Маршрут занятия
Повторение и мини-диагностика
Материал прошлого занятия
В течение 15 минут выполните отдельный тренажёр по электронной конфигурации, классификации неорганических веществ, характеру оксидов и амфотерности.
1. Классификация химических реакций
Химическую реакцию можно характеризовать по разным признакам. Поэтому одна и та же реакция обычно относится сразу к нескольким группам.
По числу и составу исходных веществ и продуктов
| Тип реакции | Общая схема | Пример | Как распознать |
|---|---|---|---|
| Соединение | A + B → AB | 2Mg + O₂ → 2MgO | Из нескольких веществ образуется одно сложное вещество. |
| Разложение | AB → A + B | CaCO₃ → CaO + CO₂ | Из одного сложного вещества образуется несколько веществ. |
| Замещение | A + BC → AC + B | Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ | Простое вещество замещает один из элементов в сложном веществе. |
| Обмен | AB + CD → AD + CB | Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl | Два сложных вещества обмениваются составными частями. |
Другие признаки классификации
| Признак | Группы реакций | Пояснение |
|---|---|---|
| Изменение степени окисления | окислительно-восстановительные и протекающие без изменения степеней окисления | Подробно этот признак и электронный баланс будут изучаться на следующем занятии. |
| Тепловой эффект | экзотермические и эндотермические | Экзотермические реакции сопровождаются выделением теплоты, эндотермические — её поглощением. |
| Направление протекания | обратимые и необратимые | Обратимая реакция при данных условиях может идти в прямом и обратном направлениях; её обозначают знаком ⇄. |
| Участие катализатора | каталитические и некаталитические | Каталитическая реакция протекает с участием катализатора. |
| Агрегатное состояние | гомогенные и гетерогенные | В гомогенной системе нет границы раздела фаз; в гетерогенной реагенты находятся в разных фазах или реакция идёт на поверхности. |
Пример полной характеристики
Это реакция соединения, обратимая, экзотермическая и гомогенная. В промышленности она протекает с участием катализатора, поэтому является также каталитической.
Тренажёр: классификация реакций
Для каждой реакции выберите характеристику по указанному признаку. После проверки исправьте ошибки и повторите попытку.
2. Скорость химической реакции
Химические реакции протекают с различной скоростью. Взрывное превращение может завершиться за доли секунды, горение — за секунды или минуты, а коррозия металла продолжается месяцы и годы.
Скорость гомогенной химической реакции характеризуют изменением молярной концентрации одного из участников реакции за единицу времени:
При расходовании реагента его концентрация уменьшается, а концентрация продукта увеличивается. Знак изменения различен, но численное значение скорости считают положительным. Для гетерогенных реакций особенно важно учитывать площадь поверхности соприкосновения веществ.
Почему происходит реакция
Для химического превращения частицы реагентов должны столкнуться. Однако не каждое столкновение приводит к реакции: частицы должны обладать достаточной энергией и подходящим образом сблизиться. Поэтому скорость зависит от числа эффективных столкновений за единицу времени.
3. Факторы, влияющие на скорость реакции
| Фактор | Как обычно изменяется скорость | Объяснение | Пример |
|---|---|---|---|
| Природа реагентов | Зависит от строения и свойств веществ. | Разным частицам требуется разная энергия для разрушения старых и образования новых связей. | Магний с кислотой реагирует активнее меди. |
| Концентрация | При увеличении концентрации реагентов скорость обычно возрастает. | В единице объёма находится больше частиц, поэтому столкновения происходят чаще. | Металл обычно быстрее реагирует с более концентрированным раствором кислоты. |
| Давление газов | При повышении давления скорость газовой реакции обычно возрастает. | Газ сжимается, его концентрация увеличивается, столкновения учащаются. | Реакции между газами в сжатой смеси. |
| Температура | При повышении температуры скорость обычно возрастает. | Частицы движутся быстрее, чаще сталкиваются и чаще обладают энергией, достаточной для реакции. | Многие превращения при нагревании идут заметно быстрее. |
| Площадь поверхности | Измельчение твёрдого реагента ускоряет гетерогенную реакцию. | Увеличивается площадь контакта веществ. | Порошок реагирует быстрее крупного куска того же вещества. |
| Катализатор | Изменяет скорость реакции; в школьных примерах обычно ускоряет её. | Открывает другой путь реакции с меньшей энергией активации. | MnO₂ ускоряет разложение пероксида водорода. |
4. Катализ
Катализатор — вещество, которое изменяет скорость химической реакции, участвуя в её промежуточных стадиях, но восстанавливаясь к завершению процесса. Катализатор не входит в суммарное уравнение реакции как расходуемый реагент.
Что делает катализатор
- предоставляет другой путь превращения;
- уменьшает энергию активации;
- ускоряет достижение химического равновесия, но не изменяет его положение;
- не изменяет тепловой эффект реакции.
Ингибитор — вещество, замедляющее химическую реакцию. Ферменты — биологические катализаторы, действующие избирательно.
Итоговый тренажёр
Скорость реакции и катализ
Выполните отдельный тренажёр: определите изменённый фактор, спрогнозируйте изменение скорости и объясните результат на уровне столкновений частиц.
Домашняя работа
- Перечитать §§ 5–6, с. 23–33. Выписать определения реакций соединения, разложения, замещения и обмена.
- Расставить коэффициенты и определить тип каждой реакции по числу и составу веществ:
Al + O₂ → Al₂O₃
CaCO₃ → CaO + CO₂
Fe + HCl → FeCl₂ + H₂
BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + NaCl - Письменно объяснить, какой фактор скорости используется в каждой ситуации: измельчение твёрдого вещества; охлаждение продуктов; повышение концентрации реагента; добавление катализатора.
- Подготовка к следующему занятию: повторить правила определения степеней окисления и определить степени окисления элементов в H₂, O₂, H₂O, HCl, FeCl₂ и KMnO₄.