§13. Класифікація хімічних реакцій

Кожен хімік, незалежно від того, з якими речовинами працює, має знати, як відбуваються хімічні реакції. Його повинні цікавити не лише зовнішні ефекти, якими супроводжуються реакції, – вибух, спалах, зміна кольору, поява або розчинення осаду, виділення газу, поява запаху, але й механізми їх перебігу. А для практичних цілей хімік має знати, з якими швидкостями відбуваються хімічні реакції, яка кількість енергії виділяється чи поглинається при цьому, як можна прискорити, або, навпаки, уповільнити перебіг реакції. Ці питання посідають центральне місце в сучасній хімії. Чим глибше і детальніше хімік знає властивості речовин, їх будову і перетворення, тим впевненіше він може діяти в своїх синтезах.

Хімічна реакція – це явище, під час якого руйнуються сполуки і структури реагентів й утворюються нові сполуки продуктів реакції.

У світі, що нас оточує, постійно відбувається величезна кількість хімічних реакцій. У кожній з них беруть участь найрізноманітніші речовини з різними властивостями. Але, незважаючи на це, всі реакції можна згрупувати у кілька основних типів за низкою ознак. За основу класифікації хімічних реакцій найчастіше беруть зміни в кількості вихідних речовин та речовин, що утворилися внаслідок реакції.

Реакції розкладу – це реакції, в результаті яких з однієї речовини утворюється кілька нових речовин. Наприклад, при нагрівані калій хлорат розкладається на калій хлорид і кисень:
2KCIO₃ = 2KCI + O₂

Реакції сполучення – це реакції, в результаті яких з двох або кількох вихідних речовин утворюється одна нова речовина. Наприклад: реакцію горіння вугілля можна виразити таким рівнянням реакції: С+О₂ = СО₂.

Проведемо дослід. Якщо до негашеного вапна (СаО) добавити воду, утворюється гашене вапно Са(ОН)₂. Реакцію можна виразити таким рівнянням реакції: СаО + Н₂О = Са(ОН)₂. + Q. Реакція супроводжується виділенням тепла.

Рис. 34. Реакція гасіння вапна.

Реакції заміщення – це реакції між простою і складною речовинами, у процесі яких атоми простої речовини заміщують атоми одного з елементів складної речовини, утворюючи нову просту і нову складну речовини. Наприклад, якщо опустити залізний цвях у розчин купрум (ІІ) сульфату внаслідок реакції утвориться розчин ферум сульфату, а на цвяху осяде чиста мідь: Fe +CuSO₄ = FeSO₄ + Cu.

Цю реакію застосовують в техніці для оміднення залізних проводів.

Рис. 35. Реакція заміщення між залізом і купрум (ІІ) сульфатом.

Реакції обміну – це реакції, у процесі яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами, утворюючи дві нові речовини: KI + AgNO₃ = AgI + KNO₃.

Хімічні реакції можна класифікувати за такими ознаками: тепловим ефектом (екзотермічні і ендотермічні), ознакою оборотності (оборотні і необоротні реакції). Інколи хімічні реакції класифікують також за ознакою зміни ступеня окиснення реагуючих елементів. При цьому як окрему групу виділяють окисно-відновні реакції.

Таблиця 2. Типи хімічних реакцій

Ознака класифікації	Тип реакції	Ознака реакції	Приклад
1. За числом вихідних та кінцевих продуктів	Сполучення	A + В → С	2H₂ + O₂ = 2H₂O
	Розкладу	А → В + С	Cu(OH)₂ = CuO + H₂O
	Заміщення	АВ + С → АС + В	Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂
	Обміну	АВ + СД → АД + СВ	HCl + NaOH = NaCl + H₂O
2. За тепловим ефектом	Екзотермічні	А + В → С + Q з виділенням теплоти	2Cu + O₂ = 2CuO + 276 кДж
2. За тепловим ефектом	Ендотермічні	А + Б → С – Q з поглинанням теплоти	CH₄ = C + 2H₂ – 75 кДж
3. За участю каталізатора	Каталітичні	А + Б С	2SO₂ + O₂ 2SO₃
3. За участю каталізатора	Некаталітичні	А + Б → С	C + O₂ = CO₂
4. За напрямком реакції	Оборотні	А + Б ⇄ С	N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃
4. За напрямком реакції	Необоротні	А + Б → С	4Na + O₂ = 2Na₂O

Наведемо для прикладу реакцію утворення амоніаку з азоту і водню: N₂ + 3H₂ 2NH₃ + Q.

Це реакція сполучення, каталітична, екзотермічна, оборотна.

Більш детально класифікацію реакцій за цими ознаками розглянемо в наступних параграфах.

Підсумок:

Реакція сполучення. Із двох речовин утворюється одна нова, складніша: А + В → С.
Реакція розкладу. З однієї речовини утворюються дві або кілька нових речовин: А → В + С.
Реакція заміщення. Атом (або група атомів) простої речовини заміщує атом одного з елементів складної речовини, утворюючи нову просту й нову складну речовини: АВ + С → СВ + А.
Реакція обміну. Дві речовини обмінюються атомом або групою атомів, утворюючи дві нові речовини: АВ +СД → АД +СВ

?

