Классификация химических реакций по различным основаниям

КОНСПЕКТ 6: КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМ.РЕАКЦИЙ ПО Р. ОСНОВАНИЯМ.

Химические элементы, из которых состоит живая и неживая природа, находятся в непрерывном взаимодействии между собой, образуя различные по составу и свойствам вещества. Эти вещества под воздействием различных факторов постоянно видоизменяются или превращаются в другие. Именно по этому признаку все изменения, происходящие с веществами, можно условно поделить на физические изменения и химические изменения (явления).

– А как классифицируются явления? (Явления делятся на физические и химические).

В чём отличие химического явления от физического? (В результате химического явления изменяется состав вещества, а в результате физического явления  состав вещества остается без изменения, а меняется лишь его агрегатное состояние или форма и размеры тел).

*Физические явленияе - это яв-я, в рез-те которых изменяются размеры, форма тел и агрегатное состояние веществ, но состав вещества остается постоянным.

Примеры: Удар молотком о гвоздь или согнуть алюмин. проволку, растворение сахара в воде. Распространение запаха духов в классе. Плавление парафиновой свечи. Таяние льда. Кипение воды в чайнике.

*Химические явл-я (хим. реакции) - явления, при к-х из одних веществ образуются другие, новые вещества, отличающиеся от исходных и по составу, и по св-вам.

Примеры: Взаимодействие мрамора с соляной кислотой. Потемнение картин. Протухание яйца. Взаимод-е соды и уксуса. Ржавление гвоздя из железа.

В отличие от физических явлений при химических явлениях, или химических реакциях, происходит превращение одних веществ в другие. Главным итогом хим. реакции является обр-е новых веществ, а у новых веществ, будут и новые свойства.

Поэтому, химические реакции часто сопровождаются внешними признаками.

Какие признаки химических реакций вы знаете?

• Изменение окраски (цвета)

• Появление запаха

• Образование осадка

• Выделение газа

• Выделение или поглощение тепла,

• Выделение света.

• Образование воды

Условия возникновения и протекания химических реакций:

1. Соприкосновение (измельчение, перемешивание, растворение)

2. Нагревание

3. Действие электрического тока, света.

Что может помочь нам в изучении многообразия химических реакций? (Классификация химических реакций) Что такое классификация? (Деление на группы)

В окруж.мире протекают миллионы р-ций. Все хим.р-ции классиф-ся по определенным признакам:

1. По тепловому эффекту

• Экзотермические (+ Q) с выделением теплоты, в основном это р-ции соединения.

в том числе р-ции горения (это выделение теплоты и света одновременно)

2Mg + O₂ →2MgO + Q

ИСКЛ: Разложение дихромата аммония (NH₄)₂Cr₂O₇ → Cr₂O₃ +4H₂O +N₂↑+Q

• реакции щелочных металлов (Ме IАгр. и IIА гр.) с водой;

• реакции, сопровождающиеся взрывом; реакции горения;

• образование аммиака: N₂ + 3H₂ ↔2NH₃;

• реакции нейтрализации KOH+ H₂SO₄ → K₂SO₄ + H₂O взаимод-е щёлочь+вода→

• синтез метанола; алюмотермия;

• в органической химии — реакции присоединения, реакции горения, окисления и др.

• Эндотермические (-Q) с поглощением теплоты, в основном это р-ции разложения

свет

2HgO →2Hg + O₂ – Q

эл.разряд t t

ИСКЛ: N₂ + О₂ →2NO – Q H₂ + I₂ ↔ 2 HI – Q С + СО₂↔ 2 СО – Q

• реакции гидролиза;

• реакции, идущие только при нагревании;

• реакции, протекающие только при очень высоких температурах или под действием электрического разряда.

1. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции

• * РЕАКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ – это такие реакции, в результате которых из двух или нескольких исходных веществ образуется одно сложное вещество. Все реакции соединения явл-ся экзотермическими!

Например, в реакции магния с кислородом образуется оксид магния. Эта реакция сопровождаются выделением света и тепла. Поэтому её ещё называют реакцией горения. 2Mg + O₂ → 2MgO t, Fe

Реакция образования аммиака: N₂+H₂↔NH₃↑

В реакцию соединения могут вступать и два сложных вещества с образованием одного сложного. Н-р, гашение извести. СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ - гашёная известь

NH₃↑+HCl↑ →NH₄Cl↑ дым без огня, обр-е белого дыма

• *РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ – это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два или более простых, или сложных новых веществ.

