Классификация химических реакций

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Химические реакции – это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся от них составом и (или) свойствами.

Определите соответствие названия реакции и примера. Расставьте коэффициенты.

ПРИЗНАК КЛАССИФИКАЦИИ	НАЗВАНИЕ РЕАКЦИИ	ПРИМЕРЫ
По числу и составу реагентов и продуктов	1)  соединения 2)  разложения 3)  замещения 4)  обмена	А.  NaOH + HCl ® NaCl + H2O Б.  H2 + S ® H2S В.  HgO ® Hg + O2 Г.  Zn + HCl ® ZnCl2 + H2 Д.  C + H2 ® CH4 Е.  C2H6 ® C + H2 Ж. CH4 + Cl2 ® CH3Cl + HCl
По тепловому эффекту	1)  экзотермические (+Q) 2)  эндотермические (-Q)	А.  CaCO3 ® CaO + CO2 - Q Б.  H2 + Cl2 ® HCl + Q В.  C2H4 + H2 ® C2H6 + Q Г.  C4H10 ® C2H4 + C2H6 - Q
По изменению степени окисления	1)  окислительно-восстановительные 2)  неокислительно-восстановительные	А.  KClO3 ® KCl + O2 Б.  NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + H2O В.  CH3COH + H2 ® C2H5OH
По фазе (агрегатному состоянию)	1)  гомогенные 2)  гетерогенные	А.  CO(г) + O2(г) ® CO2(г) Б.  C(т) + О2(г) ® CO2(г) В.  CаС2(т) + H2О(ж) ® C2H2(г) + Са(ОН)2(т) Г.  НСООН(ж) + С2Н5ОН(ж) ® НСООС2Н5(ж) + H2О(ж)
По участию катализатора	1)  каталитические 2)  некаталитические	А.  С2Н4 + H2О С2Н5ОН Б.  Fe + HCl ® FeCl2 + H2 В.  CH3COOH + NaOH ® CH3COONa + H2О Г.  N2 + H2 NH3
По направлению	1)  обратимые 2)  необратимые	А.  N2 + H2 NH3 Б.  FeCl2 + NaOH ® Fe(OH)2 + NaCl В.  CH4 + O2 ® CO2 + H2O Г.  CH3OH + CH3COOH CH3COOCH3 + H2O

Термохимические расчёты

Тепловой эффект реакции – количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате реакции

Термохимическое уравнение – уравнение, в котором указан тепловой эффект реакции

Алгоритм расчёта по термохимическому уравнению

При сжигании 6,5г цинка в кислороде выделилось 34,8кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

m(Zn)=6,5г q=34,8кДж	1.  Составить уравнение реакции 2.  Составить и решить пропорцию 3.  Составить термохимическое уравнение 4.  Записать ответ	2Zn + O2 ® 2ZnO + Q 6,5г 34,8кДж 2Zn + O2 ® 2ZnO + Q 2моль Q - ? 65г/моль 130г 2Zn + O2 ® 2ZnO + 696кДж Ответ: Q = 696кДж
Q - ? M(Zn)=65г/моль

Задания для закрепления

1.  При сгорании 18г алюминия в кислороде выделяется 547кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

2.  Термохимическое уравнение реакции горения ацетилена

3.  2С2Н2 + 5О2 ® 4СО2 + 2Н2О + 2610кДж. Сколько теплоты выделилось при сгорании а) 13г ацетилена; б) 1,12л ацетилена; в) 1моль ацетилена?

4.  Тепловой эффект реакции горения магния равен +1203,6кДж, а тепловой эффект реакции горения углерода +393,5кДж. В каком случае выделится больше теплоты: при сгорании 6г магния или при сгорании 6г углерода? Ответ подтвердите расчётами.

Домашнее задание

1.  Термохимическое уравнение реакции разложения карбоната кальция:

CaCO3 ® CaO + CO2 – 157кДж

2.  Какое количество теплоты расходуется на разложение 325г CaCO3?

3.  Составьте термохимическое уравнение реакции, если при взаимодействии железа массой 4,2г и серы выделяется 7,54кДж.

