Запишите уравнение реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

Критерии и дескрипторы для оценивания практической работы № 3КритерииОпытДескрипторыБаллыОсуществляет на практике взаимодействие раствора соляной кис … лоты на карбонаты1Описывает наблюдение при взаимодействии раствора соляной кислоты и мрамора1 баллЗаписывает словесное уравнение реакции между карбонатом соляной кислотой1 баллОписывает свойства углекислого газа2Описывает наблюдение при опускании тлеющей лучины в атмосферу углекислого газа1 баллЗаписывает вывод о том, поддерживает ли углекислый газ горение или нет1 балл3Описывает наблюдение при взаимодействии углекислого газа со щелочью1 баллЗаписывает словесное уравнение реакции между щелочью и углекислым газом1 балл4Описывает наблюдение при взаимодействии углекислого газа с известковой водой1 баллДелает вывод, что эта реакция качественная на углекислый газ1 балл5Описывает наблюдение при пропускании углекислого газа через воду1 баллОбъясняет, почему фиолетовый лакмус меняет свою окраску в растворе углекислого газа1 балл​

Определите массовую долю водорода в: а) аммиаке Nh4. б) хлориде аммония Nh5CI. в) метане Ch5 г) ацетилене C2h3. Д) сероводороде h3S е) уксусной кисл … оте Ch4COOH. ж) серной кислоте h3SO4​

Обчисли кількість речовини сульфатної кислоти HSO4, якщо відомо, що в її порції міститься моль 56 атомів Гідрогену. У відповіді запиши ціле число. Нап … риклад: 11. Відповідь: и(HSO4) моль.

Обчислити масу речовини ,якщо к-сть речовини =2моль СО2 СРОЧНО

Сделать уравнение, характеризующее химические свойства алковой алковой алкены на примере углеродного черного с 6 атомами углерода​

Критерии и дескрипторы для оценивания практической работы № 3КритерииОпытДескрипторыБаллыОсуществляет на практике взаимодействие раствора соляной кис … лоты на карбонаты1Описывает наблюдение при взаимодействии раствора соляной кислоты и мрамора1 баллЗаписывает словесное уравнение реакции между карбонатом соляной кислотой1 баллОписывает свойства углекислого газа2Описывает наблюдение при опускании тлеющей лучины в атмосферу углекислого газа1 баллЗаписывает вывод о том, поддерживает ли углекислый газ горение или нет1 балл3Описывает наблюдение при взаимодействии углекислого газа со щелочью1 баллЗаписывает словесное уравнение реакции между щелочью и углекислым газом1 балл4Описывает наблюдение при взаимодействии углекислого газа с известковой водой1 баллДелает вывод, что эта реакция качественная на углекислый газ1 балл5Описывает наблюдение при пропускании углекислого газа через воду1 баллОбъясняет, почему фиолетовый лакмус меняет свою окраску в растворе углекислого газа1 балл​

скласти рівняня що характеризують хімічні властивості аланів алкенів алківів на прикладі вугледню що має 6 атомів карбону срочно​

Помогите, прошу!!! Тут нужно просто написать какая реакция не пойдет дальше (1 уже сделано) ​

пж помогите надо я не знаю ​

1. Вещество с ковалентной неполярной связью: а) h3 б) NaH в) HCl 2. В соединении K2S химическая связь: а) ковалентная полярная б) ионная в) металлич … еская 3. В молекуле азота количество общих электронных пар: а) 2 б) 4 в) 3 4. Ковалентная полярная связь образуется между атомами: а) металлов и неметаллов б) неметаллов с одинаковой электроотрицательностью в) неметаллов с разной электроотрицательностью 5.Между атомами с резко отличающейся ЭО может образоваться связь: А)ионная Б)металлическая В)ковалентная полярная 6. Химически неделимая частица вещества: а) молекула б) атом в) клетка 7.Формула вещества, образованного металлической связью: а) О3 б) S8 в) Са. 8. Взаимное сцепление атомов в молекуле и кристаллической решётке в результате действия между атомами электрических сил притяжения: а) химическая связь б) атомная связь в) молекулярная связь 9. Электрически заряженные частицы, образующиеся из нейтральных атомов или молекул путем отдачи или присоединения электронов: а) атомы б) молекулы в) ионы 10.

