1. По признаку изменения степеней окисления элементов в молекулах реагирующих веществ все реакции делятся на:
а) окислительно-восстановительные реакции (реакции с переносом электронов);
б) не окислительно-восстановительные реакции (реакции без переноса электронов).
2. По знаку теплового эффекта все реакции делятся на:
а) экзотермические (идущие с выделением теплоты);
б) эндотермические (идущие с поглощением теплоты).
3. По признаку однородности реакционной системы реакции делятся на:
а) гомогенные (протекающие в однородной системе);
б) гетерогенные (протекающие в неоднородной системе)
4. В зависимости от присутствия или отсутствия катализатора реакции делятся на:
а) каталитические (идущие с участием катализатора);
б) некаталитические (идущие без катализатора).
5. По признаку обратимости все химические реакции делятся на:
а) необратимые (протекающие только в одном направлении);
б) обратимые (протекающие одновременно в прямом и в обратном направлениях).
Рассмотрим еще одну часто используемую классификацию.
По числу и составу исходных веществ (реагентов) и продуктов реакции можно выделить следующие важнейшие типы химических реакций:
а) реакции соединения; б) реакции разложения;
в) реакции замещения; г) реакции обмена.
Реакции соединения - это реакции, в ходе которых из двух или нескольких веществ образуется одно вещество более сложного состава:
А + В + ... = В.
Существует большое число реакций соединения простых веществ (металлов с неметаллами, неметаллов с неметаллами), например:
Fe + S = FeS 2Na + Н 2 = 2NaН
S + О 2 = SО 2 Н 2 + Сl 2 = 2НСl
Реакции соединения простых веществ всегда являются окислительно-восстановительными реакциями. Как правило, эти реакции экзотермичны.
В реакциях соединения могут участвовать и сложные вещества, например:
СаО + SО 3 = СаSО 4 К 2 О + Н 2 О = 2КОН
СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Сa(НСО 3) 2
В приведенных примерах степени окисления элементов при протекании реакций не изменяются.
Существуют также реакции соединения простых и сложных веществ, которые относятся к окислительно-восстановительным реакциям, например:
2FеС1 2 + Сl 2 = 2FеСl 3 2SО 2 + О 2 = 2SО 3
· Pеакции разложения - это реакции, при протекании которых из одного сложного вещества образуются два или несколько более простых веществ: А = В + С + ...
Продуктами разложения исходного вещества могут быть как простые, так и сложные вещества, например:
2Fе(ОН) 3 = Fе 2 О 3 + 3Н 2 О ВаСО 3 = ВаО + СО 2
2АgNO 3 = 2Аg + 2NO 2 + О 2
Реакции разложения обычно протекают при нагревании веществ и являются эндотермическими реакциями. Как и реакции соединения, реакции разложения могут протекать с изменением и без изменения степеней окисления элементов.
Реакции замещения - это реакции между простыми и сложными веществами, при протекании которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в молекуле сложного вещества. В результате реакции замещения образуются новое простое и новое сложное вещество:
А + ВС = АС + В
Эти реакции почти всегда являются окислительно-восстановительными реакциями. Например:
Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2
Са + 2Н 2 О = Са(ОН) 2 + Н 2
Fе + СuSО 4 = FеSО 4 + Сu
2Аl + Fе 2 О 3 = 2Fе + Аl 2 О 3
2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr 2
Существует небольшое число реакций замещения, в которых участвуют сложные вещества и которые происходят без изменения степеней окисления элементов, например:
СаСО 3 + SiO 2 = СаSiO 3 + СО 2
Са 3 (РО 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + Р 2 О 5
Реакции обмена - это реакции между двумя сложными веществами, молекулы которых обмениваются своими составными частями:
АВ + СВ = АВ + СВ
Реакции обмена всегда протекают без переноса электронов, т. е. являются не окислительно-восстановительными реакциями. Например:
НNО 3 + NаОН = NaNО 3 + Н 2 О
ВаСl 2 + Н 2 SО 4 = ВаSO 4 + 2НСl
В результате реакций обмена обычно образуются осадок (↓),или газообразное вещество (), или слабый электролит (например, вода).
