Задание № 4. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: Na → NaOh → Na2co3 → Na2so4

↓

NaHCO₃

Задание № 5. Напишите уравнения реакций между серной кислотой и следующими веществами: а) цинком, б) оксидом кальция, в) карбонатом магния, г) оксидом железа (III).

Задание № 6. Хлорид железа (III) используют в радиотехнике для «травления» медных пластинок при получении печатных радиосхем. В результате травления получается хлорид меди (II) и хлорид железа (II). Напишите уравнения химических реакций.

Тема 1.6. Химические реакции

Химическая реакция – это процесс, в результате которого из одних веществ образуются другие, отличающиеся от них по составу и строению. Химические реакции можно классифицировать по следующим признакам.

1) По составу вещества:

а) реакции, идущие с изменением состава вещества (реакции соединения, разложения, замещения, обмена),

б) реакции, протекающие без изменения состава вещества.

Пример: С (графит)  С (алмаз),

3О₂ (кислород)  2О₃ (озон).

2) По изменению степени окисления химических элементов:

а) реакции, идущие без изменения степени окисления.

Пример: ,

б) реакции, идущие с изменением степени окисления – окислительно-восстановительные (ОВР).

Пример: 2 .

3) По агрегатному состоянию:

а) гетерогенные – реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях.

Пример: СаО (тв) + СО₂(г)  СаСО₃(тв),

б) гомогенные – реакции, в которых все вещества находятся в одном агрегатном состоянии.

Пример: N₂(г) + 3H₂(г)  2NH₃(г).

4) По участию катализатора:

а) некаталитические реакции, идущие без участия катализатора.

Пример: ,

б) каталитические - реакции, которые идут с только участием катализатора.

5) По направлению:

а) необратимые реакции протекают только в одном направлении до полного расходования одного из исходных веществ (,, Н₂О),

б) обратимые реакции протекают как в прямом, так и в обратном направлении.

6) По тепловому эффекту:

а) экзотермические - реакции, которые протекают с выделением теплоты Q (+Q),

б) эндотермические - реакции, которые протекают с поглощением теплоты Q (- Q).

Тепловой эффект химической реакции – количество выделенной или поглощенной в результате химической реакции теплоты.

Реакция разложения – химическая реакция, при которой из одного вещества образуется 2 или несколько новых веществ.

Реакция соединения – химические реакции, при которых из двух или нескольких веществ получается одно сложное вещество.

Реакции замещения – химические реакции, при которых атомы, составляющие простое вещество, замещают атомы одного из элементов сложного вещества.

Реакция обмена – химические реакции, при которых молекулы двух сложных веществ обмениваются атомами или атомными группами.

Скорость химических реакций (V) определяется изменением концентрации прореагировавшего или образующегося вещества в единицу времени и соответствует формуле: .

время

На скорость химических реакций влияют различные факторы:

1. Природа реагирующих веществ.

2. Для вещества в растворенном состоянии и газов скорость химических реакций зависит от концентрации реагирующих веществ.

3. Для веществ, находящихся в твердом состоянии, скорость реакции прямо пропорциональна поверхности реагирующих веществ.

Закон действующих масс (1867г., Гульдберг, Вааге) для гомогенных систем звучит так: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ.

Зависимость выражают формулой: , где а,b – коэффициенты уравнения реакции, k – константа скорости, С – концентрации реагирующих веществ.

4) При повышении температуры на каждые 10С скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза (правило Вант – Гоффа). Зависимость выражают формулой: , где  - температурный коэффициент скорости, т.е. число, характеризующее ускорение реакции при нагревании на 10С.

5) Присутствие некоторых веществ (ингибиторы и катализаторы).

Вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются, называют катализаторами.

Химическое равновесие – состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Зависимость отражается формулой: , где К_р – константа равновесия, k – константа скорости химической реакции.

Если К_р = 1, - устанавливается химическое равновесие системы.

Если К_р > 1, - продуктов реакции больше, чем реагентов.

Если К_р < 1, - продуктов реакции меньше, чем исходных веществ.

Правило смещения химического равновесия под влиянием внешних условий Ле Шателье (1884 г) звучит так:

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействия (изменение С, р, t), то химическое равновесие смещается в ту сторону, которая ослабляет данное воздействие.

Следствия принципа смещения химического равновесия Ле Шателье:

1) при повышении концентрации (С) реагирующего вещества равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции;

2) при повышении давления химическое равновесие смещается в сторону той реакции, при которой объем образующихся газов уменьшается;

3) при повышении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической реакции;

4) при понижении температуры химическое равновесие смещается в сторону экзотермического процесса.

Пример 1. Определим, как сместится химическое равновесие в реакции N₂+O₂ 2NO-Q при повышении температуры.

Согласно принципу Ле Шателье при повышении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, т.е. в данном случае - в сторону прямой реакции.

Пример 2. Определим, как сместится химическое равновесие в реакции N₂+O₂ 2NO-Q при понижении давления.

При понижении температуры химическое равновесие смещается в сторону той реакции, при которой объем образующихся газов увеличивается.

Из уравнения видно, что объёмы газов в левой и правой части уравнения одинаковые, поэтому равновесие не смещается.

Катализ – изменение скорости реакций под действием катализатора.

Гомогенный катализ – катализатор находится в таком же агрегатном состоянии, как и реагирующие вещества.

Гетерогенный катализ – агрегатные состояния катализатора и реагента различаются.

Окислительно – восстановительными реакциями (ОВР) называют реакции, которые протекают с изменением степени окисления элементов.

Восстановитель – атом или ион, который отдает электроны и окисляется. Окислитель - атом или ион, который принимает электроны и восстанавливается.

Восстановление – процесс принятия электронов. Окисление – процесс отдачи электронов.

По распределению функций окислителя и восстановителя выделяют следующие типы ОВР:

1. Межмолекулярная ОВР – реакция, в которой функции окислителя и восстановителя выполняют разные реагирующие вещества.

2. Внутримолекулярная ОВР – реакция, в которой изменение степени окисления атомов происходит в одной и той же молекуле.

3. Реакция диспропорционирования – реакция, при которой окислительные и восстановительные функции выполняют атомы одного элемента в одной и той же степени окисления.

4. Реакция конмутации – реакция, в результате которой химический элемент, окисляясь и восстанавливаясь, приобретает одинаковую степень окисления.