Химические реакции и их классификация
Химические реакции – это химические взаимодействия веществ. Изображение реакций при помощи химических формул и математических знаков называется химическим уравнением. При химических реакциях из атомов вступивших в реакцию веществ образуются новые вещества, и число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть одинаковым (закон сохранения массы веществ).
Например, составим уравнение реакции растворения гидроксида алюминия в серной кислоте. Схема реакции:
Al(ОН)3+ H2SO4 → Al2 (SO4)3 + H2O
Подбор коэффициентов обычно начинается с формулы вещества, содержащее наибольшее число атомов, независимо от того, где находится формула – справа или слева от знака равенства.
Уравниваем число атомов алюминия:
2Al(ОН)3+ H2SO4 → Al2 (SO4)3 + H2O
Уравниваем число атомов серы:
2Al(ОН)3+ 3H2SO4 → Al2 (SO4)3 + H2O
Уравниваем число атомов водорода и заменяем стрелку знаком равенства:
2Al(ОН)3+ 3H2SO4 = Al2 (SO4)3 + 6H2O
Уравнение реакции по стадиям записано для того, чтобы показать последовательность в подборе коэффициентов. На практике записывают только одну схему, которую путём подбора коэффициентов превращают в уравнение.
Химические реакции можно условно классифицировать по разным признакам.
1. По числу веществ вступающих в реакцию и получающихся в результате реакции :
- Реакции разложения (из одного вещества получается несколько новых веществ):
t t
CaCO3 → СаО + CO2↑ ; Ca(HCO3) 2 → CaCO3 +CO2 + H2O
- Реакции соединения (из нескольких веществ получается одно новое вещество):
t
H2O + SO3 = H2SO4; 2 Cu + O2→ 2CuO
- Реакции обмена (два сложных вещества обмениваются своими составными частями):
BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓+ 2 NaCl
Ba2+ + 2 Cl- + 2Na+ + SO42-→ BaSO4↓+ 2Na+ + 2Cl-
Ba2+ + SO42-→ BaSO4↓
При написании ионных реакций обмена слабые электролиты малорастворимые и растворимые, а также газообразные вещества пишутся в недиссоциированном виде(в виде молекул).
- Реакции замещения (атомы, составляющие простое вещество, замещают атомы одного из элементов сложного вещества):
Fe + CuSO4 →Fe SO4 + Cu
Fe + Cu2+→ Cu + Fe2+
2. По изменению степеней окисления :
- Окислительно – восстановительные реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементов:
Cl2 + NaОН → NaCl + NaClО + H2O
- Не окислительно – восстановительные реакции, протекающие без изменения степени окисления элементов:
NaОН + HCl → NaCl + H2O
Na++ ОН- + Н+ + Cl-→ Na++ Cl- + H2O
ОН- + Н+→ H2O
3. По тепловому эффекту:
- Экзотермические реакции, протекающие с выделением теплоты (+Q)
Fe2O3 + Al → Al 2O3 + 2 Fe (+Q)
- Эндотермические реакции, протекающие с поглощением тепла (-Q)
N2 + O2→ 2 NO (-Q)
4. По направлению протекания процесса:
- Необратимые реакции, которые протекают только в прямом направлении:
Ag NO3 + NaCl → AgCl ↓ + NaNO3
Ag++ NO3- + Na+ + Cl- → AgCl ↓ + Na+ + NO3-
Ag++ Cl- → AgCl ↓
- Обратимые реакции, которые протекают одновременно в прямом и обратном направлениях:
CO2 + H2O↔ H2 CO3
5. По агрегатному состоянию:
- Гетерогенные (участвуют вещества в разном агрегатном состоянии):
4 FeS + 11 O2 → 2Fe2O3 + 8 SO2
- Гомогенные (участвуют вещества в одинаковом агрегатном состоянии):
2CO+ O2→ 2 CO2
6. По наличию катализатора:
- Каталитические реакции протекает в присутствии катализаторов:
Fe2O3
2 SO2 + O2→ 2 SO3
- Некаталитические реакции протекает без присутствия катализаторов:
H2O + SO3 → H2SO4
Вопросы и задачи для самостоятельной работы
1) Дайте химические названия оксидов: B2O3, K2O, CrO, CrO3, WO3, Cu2O, Pb2O, NiO,CO, Ag2O;
2) Сравните химические свойства оксидов: а) CO2 и SO3; б) Na2O и MgO; в) FeO и Fe2O3. Ответ подтвердите составлением соответствующих уравнений реакций.