Во время химических реакций из одних веществ получаются другие (не путать с ядерными реакциями, в которых один химический элемент превращается в другой).
Любая химическая реакция описывается химическим уравнением :
Реагенты → Продукты реакции
Стрелка указывает направление протекания реакции.
Например:
В данной реакции метан (СН 4) реагирует с кислородом (О 2), в результате чего образуется диоксид углерода (СО 2) и вода (Н 2 О), а точнее - водяной пар. Именно такая реакция происходит на вашей кухне, когда вы поджигаете газовую конфорку. Читать уравнение следует так: одна молекула газообразного метана вступает в реакцию с двумя молекулами газообразного кислорода, в результате получается одна молекула диоксида углерода и две молекулы воды (водяного пара).
Числа, расположенные перед компонентами химической реакции, называются коэффициентами реакции .
Химические реакции бывают эндотермическими (с поглощением энергии) и экзотермические (с выделением энергии). Горение метана - типичный пример экзотермической реакции.
Существует несколько видов химических реакций. Самые распространенные:
- реакции соединения;
- реакции разложения;
- реакции одинарного замещения;
- реакции двойного замещения;
- реакции окисления;
- окислительно-восстановительные реакции.
Реакции соединения
В реакциях соединения хотя бы два элемента образуют один продукт:
2Na (т) + Cl 2 (г) → 2NaCl (т) - образование поваренной соли.
Следует обратить внимание на существенный нюанс реакций соединения: в зависимости от условий протекания реакции или пропорций реагентов, вступающих в реакцию, - ее результатом могут быть разные продукты. Например, при нормальных условиях сгорания каменного угля получается углекислый газ:
C (т) + O 2 (г) → CO 2 (г)
Если же количество кислорода недостаточно, то образуется смертельно опасный угарный газ:
2C (т) + O 2 (г) → 2CO (г)
Реакции разложения
Эти реакции являются, как бы, противоположными по сути, реакциям соединения. В результате реакции разложения вещество распадается на два (3, 4...) более простых элемента (соединения):
- 2H 2 O (ж) → 2H 2 (г) + O 2 (г) - разложение воды
- 2H 2 O 2 (ж) → 2H 2 (г) O + O 2 (г) - разложение перекиси водорда
Реакции одинарного замещения
В результате реакций одинарного замещения, более активный элемент замещает в соединении менее активный:
Zn (т) + CuSO 4 (р-р) → ZnSO 4 (р-р) + Cu (т)
Цинк в растворе сульфата меди вытесняет менее активную медь, в результате чего образуется раствор сульфата цинка.
Степень активности металлов по возрастанию активности:
- Наиболее активными являются щелочные и щелочноземельные металлы
Ионное уравнение вышеприведенной реакции будет иметь вид:
Zn (т) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (т)
Ионная связь CuSO 4 при растворении в воде распадается на катион меди (заряд 2+) и анион сульфата (заряд 2-). В результате реакции замещения образуется катион цинка (который имеет такой же заряд, как и катион меди: 2-). Обратите внимание, что анион сульфата присутствует в обеих частях уравнения, т.е., по всем правилам математики его можно сократить. В итоге получится ионно-молекулярное уравнение:
Zn (т) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (т)
Реакции двойного замещения
В реакциях двойного замещения происходит замещение уже двух электронов. Такие реакции еще называют реакциями обмена . Такие реакции проходят в растворе с образованием:
- нерастворимого твердого вещества (реакции осаждения);
- воды (реакции нейтрализации).
Реакции осаждения
При смешивании раствора нитрата серебра (соль) с раствором хлорида натрия образуется хлорид серебра:
Молекулярное уравнение: KCl (р-р) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (т) + KNO 3 (p-p)
Ионное уравнение: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (т) + K + + NO 3 -
Молекулярно-ионное уравнение: Cl - + Ag + → AgCl (т)
Если соединение растворимое, оно будет находиться в растворе в ионном виде. Если соединение нерастворимое, оно будет осаждаться, образовывая твердое вещество.