Запомните, все реакции разложения протекают с поглощением тепла!

Например, реакция разложения оксида ртути (II) при t. 2HgO→2Hg + O₂↑

Разложение оснований при t.: Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

• *РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ – это реакции м/д сложным и простым веществом, в результате которых атомы простого вещества замещают один из атомов сложного вещества.

Это реакции взаимодействия металлов с кислотами и металлов с солями. 

• ЗАПОМНИ: Металлы при взаимодействии с кислотами всегда будут вытеснять водород! Так как Ме и Водород имеют положительные заряды! Все металлы, стоящие ДО ВОДОРОДА вытесняют водород из разбавленных кислот!

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑(цинк стоит до водорода в ряду напряжения Ме

• ЗАПОМНИ: Металлы при взаимодействии с растворами солей: каждый предыдущий металл вытесняет каждый последующий из растворов его солей. Или Ме, который стоит ЛЕВЕЕ, вытесняет Ме, стоящий правее из их солей в растворе.

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓ (Медь стоит левее серебра в ряду активности Ме)

• *РЕАКЦИИ ОБМЕНА - это такие реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями. Т.е. вступает в реакцию два сложных вещества и образуются в после реакции тоже два сложных вещества, в рез-те обмена своими ионами.

Na₂SO₄ + BaCl₂ → 2NaCl + BaSO₄↓ - есть осадок

KOH+ H₂SO₄ → K₂SO₄ + H₂O - образовалась вода

CuS +2HCl → CuCl₂ + Н₂S↑ - есть газ

• ЗАПОМНИ: Условия протекания реакций до конца - Правило Бертолле: Образование воды или Образование осадка или Образование газа

1. По наличию катализатора

• Каталитические (в том числе ферментативные)

*Каталитические реакции – это реакции, протекающие с участием катализатора.

*Катализатор – это вещество, к-е изменяет скорость Х.Р., ускоряя её, но в реакцию не вступающий.

Например, реакция получения оксида серы (VI) из оксида серы (IV) является каталитической, т.к. необходимым условием её протекания является наличие катализатора оксида ванадия (V).

t,V₂O₅ t,Fe t, Hg²⁺

2SO₂+O₂ ↔ 2SO₃ N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ 2Al+6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂↑

MnO₂ Fe₂O₃ H₂O

H₂O₂→ H₂O +O₂↑ CO +H₂O↔CO₂↑ +H₂↑ 2Al + 3I₂ → 2AlI₃

• Некаталитические – если над стрелкой не указано вещество, большинство реакций протекает без участия катализатора

1. По признаку обратимости (по направлению)

• Обратимые реакции – протекают одновременно в двух противоположных направлениях. В этих реакциях вместо знака равенства ставится знак обратимости.

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃↑ образование и разложение аммиака

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ образование и разложение угольной кислоты

SO₂ + H₂O ↔ H₂SO₃ образование и разложение сернистой кислоты

NH₃ + H₂O ↔ NH₄OH образование и разложение гидрата аммиака

свет

H₂ +Cl₂ ↔ 2 HCl↑ при участии света

t t t

H₂ +Br₂ ↔ 2 HBr↑ H₂ +I ₂ ↔ 2 HI↑ H₂ + O₂ ↔ H₂O

• Необратимые реакции – протекают только в одном направлении, т.е идут до конца, т.к. в рез-те этих реакций образуется газ, осадок, вода, слабый электролит (малодиссициируемого вещ-ва)

Например, в реакции соляной кислоты и карбоната калия образуется углекислый газ и вода, т.е. реакция прошла до конца.

H₂ +F₂ → 2HF↑ 2HCl + K₂CO₃ → 2KCl + CO₂↑ + H₂O

1. По агрегатному состоянию веществ

• Гетерогенные реакции – протекают в неоднородной среде, на поверхности раздела фаз ,т.е. в разных фазах (т-г, т-ж, ж-г, т-т).

Гетеро, означает разный, поэтому в этих реакциях вещества находятся в разных агрегатных состояниях.

это реакции, в которых реагирующие вещества и продукты находятся в разных фазах. При этом столкновение реагирующих частиц происходит только на границе соприкосновения фаз. К таким реакциям относятся взаимодействия газ-жидкость, газ-твердая фаза, твердая-твердая, и твердая фаза — жидкость.

t

S(тв.) + O₂(г.) → SO₂(г) CO_2(г) + Ca(OH)_2(р-р) → CaCO₃↓_(тв) + H₂O

• Гомогенные реакции – протекают между веществами в однородной фазе.

