Пособие-репетитор по химии

ЗАНЯТИЕ 10
10-й класс (первый год обучения)

Продолжение. Начало см. в № 22,/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15/2006

Классификации химических реакций

План

1. Химическая система.

2. Классификация химических реакций по:

а) изменению состава реагентов и продуктов;

б) изменению степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагентов;

в) тепловому эффекту;

г) участию катализатора;

д) направлению протекания;

е) агрегатному состоянию участвующих в реакции веществ.

Химическая система – это совокупность частиц и существующих между ними взаимодействий. Система является изолированной (замкнутой), если между ней и прилегающими системами отсутствует обмен как веществами, так и энергией.

Химические реакции можно классифицировать по различным признакам.

• П о и з м е н е н и ю  с о с т а в а  р е а г е н т о в  и  п р о д у к т о в  р а з л и ч а ю т:

реакции соединения – из нескольких веществ более простого строения образуется одно – более сложного строения, например:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄;

реакции разложения – одно сложное вещество разлагается на несколько веществ более простого строения, например:

СaCO₃ CaO + CO₂;

реакции замещения – реагируют простое и сложное вещества, в ходе реакции атомы простого вещества замещают часть атомов в сложном веществе, например:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂;

реакции обмена – два сложных вещества обмениваются своими составными частями, например:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O.

• П о  и з м е н е н и ю  с т е п е н е й  о к и с л е н и я  а т о м о в  э л е м е н т о в,  в х о д я щ и х
в  с о с т а в  р е а г е н т о в,  р а з л и ч а ю т:

окислительно-восстановительные реакции (ОВР), протекающие с изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав окислителя и восстановителя, например:

2NaNO₃ 2NaNO₂ + O₂;

реакции, протекающие без изменения степеней окисления, например:

H₂SO₄ + Сa(OH)₂ = CaSO₄ + 2H₂O.

• П о  т е п л о в о м у  э ф ф е к т у  р е а к ц и и  р а з л и ч а ю т:

экзотермические реакции – идут с выделением теплоты, например:

С + О₂ СО₂ + Q;

эндотермические реакции – идут с поглощением теплоты, например:

N₂ + О₂ 2NO – Q.

• П о  у ч а с т и ю  к а т а л и з а т о р а  р а з л и ч а ю т:

каталитические реакции – протекают с участием катализатора, например:

некаталитические реакции – протекают без участия катализатора, например:

2Н₂ + О₂ 2Н₂О.

• П о  н а п р а в л е н и ю  п р о т е к а н и я   р е а к ц и й  р а з л и ч а ю т:

обратимые реакции – в зависимости от условий могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении, например:

СО₂ + H₂О H₂СО₃;

необратимые реакции – протекают только в прямом направлении, завершаются полным превращением реагентов в продукты, например:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + Н₂О + CO₂.

• П о  а г р е г а т н о м у  с о с т о я н и ю   у ч а с т в у ю щ и х  в  р е а к ц и и  в е щ е с т в
р а з л и ч а ю т:

гомогенные реакции, в которых реагирующие частицы не отделены друг от друга какими-либо граничными поверхностями, а составляют единое целое, например:

2СО + О₂ = 2СО₂;

гетерогенные реакции, в которых реагирующие вещества разделены граничными поверхностями, например:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂.

Тест по теме «Классификации химических реакций»

1. Неверными являются утверждения, что получение аммиака из азота – это процесс:

а) разложения;

б) каталитический;

в) обратимый;

г) эндотермический.

2. Верно утверждение, что реакция нейтрализации – это реакция:

а) окислительно-восстановительная;

б) обмена;

в) всегда обратимая;

г) каталитическая.

3. Хлорид железа(II) нельзя получить реакцией:

а) соединения; б) разложения;

в) замещения; г) обмена.

4. Укажите верное утверждение:

а) все реакции замещения являются окислительно-восстановительными;

б) все реакции обмена не являются окислительно-восстановительными;

в) если в реакции разложения образуется хотя бы одно простое вещество, то это окислительно-восстановительная реакция;

г) если в реакции соединения участвует хотя бы одно простое вещество, то это окислительно-восстановительная реакция.

5. К реакциям ионного обмена относится реакция между:

а) гидроксидом калия и соляной кислотой;

б) магнием и серой;

в) цинком и соляной кислотой;

г) хлоридом бария и сульфатом натрия.

6. Реакцию разложения пероксида водорода можно ускорить, используя:

а) нагревание; б) охлаждение;

в) диоксид марганца; г) кванты света.

