Пример химических реакций: Химические реакции, типы реакций, виды реакций, окислительно-восстановительные реакции

Содержание

Химические реакции, типы реакций, виды реакций, окислительно-восстановительные реакции


Виды реакций:Все химические реакции подразделяют на простые и сложные. Простые химические реакции, в свою очередь, обычно подразделяют на четыре типа: реакции соединения, реакции разложения, реакции замещения и реакции обмена.


Д. И. Менделеев определял соединение как реакцию, «при которой из двух веществ происходит одно. Примером химической реакции соединения может служить нагревание порошков железа и серы, — при этом образуется сульфид железа: Fe+S=FeS. К реакциям соединения относят процессы горения простых веществ (серы, фосфора, углерода,…) на воздухе. Например, углерод горит на воздухе С+О2=СО2 (конечно эта реакция протекает постепенно, сначала образуется угарный газ СО). Реакции горения всегда сопровождаются выделением тепла — являются экзотермическими.


Химические реакции разложения, по Менделееву, «составляют случаи, обратные соединению, то есть такие, при которых одно вещество даёт два, или, вообще, данное число веществ — большее их число. Примером реакции разложение меже служить химическая реакция разложения мела (или известняка под воздействием температуры): СаСО3→ СаО+СО2. Для проведения реакции разложения, как правило, требуется нагревание. Такие процессы — эндотермические, т. е. протекают с поглощением теплоты.


В реакциях двух других типов число реагентов равно числу продуктов. Если взаимодействуют простое вещество и сложное —то эта химическая реакция называется химической реакцией замещения: Например опустив стальной гвоздь в раствор медного купороса получаем железный купорос (здесь железо вытеснило медь из её соли) Fe+CuSO4→ FeSO4+Cu.


Реакции между двумя сложными веществами, при которых они обмениваются своими частями, относят к химическим реакциям обмена. Большое их число протекает в водных растворах. Примером химической реакции обмена может служить нейтрализация кислоты щёлочью: NaOH+HCl→ NaCl+Н2О.
Здесь в реагентах (веществах, стоящих слева) ион водорода из соединения HCl обменивается с ионом натрия из соединения NaOH, в результате чего образуется раствор поваренной соли в воде


Типы реакций и их механизмы приведены в таблице:


химические реакции соединения

A + B = AB

Пример:
S + O2→ SO2

Из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное

химические реакции разложения

AB = A + B

Пример:
2HN3→ H2 + 3N2

Из сложного вещества образуется несколько простых или сложных веществ

химические реакции замещения

A + BC =AC + B

Пример:
Fe + CuSO4→ Cu + FeSO4

Атом простого вещества замещает один из атомов сложного

химические реакции ионного обмена

AB+CD = AD+CB

Пример:
H2SO4 + 2NaCl→ Na2SO4 + 2HCl

Сложные вещества обмениваются своими составными частями


Однако очень многие реакции не укладываются в приведённую простую схему. Например, химическая реакция между перманганатом калия (марганцовкой) и иодидом натрия не может быть отнесена ни к одному из указанных типов. Такие реакции, обычно, называют окислительно — восстановительные реакции, например:


2KMnO4+10NaI+8H2SO4→ 2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+5I2+8H2O.


Признаки химических реакций. По ним можно судить, прошла ли химическая реакция между реагентами или нет. К таким признакам принято относить следующие:


— Изменение цвета (например, светлое железо покрывается во влажном воздухе бурым налётом оксида железа — химическая реакция взаимодействия железа с кислородом).

— Выпадение осадка (например, если через известковый раствор (раствор гидроксида кальция) пропустить углекислый газ, выпадет белый нерастворимый осадок карбоната кальция).

— Выделение газа (например, если капнуть лимонной кислотой на пищевую соду, то выделится углекислый газ).

— Образование слабодиссоциированных веществ (например, реакции, при которых одним из продуктов реакции является вода).

— Свечение раствора.

Примером свечения раствора может служить реакция с использованием такого реагента как раствор люминола (люминол- это сложное химическое вещество, которое может излучать свет при химических реакциях).

Окислительно-восстановительные реакции


Окислительно-восстановительные реакции — составляют особый класс химических реакций. Их характерной особенностью является изменение степени окисления, по крайней мере, пары атомов: окисление одного (потеря электронов) и восстановление другого (присоединение электронов).


Сложные вещества, понижающие свою степень окисления — окислители, а повышающие степень окисления — восстановители. Например:

2Na + Cl2→ 2NaCl,
— здесь окислитель — хлор (он присоединяет к себе электроны), а восстановитель — натрий (он отдаёт электроны).


Реакция замещения NaBr-1+ Cl20→ 2NaCl-1 + Br20 (характерна для галогенов) тоже относится к окислительно -восстановительным реакциям. Здесь хлор — окислитель (принимает 1 электрон), а бромид натрия (NaBr) — восстановитель (атом брома отдаёт электрон).


Реакция разложения дихромата аммония ((NH4)2Cr2O7) тоже относится к окислительно-восстановительным реакциям:


(N-3H4)2Cr2+6O7→ N20 + Cr2+3O3 + 4H2O


Ещё одна из распространённых классификаций химических реакций — это их разделение по тепловому эффекту.
Разделяют эндотермические реакции и экзотермические реакции.
Эндотермические реакции — химические реакции, сопровождающиеся поглощением окружающего тепла (вспомните охлаждающие смеси). Экзотермические (наоборот) — химические реакции, сопровождающиеся выделением тепла (например — горение).


Опасные химические реакции :»БОМБА В РАКОВИНЕ»- забавно или не очень?!


Существуют некоторые химические реакции, которые протекают спонтанно при смешивании реагентов. При этом образуются достаточно опасные смеси, которые могут взрываться, воспламеняться или отравлять. Вот одна и них!

В некоторых американских и английских клиниках наблюдались странные явления. Время от времени из раковин раздавались звуки, напоминающие пистолетные выстрелы, а в одном случае неожиданно взорвалась сливная трубка. К счастью, никто не пострадал. Расследование показало, что виновником всего этого был очень слабый (0,01%) раствор азида натрия NaN3, который использовали в качестве консерванта физиологических растворов.

Азид свинца


Излишки раствора азида в течение многих месяцев, а то и лет сливали в раковины — иногда до 2 л в день.


Сам по себе азид натрия — соль азидоводородной кислоты HN3 — не взрывается. Однако азиды тяжёлых металлов (меди, серебра, ртути, свинца и др.) — весьма неустойчивые кристаллические соединения, которые взрываются при трении, ударе, нагревании, действии света. Взрыв может произойти даже под слоем воды! Азид свинца Pb(N3)2 используется как инициирующее взрывчатое вещество, с помощью которого подрывают основную массу взрывчатки. Для этого достаточно всего двух десятков миллиграммов Pb(N3)2. Это соединение более взрывчато, чем нитроглицерин, а скорость детонации (распространения взрывной волны) при взрыве достигает 45 км/с — в 10 раз больше, чем у тротила.


Но откуда в клиниках могли взяться азиды тяжёлых металлов? Оказалось, во всех случаях сливные трубки под раковинами были изготовлены из меди или латуни (такие трубки легко гнутся, особенно после нагревания, поэтому их удобно устанавливать в сливной системе). Выливаемый в раковины раствор азида натрия, протекая по таким трубкам, постепенно реагировал с их поверхностью, образуя азид меди. Пришлось менять трубки на пластмассовые. Когда в одной из клиник проводили такую замену, оказалось, что снятые медные трубки сильно забиты твёрдым веществом. Специалисты, которые занимались «разминированием», чтобы не рисковать, подорвали эти трубки на месте, сложив их в металлический бак массой 1 т. Взрыв был настолько силён, что сдвинул бак на несколько сантиметров!


Медиков не очень интересовала сущность химических реакций, приводящих к образованию взрывчатки. В химической литературе также не удалось найти описания этого процесса. Но можно предположить, исходя из сильных окислительных свойств HN3, что имела место такая реакция: анион N-3, окисляя медь, образовал одну молекулу N2 и атом азота, который вошёл в состав аммиака. Это соответствует уравнению реакции: 3NaN3+Cu+3Н2О→ Cu(N3)2+3NaOH+N2+NH3.


С опасностью образования бомбы в раковине приходится считаться всем, кто имеет дело с растворимыми азидами металлов, в том числе и химикам, поскольку азиды используются для получения особо чистого азота, в органическом синтезе, в качестве порообразователя (вспенивающего агента для производства газонаполненных материалов: пенопластов, пористой резины и т. п.). Во всех подобных случаях надо проследить, чтобы сливные трубки были пластмассовыми.


Сравнительно недавно азиды нашли новое применение в автомобилестроении. В 1989 г. в некоторых моделях американских автомобилей появились надувные подушки безопасности. Такая подушка, содержащая азид натрия, в сложенном виде почти незаметна. При лобовом столкновении электрический запал приводит к очень быстрому разложению азида: 2NaN3=2Na+3N2. 100 г порошка выделяют около 60 л азота, который примерно за 0,04 с надувает подушку перед грудью водителя, спасая тем самым ему жизнь.

Типы химических реакций

В природе существует огромное множество различных химических реакций. Для их упорядочивания и систематизации придумано несколько способов их классификации, то есть разделения на различные типы.

Чаще всего химические реакции классифицируют по числу и составу реагентов и продуктов реакции. По этой классификации выделяют четыре типа химических реакций — это реакции соединения, разложения, замещения, обмена. Однако существуют химические реакции, которые нельзя отнести ни к одному из перечисленных типов.

Реакции соединения

Реакция соединения — это реакция, реагентами которой являются два или несколько простых или сложных веществ, а продуктом — одно сложное вещество.

Примеры реакций соединения

Образование оксидов из простых веществ:

C + O2 = CO2,
2Mg + O2 = 2MgO

Взаимодействие металла с неметаллом и получение соли:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

Взаимодействие оксида с водой:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Реакции разложения

Реакция разложения — это реакция, реагентом которой является одно сложное вещество, а продуктом — два или несколько простых или сложных веществ. Чаще всего реакции разложения протекают при нагревании.

Примеры реакций разложения

Разложение мела при нагревании:

CaCO3 = CaO + CO2

Разложение воды под действием электрического тока:

2H2O = 2H2 + O2

Разложение оксида ртути при нагревании:

2HgO = 2Hg + O2

Реакции замещения

Реакция замещения — это реакция, реагентами которой являются простое и сложное вещества, а продуктами — также простое и сложное вещества, но атомы одного из элементов в сложном веществе заменены на атомы простого реагента.

Примеры реакций замещения

Замещение водорода в кислотах:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Вытеснение металла из соли:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Образование щелочи:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Реакции обмена

Реакция обмена — это реакция, реагентами и продуктами которой являются по два сложных вещества, в процессе реакции реагенты обмениваются между собой своими составными частями, в результате чего образуются другие сложные вещества.

Примеры реакций обмена

Взаимодействие соли с кислотой:

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

Взаимодействие двух солей:

2K3PO4 + 3MgSO4 = Mg3(PO4)2 + 3K2SO4

Урок 5. классификация химических реакций — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 5. Классификация химических реакций

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению способов классификации химических реакций и системам классификации химических реакций.

Глоссарий

Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в разных фазах, при этом реакция протекает на границе раздела фаз.

Гомогенные реакции – реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в одной фазе.

Катализатор – вещество, увеличивающее скорость химической реакции, но само при этом остающееся неизменным.

Необратимые реакции – реакции, протекающие в одном направлении до полного превращения реагирующих веществ в продукты реакции.

Обратимые реакции – реакции, протекающие одновременно в прямом и обратном направлениях в одних и тех же условиях.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления элементов.

Реакции замещения – реакции между простыми и сложными веществами, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.

Реакции обмена – реакции между двумя сложными веществами, в результате которых они обмениваются своими составными частями.

Реакции разложения – реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

Реакции соединения – реакции, в результате которых из двух или нескольких исходных веществ образуется одно сложное вещество.

Химическая реакция (химическое превращение) – процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в другие вещества.

Экзотермическая реакция – реакция, сопровождающаяся выделением энергии (тепла).

Эндотермическая реакция – реакция, сопровождающаяся поглощением энергии (тепла).

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

  • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Химическая реакция – это процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в другие вещества. Выбирая определённые критерии, которые лягут в основу нашего описания, мы можем классифицировать и описать любую химическую реакцию с разных «точек зрения».

Рассмотрим, какие критерии могут лежать в основе разных классификаций химических реакций.

Первый критерий – число и состав реагирующих и образующихся веществ. Мы можем выделить реакции: соединения, разложения, замещения и обмена. Кроме этого, нам могут встретиться реакции, в ходе которых изменение состава веществ не происходит. Примерами таких реакций будут превращения одних аллотропных модификаций в другие, а также реакции изомеризации.

Если в основу классификации мы положим изменение степени окисления атомов элементов, то все реакции разделятся на две категории: окислительно-восстановительные и реакции, при которых изменение степени окисления не происходит.

В зависимости от использования катализатора, реакции могут являться каталитическими либо некаталитическими.

Если нас заинтересует смещение химического равновесия во время химического превращения, тогда мы увидим, что некоторые реакции окажутся обратимыми, а некоторые будут проходить до конца полностью и безвозвратно – необратимо.

По фазовому составу можно разделить реакции на гомогенные, при которых реагенты и продукты находятся в одной фазе, и гетерогенные, в которых реагенты и продукты находятся в разных фазах, а реакции происходят на границе раздела фаз.

Также реакции можно различить по виду энергии, которая их инициирует: таким образом реакции могут быть радиационные, фотохимические, термохимические и электрохимические.

В зависимости от теплового эффекта можно выделить реакции экзотермические, в ходе которых тепло выделяется, и эндотермические, при которых происходит поглощение тепла.

В заключение, можно посмотреть на реакции с точки зрения их механизма и тогда большинство реакций можно будет разделить на те, которые проходят по радикальному механизму, и те, что проходят по ионному.

Химические реакции следует отличать от ядерных. В результате химических реакций общее число атомов каждого химического элемента и его изотопный состав не меняются. Ядерные же реакции – это процесс превращения атомных ядер в результате их взаимодействия с другими ядрами или элементарными частицами.

Как мы видим, классификация химических реакций многопланова, то есть в ее основу положены различные признаки. Но под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции как между неорганическими, так и между органическими веществами.

Для примера рассмотрим реакцию разложения осадка гидроксида меди (II) с образованием оксида меди (II) и воды.