3) С какими из указанных веществ будет реагировать серная кислота? Ca(OH)2, CO2, K2O, BaCl2, Cu(NO3)2, H3PO4, Fe2O3.
4) Напишите реакции получения NаOH, Ba(OH)2, исходя: 1) из металлов натрия и бария; 2) из их оксидов.
5) Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) BaO → BaCl2 → Ba(NO3)2→ BaSO4.
б) Fe→ Fe2O3 → FeCl3→ Fe(NO3)2→ Fe(OH)3→ Fe2O3
в) Cu→ CuO→ CuSO4→ Cu(OH)2→ CuCl2→ Cu
г) K→ KOH→ KHS→ K2S → FeS
↓
K2CuO2
∕ CaO → CaCl2
д) Ca
\ Ca(OH)2→ Ca(NO3)2
6. Какие типы химических реакции вам известны? Приведите примеры.
7. Какая реакция: соединения, разложения, замещения или обмена происходит при образовании воды а) в результате взаимодействия горения водорода на воздухе, б) в результате взаимодействия водорода с оксидом меди (II), в) в результате нагревания гидроксида железа (III), г) при взаимодействии гидрокарбоната калия с гидроксидом калия.
8. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты и назовите, к какому типу относятся данные уравнения реакций, запишите их в ионном виде.
t
Сг(ОН)3 → Cu(NO3)2 + Na2S →
Cu + Ag NO3 → SiO2 + NaOH →
Pb (NO3) 2 + KY → P2O5 + H2O →
Сг(ОН)3 + NaОН → CaSO4 + Na2CO3 →
Na2S + НCl → Ca(HCO3)2 + CaOH →
FeCl3 + NaОН → CO2 + NaOH →
H2SO4 + NaОН → SO2 + LiOH →
9.Закончите уравнения реакций:
CO2 + NaОН →
P2O5 + NaОН→
СаО + CO2→
10. Определить виды солей и дать им названия:Na3PO4 , NaНPO4 FeCl3, Na2НPO4 , FeОНCl2 ,Na2CO3, FeОНNO3, NaНCO3 , (CuOH)2CO3, Na2S, NiSO4 , NaНS , Сг2S3
11. Написать формулы солей:
сульфат калия, гидросульфат натрия, силикат натрия, хлорид цинка, гидроксохлорид цинка, гидроксокарбонат магния, сульфат алюминия, гидроксосульфат алюминия.
Список использованной литературы
1. Химия: Учебник /А.А. Гуров, Ф.З.Бадаев, Л.П.Овчаренко, В.Н.Шаповал. – 2-е изд.стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2004. – 784 с.
2. Л.Полинг, П.Полинг. Химия/ под ред. М.А.Карапетьянц - М. Мир, 1978. – 683 с.
3. И.С.Шабловская, А.М.Сергеева, О.Ю.Костоусова. Методические указания к изучению темы “Классы неорганических соединений”. – М.: Изд-во МГУПП, 1999. – 30 с.