Реакции нейтрализации
Это реакции взаимодействия кислот и оснований, в результате которых образуются молекулы воды.
Например, реакция смешивания раствора серной кислоты и раствора гидроксида натрия (щелока):
Молекулярное уравнение: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (ж)
Ионное уравнение: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (ж)
Молекулярно-ионное уравнение:2H + + 2OH - → 2H 2 O (ж) или H + + OH - → H 2 O (ж)
Реакции окисления
Это реакции взаимодействия веществ с газообразным кислородом, находящимся в воздухе, при которых, как правило, выделяется большое количество энергии в виде тепла и света. Типичная реакция окисления - это горение. В самом начале данной страницы приведена реакция взаимодействия метана с кислородом:
CH 4 (г) + 2O 2 (г) → CO 2 (г) + 2H 2 O (г)
Метан относится к углеводородам (соединения из углерода и водорода). При реакции углеводорода с кислородом выделяется много тепловой энергии.
Окислительно-восстановительные реакции
Это реакции при которых происходит обмен электронами между атомами реагентов. Рассмотренные выше реакции, также являются окислительно-восстановительными реакциями:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - реакция соединения
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - реакция окисления
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - реакция одинарного замещения
Максимально подробно окислительно-восстановительные реакции с большим количеством примеров решения уравнений методом электронного баланса и методом полуреакций описаны в разделе
Департамент образования Ивановской области
Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Южский технологический колледж
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ОТКРЫТОГО УРОКА ПО ХИМИИ
На тему:
«Классификация химических реакций »
Преподаватель: Вдовин Ю.А.
Курс: I
Группа: 39-40
Южа - 2017 г.
| Тема урока: | Классификация химических реакций |
| Цели урока: | Расширить и углубить знания о химических реакциях, сравнить их с другими видами явлений. Научиться выделять существенные признаки, которые могут быть положены в основу классификации химических реакций. Рассмотреть классификацию химических реакций по различным признакам. |
| Задачи урока: | 1. Образовательная - систематизировать, обобщить и углубить знания обучающихся о химических реакциях и их классификации, развить навыки самостоятельной работы, умения записывать уравнения реакций и расставлять коэффициенты, указывать типы реакций, делать выводы и обобщения. 2. Развивающая - развить культуру речи с применением химических терминов и формул, развитие познавательных способностей, мышления, внимания. 3. Воспитательная - воспитание самостоятельности, усидчивости, внимательности, толерантности. |
| Тип урока: | Комбинированный |
| Оборудование и реактивы: | Реактивы: Нитрат аммония, гидроксид натрия, гидроксид аммония, сульфат меди (II), карбонат натрия, соляная кислота, гексацианоферрат (III) калия, хлорид железа (III), перманганат калия, серная кислота, этанол. Оборудование: Пробирки, склянки с растворами, пипетки, штативы, чашка Петри, фарфоровая чашка для выпаривания, стеклянная палочка, вата, металлический противень. |
| Методы обучения | Словесные (беседа, объяснение) Методы проблемного обучения, лабораторный опыт. |
| Формы работы: | индивидуальная, фронтальная. |
План урока:
Ход урока:
1. Организационный момент (1 мин)
А) Приветствие;
Б) Техника безопасности;
2. Мотивация (2 мин)
В окружающем нас мире протекает огромное число реакций. Вот мы просто сидим, стоим, идем куда-либо, а в каждой клеточке нашего тела каждую секунду происходят десятки и сотни тысяч превращений одних веществ в другие.
Почти не уступает живому организму и неодушевленная материя. Где то сейчас, именно в данный момент, происходит химический круговорот: одни молекулы исчезают, другие возникают, и эти процессы никогда не останавливаются.
Если бы в одночасье все они прекратились, то мир стал бы безмолвным. Как же удержать в памяти многообразие химических процессов, как практически ориентироваться в них? Как биологам удается ориентироваться в многообразии живых организмов? (создание проблемной ситуации).