Cu(OH)2 → CuO + H2O

По количеству и характеру реагентов и продуктов эта реакция относится к типу реакций разложения – из одного сложного вещества мы получаем два новых сложных. В ходе реакции степени окисления атомов элементов остаются прежними, значит, это превращение относится к реакциям без изменения степеней окисления. Для осуществления такой реакции нам не требуется катализатор, поэтому это будет превращением некаталитическим. При разложении нерастворимого гидроксида меди (II) мы получаем нерастворимый в воде оксид меди (II), поэтому, если мы попробуем провести реакцию между оксидом меди (II) и водой, у нас ничего не выйдет. Значит, реакция разложения гидроксида меди (II) является необратимой. В качестве реагента выступает твердое вещество, а в качестве продуктов – твердый оксид меди (II) и водяной пар, поэтому по фазовому составу такая реакция является гетерогенной. Реакция разложения гидроксида меди (II) начинается при его нагревании, температура превращения составляет около 80 °С. Значит, по виду энергии, инициирующей реакцию, эта реакция является термохимической. Для «запуска» этой реакции требуется нагревание, следовательно, теплота, которую мы подводим извне, будет поглощаться и полученная энергия будет расходоваться на перестройку структуры. Такая реакция относится к эндотермическим.

В итоге мы видим, что любая химическая реакция может быть одновременно и полно охарактеризована по различным критериям.

Классификация химических реакций разнообразна. Такой комплексный подход позволяет рассмотреть и изучить каждое превращение со всех возможных сторон и понять его максимально полно.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

Пример 1.

Введите формулу недостающего продукта реакции.

CH3COOH + Ca(OH)2 → … + H2O.

Решение

Мы видим, что первое вещество в этой реакции – это уксусная кислота, а второе – гидроксид кальция. Вспоминаем, что реакция между кислотой и основанием – это реакция нейтрализации. Продуктами подобных реакций являются соль и вода. Вода уже записана в правой части уравнения, остается вписать туда формулу соль. Это должна быть кальциевая соль уксусной кислоты – ацетат кальция. Ацетат-ион одновалентен, а ион кальция – двухвалентен, следовательно, на каждый ион кальция приходится два ацетат-иона. Его формула (CH3COO)2Ca. Записываем формулу на место пропуска.

Пример 2.

К каким типам реакций относится промышленный синтез аммиака?

  1. Реакция соединения
  2. Реакция обмена
  3. Электрохимическая реакция
  4. Радиохимическая реакция
  5. Гомогенная реакция
  6. Каталитическая реакция

Решение.

Реакция синтеза аммиака: N2 + H2 → NH3

Два простых вещества реагируют друг с другом с образованием сложного вещества. Следовательно, по определению, такая реакция будет реакцией соединения. Значит, «обмен» можно смело вычеркивать. Реакция синтеза аммиака происходит при высокой температуре и очень высоком давлении в присутствии катализатора. Выходит, что по типу энергии, инициирующей реакцию, эта реакция будет термохимической. Такого варианта у нас нет, значит оба предложенных варианта не подходит (электрохимическая и радиохимическая). Мы сказали, что для реакции требуется катализатор, поэтому эта реакция является каталитической. Все три вещества – азот, водород и аммиак – являются газообразными веществами, значит, реакция относится к типу гомогенных.

Химические явления внутри и вокруг нас

Ручаюсь, вы не раз замечали что-нибудь вроде того, как мамино серебряное кольцо со временем темнеет. Или как ржавеет гвоздь. Или как сгорают до золы деревянные поленья. Ну ладно, если мама не любит серебро, а в походы вы не никогда не ходили, уж как заваривается чайный пакетик в чашке видели точно.

Что общего у всех этих примеров? А то, что все они относятся к химическим явлениям.

Химическое явление происходит тогда, когда одни вещества превращаются в другие: у новых веществ другой состав и новые свойства. Если припомнить еще и физику, то запомните, что химические явления происходят на молекулярном и атомарном уровне, но не затрагивают состав ядер атомов.

С точки же зрения химии это не что иное, как химическая реакция. А для каждой химической реакции обязательно возможно выделить характерные признаки:

  • в ходе реакции может выпасть осадок;
  • может измениться цвет вещества;
  • следствием протекания реакции может стать выделение газа;
  • может быть выделена либо поглощена теплота;
  • также реакция может сопровождаться выделением света.

Мы дальше рассмотрим примеры различных химических явлений, так что этот момент станет понятнее.

Также давно определен список необходимых для протекания химической реакции условий:

  • контакт: чтобы реагировать, вещества должны соприкасаться.
  • измельчение: для успешного протекания реакции, вступающие в нее вещества должны быть как можно мельче измельчены, идеальный вариант – растворены;
  • температура: очень многие реакции напрямую зависят от температуры веществ (чаще всего их требуется нагреть, но некоторые наоборот – охладить до определенной температуры).

Записывая буквами и цифрами уравнение химической реакции, вы тем самым описываете суть химического явления. А закон сохранения массы – одно и самых главных правил при составлении таких описаний.

Химические явления в природе

Вы, конечно, понимаете, что химия происходит не только в пробирках в школьной лаборатории. Самые впечатляющие химические явления вы можете наблюдать в природе. И значение их так велико, что не было бы никакой жизни на земле, если бы не некоторые из природных химических явлений.

Итак, первым делом поговорим про фотосинтез. Это процесс, во время которого растения поглощают углекислый газ из атмосферы и под воздействием солнечного света вырабатывают кислород. Этим кислородом мы и дышим.

Вообще фотосинтез протекает в две фазы, и освещение нужно только для одной. Ученые проводили различные опыты и выяснили, что фотосинтез протекает даже при слабом освещении. Но с увеличением количества света процесс значительно ускоряется. Также было замечено, что если одновременно увеличивать освещенность растения и повышать температуру, скорость фотосинтеза увеличивается еще больше. Происходит это до известного предела, по достижении которого дальнейшее увеличение освещенности перестает ускорять фотосинтез.

В процессе фотосинтеза задействованы фотоны, которые излучает солнце, и специальные пигментные молекулы растений – хлорофилл. В клетках растений он содержится в хлоропластах, именно благодаря которым листья зеленые.

С точки зрения химии при фотосинтезе происходит цепочка преобразований, результатом которой является кислород, вода и углеводы в качестве запаса энергии.

Первоначально считалось, что кислород образуется в результате расщепления углекислого газа. Однако позже Корнелиус Ван Ниль выяснил, что кислород образуется в результате фотолиза воды. Позднейшие исследования подтвердили эту гипотезу.

Описать суть фотосинтеза можно с помощью вот такого уравнения: 6СО2 + 12Н2О + свет = С6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О.

Дыхание, наше с вами в том числе, это тоже химическое явление. Мы вдыхаем выработанный растениями кислород, а выдыхаем углекислый газ.

Но не только углекислый газ образуется в результате дыхания. Главное в этом процессе то, что благодаря дыханию выделяется большое количество энергии, и этот способ ее получения очень эффективен.

Кроме того, промежуточным итогом разных этапов дыхания является большое число различных соединений. А те в свою очередь служат основой для синтеза аминокислот, белков, витаминов, жиров и жирных кислот.

Процесс дыхания сложный и разбит на несколько этапов. На каждом из которых в ход идет большое количество ферментов, выполняющих роль катализаторов. Схема химических реакций дыхания практически одинаковая у животных, растений и даже бактерий.

С точки зрения химии дыхание – это процесс окисления углеводов (как вариант: белков, жиров) с помощью кислорода, в результате реакции получаются вода, углекислый газ и энергия, которую клетки запасают в АТФ: С6Н12О6 + 6О2 = СО2 + 6Н2О + 2,87 * 106 Дж.

Кстати, мы говорили выше, что химические реакции могут сопровождаться излучением света. В случае с дыханием и сопутствующими ему химическими реакциями это тоже верно. Светиться (люминесцировать) могут некоторые микроорганизмы. Хотя при этом энергетическая эффективность дыхания снижается.

Горение тоже происходит при участии кислорода. В результате древесина (и другое твердое топливо) превращается в золу, а это вещество с совершенно другим составом и свойствами. Кроме того, в процессе горения выделяется большое количество теплоты и света, а также газа.

Горят, конечно, не только твердые вещества, просто с их помощью было удобнее привести пример в данном случае.

С химической точки зрения горение – это окислительная реакция, которая протекает с очень большой скоростью. А при очень-очень высокой скорости реакции может произойти взрыв.

Схематически реакцию можно записать так: вещество + О2 → оксиды + энергия.

Как природное химическое явление рассматриваем мы и гниение.

По сути, это тот же процесс, что и горение, только протекает он гораздо медленней. Гниение представляет собой взаимодействие сложных азотосодержащих веществ с кислородом при участии микроорганизмов. Наличие влаги является одним из факторов, способствующих возникновению гниения.

В результате химических реакций из белка образуется аммиак, жирные летучие кислоты, углекислота, оксикислоты, спирты, амины, скатол, индол, сероводород, меркаптаны. Часть из образованных в результате гниения азотосодержащих соединений ядовито.

Если снова обратимся к нашему списку признаков химической реакции, то многие из них обнаружим и в этом случае. В частности, имеется исходное вещество, реагент, продукты реакции. Из характерных признаков отметим выделение теплоты, газов (сильнопахнущих), изменение цвета.

Для круговорота веществ в природе гниение имеет очень большое значение: позволяет перерабатывать белки погибших организмов в соединения, пригодные к усвоению растениями. И круг начинается сначала.

Уверена, вы замечали, как летом легко дышится после грозы. И воздух тоже становится особенно свежим и приобретает характерный запах. Каждый раз после летней грозы вы можете наблюдать еще одно распространенное в природе химическое явление – образование озона.

Озон (О3) в чистом виде представляет собой газ синего цвета. В природе наибольшая концентрация озона – в верхних слоях атмосферы. Там он выполняет роль щита нашей планеты. Который защищает ее от солнечной радиации из космоса и не дает Земле остывать, поскольку поглощает и ее инфракрасное излучение.

В природе озон в большинстве своем образуется благодаря облучению воздуха ультрафиолетовыми лучами Солнца (3О2 + УФ свет → 2О3). А также при электрических разрядах молний во время грозы.

В грозу под воздействием молний часть молекул кислорода распадается на атомы, молекулярный и атомарный кислород соединяются, и образуется О3.

Вот почему мы ощущаем особую свежесть после грозы, нам легче дышится, воздух кажется более прозрачным. Дело в том, что озон гораздо более сильный окислитель, чем кислород. И в небольшой концентрации (как после грозы) безопасен. И даже полезен, поскольку разлагает вредные вещества в воздухе. По сути, дезинфицирует его.

Однако в больших дозах озон очень опасен для людей, животных и даже растений, для них он ядовит.

Кстати, дезинфицирующие свойства полученного лабораторным путем озона широко используются для озонирования воды, предохранения продуктов от порчи, в медицине и косметологии.

Разумеется, это далеко не полный список удивительных химических явлений в природе, которые делают жизнь на планете такой разнообразной и прекрасной. Вы сможете узнать о них больше, если будете внимательно смотреть по сторонам и держать уши открытыми. Вокруг полно удивительных явлений, которые только и ждут, чтобы вы ими заинтересовались.

Химические явления в быту

К ним относятся те, что можно наблюдать в повседневной жизни современного человека. Некоторые из них совсем простые и очевидные, любой может наблюдать их на своей кухне: например, заваривание чая. Нагретые кипятком чаинки меняют свои свойства, в результате меняется и состав воды: она приобретает другой цвет, вкус и свойства. То есть получается новое вещество.

Если в этот же чай насыпать сахар, в результате химической реакции получится раствор, который снова будет обладать набором новых характеристик. В первую очередь, новым, сладким, вкусом.

На примере крепкой (концентрированной) чайной заварки можете самостоятельно провести и еще один опыт: осветлить чай при помощи дольки лимона. Из-за кислот, содержащихся в лимонном соке, жидкость еще раз изменит свой состав.

Какие еще явления вы можете наблюдать в быту? Например, к химическим явлениям относится процесс сгорания топлива в двигателе.

Если упростить, реакцию сгорания топлива в двигателе можно описать так: кислород + топливо = вода + углекислый газ.

Вообще в камере двигателя внутреннего сгорания происходит несколько реакций, в которых задействованы топливо (углеводороды), воздух и искра зажигания. А точнее, не просто топливо – топливно-воздушная смесь из углеводородов, кислорода, азота. Перед зажиганием смесь сжимается и нагревается.

Сгорание смеси происходит в доли секунды, в итоге связь между атомами водорода и углерода разрушается. Благодаря этому высвобождается большое количество энергии, которая приводит в движение поршень, а тот – коленчатый вал.

В дальнейшем атомы водорода и углерода соединяются с атомами кислорода, образуется вода и углекислый газ.

В идеале реакция полного сгорания топлива должна выглядеть так: CnH2n+2 + (1,5n+0,5)O2 = nCO2 + (n+1)H2O. В реальности же двигатели внутреннего сгорания не настолько эффективны. Предположим, если кислорода при реакции не хватает незначительно, в результате реакции образуется СО. А при большей нехватке кислорода образуется сажа (С).

Образование налета на металлах в результате окисления (ржавчина на железе, патина на меди, потемнение серебра) – тоже из категории бытовых химических явлений.

Возьмем железо для примера. Ржавление (окисление) происходит под воздействием влаги (влажность воздуха, прямой контакт с водой). Результатом этого процесса становится гидроксид железа Fe2O3 (точнее, Fe2O3 * H2O). Вы можете увидеть его в виде рыхлого, шероховатого, оранжевого или красно- коричневого налета на поверхности металлических изделий.

Другим примером может послужить зеленый налет (патина) на поверхности изделий из меди и бронзы. Он образуется со временем под воздействием атмосферного кислорода и влажности: 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2 (или CuCO3 * Cu(OH)2). Полученный в итоге основной карбонат меди встречается и в природе – в виде минерала малахита.

И еще один пример медленной окислительной реакции металла в бытовых условиях – это образование темного налета сульфида серебра Ag2S на поверхности серебряных изделий: украшений, столовых приборов и т.п.

«Ответственность» за его возникновение несут частички серы, которые в виде сероводорода присутствуют в воздухе, которым мы с вами дышим. Потемнеть серебро может и при контакте с серосодержащими пищевыми продуктами (яйцами, например). Реакция же выглядит так: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O.