Алгоритм расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях методом электронного баланса

1.  Определить элементы, изменяющие степень окисления. Для этого расставить степени окисления каждого элемента. Использовать правила:

-  степень окисления кислорода в сложном веществе всегда -2

-  степень окисления водорода в сложном веществе +1

-  степень окисления простых веществ равна 0

-  сумма степеней окисления сложного вещества равна 0

+1 -2 +1 +7 -2 +1 +6 -2 0 +2 +6 -2 +1 +6 -2 +1 -2

Н2S + KMnO4 + H2SO4 → S + MnSO4 + K2SO4 + H2O

2.  Составить электронный баланс. Для этого:

-  выписать элементы, изменяющие степень окисления

-  определить число отдаваемых и принимаемых электронов

-  определить окислитель (принимает электроны) и восстановитель (отдаёт электроны)

-2 0

S – 2е → S │5│восстановитель, окисляется

+7 +2

Mn +5е → Mn │2│ окислитель, восстанавливается

3.  Перенести полученные коэффициенты в уравнение перед формулами окислителя и восстановителя, а затем перед формулами остальных веществ. Уравнять: металлы, неметаллы, водород.

5Н2S + 2KMnO4 + H2SO4 → 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O

5Н2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

4.  Проверить правильность расстановки коэффициентов по кислороду.

Практическая работа №4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Цель: определять степень окисления, окислитель и восстановитель в окислительно-восстановительных реакциях

Требования к результатам обучения

В результате выполнения практической работы студент должен

знать/понимать:

-  важнейшие химические понятия: вещество, химический элемент, атом, молекула, валентность, степень окисления, окислитель и восстановитель, окисление и восстановление;

уметь:

-  определять: валентность и степень окисления химических элементов, окислитель и восстановитель;

-  проводить: самостоятельный поиск химической информации с использованием различных источников (научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); использовать компьютерные технологии для обработки и передачи химической информации и ее представления в различных формах;

-  связывать: изученный материал со своей профессиональной деятельностью;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни:

-  для объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;

-  экологически грамотного поведения в окружающей среде;

-  оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;

-  критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников.

Порядок выполнения работы

Задание №1. Определите степени окисления элементов в соединениях: Cl2, N2, NH3, H2S, H3PO4, KMnO4, K2Cr2O7, Na2CrO4.

Задание №2. Укажите, какие из следующих реакций являются окислительно-восстановительными:

1)  HCl + NaOH ® NaCl + H2O

2)  H2SO4 + BaCl2 ® BaSO4 + 2HCl

3)  Zn + H2SO4 ® ZnSO4 + H2

4)  C + O2 ® CO2

5)  CaCO3 ® CaO + CO2

Задание №3. Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях методом электронного баланса:

1)  AsH3 + AgNO3 + H2O ® H3AsO4 + Ag + HNO3

2)  HgS + HNO3 + HCl ® HgCl2 + S + NO + H2O

Выводы

Молекула электронейтральна, так как
Признаком ОВР является

Контрольное задание

Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях методом электронного баланса:

Вариант 1

1.  H2S + KMnO4 + H2SO4 ® S +MnSO4 + K2SO4 + H2O

2.  FeSO4 + NaCIO + NaOH + Н2О ® Fe (OН)3 + Na2SO4 + Cl2

3.  К3CrO3 + Br2 + KOH ® K2CrO4 + K Br + H2O

Вариант 2

1.  KMnO4 + НРО2 + H2SO4 + H2O ®Н3РО4 + MnSO4 +K2SO4

2.  H2S + HNO3 ® H2SO4 + NO + Н2О

3.  К2CrO4 + FeSO4 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Вариант 3

1.  FeSO4 + KClO3 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cl2 + H2O

2.  2.Al + KNO3 + KOH + H2O ® K AlO2 + NH3

3.  3.К2Cr2O7 + SnCl2 + HCl ® SnCl4 + CrCl3 + H2O + KCl

Вариант 4

1.  Na2S + KMnO4 + H2SO4 ® Na2SO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2O

2.  Fe + HNO3 ® Fe(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

3.  Mn(NO3)2 + PbO2 + HNO3 ® HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O

Вариант 5

1.  Zn + HNO3 ® Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

2.  KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3+ MnSO4 + K2SO4 + H2O

3.  (NH4)2S + К2Cr2O7 + H2O ® S + Cr(OH)3 + KOH + NH3

Вариант 6

1.  Cu + HNO3 ® Cu(NO3)2 + NO + H2O

2.  К2Cr2O7 + H2S + H2SO4 ® K2SO4 + S + H2O + Cr2(SO4)3

3.  KMnO4 + H3PO3 + H2SO4 ® H3PO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

Вариант 7

1.  FeCl2 + KMnO4 + HCl ® FeCl3 + MnCl2 + KCl + H2O

2.  S + KMnO4 + H2SO4 ® K2SO4 + MnSO4 + H2O

3.  Zn + H3AsO4 + HCl ® AsH3 + ZnCl2 + H2O

Вариант 8

1.  KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 ® MnSO4 + K2SO4 + H2O

2.  К2Cr2O7 + NH3 + H2SO4 ® K2SO4 + N2 + H2O + Cr2(SO4)3

3.  Sn + HNO3 + H2O ® H2SnO3 + NO

Домашнее задание

Проанализируйте алгоритм определения окислителя и восстановителя в ОВР.

