO3 → ; BaCl2+ Na2SO4

Б NO + O2 → ; CaCO3

В N2+ H2 → ; SO2 + O2

Г AlCl3+ NaOH → ; Fe(NO3)2 + KOH →

  • 5. Укажіть два ряди, у яких наведено схеми тільки оборотних реакцій.

А НСl + AgNO3 → ; BaCl2 + Na2SO4

Б NO + O2 → ; CaCO3

В NH4Cl → ; H2O →

Г H2 + I2 → ; N2 + O2

  • 6. Допишіть праві частини рівнянь реакцій, доберіть коефіцієнти:

а) AgNO3 + NaCl → ... ;

б) Zn(OH)2 + H2SO4 → ... ;

в) N2 + H2 → ... ;

г) Na2SO4 + BaCl2 → ... ;

ґ) NH3 + H2O → ... ;

д) Na2SO3 + H2SO4 → ... .

  • 7. У разі запаморочення людині підносять до носа шматочок вати, змочений нашатирним спиртом. Поясніть, яку речовину в медицині називають нашатирним спиртом та яка реакція відбувається під час його застосування.
  • 8. Під дією на кальцій карбонат високої температури виділився газ об'ємом 4,48 л (н. у.). Обчисліть масу кальцій карбонату, що вступив у реакцію розкладу.
  • 9. Натрій карбонат з масовою часткою домішок 20 % піддали дії етанової кислоти до повної їхньої взаємодії. Обчисліть масу утвореної солі, назвіть її.