Вернемся на кухню. Здесь можно рассмотреть еще несколько любопытных химических явлений: образование накипи в чайнике одно из них.

В бытовых условиях нет химически чистой воды, в ней всегда в различной концентрации растворены соли металлов и другие вещества. Если вода насыщена солями кальция и магния (гидрокарбонатами), ее называют жесткой. Чем выше концентрация солей, тем более жесткой является вода.

Когда такая вода нагревается, эти соли подвергаются разложению на углекислый газ и нерастворимый осадок (СаСО3 и MgСО3). Эти твердые отложения вы и можете наблюдать, заглянув в чайник (а также взглянув на нагревательные элементы стиральных и посудомоечных машинок, утюгов).

Кроме кальция и магния (из которых получается карбонатная накипь), в воде также часто присутствует железо. В ходе химических реакций гидролиза и окисления из него образуются гидроксиды.

Кстати, собравшись избавиться от накипи в чайнике, вы можете наблюдать еще один пример занимательной химии в быту: с отложениями хорошо справляются обычный столовый уксус и лимонная кислота. Чайник с раствором уксуса/лимонной кислоты и воды кипятят, после чего накипь исчезает.

А без другого химического явления не было бы вкусных маминых пирогов и булочек: речь о гашении соды уксусом.

Когда мама гасит соду в ложке уксусом, происходит вот такая реакция: NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2. Полученный в ее результате углекислый газ стремится покинуть тесто – и тем самым изменяет его структуру, делает пористым и рыхлым.

Кстати, можете рассказать маме, что гасить соду вовсе не обязательно – она и так прореагирует, когда тесто попадет в духовку. Реакция, правда, будет проходить немного хуже, чем при гашении соды. Но при температуре от 60 градусов (а лучше 200) происходит разложение соды на карбонат натрия, воду и все тот же углекислый газ. Правда, вкус готовых пирогов и булочек может оказаться хуже.

Список бытовых химических явлений не менее впечатляющий, чем список таких явлений в природе. Благодаря им у нас есть дороги (изготовление асфальта – это химические явление), дома (обжиг кирпича), красивые ткани для одежды (окрашивание). Если задуматься об этом, становится отчетливо ясно, насколько многогранная и интересная наука химия. И сколько пользы можно извлечь из понимания ее законов.

Интересные химические явления

Среди многих и многих придуманных природой и человеком явлений есть особенные, которые сложно описать и объяснить. К ним относится и горение воды. Как такое, может быть, спросите вы, ведь вода не горит, ею тушат огонь? Как она может гореть? А дело вот в чем.

Горение воды – это химическое явление, при котором в воде с примесью солей под воздействием радиоволн разрываются кислородно-водородные связи. В результате образуется кислород и водород. И горит, конечно, не сама вода, а именно водород.

При этом он достигает очень высокой температуры горения (больше полутора тысяч градусов), плюс в ходе реакции снова образуется вода.

Это явление давно интересует ученых, мечтающих научиться использовать воду в качестве топлива. Например, для автомобилей. Пока это нечто из области фантастики, но кто знает, что ученые сумеют изобрести совсем скоро. Одна из главных загвоздок в том, чтобы при горении воды энергии выделялось больше, чем затрачивается на проведение реакции.

Кстати, нечто подобное можно наблюдать и в природе. Согласно одной из теорий, большие волны-одиночки, появляющиеся словно бы из ниоткуда, на самом деле являются следствием водородного взрыва. Электролиз воды, который к нему приводит, осуществляется благодаря попаданию электрических разрядов (молний) на поверхность соленой воды морей и океанов.

Но не только в воде, но и на суше можно наблюдать поражающие воображение химические явления. Если бы вам довелось побывать в природной пещере, наверняка вы смогли бы увидеть там причудливые, красивые природные «сосульки», свисающие с потолка – сталактиты. То, как и почему они появляются, объясняется еще одним интересным химическим явлением.

Химик, глядя на сталактит, видит, конечно, не сосульку, а карбонат кальция СаСО3. Основой для его образования служат сточные воды, природный известняк, а сам сталактит выстраивается благодаря осаждению карбоната кальция (рост вниз) и силе сцепления атомов в кристаллической решетке (рост вширь).

К слову, аналогичные образования могут подниматься от пола к потолку – их называют сталагмиты. А если сталактиты и сталагмиты встречаются и срастаются в цельные колонны, они получают название сталагнаты.

Заключение

В мире ежедневно происходит множество удивительных, прекрасных, а также опасных и пугающих химических явлений. Из многих человек научился извлекать пользу: создает строительные материалы, готовит пищу, заставляет транспорт перемещаться на огромные расстояния и многое другое.

Без многих химических явлений не было бы возможным существование жизни на земле: без озонового слоя люди, животные, растения не выжили бы из-за ультрафиолетовых лучей. Без фотосинтеза растений животным и людям нечем было бы дышать, а без химических реакций дыхания этот вопрос вообще не был бы актуальным.

Брожение позволяет готовить продукты питания, а сходное с ним химическое явление гниения разлагает белки на более простые соединения и возвращает те в круговорот веществ в природе.

Образование оксида при нагревании меди, сопровождающееся ярким свечением горение магния, плавление сахара и др. тоже считают химическими явлениями. И находят им полезное применение.

Будет здорово, если в комментариях вы расскажете нам, какие еще химические явления вы могли сами наблюдать в природе или у себя дома. И будет очень хорошо, если расскажете про эту статью своим друзьям – многие из них тоже могут захотеть поделиться своими наблюдениями.

© blog. tutoronline.ru,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Открытый урок химии в 8 классе на тему «Типы химических реакций» | Официальный сайт МОУ СОШ №7 г. Коряжмы

Автор: Нагишева Ольга Викторовна, учитель химии МОУ «СОШ №7».

Цели урока:

деятельностная: сформировать познавательные универсальные учебные действия при изучении типов химических реакций.

предметно-дидактическая: сформировать понятия: реакции соединения, реакции разложения, реакции замещения, реакции обмена; сформировать знание о признаках химических реакций, научить определять тип реакции по  числу и составу продуктов и реагентов реакции.

Планируемые образовательные результаты урока

личностные: убеждаются в познаваемости мира.

метапредметные: 

регулятивные: умение планировать и регулировать свою деятельность, владение основами самоконтроля и самооценки;

коммуникативные: готовность получать необходимую информацию, продуктивно взаимодействовать со своими партнерами и учителем;

познавательные: умение определять понятия, устанавливать аналогии, строить логические   рассуждения и делать выводы, производить поиск информации, анализировать и оценивать её достоверность.

предметные: знать определения  «типы химических реакций», «признаки классификации реакций», «реакции соединения, разложения, замещения, обмена», «закон сохранения массы веществ».

Тип урока:

1. По ведущей дидактической цели: урок изучения нового материала, последовательного изучения ключевых вопросов темы.

  1.  По способу организации: синтетический урок
  2.  По ведущему методу обучения: проблемный урок

Метод обучения: самостоятельная работа, работа с карточками, взаимоконтроль

Основные вопросы урока:

  1.  Типы химических реакций по числу и составу продуктов и реагентов
  2.  Реакции соединения.
  3.  Реакции разложения.
  4.  Реакции замещения.
  5.  Реакции обмена.

Оборудование: учебник, карточки, презентация

Ход урока:

Организационный момент

— Добрый день! Всё, что нас окружает, состоит из веществ. Кажется, что они живут своей жизнью, таинственной и непостижимой. Взаимодействуя, они изменяют свои свойства и состав. И задача человека, изучив этот мир, постараться использовать полученные знания во благо.

— Сегодня мы продолжим знакомство с этим удивительным и волшебным миром.

-О чем же пойдет речь на сегодняшнем уроке?

-Чтобы ответить на этот вопрос, попробуйте отгадать загадку: » Она идет, она прошла, никто не скажет, что пришла. Она (химическая реакция).

 

Актуализация

На доске корзина “Химические реакции”

— Ребята, чтобы отправиться дальше в страну знаний, нам с вами необходимо взять с собой багаж. На доске перед вами корзина «Химические реакции». Она пуста. Давайте заполним ее.

-Что мы знаем о химических реакциях? (говорят мнения, учитель прикрепляет над корзиной таблички с вариантами ответов:

— Итак, что такое химические реакции — это превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции).

— Как мы можем отразить химическую реакцию на письме? (с помощью химического уравнения)

— А что такое химическое уравнение? В чем отличие от реакции? (запись химической реакции с помощью формул и математических знаков)

— Какой закон мы используем при составлении химического уравнения? (закон сохранения массы веществ)

— Сформулируйте этот закон (Масса веществ вступивших в химическую реакцию равна массе веществ, образовавшихся в результате ее)

— Кто открыл закон сохранения массы веществ? (М.В.Ломоносов в 1748г)

— Как закон сохранения массы отображается в уравнении? (уравниваем с помощью коэффициентов)

— Скажите, какими признаками сопровождаются химические реакции? (образование осадка или газа, изменение цвета, выделение или поглощение теплоты, появление запаха)

— Ребята, мы с вами разобрали понятие химические реакции.  

— Сегодня, по мере выполнения заданий, баллы за правильные ответы вы заносите в оценочные листы . В конце урока, мы подсчитаем сумму баллов, и вы получите отметки за работу на уроке. Напишите фамилию и имя на листах.

Работа у доски

На доске написаны реакции. Учитель вызывает к доске 2 учащихся и предлагает выполнить задание.

— Вспомним, как реализуется закон сохранения массы веществ в химических реакциях.

Задание. Расставить коэффициенты и объяснить.

  1.  Al + CuCl2 → AlCl3 + Cu
  2.  N2 + O→ NO
  3.  P + O→ P2O5
  4.  NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + H2O
  5.  H2O  →  H2  +  O2
  6.  Al2O3 + HCl→ AlCl3 + H2O
  7.  KOH +H2SO4 → K2SO+ H2O
  8.  Al  +  O2  →  Al2O3

2 ученика работают у доски, уравнивая по 4 реакции

— Остальным учащимся предлагаю выполнить задание на карточке №1, ответив вопрос:

Карточка №1

Выполняется ли закон сохранения массы в следующих схемах химических реакций? (Нужно ответить ДА или НЕТ)


Схемы химических реакций

Да/Нет

1. Ca + Cl2→ CaCl2


2. 2C + O2 → 2CO


3. Fe(OH)2 → FeO + H2O


4. CaCO3 → CaO + CO2 


5. 2Zn + HCl → ZnCl2 + H2


6. Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2


7. АgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3


8. Na2SO4 + BaCl2 → NaCl + BaSO4


Учитель проверяет выполненные задания. Ответы на карточку №1 написаны на слайде.

Учащиеся сверяют свои ответы с эталоном (ответы «да» или «нет»)

— У всех совпало с ответом?

— Почему в некоторых уравнениях закон не сохраняется? (учитель выводит на экран схемы с коэффициентами, учащиеся определяют ошибки)

— Посчитайте количество правильных ответов и занесите в лист. 1 уравнение – 1 балл (максимально – 4 баллов)

— Посмотрите, пожалуйста, на уравнения реакций на доске. Найдите ошибки, если есть.

 

Изучение нового материала

Учитель предлагает решить проблему: почему в срезанных вечером зеленных культурах (салат, петрушка, укроп и др.) содержится больше питательных веществ, чем в срезанных их в утреннее время? (Зная условия протекания реакций фотосинтеза. Можно утверждать, что к вечеру происходит максимальное накопление углеводов в листьях, а к утру они частично расходуются на процесс дыхания. Вечерняя зелень полезнее утренней.)

— В природе существует огромное число реакций. Как же удержать в памяти всё это многообразие и ориентироваться в нем?

Учитель  напоминает  учащимся о многообразии живых организмов, о разнообразии видов растений и животных

Вопрос классу: как поступали ученые — биологи в подобном случае? (Ученики вместе с учителем вспоминают основы классификации и систематики видов животных и растений. Приводят примеры.)

ΙΙ. – Итак, в любой науке применяется метод классификации, позволяющей по общим признакам разделить всё множество объектов на группы. (Учащиеся вспоминают, что им известно о классификации простых веществ по свойствам на металлы и неметаллы)

  1. 1.      Что может помочь нам в изучении многообразия химических реакций? (Классификация химических реакций)
  2. 2.      Что такое классификация? (Деление на группы)
  3. 3.      Верно. Так что же будет являться целью нашего сегодняшнего урока? (Изучение типов химических реакций и их классификация)

Учитель. Используя эти знания, мы сегодня продолжим изучать химические реакции и познакомимся с типами химических реакций и их классификацией.

Запишите тему урока в тетрадь (открывается тема урока)

 (учащиеся записывают это в тетрадях.)

На экране появляется, на котором представлены несколько химических реакций:

2H2 + O2 -> 2H2O;      CaO + H2O -> Ca(OH)2   Cu(OH)2 -> CuO + H2O;  2HgO -> 2Hg + O2

— можно ли выделить признак, по которому эти реакции, возможно, разделить на группы?

— различаются ли между собой реакции одной группы?

В ходе обсуждения учащиеся приходят к выводу, что одним из признаков, по которому можно классифицировать химические реакции является число и состав вступающих и образующихся в результате реакции веществ.

Введение понятия реакции соединения.

Обсуждаются вопросы:

— что объединяет все эти реакции?  — в чём их отличие?

— как одним словом мы можем назвать процесс, который протекает?

Учащиеся приходят к выводу, что идет процесс соединения веществ (реакции соединения), но в первом и втором случаях вступают в реакцию простые вещества, в третьем и четвертом — сложные вещества. Во всех реакциях образуется одно сложное вещество.

Учитель предлагает учащимся попытаться вывести определение этого типа реакций (наиболее подготовленные учащиеся делают это легко) и, используя буквы А, В, С, вывести уравнение реакции соединения в общем виде:

A + B -> AB        AB + CB -> AB2C

Введение понятий реакции разложения, замещения, обмена.

По такой же схеме, как и реакции соединения, изучаются реакции разложения, замещения, обмена. 

После изучения всех типов реакций проводится обобщение материала.  Итак, мы узнали, как классифицируют химические реакции.

соединения    разложения    замещения   обмена

 

— А сейчас откройте учебник на стр.41. (Схема «Типы химических реакций»). Посмотрите, пожалуйста, на схему. В ней описаны типы химических реакций, написаны примеры уравнений каждого типа. На протяжении урока вы будете работать с этой таблицей.

