Методичка_1курс

3. Обратимость реакций: необратимые и обратимые. Реакции, протекающие в одном направлении и приводящие к прак-

К необратимым относятся реакции, протекающие в растворах, в результате которых образуются:

малорастворимые соединения; малодиссоциирующие вещества (слабые электролиты); газообразные соединения.

Знаки ↓ и ↑, стоящие при формуле вещества, означают, что это вещество удаляется из сферы реакции в виде осадка (↓) или газа (↑).

Обратимые реакции протекают в противоположных направлениях до равновесного состояния, в котором прямая и обратная реакции идут с равными скоростями (динамическое равновесие).

К обратимым относятся реакции, в которых участвуют слабые электролиты, газообразные вещества и малорастворимые соединения, присутствующие как в исходных веществах, так и продуктах.

AgCl↓ + NaI →← AgI↓ + NaCl.

Равновесие обратимых реакций может смещаться (влево или вправо) в зависимости от внешних условий (температуры, давления, соотношения концентраций).

22

4. Знак теплового эффекта. Реакции, протекающие с выделением теплоты, называют экзотермическими, а с поглощением теплоты – эндотермическими:

Для протекания реакций различных типов требуется определенная температура. Количество теплоты, выделенной или поглощенной в результате необратимого протекания реакции (при постоянных температуре и давлении), называют тепловым эффектом процесса.

5. По числу фаз различают гомогенные и гетерогенные реакции. Фаза – это часть системы, ограниченная физической поверхностью раздела. Гомогенные реакции протекают в однородной среде, не имеющей физических границ раздела между отдельными частями (т. е. в системах, состоящих из одной фазы):

NH4Cl(р-р) + KOH(р-р) → NH4OH(р-р) + KCl(р-р);

Н2(г) + Cl2(г) → 2HCl(г).

Гетерогенные реакции протекают в неоднородной среде, разделенной на отдельные части физическими границами раздела (т. е. в системах, состоящих из нескольких фаз):

Fe(тв) + 2 HCl (р-р) → FeCl2(р-р) + H2 (г);

Na2SO4(р-р) + ВаСl2(р-р) → ВаSO4(тв) + 2NaCl(р-р).

Химические реакции записываются с помощью молекулярных или ионно-молекулярных уравнений реакций, так как реакции в

23

растворах электролитов, согласно теории электролитической диссоциации, являются реакциями между ионами.

При составлении ионно-молекулярных уравнений реакций следует помнить:

1)малорастворимые, малодиссоциирующие и газообразные вещества записывают в виде молекул;

2)растворимые сильные электролиты, как полностью диссоциированные, записывают в виде ионов;

3)сумма электрических зарядов ионов левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов правой части.

Вводных растворах практически полностью распадаются на ионы следующие соединения:

1. Сильные кислоты: НNO3, HCl, HBr, HI, HClO4, HМnO4, H2SO4 .

2.Сильные основания, т.е. гидроксиды щелочных и щелочно-

земельных металлов: LiOH, KOH, NaOH, Ba(OH)2 и т.д.

3.Все хорошо растворимые в воде соли (NaCl, KNO3, Na2SO4, FeCl3 и др.).

Кислые (KHCO3, Na2HPO4, NaHS и др.) и основные (ZnOHCl, Al(OH)2NO3, CrOHSO4 и др.) соли диссоциируют в водных растворах как сильные электролиты по первой ступени. В ионномолекулярных уравнениях кислые и основные соли записываются

ввиде ионов, которые образуются в результате диссоциации по первой ступени.

Как слабые электролиты в водных растворах ведут себя следующие соединения:

1.Органические кислоты (CH3COOH, H2C2O4 ,HCOOH и др.), а также слабые неорганические кислоты (H2S, H2SO3, HCN, H2CO3, HClO, НNO2, H2SiO3, H3BO3 и другие).

2.Все малорастворимые в воде основания (Cu(OH)2, Cr(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Al(OH)3 и другие, а также NH4OH).

Оксиды и H2O в ионно-молекулярных уравнениях записываются

ввиде молекул.

24

Методика проведения реакций капельным методом

1.Капельные реакции выполняются на стеклянных пластинах. Для предотвращения растекания капель пластины перед началом работы необходимо просушить или протереть насухо фильтровальной бумагой.

2.Реакции проходят в результате простого совмещения капель используемых реагентов. Перемешивание растворов идет в течение одной или нескольких секунд при слиянии капель и не требует дополнительного механического воздействия.

3.На стекло наносят только по одной капле каждого из реагирующих веществ.

4.Последовательность нанесения капель реагентов далее указана в разделе “Выполнение опыта”.

5.При нанесении капель капилляр не должен касаться пластины или ранее нанесенных капель для предотвращения загрязнения растворов.

ОПЫТ 2.1. РЕАКЦИИ ОБМЕНА

2.1.1. Реакции, протекающие с образованием осадков

Выполнение опыта

Получите капельным методом малорастворимые соединения: иодид свинца(II) PbI2, сульфат свинца(II) PbSO4 и гидроксид меди(II) Cu(OH)2. Полученный гидроксид Cu(OH)2 сохраните для опыта 2.1.3.

