Химические реакции. Условия и признаки протекания химических реакций. Химические уравнения. Сохранение массы веществ при химических реакциях

Химическими реакциями называют процессы превращения одних веществ в другие. К химическим реакциям относятся сгорание топлива, коррозия металлов, выплавка металлов из руд, гниение, фотосинтез, промышленный синтез аммиака и пр. Каждой химической реакции соответствует химическое уравнение. Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью химических формул и коэффициентов, например:

Такая запись отражает не только качественную, но и количественную информацию о ходе реакции. Так, из первого уравнения мы видим, что магний взаимодействует с кислородом с образованием оксида магния(II). Это качественная информация. Мы видим также, что 2 моль атомов магния (48 г) взаимодействует с 1 моль молекул кислорода (32 г) с образованием 2 моль оксида магния (80 г). Это количественная информация, содержащаяся в уравнении реакции.

Количественная информация основана на законе сохранения массы веществ, участвующих в реакции (М.В. Ломоносов, 1748, А. Лавуазье, 1789): “Масса веществ, участвующих в реакции, равна массе веществ, образующихся в ходе реакции”. Объяснение этого закона даётся с позиций атомно-молекулярного учения: поскольку при химических реакциях атомы сохраняются, то масса атомов, вступивших в реакцию, равна массе атомов, содержащихся в продуктах реакции. На основании закона сохранения массы веществ можно проводить химические расчёты по уравнениям химических реакций.

Одни химические реакции могут протекать самопроизвольно, при простом контакте или смешивании веществ, а другие — только при определённых условиях.

Условиями протекания химических реакций могут быть:

— нагревание веществ,

— облучение светом или ультрафиолетом,

— действие катализатора,

— механическое воздействие на систему,

— действие высокого давления,

— воздействие электрического тока,

— использование специфического растворителя и др.

В таких случаях необходимо указать условия проведения реакции над стрелкой (знаком равенства), например:

Особенно важно указывать условия протекания реакций в органической химии, т. к. одни и те же реагенты образуют различные продукты в разных условиях. Так, при дегидратации этилового спирта могут образоваться и этилен, и диэтиловый эфир:

В зависимости от условий, угарный газ СО и водород Н₂ могут дать и метиловый спирт, и муравьиный альдегид, и синтетический бензин. Таких примеров можно привести достаточно много.

Если в ходе реакции выделяется (или поглощается) теплота, это отображается в уравнении химической реакции символом +Q (или — Q), например:

Уравнение химической реакции с указанием теплового эффекта этой реакции называется термохимическим уравнением. Термохимическими уравнениями являются следующие:

Из термохимического уравнения видно, что образование 2 моль хлороводорода из газообразных водорода и хлора сопровождается выделением 184 кДж теплоты (реакция экзотермическая). Отсюда можно заключить, что тепловой эффект образования НСl из простых веществ равен 92 кДж/моль. Напротив, образование оксида азота из простых веществ требует затрат энергии, этот процесс эндотермический.

О протекании химической реакции можно судить по ряду признаков, среди которых:

— выделение энергии (в виде теплоты или света),

— изменение окраски,

— выделение газа,

— появление запаха,

— образование осадка.

Так, при взаимодействии медного купороса и щелочи:

выпадает синий осадок гидроксида меди(II), указывая на факт прохождения химической реакции. Образование осадка отмечено в уравнении реакции стрелкой, направленной вниз.

При взаимодействии соды и серной кислоты происходит “вскипание” раствора, вызванное бурным выделением углекислого газа:

Выделение газа обозначено в уравнении стрелкой, направленной вверх.

При взаимодействии магния с кислородом

признаками реакции являются: образование белого порошка (MgO) и выделение энергии в виде яркого света.

Задания

Часть 1

К каждому из заданий части 1 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный.

1. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между оксидом натрия и оксидом фосфора(У) с образованием ортофосфата натрия равна

1) 6

2) 7.

3) 9.

4) 10

2. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между натрием и водой равна

1) 6.

2) 7.

3) 8.

4) 4

3. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между алюминием и соляной кислотой равна

1) 8.

2) 6.

3) 1.

4) 13

4. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между кальцием и водой равна

1) 7

2) 6 .

3) 5

4) 4

5. Признаком химической реакции не является

1) выделение теплоты

2) изменение окраски

3) образование осадка

4) изменение объёма

6. Водород массой 2 г полностью провзаимодействовал с 16 г кислорода. На основании закона сохранения массы можно утверждать, что масса полученной при этом воды равна

1) 2 г .

2) 16 г

3) 18 г .

4) 14 г

7. Бром массой 80 г прореагировал с водородом массой 1 г. На основании закона сохранения массы веществ можно утверждать, что масса полученного бромоводорода равна

1) 79 г .

2) 1 г

3) 80 г .

4) 81 г

8. В реакцию с кислородом вступил водород массой 4 г. При этом получилось 36 г воды. Масса прореагировавшего кислорода равна

1) 4 г .

2) 36 г

3) 40 г.

4) 32 г

9. Сумма коэффициентов в уравнении реакции алюминия с хлором равна

1) 7

2) 5

3) 3 .

4) 4

10. Сумма коэффициентов в уравнении разложения пероксида водорода равна

1) 6

2) 5

3) 3

4) 4

11. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между диоксидом углерода и избытком гидроксида кальция равна

1) 6

2) 5

3) 3

4) 4

12. Признаком химической реакции при взаимодействии растворов хлорида алюминия и аммиака является

1) выделение газа

2) изменение окраски раствора

3) образование осадка

4) выделение энергии в виде света

13. Признаком химической реакции при взаимодействии растворов хлорида железа(III) и едкого натра является

1) выделение газа

2) изменение окраски раствора

3) образование бурого осадка

4) образование белого осадка

14. Признаком химической реакции при взаимодействии растворов карбоната калия и азотной кислоты является

1) выделение газа

2) изменение окраски раствора

3) образование белого осадка

4) образование бурого осадка

15. Признаком химической реакции при взаимодействии растворов хлорида меди(II) и едкого натра является

1) выделение газа

2) изменение окраски раствора

3) образование белого осадка

4) образование голубого осадка