Закрепление

1.1.. Работают с уравнениями реакции предложенными учителем( у всех групп одинаковые), каждая группа работает по принципу оформления своих уравнений на листах при помощи картинок или рисунков и записи  уравнений, предложенных учителем.

 

Допишите практически осуществимые уравнения реакций, расставьте коэффициенты, укажите типы реакций

Карточка №2






Тип реакции

Уравнение реакции

а)

а) CuCl2 + Zn →

б)

б) Cu(OH)2  →

в)

в) KI + Pb(NO3)2 →

г)

г) Ca + O2  →

1. 2. Презентация работ учащимися

1.3. Оценивание группами по очереди друг друга.

Раздает и поясняет задания, помогает, группам справиться с работой

Если определили правильно, то ставим себе 8 баллов (4 –за написание 4-х уравнений, 4 –за схемы).

2. Найдите ошибки в предложенных реакциях, укажите их количество и исправьте (работа индивидуальная)

а)  H2 + O2 = H2O – реакция соединения

б) 2KCl + AgNO3 = KNO3 + AgCl↓ – реакция обмена

в) Mg(OH)2 + HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H2O – реакция обмена

г) Cu + HCl = CuCl2 + H2 – реакция замещения

д) FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 +3NaCl – реакция замещения

е) Na2O + H2O  = 2NaOH — реакция замещения

— Обменяйтесь карточками, проверьте ответы одноклассников по образцу. Посчитайте баллы 1 уравнение – 1 балл ( всего -6 баллов)

— Занесите баллы в оценочный лист и подсчитайте общую сумму баллов и определите отметки за урок.

Учитель выводит критерии отметок:

18-15 баллов – отметка «5»

14-11 баллов – отметка «4»

10-7 баллов – отметка «3»

— Поднимите руку, у кого «5». А «4» есть?

Подведение итога и рефлексия

Учитель подводит итог урока

— Ребята, как вы думаете, достигли ли мы цели урока?

— Сможете ли вы по числу и составу реагентов и продуктов определить тип химической реакции?

— Сейчас еще раз проверим. О каких реакциях идет речь?

Зачитываются загадки.

Ты было сложным, я простым, мы встретились однажды,

В тебе я атом заместил, мы подружились даже.

И сразу изменился мир: я сложным стал, а ты простым. (замещения)

Нас было много, мы соединились,

В одно большое вместе превратились.

Такое процесс объединения – реакция … (соединения)

Когда два сложных вещества в реакцию вступают,

Меняются фрагментами (себя не обижают),

И происходят с ними тут простые перемены

Такой процесс мы назовем реакцией … (обмена)

Домашнее задание: п.16 –всем,

На оценку «5» — из учебника выписать по 3 примера на каждый тип реакции,

на оценку «4» — из учебника выписать по 2примера на каждый тип реакции,

на оценку «3» — из учебника выписать 1 пример на каждый тип реакции

Перед уходом детей учитель предлагает учащимся проанализировать свое эмоциональное состояние:

— Сдайте, пожалуйста, оценочные листы.

 

— Спасибо за работу на уроке!

Химическая реакция

Химическими реакциями называются явления, при которых одни вещества, обладающие определенным составом и свойствами, превращаются в другие вещества — с другим составом и другими свойствами. При этом в составе атомных ядер изменений не происходит.

Признаки химических реакций

  • Выделение/поглощение тепла или света
  • Изменение цвета
  • Выделение газа
  • Выделение/растворение осадка
  • Изменение запаха

Условия протекания реакций обмена

  • Выпадение осадка
  • Выделение газа
  • Образование слабого электролита

Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов.

Закон сохранения массы веществ

Масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Классификация химических реакций

Химические реакции по количеству исходных веществ и продуктов реакции:

  • реакция соединения
  • реакция разложения
  • реакции замещения
  • реакция обмена

Реакция соединения

Реакция соединения — реакции между двумя простыми веществами, или между несколькими сложными, при этом образуется одно сложное или более сложное вещество.

  • А + В = АВ
  • АВ + СД = АВСД
Пример
  • CaO + h3O = Ca(OH)2
  • PbO + SiO2 = PbSiO3
  • 2Na + Cl2 = 2NaCl

Реакция разложения

Реакция разложения — реакции, при которых из одного вещества образуется несколько простых или сложных веществ.

Пример
  • Cu(OH)2 = CuO + h3O
  • CaCO3 = CaO + CO2
  • Nh5Cl = Nh4 + HCl
  • (CuOH)2CO3 = 2CuO + CO2 + h3O 

Реакции замещения

Реакции замещения — реакции между сложным и простым веществами, при которых атомы простого вещества замещают один из атомов сложного.

  • АВ + С = СВ + А
  • АВ + С = АС + В
Пример
  • CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
  • 2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2

Реакция обмена

Реакция обмена — реакции между двумя сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями.

  • АВ + СД = АД + СВ
Пример
  • AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3
  • NaOH + HCl = NaCl + h3O

Полезные ссылки

Источник материала

ХИМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ХИМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ, краткий способ описания химической реакции. Символы, обозначающие вступающие в реакцию вещества, находятся в левой части уравнения, а обозначения продуктов реакции – в правой:

где в скобках указано агрегатное состояние, Q – тепловой эффект реакции. Это уравнение описывает химическую реакцию между натрием и хлором с образованием хлорида натрия (поваренная соль). Натрий – металл, бурно реагирующий с водой, хлор – ядовитый газ, но, соединяясь друг с другом, эти элементы образуют вполне безвредное вещество, необходимое для жизни. Это пример реакций присоединения. Известны также химические реакции замещения, обмена, разложения и пр.; реакции могут быть обратимые, ионные, окислительно-восстановительные, ядерные и др. в зависимости от принципа классификации реакций: по формальному признаку, по механизму реакций, по термодинамическим или кинетическим параметрам и т.д. См. также ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ.

Реакции присоединения

X + Y → XY

Примеры:

Число атомов данного элемента в левой части уравнения равно числу этих атомов в правой части, другими словами, вещество в ходе химической реакции не возникает из ничего и не уничтожается. Химическая реакция, в которой выделяется тепло, например реакция (1), называется экзотермической, а реакция, которая протекает только при подводе тепла извне, например реакция (2), – эндотермической. Почти все химические реакции сопровождаются выделением или поглощением тепла, но в уравнениях это часто не указывают, если только не рассматриваются термодинамические аспекты процесса.

Реакции замещения

или

Примеры:

В реакции (4) металлический цинк замещает водород в соляной кислоте. В реакции (5) медь замещает серебро в нитрате серебра. В реакции (6) хлор замещает бром в бромиде кальция.

Реакции обмена (двойного замещения) XY + UV → XV + UY

Примеры:

Реакция (7) – типичный пример кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации), продуктами которой являются соль и вода. В реакции (8) в результате взаимодействия иона бария Ba2+, принадлежащего нитрату бария Ba(NO3)2, c сульфат-ионом серной кислоты образуется осадок сульфата бария BaSO4. В реакциях (7) и (8) реагирующие вещества обмениваются катионами.

Реакции разложения (расщепления)

Примеры

В реакции (9) синие кристаллы гидратированного сульфата меди разлагаются при нагревании, при этом гидратная вода превращается в пар. Реакция (10) протекает при относительно невысокой температуре в присутствии катализатора – диоксида марганца. Катализатор ускоряет химическую реакцию, оставаясь при этом неизменным (см. также КАТАЛИЗ). Реакция (11) применяется в промышленности: известняк (карбонат кальция CaCO3) при интенсивном нагревании разлагается, образуя негашеную известь (оксид кальция CaO) – важную составную часть цемента.

Обратимые реакции

или

Стрелки в прямом и обратном направлениях указывают, что продукты реакции взаимодействуют с образованием исходных реагентов, другими словами, реакция идет в обоих направлениях. Систему, в которой протекает обратимая реакция, можно уподобить двум водоемам, соединенным узкой протокой, в которых обитают два или несколько видов рыб. Рыбы беспрепятственно переплывают из одного водоема в другой, так что в конце концов каждый водоем оказывается заселенным смешанной популяцией постоянного состава. Это и есть состояние равновесия.

Примеры:

Количества исходных веществ и продуктов реакции сильно зависят от давления, температуры и концентрации реагирующих веществ.

Ионные реакции.

Химические уравнения можно записывать с указанием заряда исходных веществ и продуктов реакции (+, –, 0 означают положительный, отрицательный и нулевой электрические заряды соответственно; их помещают вверху справа от символа химического элемента). Члены уравнения в правой и левой его частях, отвечающие группам атомов одинакового состава, несущих одинаковый заряд, можно сокращать, как это принято в алгебраических уравнениях:

Ион серебра Ag+ несет один положительный заряд; следовательно, на каждый атом меди, образующий двухзарядный положительный ион, должно приходиться два иона серебра, поскольку суммы зарядов в левой и правой частях уравнений должны быть одинаковы. После сокращения одинаковых членов в обеих частях уравнения получаем уравнение (16), которое выражает химические превращения, произошедшие в реакции. Приведенные выше уравнения – это три разных способа представления одной и той же химической реакции: ее молекулярная форма, полная и сокращенная ионные формы.

Ядерные реакции.

Ядерные реакции можно отнести к химическим лишь весьма условно, поскольку в них элемент превращается в изотоп того же элемента или другой элемент. Иногда какая-то часть вещества в ядерной реакции исчезает, и этот процесс сопровождается высвобождением огромного количества энергии; такие процессы происходят при взрыве атомной бомбы или в ядерном реакторе. Обычно в уравнениях ядерных реакций фигурируют нейтроны (), протоны (), электроны (), a-частицы (), g-лучи () и позитроны (). Верхний левый индекс обозначает массу частицы, а нижний левый – ее заряд. Приведем уравнения типичных ядерных реакций:

Суммы верхних индексов в левой и правой частях уравнения должны быть одинаковыми; то же самое относится к нижним индексам. Может показаться, что масса вещества в ходе ядерных реакций (17)–(19) не изменяется. В действительности же вследствие взаимодействия элементарных частиц в ядре и изменения их массы покоя у продуктов масса может оказаться чуть меньше, чем у исходных веществ. Именно с исчезновением этого незначительного количества вещества, которое превращается в энергию согласно уравнению Эйнштейна Е = mc2, и связана разрушительная сила ядерного взрыва. Протекающая при этом реакция описывается уравнением (19). В уравнении (17) (криптон) испускает нейтрон с образованием изотопа с тем же атомным номером (36), но массой, меньшей на единицу.

Окислительно-восстановительные реакции.

В ходе окислительно-восстановительной реакции меняется заряд элементов (их степень окисления), что и учитывается при написании уравнения. Потеря электрона называется окислением, а приобретение – восстановлением. Число отданных и приобретенных в ходе реакции электронов должно быть одинаковым, и исходя из этого устанавливаются соотношения между всеми участниками реакции. Рассмотрим реакцию

Приведем более сложный пример – окислительно-восстановительную реакцию между медью и концентрированной азотной кислотой:

В ходе этой реакции Сu0 теряет 2 электрона, превращаясь в ион Сu2+, а N5+ принимает 1 электрон, превращаясь в N4+. Чтобы уравнять число отданных электронов с числом приобретенных, вводим коэффициент 2 перед NO2 в правой части, а чтобы число атомов азота при этом осталось прежним, умножаем HNO3 в левой части на 2. Cu(NO3)2 в правой части содержит два иона , степень окисления N в которых равна +5. Чтобы сохранить число ионов в левой части с той же степенью окисления, добавляем в левой части 2 молекулы HNO3. Далее, чтобы уравнять 4H+, содержащихся в молекулах HNO3, записываем в правой части 2H2O. В левой части имеем 3Ч4 = 12 ионов кислорода, содержащихся в кислоте. Эти 12 ионов кислорода присутствуют и в правой части: 2 в воде, 4 в NO2 и 6 в нитрате меди Cu(NO3)2. Аналогичным образом можно записывать любые, более сложные уравнения.

Применение.

Химические уравнения используются химиками-технологами при расчете характеристик производственных процессов. Так, с их помощью определяется количество реагентов (сырья), необходимое для получения данного количества продукта. См. также ХИМИЯ.

химическая реакция | Определение, уравнения, примеры и типы

Химическая реакция , процесс, в котором одно или несколько веществ, реагентов, превращаются в одно или несколько различных веществ, продуктов. Вещества — это химические элементы или соединения. Химическая реакция перестраивает составляющие атомы реагентов с образованием различных веществ в виде продуктов.

горение

Полено горело в огне. Сжигание древесины является примером химической реакции, в которой древесина в присутствии тепла и кислорода превращается в углекислый газ, водяной пар и золу.

© chrispecoraro / iStock.com

Популярные вопросы

Каковы основы химических реакций?

  • Химическая реакция — это процесс, в котором одно или несколько веществ, также называемых реагентами, превращаются в одно или несколько различных веществ, называемых продуктами. Вещества — это химические элементы или соединения.
  • Химическая реакция перестраивает составляющие атомы реагентов с образованием различных веществ в виде продуктов. Свойства продуктов отличаются от свойств реагентов.
  • Химические реакции отличаются от физических изменений, которые включают изменения состояния, такие как таяние льда в воду и испарение воды в пар. Если происходит физическое изменение, физические свойства вещества изменятся, но его химическая идентичность останется прежней.

Что происходит с химическими связями, когда происходит химическая реакция?

Согласно современным представлениям о химических реакциях, связи между атомами в реагентах должны быть разорваны, а атомы или части молекул снова собираются в продукты, образуя новые связи.Энергия поглощается для разрыва связей, а энергия выделяется по мере образования связей. В некоторых реакциях энергия, необходимая для разрыва связей, больше, чем энергия, выделяемая при создании новых связей, и конечным результатом является поглощение энергии. Следовательно, в реакции могут образовываться разные типы связей. Кислотно-основная реакция Льюиса, например, включает образование ковалентной связи между основанием Льюиса, разновидностью, которая поставляет электронную пару, и кислотой Льюиса, разновидностью, которая может принимать электронную пару.Аммиак — пример базы Льюиса. Пара электронов, расположенных на атоме азота, может быть использована для образования химической связи с кислотой Льюиса.

Как классифицируются химические реакции?