7. Обратимой является реакция:

а) разложения угольной кислоты;

б) получения сернистой кислоты;

в) разложения гидроксида меди(II);

г) получения аммиака из простых веществ.

8. В реакции гидрирования этилена катализатором может выступать:

а) диоксид марганца;

б) платина;

в) никель;

г) реакция протекает без катализатора.

9. Электролиз – это реакция:

а) обмена; б) окислительно-восстановительная;

в) каталитическая; г) соединения.

10. Из перечисленных ниже процессов к химическим реакциям относятся:

а) горение; б) кипение;

в) возгонка; г) ржавление.

Ключ к тесту

1. Рассчитать массу фосфина, которую можно получить при гидролизе 1,75 г фосфида кальция.

Решение

(Сa₃P₂) = m(Сa₃P₂)/M(Сa₃P₂) = 1,75/182 = 0,0096 моль;

(РН₃) = 2(Сa₃P₂) = 0,0192 моль;

m(РН₃) = (РН₃)•М(РН₃) = 0,0192•34 = 0,65 г.

Ответ. 0,65 г.

2. Вычислить объем (н.у.) аммиака, который получается при нагревании 160,5 г хлорида аммония с избытком гидроксида кальция.

Ответ. 67,2 л.

3. Хлорид алюминия можно получить, пропуская хлороводород над алюминиевой стружкой. Вычислить массы реагентов и продуктов реакции, в результате которой выделилось 3,36 л (н.у.) водорода. Сколько объемов хлороводорода потребуется для получения 5 объемов водорода?

Ответ. 2,7 г Al, 10,95 г HCl, 13,35 г AlCl₃,
0,3 г H₂; 10 объемов, или 6,72 л HCl.

4. Какой объем газов (при 300 °С и нормальном давлении) выделится при полном разложении 3,33 г основного карбоната меди?

Ответ. 1,41 л.

5. Какой объем (н.у.) сернистого газа выделится при нагревании 6,16 г железа с избытком концентрированной серной кислоты?

Ответ. 3,7 л.

6. Хватит ли 50 мл 15%-го раствора уксусной кислоты ( = 1,02 г/мл) для растворения 4,8 г магния? Ответ подтвердить расчетами.

Ответ. Не хватит.

7. При прокаливании 15,6 г гидросульфита натрия масса твердого остатка составила 11,5 г. Какая часть соли разложилась?

Ответ. 66,7%.

8. Какие объемы (н.у.) кислорода и воздуха необходимы для сжигания 168 л угарного газа?

Ответ. 84 л и 400 л.

9. Какую массу соляной кислоты необходимо взять для получения 215,25 г хлорида серебра?

Ответ. 54,75 г.

10. Сколько литров (н.у.) водорода выделится при взаимодействии 10 г сплава, содержащего 28% меди, 48% магния и 24% цинка (по массе) с соляной кислотой?

Ответ. 5,3 л.

11. Какой объем (н.у.) кислорода можно получить при термическом разложении навески бертолетовой соли, в которой содержится 18,06•10²² атомов кислорода?

Ответ. 3,36 л.

Задачи на избыток-недостаток одного из реагентов

1. Смешали 7,3 г хлороводорода с 4 г аммиака. Какая масса соли при этом образуется?

Ответ. 10,7 г.

2. К 250 г 12%-го раствора нитрата серебра добавили 300 г 4%-го раствора хлорида натрия. Вычислить массу образовавшегося осадка.

Ответ. 25,3 г.

3. Раствор, содержащий 26,1 г нитрата бария, смешали с 52 мл 26%-го раствора сульфата натрия
( = 1,3 г/мл). Какие вещества и в каких количествах остались в растворе после того, как осадок был отфильтрован?

Ответ. 0,2 моль NaNO₃ и 0,02 моль Na₂SO₄.

4. Смешали 100 мл 20%-го раствора серной кислоты ( = 1,14 г/мл) и 400 г 5,2%-го раствора хлорида бария. Определить количество осадка и концентрации веществ, находящихся в растворе после отделения осадка.

Ответ. 0,1 моль BaSO₄; 2,6%-й р-р Н₂SO₄
и 1,5%-й р-р HCl.

5. Взаимодействие 13 г цинка и 0,3 моль концентрированной серной кислоты проходит с выделением сероводорода. Сколько моль концентрированной серной кислоты расходуется на солеобразование, а сколько – на окислительно-восстано- вительный процесс?