Практическая работа №5. Определение скорости химической реакции

Цель: определять зависимость скорости реакции от различных факторов

Требования к результатам обучения

В результате выполнения практической работы студент должен

знать/понимать:

-  важнейшие химические понятия: вещество, молекула, скорость химической реакции, катализ, химическое равновесие;

уметь:

-  объяснять: зависимость скорости химической реакции и положение химического равновесия от различных факторов;

-  проводить: самостоятельный поиск химической информации с использованием различных источников (научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); использовать компьютерные технологии для обработки и передачи химической информации и ее представления в различных формах;

-  связывать: изученный материал со своей профессиональной деятельностью;

-  решать: расчетные задачи по химическим формулам и уравнениям;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни:

-  для объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;

-  определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий;

-  экологически грамотного поведения в окружающей среде;

-  оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;

-  критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников.

Порядок выполнения работы

Задание №1. Определение скорости реакции

Скорость реакции определяется как изменение концентрации одного из веществ в единицу времени.

, где

υхим. реакции – скорость химической реакции, [моль/л×с]

ΔС – изменение концентрации

Δt – изменение времени

В реакции 2А + В ® 2С первоначальная концентрация вещества А составляла 1,2моль/л. Через 0,2часа его концентрация оказалась равной 0,4моль/л. Найдите скорость этой реакции.

Задание №2. Определение факторов, влияющих на скорость реакции

ФАКТОР	ЗАДАНИЕ	РЕШЕНИЕ
1. Природа реагирующих веществ	Объясните разную скорость химических реакций уксусной кислоты и цинком и магнием
2. Температура. Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза	Определите, как изменится скорость реакции при повышении температуры от 10°С до 50°С, если температурный коэффициент равен 3.
3. Концентрация реагирующих веществ. Закон действующих масс: скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ Для реакции А + 2В ® Д кинетическое уравнение: υхим. р. = k×CА×СВ2	Составьте кинетическое уравнение для реакции: 2SO2(г)+O2(г)®2SO3(г) S(т) + O2(г) ® SO2(г)
Как изменится скорость реакции 2SO2(г)+O2(г)®2SO3(г) при уменьшении давления в 3 раза?
4. Катализаторы - вещества, изменяющие скорость реакции за счёт изменения энергии активации
5. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ	Почему жидкий бензин и этанол горят спокойно, а пары этих веществ в смеси с воздухом взрываются?

Задание №3. Определение смещения химического равновесия

Обратимые реакции – это реакции, протекающие в обоих направлениях.

Химическое равновесие – это состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

Принцип Ле Шателье (принцип подвижного равновесия, принцип «наоборот»): если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывать какое-либо воздействие, то равновесие смещается в таком направлении, которое способствует ослаблению этого воздействия.

Направление смещения химического равновесия в соответствии с принципом Ле – Шателье

Изменение концентрации веществ А В
Концентрация	Исходные вещества	Продукты
Увеличение	®	®
Уменьшение
Изменение температуры А В + Q
Температура	Экзо (+Q)	Эндо (-Q)
Нагревание	®	®
Охлаждение
Изменение давления А(Г) В(Г)
Давление	Vисх (г) > vпрод (г)	Vисх (г) < Vпрод (г)
Повышение	®	®
Понижение

Как изменится химическое равновесие реакции N2 + O2 « NO2 – Q при понижении температуры, повышении давления, понижении концентрации кислорода?

Вывод

Значение определения скорости реакции:

Контрольное задание

Для системы определите

1)  кинетическое уравнение скорости реакции

2)  скорость реакции при повышении давления в 3 раза

3)  смещение химического равновесия при нагревании, охлаждении, уменьшении концентрации продуктов, понижении давления

Вариант 1: C3H8(г) « C(т) + Н2(г) – Q

Вариант 2: Н2О(г) « О2(г) + Н2(г) – Q

Вариант 3: СО2(г) + С(т) « СО(г) – Q

Вариант 4: СН4(г) + Н2О(г) « Н2(г) + СО(г) – Q

Вариант 5: C4H10(г) « C4Н6(г) + Н2(г) – Q

Вариант 6: СО(г) + О2(г) « СО2(г) + Q

Вариант 7: N2O4(г) « NO2(г) – Q

Вариант 8: СО(г) + Н2(г) « СН3ОН(г) + Q

Домашнее задание

Проанализируйте алгоритм определения скорости реакции, смещения химического равновесия.