Хімія. Повторне видання. 9 клас. Ярошенко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 44. Багатоманітність хімічних реакцій. Взаємозв’язки між речовинами та їхні взаємоперетворення

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • узагальнити знання про хімічні реакції;
  • класифікувати хімічні реакції;
  • наводити приклади хімічних реакцій різних типів і взаємозв’язків між речовинами;
  • оцінювати значення знань про хімічні реакції і взаємозв’язки між речовинами як складників предметної хімічної компетентності

У 7-9 класах ви одержали достатньо знань про хімічні реакції, взаємозв’язки між речовинами та їхні взаємоперетворення, щоб здійснити узагальнення вивченого. Узагальнити — означає упорядкувати певну сукупність (множину) фактів, явищ, предметів тощо, визначивши класифікаційним чинником одну або кілька спільних для них властивостей.

Пригадайте! Хімічна реакція — це хімічне явище, під час якого одні речовини (реагенти) перетворюються на інші речовини (продукти реакції). Змінюються речовини, але незмінними залишаються ядра атомів.

Ознайомлення з різноманітністю хімічних реакцій ви розпочинали з їхньої класифікації за кількістю і складом речовин, задіяних у хімічному явищі. Тобто класифікаційним чинником було визначено кількість і склад реагентів та продуктів реакції (схема 31).

Схема 31. Класифікація хімічних реакцій за кількістю і складом реагентів та продуктів реакцій

Особливості та приклади цих реакцій наведено у таблиці 11.

Таблиця 11

Тип хімічної реакції

Характерні особливості, приклади рівнянь реакцій

СПОЛУЧЕННЯ

Із кількох речовин утворюється одна. Реагентами можуть бути як прості, так і складні речовин, продуктом реакції — лише складна речовина, наприклад:

Н2 + Сl2 = 2НСl

2NO + О2 = 2NO2

ВаО + Н2О = Ва(ОН)2

4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3

РОЗКЛАДУ

Із однієї речовини утворюється кілька. Реагент — завжди складна речовина, продуктами реакції можуть бути як складні, так і прості речовини.

НgО = Нg + О2

МgСО3 = МgО + СО2

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + О2

ЗАМІЩЕННЯ

Взаємодіють проста і складна речовини. Атоми простої речовини заміщують атоми складної речовини, продукти реакції — нова проста і нова складна речовини.

CuSO4 + Fe = FeSO4+ Сu

2KBr + Cl2 = KCl + Br2

В органічній хімії реакції заміщення можуть відбуватись з утворенням двох складних речовин, наприклад:

СН4 + Сl2 = СН3Сl + НСl

ОБМІНУ

І реагенти, і продукти реакції є складними речовинами. Під час реакції реагенти обмінюються своїми складовими частинами.

3NaOH + FeCl3 = 3NaCl + Fe(OH)3

Na2CO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + H2O

В темі «Розчини» ви дізнались про особливості реакцій обміну між електролітами і навчились складати повні та скорочені йонні рівняння реакцій.

Пригадайте! Суть реакцій йонного обміну між електролітами в розчинах полягає у зв’язуванні йонів слабких електролітів (утворюються осад, газ, вода).

Урізноманітнюють хімічні реакції і зміни, що відбуваються зі ступенями окиснення хімічних елементів. За цією ознакою реакції можуть бути окисно-відновними та такими, що не супроводжуються зміною ступенів окиснення хімічних елементів.

• Пригадайте, що розуміють під ступенем окиснення, як його визначити за формулою сполуки та скласти електронний баланс у разі зміни ступенів окиснення атомів хімічних елементів.

Попрацюйте групами

1. Проаналізуйте наведені у таблиці 11 рівняння реакцій з точки зору приналежності їх до окисно-відновних реакцій. Складіть електронні баланси та укажіть окисники й відновники.

2. Серед наведених у таблиці 11 рівнянь реакцій знайдіть рівняння реакцій йонного обміну, складіть за ними повні й скорочені йонні рівняння.

Розглянутими у параграфі прикладами хімічних реакцій їхня багатоманітність не вичерпується. Таблиця 12 дасть вам змогу пригадати й інші типи хімічних реакцій.

Таблиця 12

Класифікаційний чинник

Різноманітність реакцій

Характерні ознаки, приклади рівнянь реакцій

Тепловий ефект

Екзотермічні

Реакція супроводжується виділенням теплоти (ΔΗ має від’ємне значення)

Усі реакції горіння належать до екзотермічних

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О; ΔΗ = - 891 кДж

Ендотермічні

Реакція супроводжується поглинанням теплоти (ΔΗ має додатне значення)

Ν2 + О2 = 2NO; ΔΗ = 180,8 кДж

СаСО3 = СаО + СО2; ΔΗ = 177,9 кДж

Реакції термічного розкладання належать до ендотермічних

Напрям перебігу хімічних процесів

Необоротні

Відбуваються лише в напрямку утворення продуктів реакції.