Оформление опыта

Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионномолекулярных формах, расставьте коэффициенты. Отметьте цвета выпавших осадков.

25

Запись реакции Pb(NO3)2 с KI, приведенную далее, используйте как образец оформления:

2.1.2.Реакции, протекающие с образованием неустойчивых соединений и газов

Выполнение опыта

В пробирку внесите 5-6 капель раствора хлорида аммония и добавьте 2-3 капли раствора гидроксида натрия. Подогрейте пробирку на водяной бане. Выделяющийся газ определите по запаху и посинению красной лакмусовой бумаги, смоченной водой (бумажку следует держать над пробиркой, не касаясь стенок, во избежание попадания на нее щелочи).

Реакцию карбоната калия K2CO3 с соляной кислотой HCl выполните капельным методом. Какой газообразный продукт образуется при вытеснении слабой неустойчивой угольной кислоты сильной кислотой?

Оформление опыта

Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионномолекулярной формах, расставьте коэффициенты. Отметьте наблюдения. Какие газообразные продукты образуются в результате реакций?

26

1) NH4Cl + NaOH → NH4OH + NaCl молекулярное уравнение,

NH3↑ + H2O

NH4+ + ОН- → NH3↑ + H2O ионно-молекулярное уравнение;

2)K2CO3 + HCl →... .

2.1.3.Реакции, протекающие с образованием малодиссоциирующих соединений

Выполнение опыта

Реакции гидроксида натрия NaOH и гидроксида меди(II) Cu(OH)2 с соляной кислотой HCl выполните капельным методом.

Оформление опыта

Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионномолекулярных формах. Отметьте наблюдения. Подчеркните малодиссоциирующие вещества.

1) (NaOH + фенолфталеин) + HCl → NaCl + H2O,

(ОН- + фенолфталеин) + Н+ → H2O;

цвет цвет

2) Cu(OH)2↓ + HCl →... .

ОПЫТ 2.2. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ

Выполнение опыта

Гранулу металлического цинка положите на пластинку и капните на нее соляной кислотой. Наблюдайте образование газообразного водорода. Кусочек железной проволоки положите на пластинку

27

и капните на него раствором сульфата меди(II) CuSO4. Наблюдайте выделение меди.

Оформление опыта

Напишите уравнения в молекулярной и ионно-молекулярной формах. Составьте электронный баланс, расставьте коэффициенты. Отметьте наблюдения.

ОПЫТ 2.3. РЕАКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ

Выполнение опыта

Капельным методом получите гидроксид железа(II) Fe(OH)2. Отметьте цвет осадка. В процессе работы (3–5 мин) наблюдайте за изменением цвета в результате окисления кислородом воздуха гидроксида железа(II) Fe(OH)2 до гидроксида железа(III) Fe(OH)3.

В пробирку налейте 1 мл раствора гидроксида кальция Са(ОН)2. Пропустите через него диоксид углерода СО2, полученный в аппарате Киппа, до исчезновения первоначально выпавшего карбоната кальция в результате образования растворимого гидрокарбоната кальция.

Оформление опыта

Напишите уравнения в молекулярной и ионно-молекулярной формах. Отметьте наблюдения, расставьте коэффициенты в окис-

28

лительно-восстановительной реакции, используя метод электронного баланса:

1) FeSO4 + NaOH →... ↓

СаСО3↓ + СО2↑ + H2O →... .

ОПЫТ 2.4. РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ

Выполнение опыта

В опыте проводится реакция термического разложения дихромата аммония (NH4)2Cr2O7 и кристаллогидрата сульфата меди(II) CuSO4 5H2O. В фарфоровую чашку насыпьте небольшое количество (один микрошпатель 0,1÷0,2 г) сухой соли дихромата аммония, прикройте ее сверху стеклянной воронкой. Поставьте чашку на асбестовую сетку железного штатива и нагрейте ее на огне газовой горелки. Наблюдайте за изменением цвета соли в процессе нагревания, возгорания соли. Отметьте цвет образовавшегося оксида хрома(III).

Разложение (обезвоживание) кристаллогидрата сульфата меди проведите аналогично. Наблюдайте за изменением цвета соли при нагревании и за конденсацией паров на стенках стеклянной воронки. Что происходит при остывании соли?

Оформление опыта

Напишите уравнения реакций. Коэффициенты в первой реакции расставьте, используя метод электронного баланса. Отметьте наблюдения.

29

ОПЫТ 2.5. РЕАКЦИИ, ПРОТЕКАЮЩИЕ С ИЗМЕНЕНИЕМ СТЕПЕНЕЙ ОКИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Выполнение опыта

Проведите капельным методом реакции, перечисленные в разделе “Оформление опыта”. Последовательность нанесения капель соответствует записи реагентов в реакциях. Наблюдайте за изменением цвета растворов.

Оформление опыта

Напишите уравнения ОВР в молекулярной и ионно-мо- лекулярной формах. Расставьте коэффициенты, используя метод электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель. Отметьте наблюдения.

1) Cr2(SO4)3 + 10NaOH + 3Н2О2 → 2Na2CrО4 + 3Na2SO4 +