Приложения
Названия несовпадающих русских и латинских корней элементов:
Ag Серебро Аргент- N Азот Нитр-
As Мышьяк Арс-. арсен- Ni Никель Никол –
Au Золото Аур- О Кислород Окс-. оксиген-
С Углерод Карб-, карбон- Pb Свинец Плюмб-
Сu Медь Купр- S Сера Сульф-, тио-
Fe Железо Ферр- Sb Сурьма Стиб-
Н Водород Гидр-, гидроген- Si Кремний Сил-, силиц-, силик-
Hg Ртуть Меркур- Sn Олово Стан-
Mn Марганец Манган-
Таблица элементов с постоянной и переменной валентностью
| Валентность | Элементы | Примеры формул кислородных соединений |
| Элементы с постоянной валентностью I H,Li,Na,K,Rb,Cs,F H2O,Li2O,K2O,HF II O,Be,Mg,Ca,Ba,Sr,Zn MgO,ZnO III Al,B Al 2O3 | ||
| Элементы с переменной валентностью I II Cu Cu2O, CuO II III Fe, Co, Ni FeO, Fe2O3 II IV Sn, Pb SnO, SnO2 III V P, Sb, Be PH3, P2O5 II III IV Сr СrO,Сr2O3,СrO3 II IV VI S H2S, SO2, SO3 II III IV VI VI Mn MnO Mn2O3 MnO2 MnO3 Mn2O7 |
Названия некоторых неорганических кислот и их солей
| Кислоты | Соли | |||
| HF | Фтороводородная (плавиковая) | Фториды | ||
| HCl | Хлороводородная (соляная) | Хлориды | ||
| HBr | Бромоводородная | Бромиды | ||
| HI | Иодоводородная | Иодиды | ||
| H2S | Сероводородная | Сульфиды | ||
| H2SO4 | Серная | Сульфаты | ||
| H2SO3 | Сернистая | Сульфиты | ||
| HNO3 | Азотная | Нитраты | ||
| HNO2 | Азотистая | Нитриты | ||
| HPO3 | Метафосфорная | Метафосфаты | ||
| H3PO4 | Ортофосфорная | Ортофосфаты | ||
| H2CO3 | Угольная | Карбонаты | ||
| H2SiO3 | Кремниевая | Силикаты | ||
| H2СrO4 | Хромовая | Хроматы | ||
| H2Сr2O7 | Дихромовая | Дихроматы | ||
| HСlO4 | Хлорная | Перхлораты | ||
| HMnO4 | Марганцовая | Перманганаты | ||
| CH3COOH | Уксусная | Ацетаты | ||
| H3BO3 | Борная | Бораты | ||
| HCN | Циановодородная | Цианид | ||
| H2B4O7 | Четырёхборная | Тетраборат | ||
| HClO2 | Хлористая | Хлорит | ||
| HClO3 | Хлорноватая | Хлорат | ||
| HOCl | Хлорноватистая | Гипохлорит | ||
| H2 MnO4 | Марганцовистая | Манганат | ||
| H3PO3 | Фосфористая | Фосфит | ||
Вопросы и задачи для защиты
1) Дайте химические названия оксидов: B2O3, K2O, CrO, CrO3, WO3, Cu2O, Pb2O, NiO,CO, Ag2O;
2) Сравните химические свойства оксидов: а) CO2 и SO3; б) Na2O и MgO; в) FeO и Fe2O3. Ответ подтвердите составлением соответствующих уравнений реакций.
3) С какими из указанных веществ будет реагировать серная кислота? Ca(OH)2, CO2, K2O, BaCl2, Cu(NO3)2, H3PO4, Fe2O3.
4) Напишите реакции получения NаOH, Ba(OH)2, исходя: 1) из металлов натрия и бария; 2) из их оксидов.
5) Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) BaO → BaCl2 → Ba(NO3)2→ BaSO4.
б) Fe→ Fe2O3 → FeCl3→ Fe(NO3)2→ Fe(OH)3→ Fe2O3
в) Cu→ CuO→ CuSO4→ Cu(OH)2→ CuCl2→ Cu
г) K→ KOH→ KHS→ K2S → FeS
↓
K2CuO2
∕ CaO → CaCl2
д) Ca
\ Ca(OH)2→ Ca(NO3)2
6). Какая реакция: соединения, разложения, замещения или обмена происходит при образовании воды а) в результате взаимодействия горения водорода на воздухе, б) в результате взаимодействия водорода с оксидом меди (II), в) в результате нагревания гидроксида железа (III), г) при взаимодействии гидрокарбоната калия с гидроксидом калия.
7).Закончите уравнения реакций:
CO2 + NaОН →
P2O5 + NaОН→
СаО + CO2→
8). Определить виды солей и дать им названия:Na3PO4 , NaНPO4 FeCl3, Na2НPO4 , FeОНCl2 ,Na2CO3, FeОНNO3, NaНCO3 , (CuOH)2CO3, Na2S, NiSO4 , NaНS , Сг2S3
9). Написать формулы солей: сульфат калия, гидросульфат натрия, силикат натрия, хлорид цинка, гидроксохлорид цинка, гидроксокарбонат магния, сульфат алюминия, гидроксосульфат алюминия.
10). Какие соединения называются кислотами? Привести примеры бескислородных и кислородных кислот. Дать химические названия следующим кислотам:
11). Какие неорганические соединения относятся к классу оснований? Указать. какие из указанных оснований являются растворимыми. а какие – нерастворимые в воде: