Материал: Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

3. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. РАСЧЕТЫ ПО УРАВНЕНИЯМ РЕАКЦИЙ

Классификация химических реакций. Реакции соединения, раз­ ложения, замещения, двойного обмена. Обменные и окислитель­ но-восстановительные реакции.

Тепловой эффект химической реакции. Реакции экзотермические и эндотермические. Направление протекания химических реакций. Реакции обратимые и необратимые.

Уравнения химических реакций. Подбор стехиометрических коэффициентов в уравнениях обменных реакций. *

Расчеты по уравнениям реакций. Определение количества ве­ щества и массы реагентов и продуктов. Определениеобъема газо­ образных реагентов и продуктов. Теоретический и практический выход продукта реакции. Степень чистоты химических веществ.

20

эндотермические реакции, Дотекающие с эндя-эффек- то м - п о г л о щ е н и е м энергии в форме теплоты (—<?):

Ы2 + 0 2 = 2Ж) - <?

3) По направлению:

необратимые реакции, которые протекают только в пря­ мом направлении и завершаются п о л н ы м превращением реагентов, в продукты (т.е. реакции идут до конца слева направо):

А1283 + 6НГ20 = 2А1(ОН)3| + ЗН28 |

обратимые реакции, которые протекают одновременно ^ в прямом и обратном направлениях, при этом реагенты превращаются в продукты лишь ч а с т и чн о (т. е. реакции не

Необратимость химической реакции подчёркивается в уравнении знаком равенства (= ) между формулами реаген­ тов (слевд) и формулами продуктов (справа)^ а обратимость реакции - специальным знаком-противоположно направлен­ ными стрелками (*±).

4) По изменению степеней окисления:

обменные регшщи, протекающие, без и зм ен е н и я сте­ пеней окисления всех элементов, входящих в исходные ве­ щества: ^ *

К'О'УР ч- Н ^г"1= К^Вг”1 + Н^СТ"

(не следует отождествлять понятия «обменные реакции»

и«реакции двойного обмена» из разных классификаций, поскольку обменными могут быть также реакции соединения

иразложения, если они протекают без изменения степеней

Любые химические реакции (вне зависимости от агрегат­ ного состояния веществ и среды) изображаются молекуляр­ ными уравнениями, т. е. набором молекулярных формул реа­ гентов и продуктов с соответствующими стехиометричес­ кими коэффициентами. Установление коэффициентов а, Ь, с,

21

и <1превращает схему реакции А + В -►С + И в уравнение

Записывается схема протекающей реакции:

ИаОН + Н3Р 04 = На3Р04 + Н20.

Для сохранения числа атомов каждого элемента до и после реакции (слева и справа в уравнении) подбираются дополнительные множители, начиная с самого сложного по составу вещества (Ка3Р 0 4):

•слева 1 атом Р-справа 1 атом Р (множитель 1), но слева 1 атом Ка-справа 3 атома Ка (множитель 3).

Следовательно, в схеме реакции перед формулой Ка3Р 0 4 ставится коэффициент 1 (обычно опускается, по подразуме­ вается), перед Н3Р 0 4-коэффициент 1 и перед КаОН-коэф­

Затем подбирается коэффициент для Н20:

слева 6 атомов Н-справа 2 атома Н (множитель 3). Следовательно, перед формулой воды ставится коэф­

фициент 3: .

ЗИаОН + Н3Р 04 = Ка3Р04 + ЗН20.

Теперь слева неправа в уравнении число атомов каждого элемента одинаково, в чем следует убедиться проверкой. Проверка проводится по тому,элементу, число атомов кото­ рого при подборе коэффициентов не^сравнивалось (в данном примере - кислород):

слева 7 атомов О-справа 7 атомов О. Подбор коэффициентов проведен правильно. Уравнение химической реакции, например

. (1)А1(ОН)3 + ЗНС1 = (1)А1С13 + ЗН20

показывает не только к а ч ес тв е н н ы й аспект этой реакции (т. ег химическую природу реагентов и продуктов), но также и к о л и ч е с т в е н н о е отношение между прореагировав­ шими без остатка исходными веществами и образовавши­ мися из них конечными веществами, а именно:

а) 1 моль гидроксида алюминия А1(ОН)3 реагирует пол­ ностью с 3 моль хлороводорода НС1,

б) из 1 молЬ А1(ОН)3 и 3 моль НС1 образуется 1 моль хлорида алюминия А1С13 и 3 моль воды Н20 .

22

Очевидно,,что если в реакцию вступит другое количество А1(ОН)3, например.0,5. моль, то с ним прореагирует 1,5 моль НС1 и при этом получится 0,5 моль А1С13 и 1,5 моль Н20.

Поэтому на основе правильно составленных уравнений реакций можно проводить количественный рас чёт-опре­ делять количества и массы реагентов и продуктов, если задано количество (или масса) одного из веществ в реакции.

Для некоторой химической реакции

гдепА, пВ9 ис, л0, .. .-количества вступивших Вчреакцию реагентов и образовавшихся продуктов. _ '

Если количество одного из веществ известно (например, ис), то можно рассчитать участвующие в реакции количества остальных веществ (йа , «в, «г),...)."

От количеств реагентов и продуктов с помощью уравне­ ния (2) можно перейти к их массам:

Если масса одного из веществ задана, например т с , то можно ,рассчитать массы остальных веществ в данной реакции.

При участии в реакции г а з о о б р а з н ы х веществ чаще рассчитывают не их массы, ,а объемы. Так, для реакции

аА 4- &В(г) 4-... = сС 4* <^П(Г) 4*ж.

4уравнение (17) изменяется для газообразных веществ (В.и И) в соответствии с уравнением (4):

Зная одно из значений (тА, Кв, т с , К0), можно рассчитать по уравнению (18) значения всех остальных величин. х

Однако далеко не всегда берут пропорциональные коли­ чества и массы реагирующих веществ. Часто один из реаген­ тов берется в избытке (а следовательно, другой реагент-в недостатке) по причинам, которые станут ясны позже. Очевидно, что если в реакции

23