Предполагаемый ответ: В любой науке применяется прием классификации, позволяющий по общим признакам разделить все множество объектов на группы.
Сформулируем тему занятия: Классификация химических реакций.
Любой урок должен преследовать цели.
Давайте сформулируем цели сегодняшнего урока?
Что мы должны рассмотреть?
Чему стоит научиться?
Рассмотреть возможные классификации химических реакций.
Научиться выделять признаки, по которым производится классификация реакций.
А в чем польза классификации химических реакций?
Предполагаемый ответ: Она помогает обобщить, структурировать знания о химических процессах, выделить что-либо общее и предсказать на основе имеющихся знаний что-либо еще неведомое, но схожее с известным.
А где знание классификации химических реакций может быть применено в вашей практике?
Предполагаемый ответ: некоторые классы химических реакций могут быть полезны нам в практической деятельности. Например, на окислительно-восстановительных процессах основано такое важное для вас явление, как гальванотехника. Думаю, понятие «Гальванические элементы» вам до боли знакомы!
Кроме того, знание класса химической реакции того или иного процесса может помочь в управлении этим процессом.
3. Актуализация знаний (6 мин)
А) Задание с карточками на отличие физических процессов от химических реакций (2 мин).
Задание выполняется студентом на магнитной доске и параллельно группой с презентацией.
Вглядитесь в эти известные всем Вам явления. Разделите их на группы. Укажите название группам и дайте определение каждой группе.
Б) Повтор техники безопасности
Проведение лабораторных опытов (3 мин)
А как можно узнать, что у нас идет химическая реакция?
Предполагаемый ответ №1: по критериям.
Предполагаемый ответ №2: По выпадению осадка, выделению газа и т.д.
А теперь я предлагаю Вам погрузиться в атмосферу эмпиризма и побыть экспериментаторами. Перед Вами стоят пробирки и склянки с реактивами. В рабочем поле, в задании №2 указаны методики опыта. Проделайте эти опыты. Результаты ваших экспериментов занесите в таблицу «Признаки протекания химических реакций».
| Признак протекания | Схема реакции |
|
| Появление запаха | ||
| Выпадение осадка | ||
| Растворение осадка | ||
| Выделение газа | ||
| Изменение цвета | ||
| Излучение света | ||
| Выделение или поглощение тепла |
4 . Изучение нового материала (15 мин)
Мы увидели, что химические реакции зачастую сопровождаются эффектами. Некоторые подобные эффекты берутся за основу различным типам классификации…
Да, химические реакции классифицируются по разным типам, поэтому одну и ту же химическую реакцию можно рассматривать и классифицировать по разному.
А) Классификация по числу и составу реагентов и их продуктов:
Соединения
Разложния
Замещения
На одном слайде представлены примеры химических реакций.
Ребята сравнивают уравнения реакций и формулируют определения классов на основе данного сравнительного анализа. Аналогично происходит и с другими типами.
Б) По тепловому эффекту
Экзотермические
Эндотермические
В) По изменению степени окисления
Окислительно-восстановительные
Без изменения степени окисления
Г) По фазовому составу
Гомогенные
Гетерогенные
Д) По использованию катализатора
Каталитические
Некаталитические
Е) По направлению:
Обратимые
Не обратимые
5. Применение и закрепление знаний (15 мин)
А теперь пришло время применить наши знания.
Ребята выполняют задания 3-5 рабочего поля.
3. Напротив каждого термина, относящегося к классу химических реакций, вклейте нужное определение.
