Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 34. Класифікація хімічних реакцій
Завдання 398
Приклади класифікації реакцій за ознаками
Наведіть по одному прикладу рівнянь реакцій для таких випадків: а) ендотермічної реакції розкладу; б) реакції сполучення між газами; в) окисно-відновної реакції розкладу; г) екзотермічної реакції між твердою та газуватою речовинами; д) окисно-відновної реакції заміщення між твердою та рідкою речовинами.
Розв’язання
Обираємо реакцію розкладу калій перманганату, яка потребує нагрівання (ендотермічна): 2KMnO4tK2MnO4+MnO2+O2↑.
Записуємо реакцію сполучення водню з киснем (газ + газ): 2H2+O2=2H2O.
Беремо розклад мідного(II) гідроксиду, де мідь змінює ступінь окиснення (хоча тут це не ОВР, краще взяти розклад нітрату міді або інший приклад ОВР-розкладу). Візьмемо розклад олов'яного(IV) хлориду: 2SnCl4t2Sn+2Cl2 (це рідше, краще класичний приклад). Давайте візьмемо розклад нітрату міді(II): 2Cu(NO3)2t2CuO+4NO2↑+O2↑ (ОВР, оскільки виділяється кисень).
Записуємо взаємодію негашеного вапна з водою (тверде + газова/рідка? Ні, вода рідина). Треба тверде + газ. Приклад: горіння вуглецю у повітрі (C+O2=CO2) — це сполучення. Для екзотермічної між твердою та газуватою речовиною підійде взаємодія кальцію з киснем: 2Ca+O2=2CaO (тверде + газ).
Записуємо реакцію заміщення між твердим металом і рідиною (кислота): Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑.
Класифікація реакцій за числом і складом реактантів
Чи можна однозначно класифікувати такі реакції за числом і складом реактантів (схемами A+B→C+D тощо): а) взаємодія крейди (CaCO3) з розчином нітратної кислоти; б) горіння вуглецю; в) горіння метану? Обґрунтуйте свою думку.
Розв’язання
Взаємодія крейди з кислотою: CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2↑. Тут три речовини утворюються з двох, але це реакція обміну (схема AB+CD→AD+CB+E), хоча за класичними схемами (A+B→C+D) вона не вписується ідеально через утворення води та газу одночасно.
Горіння вуглецю: C+O2=CO2 (сполучення, A+B→C) або 2C+O2=2CO (сполучення). У обох випадках схема сполучення.
Горіння метану: CH4+2O2=CO2+2H2O. Тут дві речовини утворюються з двох, але це не реакція заміщення (не виходить просте тіло) і не класичний обмін (зміна ступенів окиснення). Це окисно-відновна реакція спалювання.
Відповідь:
а) Так, це реакція обміну (хоча з утворенням газу та води); б) Так, це реакція сполучення; в) Ні, однозначно не можна, оскільки це окисно-відновна реакція спалювання, яка не підпадає під класичні схеми заміщення чи обміну, хоча формально схожа на обмін.
Завдання 401
Способи одержання солей
Навести по одному прикладу рівнянь реакцій для таких способів отримання солей: а) солі безоксигенової кислоти реакцією сполучення; б) солі оксигеновмісної кислоти реакцією сполучення; в) реакція заміщення з кислотою; г) реакція заміщення із сіллю; д) реакція обміну з кислотним оксидом; е) реакція обміну з основним оксидом; ж) реакція обміну з нерозчинною сіллю; и) реакція обміну з нерозчинним гідроксидом; к) реакція обміну з розчинною сіллю; л) реакція обміну з нерозчинною кислотою.
Розв’язання
а) Реакція сполучення для солі безоксигенової кислоти (наприклад, хлориду): 2Na+Cl2=2NaCl.
б) Реакція сполучення для солі оксигеновмісної кислоти (наприклад, сульфату): SO3+H2O=H2SO4, потім H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O (або безпосередньо: SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O).
в) Реакція заміщення з кислотою (метал + кислота): Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑.
г) Реакція заміщення із сіллю (метал + сіль): Fe+CuSO4=FeSO4+Cu.
д) Реакція обміну з кислотним оксидом (кислота + основний оксид): CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O.
е) Реакція обміну з основним оксидом (основа + кислотний оксид): Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O.
ж) Реакція обміну з нерозчинною сіллю (кислота + сіль): 2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑.
и) Реакція обміну з нерозчинним гідроксидом (кислота + основа): 2HNO3+Cu(OH)2=Cu(NO3)2+2H2O.
к) Реакція обміну з розчинною сіллю (сіль + сіль): Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl.
л) Реакція обміну з нерозчинною кислотою (основа + кислота): 2KOH+H2SiO3=K2SiO3+2H2O.
Записати рівняння реакцій одержання кислот за такими способами: а) взаємодією двох оксидів; б) взаємодією кислоти й солі; в) взаємодією двох простих речовин (із наступним розчиненням продукту у воді).
Розв’язання
а) Взаємодія кислотного оксиду з водою (вода — оксид водню): SO3+H2O=H2SO4. Якщо строго два оксиди без води: реакція між кислотним та основним оксидом дає сіль, а не кислоту. Можливо, автор мав на увазі N2O5+H2O=2HNO3. Припустимо, що «вода» врахована як оксид або додано окремим пунктом. Якщо строго два оксиди: SO3+Na2O=Na2SO4 (сіль). Отже, для отримання саме кислоти з двох оксидів без води неможливо. Найімовірніше, мається на увазі реакція з водою: CO2+H2O=H2CO3.
б) Взаємодія кислоти й солі (реакція обміну, якщо утворюється слабша кислота): HCl+NaHSO4 не дає нової кислоти в розчині. Краще: H2SO4(конц)+2NaCl=Na2SO4+2HCl↑ (отримання хлорної кислоти).
в) Взаємодія двох простих речовин: спалювання фосфору P+O2=P2O5, потім розчинення у воді P2O5+3H2O=2H3PO4.
Відповідь:
а) SO3+H2O=H2SO4 (де H2O розглядається як оксид); б) H2SO4+2NaCl=Na2SO4+2HCl↑; в) 4P+5O2=2P2O5, потім P2O5+3H2O=2H3PO4.
Завдання 403
Одержання плюмбум(2+) сульфіду
Записати рівняння реакції одержання плюмбум(2+) сульфіду (PbS) трьома способами: а) реакцією сполучення; б) реакцією заміщення; в) реакцією обміну.
Розв’язання
а) Реакція сполучення (прості речовини): Pb+S=PbS.
б) Реакція заміщення (метал + складна речовина): Pb+H2S=PbS↓+H2 (або взаємодія з оксидом, якщо є сульфідна кислота). Простіше: реакція свинцю з розчином сульфіду водню (газ) або іншим джерелом сульфід-іонів. Прийдемо до варіанту: Pb+H2S=PbS+H2.
в) Реакція обміну (сіль + сіль): Pb(NO3)2+Na2S=PbS↓+2NaNO3.
Записати рівняння реакції одержання купрум(2+) сульфату (CuSO4) трьома способами: а) реакцією сполучення; б) реакцією заміщення; в) реакцією обміну.
Розв’язання
Реакція сполучення: взаємодія оксиду міді(II) з сірчаною кислотою (CuO+H2SO4→CuSO4+H2O).
Реакція заміщення: взаємодія цинку (або магнію, заліза) з розчином купрум(II) сульфату (Zn+CuSO4→ZnSO4+Cu).
Реакція обміну: взаємодія купрум(II) оксиду або гідроксиду з сірчаною кислотою, або реакція між двома солями (наприклад, CuCl2+H2S→CuS↓+2HCl — тут утворюється нерозчинна сіль).