Хімія. Повторне видання. 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 + О₂ = 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.

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

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 + Сl₂ → НСl

ΝΟ + Ο₂ → ΝΟ₂

ВаО + Н₂О → Ва(ОН)₂

ΝΟ₂ + Η₂Ο + Ο₂ → ΗΝΟ₃

Li₂О + СО₂ → Li₂СО₃

FeCl₂ + Cl₂ → FeCl₃

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

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

4. Зазначте спільну ознаку цих реакцій і назвіть тип реакцій.

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.

Cu₂CO₃(OH)₂ = 2CuO + Н₂О + CO₂↑

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

Попрацюйте групами

1. Перетворіть схеми реакцій добування кисню в лабораторії на рівняння.

HgO → Hg + O₂↑

NaNO₃ → NaNO₂ + О₂↑

KMnO₄ → К₂МnО₄ + МnО₂ + О₂↑

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 Ζn, доливають хлоридної кислоти НСl й підігрівають для прискорення взаємодії (мал. 24). Виділення бульбашок газоподібної речовини свідчить про те, що відбувається хімічна реакція.

Zn + 2НСl = 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 КОН додають кілька крапель розчину фенолфталеїну. Спостерігають швидку зміну кольору індикатора на малиновий.

Доливають до вмісту пробірки розчин нітратної кислоти ΗΝΟ₃. 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 відбувається обмін 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 + ΗΝΟ₃ →

NaOH + Н₃РО₄ →

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. Складіть повні та скорочені йонні рівняння реакцій.

Сторінка ерудованих

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 + Н₂О + СО₂↑

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

• Одну з класифікацій хімічних реакцій здійснено за кількістю і складом реагентів та продуктів реакції.

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

1) сполучення: А + Б = А Б;

2) розкладу: А Б = А + Б ;

3) заміщення: А + Б В = Б + А В або А Б + В = А В + Б;

4) обміну: А Б + В Г = А Г + В Б.

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 NaHCO₃ й оцту (етанової кислоти СН₃СООН).

(NH₄)₂CO₃ = 2NH₃↑ + CO₂↑ + Н₂О

NaHCO₃ + СН₃СООН = CH₃COONa + 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) ВаО + Н₂О → Ва(ОН)₂
• б) ВаО + HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + ...
• в) Ва(ОН)₂ + Al₂(SO₄)₃ → BaSO₄ + ...
• г) CuO + Н₂ → Сu + ...
• д) Zn + Hg(NO₃)₂ → Ζn(ΝΟ₃)₂+ ...
• е) Zn(OH)₂ →^t ZnO + ...
• є) ZnCl₂ + NaOH → Zn(OH)₂↓ + NaCl

Підкресліть рівняння хімічної реакції з найбільшою сумою коефіцієнтів.

74. Увідповідніть напівсхеми рівнянь реакцій та їхні типи.

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 з хлоридною кислотою кальцій карбонату кількістю речовини 0,15 моль.
• 2. Обчисліть масу сульфатної кислоти, що прореагувала з магнієм 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.

Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України