| Реакции соединения | Реакции, в результате которых из двух и более веществ образуется одно сложное вещество |
| Реакции разложения | Реакции, в результате которых из сложного вещества образуется несколько новых веществ. |
| Реакции замещения | Реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. |
| Реакции обмена | Реакции, в которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями. |
| Экзотермические реакции | Реакции, протекающие с выделением теплоты. |
| Эндотермические реакции | Реакции, протекающие с поглощением теплоты. |
| Каталитические реакции | Реакции, идущие с участием катализатора. |
| Некаталитические реакции | Реакции, идущие без катализатора. |
| Окислительно-восстановительные | Реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементов, образующих вещества, участвующие в реакции. |
| Обратимые реакции | Химические реакции, которые протекают одновременно в двух противоположных направлениях-прямом и обратном. |
| Необратимые реакции | Химические реакции, в результате которых исходные вещества практически полностью превращаются в конечные продукты. |
| Гомогенные реакции | Реакции, которые протекают в однородной среде, например в смеси газов или в растворах. |
| Гетерогенные реакции | Реакции, которые протекают между веществами в неоднородной среде. |
Проверка работы происходит по слайду презентации.
4. Соотнесите химические реакции с их классом:
| Реакции соединения | ||
| Реакции разложения | ||
| Реакции замещения | ||
| Реакции обмена | ||
| Экзотермические реакции |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Химическими реакция называют превращения веществ, в которых происходит изменение их состава и (или) строения.
Наиболее часто под химическими реакциями понимают процесс превращения исходных веществ (реагентов) в конечные вещества (продукты).
Химические реакции записываются с помощью химических уравнений, содержащих формулы исходных веществ и продуктов реакции. Согласно закону сохранения массы, число атомов каждого элемента в левой и правой частях химического уравнения одинаково. Обычно формулы исходных веществ записывают в левой части уравнения, а формулы продуктов – в правой. Равенство числа атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения достигается расстановкой перед формулами веществ целочисленных стехиометрических коэффициентов.
Химические уравнения могут содержать дополнительные сведения об особенностях протекания реакции: температура, давление, излучение и т.д., что указывается соответствующим символом над (или «под») знаком равенства.
Все химические реакции могут быть сгруппированы в несколько классов, которым присущи определенные признаки.
Классификация химических реакций по числу и составу исходных и образующихся веществ
Согласно этой классификации, химические реакции подразделяются на реакции соединения, разложения, замещения, обмена.
В результате реакций соединения из двух или более (сложных или простых) веществ образуется одно новое вещество. В общем виде уравнение такой химической реакции будет выглядеть следующим образом:
Например:
СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
2Mg + O 2 = 2MgO.
2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3
Реакции соединения в большинстве случаев экзотермические, т.е. протекают с выделением тепла. Если в реакции участвуют простые вещества, то такие реакции чаще всего являются окислительно-восстановительными (ОВР), т.е. протекают с изменением степеней окисления элементов. Однозначно сказать будет ли реакция соединения между сложными веществами относиться к ОВР нельзя.
Реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько других новых веществ (сложных или простых) относят к реакциям разложения . В общем виде уравнение химической реакции разложения будет выглядеть следующим образом:
Например:
CaCO 3 CaO + CO 2 (1)
2H 2 O =2H 2 + O 2 (2)
CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O (4)
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)
2SO 3 =2SO 2 + O 2 (6)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 +4H 2 O (7)
Большинство реакций разложения протекает при нагревании (1,4,5). Возможно разложение под действием электрического тока (2). Разложение кристаллогидратов, кислот, оснований и солей кислородсодержащих кислот (1, 3, 4, 5, 7) протекает без изменения степеней окисления элементов, т.е. эти реакции не относятся к ОВР. К ОВР реакциям разложения относится разложение оксидов, кислот и солей, образованных элементами в высших степенях окисления (6).
Реакции разложения встречаются и в органической химии, но под другими названиями — крекинг (8), дегидрирование (9):
С 18 H 38 = С 9 H 18 + С 9 H 20 (8)
C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)
При реакциях замещения простое вещество взаимодействует со сложным, образуя новое простое и новое сложное вещество. В общем виде уравнение химической реакции замещения будет выглядеть следующим образом:
Например:
2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 О 3 (1)
Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2 (2)
2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr 2 (3)
2КСlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)
СаСО 3 + SiO 2 = СаSiO 3 + СО 2 (5)
Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 = ЗСаSiO 3 + Р 2 О 5 (6)
СН 4 + Сl 2 = СН 3 Сl + НСl (7)
Реакции замещения в своем большинстве являются окислительно-восстановительными (1 – 4, 7). Примеры реакций разложения, в которых не происходит изменения степеней окисления немногочисленны (5, 6).