это такие реакции, в которых реагирующие вещества и продукты находятся в одной фазе, и столкновение реагирующих частиц происходит во всем объеме реакционной смеси. К гомогенным реакциям относят взаимодействия жидкость-жидкость и газ-газ.

Гомо, означает одинаковый, поэтому в гомогенных реакциях вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии.

HCl(р-р) + NaOH(р-р) →NaCl(р-р) + H₂O

Получение синтез-газа происходит при очень высоких температурах, при которых вода — пар: паровая конверсия метана — гомогенная реакция.

CH_4(г) + H₂O_(г) →CO_(г) + 3H_2(г)

ПОДСКАЗКА: Вещества с ионной, атомной или металлической кристаллической решеткой, как правило твердые при обычных условиях; вещества с молекулярной решеткой, как правило, жидкости или газы при обычных условиях.

1. По изменению степеней окисления химических элементов

• Окислительно-восстановительные - реакции, протекающие с изменением ст.ок

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑

Zn⁰ - 2ē → Zn⁺² 1 в-ль, окисление С.О. повысилась, значит -ē

H₂ ⁺¹ + 1ē → H₂ ⁰ 2 ок-ль, в-ие С.О. понизилась, значит +ē

• Не окислительно-восстановительные. (С. О. – const) Расставляем ст.ок.

Cu(OH)₂ →CuO+H₂O

Разбор примера: 8 класс

«Характеристика химической реакции по разным признакам»

CuSO₄(р-р) + Fe(тв.) → FeSO₄(р-р) + Cu↓

Охарактеризуем эту реакцию по всем признакам.

1.  реакция экзотермическая, т.к. протекает с выделением незначительного количества теплоты, ведь в опыте не требуется нагревание.

2. реакция замещения, потому что из исходного сложного вещества (сульфата меди (II)) и исходного простого (железа) образуется новое сложное (сульфат железа (II)) и новое простое вещество (медь).

3. Реакция является некаталитической, т.к. катализатор не участвует в этой реакции.

4. реакция необратимая. Она протекает только в одном направлении (между левой и правой частью уравнения стоит знак →).

5. реакция гетерогенная. Она протекает между твёрдым веществом и раствором.

6.  реакция окислительно-восстановительная, потому что медь и железо изменили свои степени окисления: медь с +2 до 0, железо с 0 до +2, медь является окислителем, а железо восстановителем.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:

Задание 1. Определите типы химических реакций по всем признакам (по 5 признакам из таблицы!) Расставьте степени окисления и коэффициенты.

1. Na + Cl₂ →

2. Н₂СО_{3 →}

3. N₂ + H₂ →

4. Ca(OH)₂+Na₃PO₄→

5. Al + Cl₂ →

6. Fe(ОH)₃↓→ (над стрелкой укажите знак t)

7. SO₃ + H₂O→

8. Al+H₂O→

9. Fe(ОH)₃↓+H₂SО₄→

10. K₂О+H₂О→

11. H₂ + I₂ →

12. AlBr₃+Cl₂→AlCl₃+Br₂

13. FeCl₂ + Cl₂ → FeCl₃

14. Са(ОН)₂ +Н₃РО₄→

15. Mg + H₂SO₄→

16. SO₂+O₂ →

Задание 2. Определите типы химических реакций по всем признакам. Расставьте степени окисления и коэффициенты. Если реакция является ОВР – уравняйте методом электронного баланса.

1. Ca+O₂→

2. Al₂O₃ + H₂SO₄

3. Н₂SО_{3 →}

4. Li+S→

5. Mg+HCl→

6. Cu(NO₃) ₂ → CuO + NO₂ + O₂

7. AgBr расплав→

8. С + СО₂→2 СО

9. MgCO₃ расплав →

10. K+H₂О → KOH +H₂

11. Na₂SO₄+BaCl₂→

12. CaO+H₂O→

13. Fe(OH)₃+HCl→

14. P₂О₃+H₂O→H₃PО₃

15. Mn₂О₇→MnО₂+О₂

16. AgNO₃ + MgCl₂ →

17. NO₂→NO+O₂

18. Fe+HCl→

19. N₂ + О₂ →

20. CaCO₃ расплав →

21. Fe(OH)₂ + O₂ +Н₂О → Fe(OH)₃
    
    

10