Как поступить
в Онлайн-школу №1 и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Классификация химических реакций

Химические взаимодействия

Классификация химических реакций

План урока

  • Классификация по числу и составу реагирующих веществ.
  • Классификация по тепловому эффекту и по изменению степеней окисления.
  • Классификация по обратимости, наличию катализатора и однородности.

Цели урока

  • Знать классификацию химических реакций между неорганическими веществами.
  • Уметь определять тип реакции по различным признакам.

Введение

 

Вокруг нас и в нас самих протекает множество самых различных химических реакций. При этом протекают они за счёт различных химических свойств соединений. Где-то проявляются окислительно-восстановительные свойства, где-то — кислотно-основные, где-то происходит ионный обмен. Химические процессы могут быть масштабны и разрушительны, а могут протекать без заметных нам признаков. Более того, одни и те же вещества при разных условиях могут образовать разные продукты. 

 

Вот почему, кроме знания химических свойств веществ, для понимания химических процессов необходимо научиться понимать, что за реакция протекает и чего от неё следует ждать.

 

Классификация по числу и составу реагирующих веществ.

 

Данный вид классификации реакций наиболее важен. Это связано с тем, что благодаря ему можно предсказывать число и состав продуктов, зная число и состав реагирующих веществ.

 

К сожалению, не каждую реакцию можно классифицировать по этому признаку. В некоторых сложных реакциях перечисленные ниже типы реакций могут комбинироваться.

 

По числу и составу реагирующих веществ выделяют реакции соединения, разложения, замещения и обмена.

Рис. 1. Классификация реакций по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции Рис. 1. Классификация реакций по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции


В реакциях соединения из нескольких веществ образуется одно.


Реакции соединения не всегда бывают очевидными, однако, если в реакцию вступают только простые вещества, это однозначно будет соединение. Что не менее важно, поскольку реакции соединения, как правило, приводят к образованию новых химических связей, они сопровождаются выделением тепла.


В реакциях разложения из одного вещества образуется несколько.


Реакции разложения сложно с чем-то спутать, поскольку в них принимает участие только одно вещество. При этом при разложении вещества происходит разрушение химических связей, вот почему многие из них для протекания требуют нагревания.


В реакциях замещения простое вещество взаимодействует со сложным, при этом образуется новое простое и новое сложное.


Реакции замещения протекают только в том случае, если вступающее в реакции простое вещество химически активнее простого вещества, образующегося в этой реакции.  Как правило, оценить возможность протекания этих реакций помогает ряд активности металлов.


В реакцию обмена вступают два сложных вещества, обмениваясь составными частями. При этом образуются два новых сложных вещества.


Реакции обмена в большинстве случаев протекают в растворах и только при соблюдении двух условий. Реагирующие вещества должны быть растворимы, за исключением случаев, когда в реакции принимают участие сильные кислоты. Кроме того, в результате реакции должен образоваться слабый электролит.


Пример 1

 

Определить, к какому типу относится взаимодействие между соляной кислотой и цинком.


Решение

 

1. В начале запишем уравнение этой реакции::

 

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2  

 

2. Цинк и водород — простые вещества, соляная кислота и хлорид цинка — сложные. Следовательно, в данной реакции взаимодействуют простое вещество со сложным и образуются новое простое и новое сложное вещество, что соответствует реакции замещения.

 

Ответ: это реакция замещения.


Стоит отметить, что классификация химических реакций в органической химии несколько отличается, от химии неорганической. Поскольку в реакциях с органическими веществами, как правило, интерес представляют только органические продукты реакции, выделяют только три типа химических реакций. Присоединение — реакции, аналогичные соединению; отщепление — реакции, аналогичные разложению и замещение, которое объединяет реакции замещения и обмена из неорганической химии.


Упражнение 1

 

1. Приведите пример для каждого из четырёх типов реакций.

2. К какому типу может относиться реакция, в которой простое вещество взаимодействует со сложным?

3. К какому типу может относиться реакция, в которой образуются два сложных вещества?


Классификация по тепловому эффекту и по изменению степеней окисления.

 

В ходе химических реакций разрушаются старые химические связи и образуются новые. При этом энергия, затрачиваемая на разрушение старых связей как правило имеет другое значение, чем энергия, которая выделяется при образовании новых. Сама же выделяющаяся или поглощаемая в ходе реакции энергия называется тепловым эффектом. Тепловой эффект обозначают буквой Q.

Рис. 2. Классификация реакций по тепловому эффекту Рис. 2. Классификация реакций по тепловому эффекту


Экзотермическими называют реакции, протекающие с выделением теплоты.

 

Эндотермическими называют реакции, протекающие с поглощением теплоты.


Практически все реакции горения являются экзотермическими, а реакции, протекание которых требует нагревания — эндотермические.

 

В сущности, тепловой эффект является важным признаком протекания реакции и может быть указан как один из её компонентов, например:

 

2Ca + O2 = 2CaO + Q

 

Впрочем, знание того, является реакция эндо- или экзотермической не помогает определять её продукты. Значительно важнее понимать, происходило ли в ходе протекания реакции изменение степеней окисления. В зависимости от этого, реакцию отнесут либо к окислительно-восстановительным реакциям, либо к протекающим без изменения степеней окисления. Разница между ними может быть как небольшой, так и достаточно существенной, поскольку некоторые окислительно-восстановительные реакции являются довольно сложными и не подлежат классификации по числу и составу реагирующих веществ.