Реакциями обмена называют реакции, протекающие между сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями. Обычно этот термин применяют для реакций с участием ионов, находящихся в водном растворе. В общем виде уравнение химической реакции обмена будет выглядеть следующим образом:
АВ + СD = АD + СВ
Например:
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)
NаНСО 3 + НСl = NаСl + Н 2 О + СО 2 (3)
AgNО 3 + КВr = АgВr ↓ + КNО 3 (4)
СrСl 3 + ЗNаОН = Сr(ОН) 3 ↓+ ЗNаСl (5)
Реакции обмена не являются окислительно-восстановительными. Частный случай этих реакций обмена -реакции нейтрализации (реакции взаимодействия кислот со щелочами) (2). Реакции обмена протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного вещества (3), осадка (4, 5) или малодиссоциирующего соединения, чаще всего воды (1, 2).
Классификация химических реакций по изменениям степеней окисления
В зависимости от изменения степеней окисления элементов, входящих в состав реагентов и продуктов реакции все химические реакции подразделяются на окислительно-восстановительные (1, 2) и, протекающие без изменения степени окисления (3, 4).
2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)
Mg 0 – 2e = Mg 2+ (восстановитель)
С 4+ + 4e = C 0 (окислитель)
FeS 2 + 8HNO 3 (конц) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e = Fe 3+ (восстановитель)
N 5+ +3e = N 2+ (окислитель)
AgNO 3 +HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
Классификация химических реакций по тепловому эффекту
В зависимости от того, выделяется ли или поглощается тепло (энергия) в ходе реакции, все химические реакции условно разделяют на экзо – (1, 2) и эндотермические (3), соответственно. Количество тепла (энергии), выделившееся или поглотившееся в ходе реакции называют тепловым эффектом реакции. Если в уравнении указано количество выделившейся или поглощенной теплоты, то такие уравнения называются термохимическими.
N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 кДж (1)
2Mg + O 2 = 2MgO + 602, 5 кДж (2)
N 2 + O 2 = 2NO – 90,4 кДж (3)
Классификация химических реакций по направлению протекания реакции
По направлению протекания реакции различают обратимые (химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в которых они получены, с образованием исходных веществ) и необратимые (химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ).
Для обратимых реакций уравнение в общем виде принято записывать следующим образом:
А + В ↔ АВ
Например:
СН 3 СООН + С 2 Н 5 ОН↔ Н 3 СООС 2 Н 5 + Н 2 О
Примерами необратимых реакций может служить следующие реакции:
2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2
С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О
Свидетельством необратимости реакции может служить выделение в качестве продуктов реакции газообразного вещества, осадка или малодиссоциирующего соединения, чаще всего воды.
Классификация химических реакций по наличию катализатора
С этой точи зрения выделяют каталитические и некаталитические реакции.
Катализатором называют вещество, ускоряющее ход химической реакции. Реакции, протекающие с участием катализаторов, называются каталитическими. Протекание некоторых реакций вообще невозможно без присутствия катализатора:
2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (катализатор MnO 2)
Нередко один из продуктов реакции служит катализатором, ускоряющим эту реакцию (автокаталитические реакции):
MeO+ 2HF = MeF 2 + H 2 O, где Ме – металл.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Все химические реакции можно классифицировать по различным признакам:
1. Классификация реакций по изменению кол-ва исходных веществ и продуктов реакции
- реакции присоединения - из нескольких веществ образуется новое вещество: С + О 2 = СО 2 ;
- реакции разложения - из одного веществ образуется несколько других: CaCO 3 = CaO + CO 2 ;
- реакции замещения - в результате реагирования простого и сложного вещества образуются новые сложные и простые вещества: 2Na +2H 2 O = 2NaOH + H 2 ;
- реакции обмена - реагенты обмениваются составными частями: MgS + 2HCl = MgCl 2 + H 2 S;
- реакции нейтрализации (являются частным случаем реакций обмена) - исходными веществами реакции выступают кислота и основание, а продуктами - вода и соль: NaOH + HCl = NaCl + H 2 O
2. Классификация реакций по выделению/поглощению энергии
- экзотермические реакции (с выделением тепла): C + O 2 = CO 2 + Q
- эндотермические реакции (с поглощением тепла): N 2 + O 2 = 2NO - Q
3. Классификация реакций по наличию катализатора
Катализаторами называют вещества, которые не принимают непосредственного участия в самой реакции, но изменяют скорость ее протекания.