Химики классифицируют химические реакции несколькими способами: по типу продукта, по типам реагентов, по результатам реакции и по механизму реакции. Часто данную реакцию можно разделить на две или даже три категории, включая реакции газообразования и осаждения. Многие реакции производят газ, такой как диоксид углерода, сероводород, аммиак или диоксид серы.Подъем теста для кексов вызван реакцией газообразования между кислотой и пищевой содой (гидрокарбонатом натрия). Классификация по типам реагентов включает кислотно-основные реакции и реакции окисления-восстановления, которые включают перенос одного или нескольких электронов от восстановителя к окислителю. Примеры классификации по результатам реакции включают реакции разложения, полимеризации, замещения, отщепления и присоединения. Цепные реакции и реакции фотолиза являются примерами классификации по механизму реакции, которая дает подробную информацию о том, как атомы перемешиваются и собираются заново при образовании продуктов.

Химические реакции являются неотъемлемой частью технологии, культуры и самой жизни. Сжигание топлива, плавка чугуна, изготовление стекла и глиняной посуды, пивоварение, производство вина и сыра — вот многие примеры деятельности, включающей химические реакции, которые были известны и использовались на протяжении тысячелетий. Химические реакции изобилуют геологией Земли, атмосферы и океанов, а также огромным количеством сложных процессов, которые происходят во всех живых системах.

Следует отличать химические реакции от физических изменений.Физические изменения включают изменения состояния, такие как таяние льда в воду и испарение воды в пар. Если происходит физическое изменение, физические свойства вещества изменятся, но его химическая идентичность останется прежней. Вне зависимости от физического состояния вода (H 2 O) представляет собой одно и то же соединение, каждая молекула которого состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Однако, если вода в виде льда, жидкости или пара встречает металлический натрий (Na), атомы будут перераспределены, давая новым веществам молекулярный водород (H 2 ) и гидроксид натрия (NaOH).Таким образом, мы знаем, что произошло химическое изменение или реакция.

Тающий лед

Тающий лед, водопад Нижнее Чистилище, на притоке реки Суеган между Мон Верноном и Линдборо, Нью-Гэмпшир. Таяние льда — это физическое изменение, а не химическая реакция.

Уэйн Дионн / © Отдел развития туризма и путешествий Нью-Гэмпшира

Исторический обзор

Концепция химической реакции возникла около 250 лет назад. Он возник в ранних экспериментах, в которых вещества классифицировались как элементы и соединения, а также в теориях, объясняющих эти процессы.Разработка концепции химической реакции сыграла первостепенную роль в определении современной химии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Первые существенные исследования в этой области были посвящены газам. Особое значение имела идентификация кислорода в 18 веке шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле и английским священником Джозефом Пристли. Особенно заметно влияние французского химика Антуана-Лорана Лавуазье, поскольку его идеи подтвердили важность количественных измерений химических процессов.В своей книге Traité élémentaire de chimie (1789; Элементарный трактат по химии ) Лавуазье выделил 33 «элемента» — вещества, не разбитые на более простые сущности. Среди своих многочисленных открытий Лавуазье точно измерил вес, набранный при окислении элементов, и приписал результат объединению элемента с кислородом. Концепция химических реакций, включающих комбинацию элементов, ясно появилась из его работ, и его подход побудил других исследовать экспериментальную химию как количественную науку.

Другим исторически значимым событием в области химических реакций было развитие теории атома. В этом большая заслуга английского химика Джона Далтона, который сформулировал свою атомную теорию в начале XIX века. Дальтон утверждал, что материя состоит из маленьких неделимых частиц, что частицы или атомы каждого элемента уникальны и что химические реакции участвуют в перегруппировке атомов с образованием новых веществ. Такой взгляд на химические реакции точно определяет текущую тему.Теория Дальтона послужила основой для понимания результатов ранних экспериментаторов, включая закон сохранения материи (материя не создается и не разрушается) и закон постоянного состава (все образцы вещества имеют одинаковый элементный состав).

Таким образом, эксперимент и теория, два краеугольных камня химической науки в современном мире, вместе определили концепцию химических реакций. Сегодня экспериментальная химия предоставляет бесчисленное количество примеров, а теоретическая химия позволяет понять их значение.

Основные понятия химических реакций

При создании нового вещества из других веществ химики говорят, что они либо проводят синтез, либо синтезируют новый материал. Реагенты превращаются в продукты, и этот процесс символизируется химическим уравнением. Например, железо (Fe) и сера (S) объединяются с образованием сульфида железа (FeS). Fe (s) + S (s) → FeS (s) Знак плюс указывает, что железо реагирует с серой. Стрелка означает, что реакция «образует» или «дает» сульфид железа, продукт.Состояние вещества реагентов и продуктов обозначается символами (s) для твердых веществ, (l) для жидкостей и (g) для газов.

Примеры химических реакций в повседневной жизни

Примеры химических реакций в повседневной жизни включают фотосинтез, ржавчину, выпечку, пищеварение, горение, химические батареи, ферментацию и мытье водой с мылом.

Химические реакции происходят повсюду в мире вокруг вас, а не только в химической лаборатории. Вот 20 примеров химических реакций в повседневной жизни и более пристальный взгляд на то, что происходит на молекулярном уровне.

Как распознать химическую реакцию

Первый шаг к распознаванию химических реакций в мире вокруг вас — это определить, когда реакция имеет место. Химические реакции вызывают химические изменения. Другими словами, вещества взаимодействуют и образуют новые продукты. Не всякое изменение вещества — это химическая реакция. Например, таяние льда, разрыв листа бумаги на полоски и растворение сахара в воде — это физические изменения, которые не меняют химическую идентичность вещества.

Вот некоторые признаки химической реакции. Если присутствует более одного знака, это похоже на реакцию:

  • Изменение температуры
  • Изменение цвета
  • Запах
  • Пузырьки или образование газа
  • Образование твердого вещества, называемого осадком, при смешивании жидкостей

20 Примеры химических реакций в повседневной жизни

Вот несколько общих примеров химических реакций в повседневной жизни:

  1. Горение
  2. Фотосинтез
  3. Аэробное клеточное дыхание
  4. Анаэробное дыхание (включая ферментацию)
  5. Окисление (включая ржавчину)
  6. Реакции метатезиса (например, пищевая сода и уксус)
  7. Электрохимия (включая химические батареи)
  8. Пищеварение
  9. Реакции мыла и моющих средств
  10. Кислотно-основные реакции
  11. Варка
  12. Фейерверк
  13. Гниение продуктов питания
  14. Гальваника металлов
  15. Дезинфекция поверхностей и ct линзы
  16. Наркотики
  17. Отбеливание
  18. Цвет волос
  19. Листья меняют цвет в зависимости от сезона
  20. Соль удерживает лед на дорогах и помогает заморозить мороженое

Более пристальный взгляд на химические реакции в повседневной жизни

посмотрите на некоторые повседневные реакции, а также на некоторые химические уравнения.

Возгорание

Реакция возгорания возникает, когда вы зажигаете спичку, зажигаете свечу, разводите костер или зажигаете гриль. В реакции горения топливо реагирует с кислородом воздуха с образованием воды и углекислого газа. Вот реакция сгорания пропана, топлива, используемого в газовых грилях и некоторых каминах:

C 3 H 8 + 5O 2 → 4H 2 O + 3CO 2 + энергия

Фотосинтез

Растения используют химическую реакцию, называемую фотосинтезом, для преобразования углекислого газа и воды в пищу (глюкозу) и кислород.Это ключевая реакция, потому что она генерирует кислород и дает пищу для растений и животных. Общая химическая реакция фотосинтеза:

6 CO 2 + 6 H 2 O + свет → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Аэробное клеточное дыхание

Животные используют кислород, поставляемый растениями, для осуществления обратной реакции фотосинтеза, чтобы получить энергию для клеток. При аэробном дыхании глюкоза и кислород реагируют с образованием воды и химической энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ).Вот общее уравнение для аэробного клеточного дыхания:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + энергия (36 ATP)

Анаэробный Клеточное дыхание

У организмов также есть способы получать энергию без кислорода. Люди используют анаэробное дыхание во время интенсивных или продолжительных упражнений, чтобы получить достаточно энергии для мышечных клеток. Дрожжи и бактерии используют анэробное дыхание в форме ферментации для производства повседневных продуктов, таких как вино, уксус, йогурт, хлеб, сыр и пиво.Уравнение для одной формы анэробного дыхания:

C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + энергия

Окисление

Rust, verdigris, и потускнение — все это примеры обычных реакций окисления. Когда железо ржавеет, оно меняет цвет и текстуру, образуя чешуйчатое покрытие, называемое ржавчиной. При реакции также выделяется тепло, но обычно происходит слишком медленно, чтобы это было заметно. Вот химическое уравнение ржавления железа:

Fe + O 2 + H 2 O → Fe 2 O 3 .XH 2 O

Электрохимия

Электрохимические реакции — это окислительно-восстановительные реакции (окисление и восстановление), которые преобразуют химическую энергию в электрическую. Тип реакции зависит от аккумулятора. Спонтанные реакции происходят в гальванических ячейках, в то время как неспонтанные реакции происходят в электролитических ячейках.

Пищеварение

Пищеварение — это сложный процесс, который включает тысячи химических реакций. Когда вы кладете еду в рот, вода и фермент амилаза расщепляют сахар и другие углеводы на более простые молекулы.Соляная кислота и ферменты расщепляют белки в желудке. Бикарбонат натрия, попадающий в тонкий кишечник, нейтрализует кислоту и защищает пищеварительный тракт от растворения.

Реакции с мылом и моющими средствами

Мытье рук водой не является химической реакцией, потому что вы просто механически смываете грязь. Если вы добавите мыло или моющее средство, произойдут химические реакции, которые превратят жир в эмульсию и снизят поверхностное натяжение, так что вы сможете удалить масляную грязь. Еще больше реакций происходит со стиральным порошком, который может содержать ферменты, расщепляющие белки, и отбеливатели, чтобы одежда не выглядела грязной.

Готовка

Простое смешивание сухих ингредиентов обычно не приводит к химической реакции. Но добавление жидкого ингредиента часто приводит к реакции. Приготовление пищи при нагревании также вызывает реакции. Смешивание муки, сахара и соли не является химической реакцией. Также не смешиваются масло и уксус. Приготовление яйца — это химическая реакция, потому что при нагревании белки в яичном белке полимеризуются, а водород и сера в желтке могут реагировать с образованием газообразного сероводорода. Когда вы нагреваете сахар, происходит реакция, называемая кармелизацией.Когда вы нагреваете мясо, оно коричневеет из-за реакции Майяра. Выпечка поднимается из-за пузырьков углекислого газа, образующихся в результате реакции между разрыхлителем или содой и жидкими ингредиентами.

Кислотно-основные реакции

Кислотно-основные реакции происходят всякий раз, когда вы смешиваете кислоту (например, лимонный сок, уксус, соляную кислоту, аккумуляторную кислоту, угольную кислоту из газированных напитков) с основанием (например, пищевой содой, аммиаком, щелоком ). Хорошим примером кислотно-щелочной реакции является реакция между пищевой содой и уксусом с образованием ацетата натрия, воды и углекислого газа:

NaHCO 3 + HC 2 H 3 O 2 → NaC 2 H 3 O 2 + H 2 O + CO 2

Обычно реакция между кислотой и основанием дает соль и воду.Например, если вы прореагируете соляную кислоту (HCl) и щелок (NaOH), вы получите поваренную соль (NaCl) и воду (H 2 O):

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O

In В этой реакции две прозрачные жидкости образуют другую прозрачную жидкость, но вы можете сказать, что реакция происходит, потому что она выделяет много тепла.

Примеры химических реакций в повседневной жизни

ThoughtCo / Эмили Робертс

Химия происходит в мире вокруг вас, а не только в лаборатории. Материя взаимодействует с образованием новых продуктов посредством процесса, называемого химической реакцией или химическим изменением.Каждый раз, когда вы готовите или убираете, это химия в действии. Ваше тело живет и растет благодаря химическим реакциям. Возникают реакции, когда вы принимаете лекарства, зажигаете спичку и делаете вдох. Эти примеры химических реакций из повседневной жизни представляют собой небольшую выборку из сотен тысяч реакций, которые вы испытываете в повседневной жизни.

Ключевые выводы: химические реакции в повседневной жизни

  • Химические реакции обычны в повседневной жизни, но вы можете их не распознать.
  • Обратите внимание на признаки реакции. Химические реакции часто включают изменение цвета, изменения температуры, образование газа или образование осадка.
  • Простые примеры повседневных реакций включают пищеварение, сжигание и приготовление пищи.

Фотосинтез

Фрэнк Крамер / Getty Images

Растения применяют химическую реакцию, называемую фотосинтезом, для преобразования углекислого газа и воды в пищу (глюкозу) и кислород. Это одна из самых распространенных повседневных химических реакций, а также одна из самых важных, поскольку именно так растения производят пищу для себя и животных и превращают углекислый газ в кислород.Уравнение реакции:

6 CO 2 + 6 H 2 O + светлый → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Аэробное клеточное дыхание

Катерина Кон / Научная фотобиблиотека / Getty Images

Аэробное клеточное дыхание — это процесс, противоположный фотосинтезу, в котором молекулы энергии объединяются с кислородом, которым мы дышим, чтобы высвободить энергию, необходимую нашим клеткам, а также углекислый газ и воду.Энергия, используемая клетками, — это химическая энергия в форме АТФ или аденозинтрифосфата.

Вот общее уравнение аэробного клеточного дыхания:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + энергия (36 АТФ)

Анаэробное дыхание

Tastyart Ltd Роб Уайт / Getty Images

Анаэробное дыхание — это набор химических реакций, которые позволяют клеткам получать энергию от сложных молекул без кислорода.Ваши мышечные клетки выполняют анаэробное дыхание всякий раз, когда вы исчерпываете доставляемый к ним кислород, например, во время интенсивных или продолжительных упражнений. Анаэробное дыхание дрожжей и бактерий используется для ферментации с образованием этанола, углекислого газа и других химикатов, из которых делают сыр, вино, пиво, йогурт, хлеб и многие другие обычные продукты.

Общее химическое уравнение для одной формы анаэробного дыхания:

C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + энергия

Горение

WIN-Инициатива / Getty Images

Каждый раз, когда вы зажигаете спичку, зажигаете свечу, разводите огонь или зажигаете гриль, вы видите реакцию горения.Горение объединяет энергичные молекулы с кислородом, чтобы произвести углекислый газ и воду.

Например, уравнение реакции сгорания пропана в газовых грилях и некоторых каминах выглядит следующим образом:

C 3 H 8 + 5O 2 → 4H 2 O + 3CO 2 + энергия

Ржавчина

Алекс Дауден / EyeEm / Getty Images

Со временем на железе образуется красный шелушащийся налет, называемый ржавчиной. Это пример реакции окисления.Другие повседневные примеры включают образование косточек на меди и потускнение серебра.