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl

Оборотні

Відбуваються одночасно в двох напрямках:

  • 1) реагенти взаємодіють й утворюють продукти реакції;
  • 2) утворені продукти реакції теж реагують між собою з утворенням реагентів.

N2 + 3H2 2NH3

СН3СООН + С2Н5ОН ⇄ СН3СООС2Н5 + Н2О

Участь каталізаторів

Каталітичні

Відбуваються за участю каталізатора.

2SO2 + О2 = 2SO3

Некаталітичні

Відбуваються без участі каталізаторів. Таких реакцій більшість.

Н2О + SO3 = H2SO4

2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2

ВЗАЄМОЗВ’ЯЗКИ І ВЗАЄМОПЕРЕТВОРЕННЯ РЕЧОВИН. Взаємопов’язність речовин полягає в тому, що одні речовини є реагентами для одержання інших.

Взаємозв’язки між неорганічними речовинами різних класів відображає схема 32.

Пригадайте гомологічні ряди металів і неметалів.

Схема 32. Генетичні зв’язки металів і неметалів та сполук металічних і неметалічних елементів

Взаємозв’язки органічних речовин простежуються в тому, що з насичених вуглеводнів можна одержати ненасичені, а провівши далі додаткові реакції добувають оксигеновмісні та нітрогеновмісні речовини:

етан → етен → етанол → етанова кислота → аміноетанова кислота.

(плашка з пальцем) Ілюструйте наведену схему перетворень формулами речовин та порівняйте їх якісний і кількісний склад.

Взаємоперетворення речовин базуються на їхній здатності взаємодіяти між собою з утворенням відповідного продукту реакції. Для пояснення взаємоперетворень потрібно знати хімічні властивості речовин. Розглянемо та проаналізуємо взаємоперетворення речовин за схемою:

У кожному із цих шести перетворень необхідно обрати реагенти, які забезпечать утворення зазначеного у схемі продукту реакції:

1. Сu + О2 = 2СuО

2. 2СuО + НСl = СuСl2 + Н2О

3. СuСl2 + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2AgCl

4. Cu(NO3)2 + Ba(OH)2 = Cu(OH)2+ ВаСl2

5. Сu(ОН)2 = СuО + Н2О

6. СuО + Н2 = Сu + Н2О

Попрацюйте групами

1. Укажіть, до яких відомих вам типів хімічних реакцій належать реакції, рівняння яких наведено.

2. Для рівнянь реакцій йонного обміну складіть скорочені йонні рівняння.

У природі, зокрема у неперевершеній її лабораторії — організмі людини — відбуваються тисячі найрізноманітніших хімічних реакцій, взаємопов’язаних між собою. У хімічних лабораторіях дослідники проводять безліч хімічних реакцій з метою вивчення їхніх властивостей, створення нових речовин.

Стисло про основне

• Багатоманітність хімічних реакцій зумовлена здатністю речовин взаємодіяти між собою.

• Залежно від обраного характеристичного чинника багатоманітність речовин поділяють на типи.

• Відомими типами реакцій є реакції сполучення, розкладу, заміщення, обміну, окисно-відновні й такі, що відбуваються без зміни ступеня окиснення, оборотні й необоротні, каталітичні та некаталітичні, деякі інші.

• Між речовинами існує взаємозв’язок і відбуваються взаємоперетворення.

Знаємо, розуміємо

1. Назвіть відомі вам типи хімічних реакцій, наведіть приклади.

2. Що необхідно знати і вміти, щоб здійснювати хімічні реакції?

3. Наведіть приклади взаємозв’язку речовин.

Застосовуємо

163. На основі знань про взаємозв’язок і взаємоперетворення речовин складіть якомога більше рівнянь реакцій, серед продуктів яких є цинк хлорид.

164. Укажіть рядок, у якому записано типи реакції

СО + 2Н2 = СН3ОН; ΔΗ < 0

  • А окисно-відновна, заміщення, екзотермічна
  • Б розкладу, оборотна, ендотермічна
  • В сполучення, окисно-відновна, екзотермічна
  • Г заміщення, ендотермічна, необоротна

165. Увідповідніть інформацію щодо хімічних реакцій, наведену в лівому і правому стовпчиках.

Хімічна реакція

Продукти реакції

1

нейтралізація кислоти лугом

А

дві прості речовини

2

гідратація барій оксиду

Б

дві складні речовини

3

відновлення міді з оксиду

В

складна і проста речовини

Г

одна складна речовина

166. Складіть рівняння й обчисліть об’єм етану (н. у.), необхідний для одержання, 200 г розчину кальцій нітрату з масовою часткою розчиненої речовини 16,4 % за схемю пеоретворень:

етан → вуглекислий газ → кальцій карбонат → кальцій нітрат.