- каталитические реакции: CO + H 2 O = CO 2 + H (катализатор FeO)
- некаталитические реакции
4. Классификация реакций по признаку обратимости реакции
- обратимые реакции - могут самопроизвольно протекать при данных условиях, как в прямом, так и в обратном направлении: N 2 (г) + 3H 2 (г) ↔ 2NH 3 (г)
- необратимые реакции - протекают только в одном направлении с практически полным превращением исходных веществ в продукты реакции (один из продуктов является газообразным или слабодиссоциирующим веществом): CaCO 3 = CaO + CO 2
5. Классификация реакций по типу частиц
- молекулярные;
- ионные;
- радикальные.
6. Классификация реакций по типу энергетического воздействия
- термохимические реакции - протекают при повышенной температуре: N 2 + O 2 = 2NO;
- фотохимические реакции - протекают под воздействием света: H 2 + Cl 2 = 2HCl;
- электрохимические реакции - протекают под воздействием электрического тока: 2NaCl = 2Na + Cl 2 .
7. Классификация реакций по агрегатному состоянию среды
- гомогенные реакции - протекают в однородной среде, например, в газообразной или жидкой среде:
С + O 2 = CO 2
KOH+HCl = H 2 O+KCl; - гетерогенные реакции - протекают на границе раздела двух веществ, находящихся в разных фазах (твердой-газообразной; жидкой-газообразной, твердой-жидкой; жидкой-жидкой; твердой-твердой):
- CaCO 3 (т) = CaO(т)+CO 2 (г)
- FeO(т)+CO(г) = Fe(г)+CO 2 (т)
- Zn(т)+H 2 SO 4 (ж) = H 2 (г)+ZnSO 4 (ж)
Гомогенные и гетерогенные реакции, в свою очередь, подразделяются на простые (в системе протекает только одна реакция, как правило, необратимая) и сложные (в системе протекает одновременно несколько простых реакций).
Виды простых химических реакций:
- Мономолекулярные
реакции: в таких реакциях участвует только один вид молекул исходного вещества:
I 2 ↔ 2I - Бимолекулярные
реакции: состоят из одной стадии, в каждом акте участвуют две частицы:
H 2 +I 2 = 2HI - Тримолекулярные
реакции: принимают участие в акте одновременно три частицы:
2NO+H 2 = N 2 O+H 2 O
Виды сложных химических реакций :
- Параллельные реакции: исходные вещества взаимодействуют одновременно в нескольких различных направлениях;
- Последовательные реакции: исходные вещества претерпевают изменения, проходя несколько последовательных стадий, образуя промежуточные продукты реакции;
- Сопряженные реакции: две реакции протекают в одной среде, при этом течение одной реакции зависит от другой, или течение обеих реакций влияют друг на друга.
Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением тепла (см. Тепловой эффект реакции).
О протекании реакции можно судить по образованию продуктов реакции, исчезновению или изменению исходных веществ: изменение цвета веществ; образованию или исчезновению осадка; выделению или поглощению газа; появлению, исчезновению, изменению запаха; выделению или поглощению тепла и проч.
В заключение следует упомянуть о таком важном нюансе, как об условиях протекания реакции, далеко не все химические реакции протекают, при так называемых, нормальных условиях. В некоторых случаях для взаимодействия веществ требуется высокая температура, давление, определенная кислотность среды, присутствие катализатора и проч.