Вот химическое уравнение ржавления железа:

Fe + O 2 + H 2 O → Fe 2 O 3 . XH 2 O

Пищеварение

Питер Дазли / Выбор фотографа / Getty Images

Во время пищеварения происходят тысячи химических реакций. Как только вы кладете еду в рот, фермент в вашей слюне, называемый амилазой, начинает расщеплять сахар и другие углеводы в более простые формы, которые ваше тело может усвоить.Соляная кислота в желудке реагирует с пищей и расщепляет ее, в то время как ферменты расщепляют белки и жиры, чтобы они могли всасываться в кровоток через стенки кишечника.

Кислотно-основные реакции

Lumina Imaging / Getty Images

Всякий раз, когда вы комбинируете кислоту (например, уксус, лимонный сок, серную или соляную кислоту) с основанием (например, пищевой содой, мылом, аммиаком или ацетон), вы выполняете кислотно-щелочную реакцию. Эти реакции нейтрализуют кислоту и основание с образованием соли и воды.

Хлорид натрия — не единственная соль, которая может образоваться. Например, вот химическое уравнение кислотно-основной реакции, в результате которой образуется хлорид калия, обычный заменитель поваренной соли:

HCl + КОН → KCl + H 2 O

Реакция с мылом и моющими средствами

JGI / Джейми Гриль / Getty Images

Мыло и моющие средства очищаются путем химических реакций. Мыло эмульгирует грязь, а это означает, что жирные пятна прилипают к мылу, и их можно удалить водой.Моющие средства действуют как поверхностно-активные вещества, снижая поверхностное натяжение воды, чтобы она могла взаимодействовать с маслами, изолировать их и смывать.

Готовка

Фотографии Дины Беленко / Getty Images

При приготовлении пищи используется тепло, чтобы вызвать химические изменения в пище. Например, когда вы варите яйцо вкрутую, сероводород, образующийся при нагревании яичного белка, может вступать в реакцию с железом из яичного желтка, образуя серовато-зеленое кольцо вокруг желтка. Когда вы обжариваете мясо или выпечку, реакция Майяра между аминокислотами и сахарами дает коричневый цвет и желаемый вкус.

Смотри:
В чем разница между кислотами и основаниями?

Примеры простых химических реакций

Вы можете подумать об огромных взрывах или дымящихся пробирках, когда услышите термин химическая реакция . Но на самом деле химические реакции могут быть незаметными, простыми и происходить повсюду вокруг вас! Продолжайте читать, чтобы найти примеры простых химических реакций, которые происходят каждый день.

Примеры простых химических реакций

Химическая реакция происходит, когда химическое вещество или химические вещества (реагенты) превращаются в другое вещество (продукт).Эти реакции происходят во время приготовления пищи, уборки, вождения и других процессов, происходящих внутри вашего тела. Существует четыре основных типа химических реакций: синтез , разложение , однократное замещение и двойное замещение .

Примеры химических реакций синтеза

Синтез означает, что два элемента объединяются, чтобы создать что-то новое. В реакции синтеза, также известной как реакция прямого объединения , два химических вещества (A и B) образуют новое вещество (AB).Некоторые примеры простых реакций синтеза включают:

  • водород + кислород —> вода
  • железо + кислород —> ржавчина
  • калий и газообразный хлор —> хлорид
  • известь + диоксид углерода —> карбонат кальция (используется для укрепления кладки)
  • вода + углекислый газ + свет —> глюкоза и кислород (фотосинтез)
  • натрий + хлорид —> хлорид натрия (поваренная соль)

Часто реакции горения включены в списки синтетических реакций.Возгорание происходит, когда химическое вещество соединяется с кислородом. Продукт обычно является огнем или другим типом тепла.

Примеры химических реакций разложения

Когда одно химическое вещество реагирует на стимул, распадаясь на два более простых элемента (AB на A и B), это реакция разложения . Химические реакции разложения противоположны реакциям синтеза. Вы найдете реакции разложения в следующих процессах:

  • вода —> водород и вода (электролиз)
  • углекислота —> углекислый газ и вода (когда безалкогольный напиток теряет пузырьки)
  • еда — -> белки и углеводы (процесс пищеварения)
  • хлорид серебра —> серебро и хлор
  • хлорат металла —> хлорид металла и вода
  • оксид ртути —> металлическая ртуть и кислород
  • нитрат аммония — -> вода и оксид диазота (веселящий газ)

Есть три способа разложить химические вещества на более простые вещества. Термическое разложение разрушает химическое вещество с помощью тепла, а электролитическое разложение использует электричество для разрыва связей. Фоторазложение происходит, когда сложное химическое вещество подвергается воздействию фотонов света.

Примеры химических реакций однократного замещения

Иногда в результате химической реакции элемент отделяется от соединения и добавляется к другому веществу (A + BC = B и AC). Это известно как химическая реакция однократного замещения , и в результате получается совершенно новый продукт.Вот несколько примеров одиночных реакций замещения:

  • цинк + соляная кислота —> хлорид цинка и газообразный водород
  • цинк + нитрат серебра —> нитрат цинка и металлическое серебро
  • кальций + вода —> кальций гидроксид и дигидроген
  • железо + нитрат меди —> нитрат железа и металлическая медь
  • бром + йодид калия —> бром калия и йод

Металлы в сочетании с кислотами почти всегда представляют собой химические реакции однократного замещения.Когда они вступают в реакцию, металл забирает один элемент из кислоты, оставляя после себя единственный элемент. Все химически активные металлы, такие как литий, калий и натрий, сильно реагируют с водой, в то время как менее химически активные металлы могут реагировать не так сильно.

Примеры химических реакций двойного замещения

Подумайте о химических реакциях двойного замещения или реакциях метатезиса , как в торговле химикатами. Когда у вас есть два сложных реагента (AB и CD), которые меняют химические вещества во время реакции, вы получаете два новых продукта (AC и BD).Продолжайте читать, чтобы увидеть примеры реакций двойного замещения.

  • сульфид железа + хлористый водород —> хлорид железа и сероводород (ядовитый газ)
  • нитрат свинца + йодид калия —> йодид свинца и нитрат калия (селитра)
  • бикарбонат натрия (пищевая сода) + уксус —> угольная кислота и ацетат натрия
  • серная кислота + гидроксид бария —> сульфат бария и вода
  • нитрат серебра + хлорид натрия —> хлорид серебра и нитрат натрия

Также можно вызвать двойную замену химическая реакция, когда вы соединяете кислоту и основание.Реакции, в которых в качестве реагентов используются кислота и основание, известны как реакция нейтрализации . Они не отменяют друг друга, но создают совершенно новые продукты, как и другие реакции двойного замещения.

Реакция химии

Химические реакции зависят от реагентов и условий их сочетания. Но многие химические реакции запускаются или ускоряются химическими катализаторами . Если вы хотите узнать больше о катализаторах, ознакомьтесь с информативной статьей, которая включает примера распространенных химических катализаторов.

5.3: Типы химических реакций

Результаты обучения

  • Классифицируют реакцию как комбинацию, разложение, однократное замещение, двойное замещение или горение.
  • Предсказать продукты и уравновесить реакцию горения.

Многие химические реакции можно разделить на пять основных типов. Полное понимание этих типов реакций будет полезно для предсказания продуктов неизвестной реакции.Пять основных типов химических реакций — это комбинация, разложение, однократное замещение, двойное замещение и горение. Анализ реагентов и продуктов данной реакции позволит вам отнести ее к одной из этих категорий. Некоторые реакции можно отнести к нескольким категориям.

Комбинированные реакции

Реакция объединения , также известная как реакция синтеза , представляет собой реакцию, в которой два или более вещества объединяются с образованием единого нового вещества. Комбинированные реакции могут также называться реакциями синтеза. Общая форма комбинированной реакции:

\ [\ ce {A} + \ ce {B} \ rightarrow \ ce {AB} \]

Одна комбинационная реакция — это соединение двух элементов с образованием соединения. Твердый металлический натрий реагирует с газообразным хлором с образованием твердого хлорида натрия.

\ [2 \ ce {Na} \ left (s \ right) + \ ce {Cl_2} \ left (g \ right) \ rightarrow 2 \ ce {NaCl} \ left (s \ right) \]

Обратите внимание, что для того, чтобы правильно написать и сбалансировать уравнение, важно помнить о семи элементах, которые существуют в природе в виде двухатомных молекул (\ (\ ce {H_2} \), \ (\ ce {N_2} \), \ (\ ce {O_2} \), \ (\ ce {F_2} \), \ (\ ce {Cl_2} \), \ (\ ce {Br_2} \) и \ (\ ce {I_2} \)) .

Одним из часто встречающихся видов комбинированной реакции является реакция элемента с кислородом с образованием оксида. И металлы, и неметаллы легко реагируют с кислородом в большинстве условий. Магний быстро и резко реагирует при воспламенении, соединяясь с кислородом воздуха с образованием тонкодисперсного порошка оксида магния.

\ [2 \ ce {Mg} \ left (s \ right) + \ ce {O_2} \ left (g \ right) \ rightarrow 2 \ ce {MgO} \ left (s \ right) \]

Реакция разложения

Реакция разложения — это реакция, при которой соединение распадается на два или более простых вещества. Общая форма реакции разложения:

\ [\ ce {AB} \ rightarrow \ ce {A} + \ ce {B} \]

Большинство реакций разложения требуют ввода энергии в виде тепла, света или электричества.

Бинарные соединения — это соединения, состоящие всего из двух элементов. Самый простой вид реакции разложения — это когда бинарное соединение разлагается на элементы. Оксид ртути (II), красное твердое вещество, разлагается при нагревании с образованием ртути и газообразного кислорода.

\ [2 \ ce {HgO} \ left (s \ right) \ rightarrow 2 \ ce {Hg} \ left (l \ right) + \ ce {O_2} \ left (g \ right) \]

Реакция также считается реакцией разложения, даже если один или несколько продуктов все еще являются соединением.Карбонат металла разлагается на оксид металла и газообразный диоксид углерода. Например, карбонат кальция разлагается на оксид кальция и диоксид углерода.

\ [\ ce {CaCO_3} \ left (s \ right) \ rightarrow \ ce {CaO} \ left (s \ right) + \ ce {CO_2} \ left (g \ right) \]

Гидроксиды металлов разлагаются при нагревании с образованием оксидов металлов и воды. Гидроксид натрия разлагается с образованием оксида натрия и воды.

\ [2 \ ce {NaOH} \ left (s \ right) \ rightarrow \ ce {Na_2O} \ left (s \ right) + \ ce {H_2O} \ left (g \ right) \]

Реакция с однократной заменой

Реакция однократного замещения — это реакция, в которой один элемент заменяет аналогичный элемент в соединении .Общая форма реакции однократного замещения (также называемой однократным вытеснением):

\ [\ ce {A} + \ ce {BC} \ rightarrow \ ce {AC} + \ ce {B} \]

В этой общей реакции элемент \ (\ ce {A} \) является металлом и заменяет элемент \ (\ ce {B} \), также металл, в соединении. Когда элемент, выполняющий замену, является неметаллом, он должен заменить другой неметалл в соединении, и общее уравнение принимает следующий вид:

\ [\ ce {Y} + \ ce {XZ} \ rightarrow \ ce {XY} + \ ce {Z} \]

\ (\ ce {Y} \) является неметаллом и заменяет неметалл \ (\ ce {Z} \) в соединении на \ (\ ce {X} \).

Магний является более химически активным металлом, чем медь. Когда полоса металлического магния помещается в водный раствор нитрата меди (II), она заменяет медь. Продуктами реакции являются водный раствор нитрата магния и твердая металлическая медь.

\ [\ ce {Mg} \ left (s \ right) + \ ce {Cu (NO_3) _2} \ left (aq \ right) \ rightarrow \ ce {Mg (NO_3) _2} \ left (aq \ right) + \ ce {Cu} \ left (s \ right) \]

Многие металлы легко вступают в реакцию с кислотами, и, когда они это делают, одним из продуктов реакции является газообразный водород.Цинк реагирует с соляной кислотой с образованием водного хлорида цинка и водорода (см. Рисунок ниже).

\ [\ ce {Zn} \ left (s \ right) + 2 \ ce {HCl} \ left (aq \ right) \ rightarrow \ ce {ZnCl_2} \ left (aq \ right) + \ ce {H_2} \ влево (г \ вправо) \]

Рисунок 10.6.1: Металлический цинк реагирует с соляной кислотой с выделением газообразного водорода в реакции однократного замещения.

Рисунок 10.6.2: На этом изображении показано примерно 3 фунта металлического натрия, реагирующего с водой.Металлический натрий бурно реагирует при попадании в емкость с водой с выделением газообразного водорода. Большой кусок натрия часто выделяет столько тепла, что водород воспламеняется.

Реакция двойной замены

Реакция двойного замещения — это реакция, в которой положительные и отрицательные ионы двух ионных соединений обмениваются местами с образованием двух новых соединений . Общая форма реакции двойного замещения (также называемой двойным вытеснением):

\ [\ ce {AB} + \ ce {CD} \ rightarrow \ ce {AD} + \ ce {CB} \]

В этой реакции \ (\ ce {A} \) и \ (\ ce {C} \) являются положительно заряженными катионами, а \ (\ ce {B} \) и \ (\ ce {D} \) являются отрицательно заряженными анионами.Реакции двойного замещения обычно происходят между веществами в водном растворе. Для протекания реакции одним из продуктов обычно является твердый осадок, газ или молекулярное соединение, такое как вода.

Осадок образуется в реакции двойного замещения, когда катионы одного из реагентов соединяются с анионами другого реагента с образованием нерастворимого ионного соединения. При смешивании водных растворов йодида калия и нитрата свинца (II) происходит следующая реакция.

\ [2 \ ce {KI} \ left (aq \ right) + \ ce {Pb (NO_3) _2} \ left (aq \ right) \ rightarrow 2 \ ce {KNO_3} \ left (aq \ right) + \ ce {PbI_2} \ left (s \ right) \]

Рисунок 10.6.3: Когда несколько капель нитрата свинца (II) добавляются к раствору иодида калия, сразу же образуется желтый осадок иодида свинца (II) в реакции двойного замещения.