 

Самый надёжный способ определить, к какому типу отнести реакцию по этому признаку — определить степени окисления атомов всех элементов в каждом из участвующих веществ. Однако, если в реакции присутствуют простые вещества, можно быть уверенным, что она окислительно-восстановительная, большинство же реакций обмена, напротив, протекают без изменения степеней окисления.


Пример 2

 

Определите, к какому типу по изменению степеней окисления и по тепловому эффекту относится взаимодействие между кислородом и оксидом серы IV.


Решение

 

1. Запишем уравнение этой реакции:

 

2SO2 + O2 = 2SO3

 

2. Поскольку в этой реакции участвует кислород, она является реакцией горения, а, следовательно, она экзотермическая.

 

3. В данной реакции принимает участие простое вещество, которое в любом случае должно будет изменить степень окисления. Значит, эта реакция окислительно-восстановительная.

 

Ответ: экзотермическая, окислительно-восстановительная.


Упражнение 2

 

1. Приведите по примеру экзо- и эндотермической реакции.

2. Приведите по примеру окислительно-восстановительной реакции и реакции, протекающей без изменения степени окисления.

3. Что называют тепловым эффектом химической реакции?


Классификация по обратимости и наличию катализатора.

 

Ещё одно важно различие химических реакций в том, что некоторые из них могут протекать только в одном направлении, другие же могут идти как в прямом направлении, так и в обратном. Иными словами, в некоторых случаях продукты реакций могут взаимодействовать между собой, образуя исходные вещества, в некоторых же продукты между собой не реагируют.

Признак, лежащий в основе этого деления, называется обратимость.

 

В записи обратимых реакций используют стрелку ↔, обозначающую, что возможно протекание в обоих направлениях, а в записи необратимых стрелку →, показывающую, что реакция идёт только в сторону продуктов.

 

Определить обратимость реакции по исходным веществам достаточно сложно. Как обратимыми, так и необратимыми бывают реакции различных типов. Однако, большинство реакций в неорганической химии необратимые, так что обратимые реакции можно просто запомнить при знакомстве с ними.

 

Кроме того, отличать реакции друг от друга может и наличие катализатора.


Катализатор — вещество, принимающее участие в химической реакции, увеличивающее её скорость, но при этом не расходующиеся.


Некоторые реакции без участия катализаторов протекали бы бесконечно долго, поэтому наличие катализатора в некоторых случаях является условием протекания реакций.

 

Если катализатор используется, его химическую формулу записывают над стрелкой в уравнении химической реакции. Такие реакции называют каталитическими. В качестве катализатора могут выступать самые разнообразные вещества.

 

Однородность химических реакций

 

Последний рассматриваемый нами признак классификации — однородность реакции.

 

Если взаимодействующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии и между ними нет границы раздела фаз, такая реакция будет гомогенной.

 

Гомогенными являются, например, реакции между веществами в растворах и между газами.

 

Если же вещества находятся в разных агрегатных состояниях или между ними есть граница раздела фаз — реакция будет гетерогенной. 


Пример 3

 

Определите тип химической реакции:

 

3N2 + H2  2NH3 + Q

 

По всем известным вам признакам.


Решение

 

1. По числу и составу — реакция соединения, так как из нескольких веществ образуется одно.

 

2. По тепловому эффекту — экзотермическая, так как это реакция соединения, кроме того, указано что тепловой эффект +Q.

 

3. По изменению степенней окисления — окислительно-восстановительная, участвуют два простых вещества, которые изменяю степени окисления в ходе реакции.

 

4. По обратимости— обратимая, на это указывает стрелка в уравнении.

 

5. По наличию катализатора — некаталитическая. Хоть на практике эту реакции обычно и проводят, применяя катализатор, в данном случае он не указан, следовательно, не был использован.

 

Ответ: соединение, экзотермическая, окислительно-восстановительная, обратимая, некаталитическая.


Упражнение 3

 

1. Можно ли считать реакцию каталитической, если над стрелкой указана температура, давление или электрический ток?

2. Если прямая реакция протекает с выделением тепла, какой будет тепловой эффект у обратной ей реакции?

3. Как при записи химического уравнения показать, что реакция необратимая?


Контрольные вопросы

 

1. Перечислите все известные типы реакций. 

2. В каком случае невозможно определить тип реакции по числу и составу реагирующих веществ?

3. К какому типу относится реакция между цинком и раствором хлорида меди II?


Ответы

 

Упражнение 1

 

2. соединение и замещение 3. разложение и обмен.

 

Упражнение 3

 

2. -Q 3. →


 

Гидролиз

Химические взаимодействия
  • В поисках путей модернизации. Европа меняющаяся

    История

  • Повседневная жизнь и мировосприятие человека XIX века

    История

  • Экономическое развитие в XIX – начале ХХ века. Меняющееся общество

    История