Решение

(Zn) = m(Zn)/M(Zn) = 13/65 = 0,2 моль;

0,2/4 < 0,3/5 Zn в недостатке.

На взаимодействие с 0,2 моль Zn расходуется 0,25 моль Н₂SO₄, значит, (Н₂SO₄) = 5/4(Zn).

Из 5 частей Н₂SO₄ 4 части идет на солеобразование (0,2 моль), 1 часть – на окислительно-восстановительный процесс (0,05 моль); 0,05 моль Н₂SO₄ остается в избытке.

Ответ. 0,2 и 0,05 моль.

6. К 101 мл 20%-го раствора хлорида аммония ( = 1,06 г/мл) добавили 125 мл 18%-го раствора гидроксида натрия ( = 1,2 г/мл) и полученный раствор прокипятили. Вычислить массовые доли веществ, содержащихся в конечном растворе, если потерями воды можно пренебречь.

Ответ. 9,35% NaCl, 4,4% NaOH.

7. К 250 мл 0,1М раствора нитрата магния добавили 194 мл 4,3%-го раствора гидроксида бария
( = 1,03 г/мл). Определить молярные концентрации соединений, содержащихся в растворе, если суммарный объем раствора после отделения осадка уменьшился на 4 мл.

Ответ. По 0,057 моль/л Ba(NO₃)₂ и Ba(OH)₂.

8. К 90,1 мл 12%-го раствора аммиачной селитры ( = 1,11 г/мл) прибавили 75 г 25%-го раствора гидроксида калия. Раствор выпарили, остаток прокалили. Рассчитать массы веществ в твердом остатке после прокаливания.

Ответ. 12,75 г KNO₂ и 10,36 г KOH.

9. К 100 мл 10,6%-го раствора хлорида кальция ( = 1,05 г/мл) добавили 100 мл 38,55%-го раствора карбоната натрия ( = 1,1 г/мл). Определить массовые доли соединений в полученном растворе.

Ответ. 5,7% NaCl и 15,5% Na₂CO₃.

Задачи на примеси и практический выход в реакции

1. Какой объем (н.у.) углекислого газа выделится при обработке 15 г карбоната натрия, содержащего 15% примесей, избытком соляной кислоты?

Ответ. 2,69 л.

2. Какую массу кислорода можно получить при нагревании 20 г перманганата калия, если реакция разложения протекает с выходом 86%?

Ответ. 1,74 г.

3. При обработке соляной кислотой 100 г стали, содержащей в виде примесей сульфид железа(II), выделился сероводород, на поглощение которого было затрачено 22,7 г 10%-го раствора нитрата свинца. Вычислить массовую долю серы в стали.

Ответ. 0,22%.

4. Какую массу кальция можно получить из 120 г карбоната кальция с помощью двухстадийного процесса, если выход продукта на каждой стадии составляет 90%?

Ответ. 38,88 г.

5. При обжиге 100 г известняка получили 40 г углекислого газа. Считая, что весь карбонат кальция разложился, найти его содержание в данном образце известняка.

Ответ. 90,9%.

6. Рассчитать, какую массу питьевой соды необходимо взять для погашения уксусной кислоты, чтобы получить 112 л (н.у.) углекислого газа, если массовая доля гидрокарбоната натрия в соде составляет 92%.

Ответ. 456,52 г.

7. При взаимодействии 380 г свинцового блеска с соляной кислотой образовалось 51 г сероводорода. Определить массовую долю примесей в свинцовом блеске.

Ответ. 5,66%.

8. Из 70 г негашеной извести получили 90 г гашеной извести. Определить массовую долю выхода продукта реакции по сравнению с теоретически возможным.

Решение

(СаО) = m(СаО)/M(СаО) = 70/56 = 1,25 моль;

_теор(Ca(OH)₂) = (СаО) = 1,25 моль;

_пр(Ca(OH)₂) = m_пр(Ca(OH)₂)/M(Ca(OH)₂) = 90/74 = 1,216 моль;

= _пр/_теор = 0,973, или 97,3%.

Ответ. 97,3%.

9. Определить объем (н.у.) аммиака, который можно получить действием гидроксида натрия на хлорид аммония массой 120 г, если производственные потери аммиака составляют 25%.

Ответ. 37,7 л.

10. Какое количество вещества серной кислоты прореагировало с гидроксидом калия, если в результате реакции образовалось 78 г сульфата калия, что составляет 90% от теоретически возможного?

Ответ. 0,5 моль.