Реакция горения

Реакция горения — это реакция, при которой вещество реагирует с газообразным кислородом, выделяя энергию в виде света и тепла. Реакции горения должны включать \ (\ ce {O_2} \) в качестве одного реагента. При сгорании газообразного водорода образуется водяной пар (см. Рисунок ниже).

\ [2 \ ce {H_2} \ left (g \ right) + \ ce {O_2} \ left (g \ right) + 2 \ ce {H_2O} \ left (g \ right) \]

Обратите внимание, что эта реакция также квалифицируется как реакция комбинации.

Рисунок 10.6.4: Hindenburg был дирижаблем, наполненным водородом, который потерпел аварию при попытке приземления в Нью-Джерси в 1937 году.Водород немедленно загорелся огромным огненным шаром, уничтожив дирижабль и убив 36 человек. Химическая реакция была простой: водород соединяется с кислородом с образованием воды.

Многие реакции горения происходят с углеводородом, соединением, состоящим исключительно из углерода и водорода. Продуктами сгорания углеводородов всегда являются углекислый газ и вода. Многие углеводороды используются в качестве топлива, поскольку при их сгорании выделяется очень большое количество тепловой энергии.Пропан \ (\ left (\ ce {C_3H_8} \ right) \) — газообразный углеводород, который обычно используется в качестве источника топлива в газовых грилях.

\ [\ ce {C_3H_8} \ left (g \ right) + 5 \ ce {O_2} \ left (g \ right) \ rightarrow 3 \ ce {CO_2} \ left (g \ right) + 4 \ ce {H_2O } \ left (g \ right) \]

Пример 10.6.1

Этанол можно использовать в качестве источника топлива в спиртовой лампе. Формула для этанола \ (\ ce {C_2H_5OH} \). Напишите сбалансированное уравнение горения этанола.

Решение:

Шаг 1. Спланируйте проблему.

Реагентами являются этанол и кислород. Как и в случае с углеводородами, продуктами сгорания спирта являются углекислый газ и вода.

Шаг 2: Решить.

Запишите скелетные уравнения: \ (\ ce {C_2H_5OH} \ left (l \ right) + \ ce {O_2} \ left (g \ right) \ rightarrow \ ce {CO_2} \ left (g \ right) + \ ce {H_2O} \ влево (г \ вправо) \)

Сбалансируйте уравнение.

\ [\ ce {C_2H_5OH} \ left (l \ right) + 3 \ ce {O_2} \ left (g \ right) \ rightarrow 2 \ ce {CO_2} \ left (g \ right) + 3 \ ce {H_2O } \ left (g \ right) \]

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

В реакциях горения в качестве реагента должен использоваться кислород. Обратите внимание, что получаемая вода находится в газообразном, а не в жидком состоянии из-за высоких температур, сопровождающих реакцию горения.

Авторы

  • Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

  • Эллисон Султ, Ph.D. (Кафедра химии, Университет Кентукки)

Обзор химических реакций — Chemistry LibreTexts

Химические реакции — это процессы, посредством которых химические вещества взаимодействуют с образованием новых химических веществ с различным составом.Проще говоря, химическая реакция — это процесс, при котором реагенты превращаются в продукты. То, как реагируют химические вещества, определяется химическими свойствами элемента или соединения — способами, которыми соединение или элемент претерпевает изменения в составе.

Количественное описание реакций

В мире вокруг нас постоянно происходят химические реакции; все, от ржавчины железной ограды до метаболических путей в человеческой клетке, — все это примеры химических реакций.Химия — это попытка классифицировать и лучше понять эти реакции.

Рисунок \ (\ PageIndex {0} \): ржавление цепи — пример химической реакции.

Химическая реакция обычно представлена ​​химическим уравнением, которое представляет переход от реагентов к продуктам. Левая часть уравнения представляет реагенты, а правая часть представляет продукты. Типичная химическая реакция записывается со стехиометрическими коэффициентами, которые показывают относительные количества продуктов и реагентов, участвующих в реакции.За каждым соединением следует в скобках примечание о состоянии соединения 2: (l) для жидкости, (s) для твердого тела, (g) для газа. Символ (водный) также обычно используется для обозначения водного раствора, в котором соединения растворены в воде. Реакция может иметь следующий вид:

\ [\ ce {A (aq) + B (g) \ rightarrow C (s) + D (l)} \ nonumber \]

В приведенном выше примере \ (A \) и \ (B \), известные как реагенты, реагировали с образованием продуктов \ (C \) и \ (D \).

Чтобы написать точное химическое уравнение, должны произойти две вещи:

  1. Каждый продукт и реагент должны быть указаны с использованием его химической формулы, например.г., \ (H_2 \)
  2. Количество атомов каждого элемента должно быть одинаковым в обеих частях уравнения. Коэффициенты используются перед химическими формулами, чтобы помочь сбалансировать количество атомов, например,

\ [\ ce {2Mg + O_2 \ rightarrow 2MgO} \ nonumber \]

Пример \ (\ PageIndex {1} \): реакции балансировки

Водород и азот взаимодействуют вместе с образованием газообразного аммиака, запишите химическое уравнение этой реакции.

Решение

Шаг 1: Напишите каждый продукт и реагент, используя его химическую формулу.

\ [\ ce {H_2 + N_2 \ rightarrow NH_3} \ nonumber \]

Шаг 2: Убедитесь, что количество атомов каждого элемента равно с обеих сторон уравнения.

\ [\ ce {3H_2 + N_2 \ rightarrow 2NH_3} \ nonumber \]

Чтобы сбалансировать это уравнение, необходимо использовать коэффициенты. Поскольку в левой части уравнения присутствует только 2 атома азота, к \ (NH_3 \) необходимо добавить коэффициент 2.

Стехиометрия

Коэффициент, который используется для балансировки уравнения, называется стехиометрическим коэффициентом.Коэффициенты говорят нам соотношение каждого элемента в химическом уравнении. Например

\ [\ ce {2Mg + O_2 \ rightarrow 2MgO} \ nonumber \]

означает

  • 2 моля MgO производится на каждые 2 моля израсходованного Mg.
  • 2 моля MgO получается на каждый 1 моль израсходованного O 2 .

Когда все реагенты реакции полностью израсходованы, реакция протекает в идеальных стехиометрических пропорциях. Однако часто реакция протекает не в идеальных стехиометрических пропорциях, что приводит к ситуации, когда полностью расходуется один реагент, но остается некоторое количество другого реагента.Реагент, который полностью израсходован, называется ограничивающим реагентом, и он определяет, сколько продуктов будет произведено.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): ограничивающий реагент

4,00 г газообразного водорода в смеси с 20,0 г газообразного кислорода. Сколько граммов воды получается?

Решение

\ [n (H_2) = \ dfrac {4g} {(1,008 \ times2) г / моль} = 1,98 моль \]

Таким образом, теоретически требуется 0,99 моль \ (O_2 \)

n (O 2 ) = n (H 2 ) * (1 моль O 2 /2 моль H 2 ) = 0.99 моль

m (O 2 ) = n (O 2 ) * (16 г / моль * 2) = 31,7 г O 2

Потому что \ (O_2 \) имеет только 20,0 г, что меньше требуемой массы. Это ограничение.

Часто реагенты не реагируют полностью, что приводит к образованию меньшего количества продукта, чем ожидалось. Количество продукта, которое, как ожидается, будет образовано из химического уравнения, называется теоретическим выходом. Количество продукта, которое образуется во время реакции, и есть фактический выход. Для определения процентной доходности:

Процентная доходность = фактическая доходность / теоретическая доходность X 100%

Химические реакции происходят не только в воздухе, но и в растворах.В растворе растворитель — это растворенное соединение, а растворенное вещество — это соединение, в котором растворен растворитель. Молярность раствора — это количество молей растворителя, деленное на количество литров раствора.

\ [\ Molarity = \ dfrac {\ text {количество растворенного вещества (моль)}} {\ text {объем раствора (л)}} \]

\ [\ M = \ dfrac {n} {V} \]

Пример \ (\ PageIndex {3} \): концентрации

100,0 г NaCl растворяют в 50,00 мл воды. Какая молярность раствора?

Решение

а) Найдите количество растворенного вещества в молях.

100,0 г / (22,99 г / моль + 35,45 г / моль) = 1,711 моль

б) Перевести мл в л.

50,00 мл = 0,05000 л

c) Найдите молярность

1,711 моль / 0,05000 л = 34,22 моль / л

Физические изменения в ходе химических реакций

Физическое изменение — это изменение физических свойств. Физические изменения обычно происходят во время химических реакций, но не меняют природу веществ. Наиболее частыми физическими изменениями во время реакций являются изменение цвета, запаха и выделение газа.Однако при физических изменениях могут не произойти химические реакции.

Типы химических реакций

Осаждение или реакция двойного замещения

Реакция, которая происходит, когда водные растворы анионов (отрицательно заряженные ионы) и катионов (положительно заряженные ионы) объединяются с образованием нерастворимого соединения, называется осаждением. Нерастворимое твердое вещество называется осадком, а оставшаяся жидкость — супернатантом. См. Рисунок 2.1

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)

Пример из реальной жизни: белый осадок, образовавшийся в результате кислотного дождя на мраморной статуе:

\ [CaCO_3 (вод.) + H_2SO_4 (вод.) \ Стрелка вправо CaSO_4 (s) + H_2O (l) + CO_2 (g) \ nonumber \]

Пример \ (\ PageIndex {4} \): Осадки

Примером реакции осаждения является реакция между нитратом серебра и иодидом натрия.Реакция представлена ​​химическим уравнением:

AgNO 3 (водн.) + NaI (водн.) → AgI (т.) + NaNO 3 (водн.)

Поскольку все вышеперечисленные частицы находятся в водных растворах, они записываются как ионы в форме:

Ag + + NO 3 (водн.) + Na + (водн.) + I (водн.) → AgI (s) + Na + (водн.) + NO 3 (водн.)

Ионы, которые появляются по обе стороны уравнения, называются ионами-наблюдателями.Эти ионы не влияют на реакцию и удаляются с обеих сторон уравнения, чтобы получить итоговое ионное уравнение, как написано ниже:

Ag + (водн.) + I (водн.) → AgI (s)

В этой реакции твердое вещество AgI известно как осадок. Образование осадка — один из многих индикаторов того, что произошла химическая реакция.

Кислотно-основная реакция или реакция нейтрализации

Реакция нейтрализации происходит при смешивании кислоты и основания.Кислота — это вещество, которое производит ионы H + в растворе, тогда как основание — это вещество, которое производит ионы OH в растворе. Типичная кислотно-основная реакция дает ионное соединение, называемое солью и водой . Типичная кислотно-основная реакция — это реакция между соляной кислотой и гидроксидом натрия. Эта реакция представлена ​​уравнением:

\ [\ ce {HCl (водн.) + NaOH (водн.) \ Rightarrow NaCl (водн.) + H_2O (l)} \ nonumber \]

В этой реакции \ (HCl \) — кислота, \ (NaOH \) — основание, а \ (NaCl \) — соль.Пример из реальной жизни: пищевая сода реагирует с уксусом — это реакция нейтрализации.

Видео : Реакция уксуса и пищевой соды с объяснением

Окислительно-восстановительные (окислительно-восстановительные) реакции

Окислительно-восстановительная реакция происходит, когда степень окисления атомов, участвующих в реакции, изменяется. Окисление — это процесс увеличения степени окисления атома, а восстановление — это процесс уменьшения степени окисления атома.Если степени окисления каких-либо элементов в реакции изменяются, реакция является окислительно-восстановительной реакцией. Атом, который подвергается окислению, называется восстановителем, а атом, который подвергается восстановлению, называется окислителем. Примером окислительно-восстановительной реакции является реакция между газообразным водородом и газообразным фтором:

\ [H_2 (g) + F_2 (g) \ rightarrow 2HF (g) \ label {redox1} \]

В этой реакции водород окисляется со степени окисления от 0 до +1 и, таким образом, является восстановителем.Фтор восстанавливается от 0 до -1 и, таким образом, является окислителем.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Рисунок: В окислительно-восстановительной реакции уравнения \ (\ ref {redox1} \) молекула \ (H_2 \) отдает электроны \ (F_2 \), что приводит к двум \ (HF \ ) молекулы

Пример из реальной жизни: срезанная поверхность яблока становится коричневатой после длительного пребывания на воздухе.

Видео: Почему яблоки коричневеют?

Реакция горения

Реакция горения — это тип окислительно-восстановительной реакции, во время которой топливо вступает в реакцию с окислителем, что приводит к выделению энергии в виде тепла.Такие реакции являются экзотермическими, что означает, что во время реакции выделяется энергия. Эндотермическая реакция — это реакция с поглощением тепла. В типичной реакции горения в качестве источника топлива используется углеводород, а в качестве окислителя — газообразный кислород. Продуктами такой реакции будут \ (CO_2 \) и \ (H_2O \).

\ [C_xH_yO_z + O_2 \ rightarrow CO_2 + H_2O \; \; \; \ text {(несимметричный)} \]

Такой реакцией будет горение глюкозы в следующем уравнении

\ [C_6H_ {12} O_6 (s) + 6O_2 (g) \ rightarrow 6CO_2 (g) + 6H_2O (g) \]

Пример из жизни: взрыв; жжение.

Видео : Реакции горения бывают разными. Вот коллекция различных примеров, каждый из которых требует кислорода, энергии активации и, конечно же, топлива

.

Реакции синтеза

Реакция синтеза происходит, когда одно или несколько соединений объединяются с образованием сложного соединения. Ниже проиллюстрировано простейшее уравнение реакции синтеза.

Примером такой реакции является реакция серебра с газообразным кислородом с образованием оксида серебра:

\ [2Ag (s) + O_2 (g) \ rightarrow 2AgO (s) \]

Пример из реальной жизни: газообразный водород сжигается на воздухе (реагирует с кислородом) с образованием воды:

\ [2H_2 (г) + O_2 (г) \ стрелка вправо 2H_2O (л) \]

Реакция разложения

Реакция разложения противоположна реакции синтеза.Во время реакции разложения более сложное соединение распадается на несколько более простых соединений. Классическим примером реакции этого типа является разложение перекиси водорода на кислород и газообразный водород:

\ [H_2O_2 (l) \ вправо H_2 (г) + O_2 (г) \]

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): молекула AB распадается на A и B

Реакции однократного замещения

Тип окислительно-восстановительной реакции, в которой элемент в соединении заменяется другим элементом.