Що таке хімічна реакція?
За якими зовнішніми ефектами можна стверджувати, що відбулася хімічна реакція?
За якими ознаками класифікуються хімічні реакції? Назвіть приклади.
Яку реакцію називають реакцією сполучення?
Яку реакцію називають реакцією розкладу?
Яку реакцію називають реакцією заміщення?
Яку реакцію називають реакцією обміну?
До якого типу належить реакція нейтралізації?

Завдання для самоконтролю

■

136. Наведіть приклади реакцій нейтралізації.

137. Закінчіть рівняння реакцій за наведеними схемами і зазначте, яка з них належить до реакції заміщення:
а) Fe + O2 → … ;
Fe + HCl → … ;
б) CaCO3 + НСl → … ;
BaO + H2O → … ;
в) Mg + HCl → … ;
Zn + O2 → ….

138. До якого типу реакцій належать реакції відновлення металів з їхніх оксидів воднем? Наведіть приклади.

139. Допишіть рівняння реакцій. Вкажіть їх типи:
а) Zn + ? → ZnO;
б) Fe + ? → FeCl₃;
в) Na + ? → NaCl + H₂;
г) Al(OH)₃ → Al₂O₃ + ?;
д) Al + CuCl₂ → Cu + ?;
е) ? + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O;
є) Mg + HCl → MgCl₂ +
ж) Zn + ? → ZnCl₂.

140. Напишіть рівняння реакцій:
а) взаємодії між розчинами ферум (III) хлориду і натрій гідроксиду;
б) горіння водню в кисні;
в) між цинком і сульфідною кислотою.

141. Знайдіть масу і кількість речовини алюміній сульфіду, якщо в реакцію сполучення вступив алюміній масою 4,5 г.

▲
●

142. Встановіть відповідність:

а) реакція сполучення;	1. 2HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂;
б) реакція обміну;	2. C + O₂ = CO₂;
в) реакція розкладу;	3. 2HCl + ZnO = ZnCl₂ + H₂O;
г) реакція заміщення.	4. Cu(OH)₂ = CuO + H₂O.

143. Вкажіть ознаки хімічної реакції:
а) зміна агрегатного стану;
б) виділення газу;
в) випадання осаду;
г) зміна забарвлення;
д) підвищення тиску;
е) поява запаху.

144. Під час реакції: HCl+ KOH= KCl + H₂O відбувається процес:
а) обміну; б) сполучення; в) нейтралізації; г) розкладу.

145. Який процес поданий рівнянням реакції H₂SO₄ + 2NaOH= Na₂SO₄ + 2H₂O:
а) розкладу; б) сполучення; в) нейтралізації; г) обміну?

146. Вкажіть рівняння реакцій сполучення:
а) Mg + S = MgS;
б) 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃;
в) Mg + H₂O = MgO + H₂;
г) Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂;
д) 2HgO = 2Hg + O₂;
е) 2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

147. Вкажіть рівняння реакцій розкладу:
а) CuO + H₂ = Cu + H₂O;
б) H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O;
в) 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂;
г) Zn(ОН)₂ + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + 2H₂О.

●●

148. Розставте коефіцієнти у схемах реакцій. Зазначте, до якого типу належить кожна з них:
а) H₂ + O₂ = H₂O;
б) H₂O = H₂ + O₂ ;
в) CH₄ = C + H₂ – 75 кДж;
г) HgO = Hg + O₂.

149. Напишіть рівняння реакцій за такими схемами:
а) Fe + O₂ → Fe₃O₄;
б) Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + H₂O;
в) P + O₂ → P₂O₅;
г) H₂SO₄ + NaOH → Na₂SO₄ + H₂O.
Вкажіть тип кожної реакції.

●●●

150. Розставте коефіцієнти в наведених схемах реакцій. Зазначте, до якого типу реакцій належить кожна з них:
а) ZnO + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + H₂O;
б) NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O;
в) Al + HCl → AlCl₃ + H₂;
г) Fe(OH)₃ + HCl → FeCl₃ + H₂O.

151. Складіть рівняння реакцій обміну, в результаті яких можна добути такі солі:
а) натрій сульфат;
б) купрум (II) хлорид;
в) кальцій ортофосфат;
г) ферум (III) сульфат.

●●●●

152. Наведіть приклади утворення:
а) вуглекислого газу в результаті реакції розкладу, сполучення, обміну;
б) водню в результаті реакцій розкладу і заміщення.

153. Допишіть рівняння реакцій. Вкажіть їх типи:
а) ? + H₂SO₄ = K₂SO₄ + H₂;
б) Mg + ? = MgCl₂ + H₂;
в) ? + ? = ZnSO₄;
г) ? + ? = CO₂;
д) MgO + ? = MgCO₃;
е) SO₃ + ? = K₂SO₄.

154. Обчисліть кількість речовини й об’єм кисню (н. у.), який прореагував з міддю, якщо в результаті реакції утворився купрум (II) оксид масою 4 г.