Пример такой реакции:

\ [Cu (s) + AgNO_3 (водн.) \ Стрелка вправо Ag (s) + Cu (NO_3) _2 (водн.) \]

Это тоже окислительно-восстановительная реакция.

Проблемы

1) C 3 H 6 O 3 + O 2 → CO 2 (г) + H 2 O (г)

а) Что это за реакция?
б) экзотермический или эндотермический? Объяснять.

2) Учитывая окислительно-восстановительную реакцию:

Fe (s) + CuSO 4 (водн.) → FeSO 4 (водн.) + Cu (s)

a) Какой элемент является окислителем, а какой такое восстановитель?
б) Как меняются степени окисления этих веществ?

3) Учитывая уравнение:

AgNO3 (водн.) + KBr (водн.) → AgBr (s) + KNO 3 (водн.)

a) Какова чистая ионная реакция?
б) Какие виды являются ионами-наблюдателями?

4) 2 HNO 3 (водн.) + Sr (OH) 2 (водн.) → Sr (NO 3 ) 2 (водн.) +2 H 2 O (л)

а ) Какой вид в этой реакции является кислотой, а какой — основанием?
б) Какого вида соль?
c) Если используются 2 моля HNO3 и 1 моль Sr (OH) 2, получается 0.85 моль Sr (NO3) 2, каков процентный выход (по отношению к молям) Sr (NO3) 2?

5) Определите тип следующих реакций:

a) Al (OH) 3 (водн.) + HCl (водн.) → AlCl 3 (водн.) + H 2 O (l)
b ) MnO 2 + 4H + + 2Cl → Mn 2 + + 2H 2 O (л) + Cl 2 (г)
c) P 4 (с) + Cl 2 (г) → PCl 3 (л)
г) Ca (т) + 2H 2 O (л) → Ca (OH) 2 (водн.) + H 2 (г )
д) AgNO3 (водн.) + NaCl (водн.) → AgCl (т. Е.) + NaNO 3 (водн.)

Решения

1a) Это реакция горения

1b) Экзотермичность, потому что реакции горения выделяют тепло

2a) Cu — окислитель, Fe — восстановитель

2b) Fe изменяется от 0 до +2, а Cu изменяется от +2 до 0.

3a) Ag + (водн.) + Br (водн.) → AgBr (s)

3b) Ионы-зрители — это K + и NO 3

4a) HNO 3 — кислота, а Sr (OH) 2 — основание

4b) Sr (NO 3 ) 2 — соль

4c) Согласно стехиометрическим коэффициентам теоретический выход Sr (NO 3 ) 2 составляет один моль. Фактический выход составил 0,85 моль.Следовательно, процентная доходность:

.

(0,85 / 1,0) * 100% = 85%

5a) Кислотно-щелочная

5b) Окисление-восстановление

5c) Синтез

5d) Реакция одиночного замещения

5e) Реакция двойного замещения

Химические реакции

Основные идеи толкания и тяги исследуются в

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Дети испытали множество примеров химических изменений, даже не осознавая этого.Они знакомы с процессами горения, приготовления пищи, ржавчины и химических процессов, связанных с растворением. Однако на этом уровне ученики не видят, что новые материалы производятся в результате химических изменений, скорее они видят, что существующие материалы просто каким-то образом были изменены. Например, они видят дым как часть дерева, который каким-то образом выделяется при горении дерева. Поскольку учащиеся редко понимают понятие «вещество», они не видят изменения веществ. Тем не менее, понимание химических изменений является фундаментальным для понимания роли химии в их жизни, и на этом уровне студенты могут начать это понимать.

Студенты часто считают, что для того, чтобы получить что-то новое, нужно просто смешать все вместе. Когда химическая реакция действительно имеет место, они считают, что тот или иной реагент просто модифицируется; на самом деле это не изменилось. Например, ученики считают, что ржавчина по-прежнему остается железом / сталью; он только что стал коричневым. Точно так же обычно не замечают отслаивания ржавчины — считается, что утюг просто исчезает. Пузырьки газа, которые часто образуются при растворении таблетки в воде, часто не воспринимаются студентами как новое вещество.Такие процессы, как смешивание с водой, использование красителей в пище, замораживание и кипячение, считаются аналогичными химическим изменениям, которые происходят при приготовлении яиц.

Исследование: Johnson (2002)

Дети часто верят, что при сгорании такие материалы, как дерево или бумага, просто исчезают — в конце концов, от продукта остается немного. По их мнению, воздух имеет мало общего с горением. Студенты считают, что при сжигании углеродных материалов, таких как дерево, древесный уголь (углерод) появляется из
горит , а не
материал .

Исследование: Университет штата Аризона (2001)

Поскольку многие дети знают о таких вещах, как приготовление пищи и сжигание, они предполагают, что тепло всегда необходимо для того, чтобы реакции происходили.

В обиходе слово «химический» часто используется как ярлык для нежелательных вещей, которых не должно быть в продуктах питания или косметике. Следовательно, учащиеся могут рассматривать химические вещества как группу веществ, обнаруженных в лабораториях, а не рассматривать все вещества в продуктах питания (например) как химические вещества.

Научная точка зрения

Все материалы изготовлены из химических веществ. Химические реакции включают взаимодействие между химическими веществами, так что все реагенты превращаются в новые материалы. Свойства новых материалов отличаются от свойств реагентов. Это отличается от других изменений, таких как испарение, плавление, кипение, замораживание и перемешивание, при которых изменения не связаны с новыми веществами. Хотя для начала реакций часто требуется тепло, это не обязательно.

Химические реакции включают разрыв химических связей между молекулами (частицами) реагентов и образование новых связей между атомами в частицах продукта (молекулах).Число атомов до и после химического изменения одинаково, но число молекул изменится.

Хотя многие химические реакции протекают быстро, небольшие, медленные изменения, такие как ржавление или биологические процессы, могут происходить в течение гораздо более длительных периодов времени.

Химические реакции обратимы (факт, который часто опускают во многих научных текстах), но на практике они больше всего отличаются от других наблюдаемых детьми изменений, таких как плавление, тем, что их очень трудно обратить.

Люди используют химические реакции для производства широкого спектра полезных материалов; разложение отходов также включает химические реакции, которые происходят естественным образом в окружающей среде.Для некоторых антропогенных отходов таких реакций нет, и в результате они вызывают проблемы.

Критические идеи преподавания

При обучении химическим реакциям на этом уровне акцент должен делаться на улучшении понимания учащимися важности химических реакций в нашей жизни в производстве многих вещей, которые мы считаем само собой разумеющимися, а также на улучшении их понимания и понимания что вовлечено в химическое изменение. На данном этапе нет необходимости говорить о таких частицах, как атомы или молекулы, или о химических связях.

  • В результате химических реакций образуются новые материалы, которые сильно отличаются от реагирующих веществ. Любые новые материалы происходят из реагирующих веществ.
  • Изменения, которые могут сопровождать химическую реакцию, включают цвет, внешний вид и образование новых материалов, например, газа.
  • Само по себе смешивание не может вызвать химическую реакцию.
  • Хотя для инициирования химической реакции часто требуется тепло, это не всегда необходимо.
  • Для производства большей части нашей энергии используются химические реакции.
  • Химические реакции широко используются для тестирования, идентификации и анализа широкого спектра материалов (например, наборы для тестирования бассейнов и судебно-медицинские тесты из телешоу, таких как « CSI» ).
  • Кислород в воздухе является очень реактивным химическим веществом и играет важную роль во многих химических реакциях, таких как горение, ржавление и реакции, посредством которых мы получаем энергию из пищи, которую мы едим.

Изучите взаимосвязь между идеями о химических реакциях в
Карты развития концепции — (атомы и молекулы, химические реакции, сохранение материи, состояния материи)

При изучении химических реакций учащимся нужно будет описывать различные вещества, которые на этом уровне будут материалами, с которыми они знакомы (кухня и изменения, связанные с приготовлением пищи, являются хорошей отправной точкой).Им нужно будет уметь идентифицировать изменения в этих веществах с целью в конечном итоге распознать, когда были произведены новые химические вещества, то есть произошло химическое изменение. Как упоминалось выше, это может быть сложно, поскольку студенты часто не видят разницы между яичным белком, переходящим из жидкого в твердое состояние в процессе приготовления, и такими изменениями, как таяние шоколада или кипячение воды, которые не связаны с химическими изменениями. Обучение должно быть сосредоточено на том, что происходит, когда образуются новые вещества.

Эти идеи также рассматриваются в идее фокуса
Проблемы с классификацией.

Также можно учитывать воздействие химических реакций на окружающую среду, например, как мы утилизируем некоторые химические вещества после их производства в таких формах, как пластиковые пакеты.

Начать обсуждение посредством обмена опытом

Первоначальная педагогическая деятельность должна быть направлена ​​на выявление существующих идей учащихся. На этом этапе важно, чтобы учащихся поощряли высказывать свои идеи и обсуждать их в небольших группах.Все альтернативы следует рассматривать без разрешения на данном этапе.

Начальным действием может быть наблюдение за горением свечи и обсуждение происходящих изменений. Здесь можно различить плавление воска и появление новых материалов. Можно задать следующие вопросы:

  • что происходит с воском?
  • что горит?
  • как вы думаете, куда идет воск?
  • не могли бы вы забрать его снова?
  • Это тот же процесс, что и испарение воды?
  • горела бы свеча, если бы вокруг не было воздуха?
  • Воздух или часть воздуха израсходованы при горении свечи?

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей

Действия, которые ставят проблемы для изучения и оспаривают существующие идеи, полезны для поощрения студентов к поиску новых объяснений наблюдаемых ими вещей.Студенты должны изучить ряд изменений и задать вопросы, аналогичные приведенным выше. Во всех этих случаях студентов следует поощрять наблюдать за происходящими изменениями и определять, какие продукты образуются. Обсуждение также может быть сосредоточено на том, чем они отличаются от исходных материалов. Вот несколько примеров:

  • Пищевая сода и уксус в стеклянной бутылке с пробкой — почему пробка отлетает?
  • Добавьте бикарбонат соды в стакан с уксусом и шестью смородинами.Почему смородина движется вверх и вниз? Какие пузыри? Откуда берутся пузыри?
  • Приготовление щербета — смешайте четыре части сахарной пудры, две части лимонной кислоты и одну часть пищевой соды (все это можно приобрести в супермаркетах). Студенты кладут небольшое количество смеси на язык. Что вызывает шипение? Выделяет ли какой-либо порошок сам по себе шипение?
  • Наполовину заполните банку стальной мочалкой (без мыла) и добавьте уксуса, чтобы покрыть стальную мочалку. Оставьте на пять дней.Вылейте одну столовую ложку полученной жидкости во вторую банку. Добавьте одну чайную ложку нашатырного спирта и перемешайте. Образуется темно-зеленая клейкая ткань. Опять же, студентов следует попросить подумать о том, что происходит, с упором на развитие понимания того, что создаются новые материалы.
  • Изготовление карамели — студентам предлагается изучить сахар. Нагрейте концентрированный сахарный раствор, наблюдая за изменениями по пути — растворение сахара, затем потемнение. Карамелизация включает в себя ряд химических изменений.(Существует множество рецептов карамели — для улучшения вкуса, внешнего вида и текстуры можно добавить масло, пищевую соду и соль). Студентов следует поощрять искать доказательства химических изменений, а не плавления.

Практикуйтесь в использовании и создайте воспринимаемую полезность научной модели или идеи

Другие виды деятельности могут включать изготовление шоколада. Учащимся можно предложить поискать различия между приготовлением шоколада, где шоколад тает, и производством карамели / ириса, когда сахар превращается во что-то другое.

Есть много других подобных химических изменений, которые можно исследовать — дальнейшие действия по приготовлению пищи могут включать: приготовление шоколадного торта, плавление и подрумянивание сыра, изготовление сот, выпечка хлеба, приготовление яиц-пашот и приготовление тостов. Другие изменения могут включать настройку двухкомпонентных клеев, таких как
Araldite и смешивание стальной ваты и раствора медного купороса (можно приобрести в питомниках растений). Кислород является очень важным реагентом во многих химических реакциях, и студенты могут исследовать изменения, связанные с этим компонентом воздуха.

Уточнение и объединение идей для / путем общения с другими

На этом этапе важно уточнить и закрепить то, что наблюдали студенты, и сосредоточиться на том, что происходит в химической реакции, которая отличается от плавления, кипения и замораживания. Для достижения этой цели студентов можно попросить в группах сделать мини-плакаты, которые показывают изменения, происходящие в одной или нескольких реакциях, которые они наблюдали, в частности сравнивая продукты с исходными материалами и демонстрируя, чем они отличаются.Этому можно способствовать, используя новые названия продуктов, такие как «сажа» или «углекислый газ». Затем студенты представляют свои плакаты классу.

Итоговое обсуждение в классе должно выявить идеи учащихся, изучить альтернативы и перейти к более общепринятым научным взглядам на химические реакции.

Должны быть выполнены задания, которые проверят полезность модели химических реакций и дополнительно укрепят представления учащихся о том, что представляет собой химическая реакция. Студентов можно также побудить сравнить продукты с исходными материалами.Например, студенты могут исследовать ржавление стального гвоздя в различных условиях (например, в воздухе / воде / соленой воде).

Для дальнейшего развития понимания учащимися роли химических изменений в их жизни, они могли бы исследовать производство металлов из руд (таких как алюминий и сталь) или производство пластмасс и синтетических волокон. Акцент в этом исследовании делается на важности химических изменений в производстве материалов, которые мы используем каждый день.

Дополнительные ресурсы

Интерактивные обучающие объекты, связанные с наукой, можно найти на
Страница ресурсов для учителей FUSE.

Чтобы получить доступ к интерактивному объекту обучения, расположенному ниже, учителя должны войти в FUSE и выполнить поиск по идентификатору учебного ресурса:

  • Mystery Substances: ваш первый случай — студенты раскрывают полицейские дела, определяя чистые вещества и компоненты смесей. Они проводят химические испытания загадочного вещества, такого как соль, пищевая сода или сахар, а также наблюдают и записывают, как каждое вещество реагирует с рядом жидкостей и при нагревании. Затем они обращаются к своей таблице данных о химических свойствах и используют ее для сопоставления загадочного вещества или веществ, обнаруженных на месте преступления.Этот учебный объект является одним из пяти объектов.
    Идентификатор учебного ресурса: K6ZRNX
  • Загадка сокровищ — ученики должны открыть металлическую дверь в сокровищницу, растворив ее кислотами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.