Отрицательно-заряженные ионы называются: а) анионы б) ионы в) катионы 11. Способность атома к образованию определенного числа химических связей: а) полярность б) волатильность в) валентность 12. Способность атомов химического элемента оттягивать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи: а) электроположительность б) электроотрицательность в) электропроводность 13. Правильное расположение частиц (атомов, ионов, молекул) в кристалле, называется: а) кристаллическая сетка б) кристаллическая полка в) кристаллическая решетка 14. В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно: а) ковалентная неполярная и металлическая б) ковалентная полярная и ионная в) ковалентная неполярная и ионная 15. Вещества только с ионной связью приведены в ряду: а) NaBr, Na2O, KI б) F2, ССl4, КС1 в) h3S, Br2, K2S 16. В каком ряду все вещества имеют ковалентную полярную связь: а) NaBr, HBr, CO б) HCl, NaCl, Cl2 в) h3O, Nh4, Ch5 17.Металлическая связь образуется между атомами этого элемента: а) кремния б) цезия в) фосфора 18.
Укажите ряд, в котором находятся формулы только ионных соединений: а) HCl, h3O, F2 б) Na, Сl2 , NН3 в) NaBr, ВаО, СаСl2 19.Частицы, находящиеся в узлах кристаллической решетки алмаза: а) ядра атомов б) ионы в) атомы 20.Если вещество хорошо растворимо в воде, имеет высокую температуру плавления, электропроводно, то его кристаллическая решётка: а) молекулярная б) ионная в) металлическая

S = HgS = SO2 = Na2SO3 = SO2 = SO3 = h3SO4

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: S ⟶ HgS ⟶ SO2 ⟶ Na2SO3 ⟶ SO2 ⟶ SO3 ⟶ H2SO4

Укажите среди этих реакций окислительно-восстановительные, определите окислители и восстановители.

Ответ
1)
Hg + S ⟶ HgS
S0 + 2ē ⟶ S-2 1 окислитель (восстановление)
Hg0 — 2ē ⟶ Hg+2 1 восстановитель (окисление)
2)
2HgS + 3O2 ⟶ 2HgO + 2SO2
O20 + 4ē ⟶ 2O-2
3		 окислитель (восстановление)
S-2 — 6ē ⟶ S+4 2 восстановитель (окисление)

3)
SO2 + 2NaOH ⟶ Na2SO3 + H2O

4)
Na2SO3 + 2HCl   t ⟶ 2NaCl + H2O + SO2↑

5)
2SO2 + O2 ⇄ 2SO3
O20 + 4ē ⟶ 2O-2 1 окислитель (восстановление)
S+4 — 2ē ⟶ S+6 2 восстановитель (окисление)

6)
SO3 + H2O ⟶ H2SO4

gomolog. ru

gomolog.ru

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: а) Li—Li2O—LiOH—LiNO3 б)S-SO2—h3SO3—Na2SO3—SO2—CaSO3Уравнения реакций…

А).

4Li + O2 = 2Li2O.

Li2

O + H2O = 2LiOH.

LiOH  + HNO3 = LiNO3 + H2O.

Li +1+ OH-1  + H+1+ NO3 -1= Li+1 + NO3-1 + H2O.

H+1+ OH-1  = H2O.

Б).

1.Составим уравнение реакции горения серы. Образуется оксид серы (IV)

S + O2 = SO2.

SO2  — кислотный оксид, при взаимодействии с водой образует сернистую кислоту.

SO2 + H2O = H2SO3.

Кислота реагирует со щелочами. Составим уравнение реакции с гидроксидом натрия. Получим сульфит натрия и воду.

2NaOH + H2SO3  = Na2SO3 + 2H2O.

2Na+1 + 2OH-1 + 2H+1 + SO3-2  = 2 Na+1 + SO3 -2+ 2H2O.

2H+1 + 2OH-1 = 2H2O.

Чтобы получить оксид серы (IV), составим уравнение реакции с соляной кислотой. В результате получается сернистая кислота, которая является непрочной и распадается на оксид серы и воду.

Na2SO3 +2HCl = 2NaCl + SO2  + H2O.

2Na+1 +SO3-2

+2H+1 + 2Cl-1 = 2Na+1 + 2Cl-1 + SO2  + H2O.

2H+1 + SO3-2 = H2O + SO2.  

Составим уравнение реакции между основным оксидом (CaO) и кислотным оксидом (SO2). В результат е реакции получится сульфит кальция.

CaO + SO2 = CaSO3.

 

Напишите уравнения реакций с помощью которых можно осуществить следующие превращения

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Li→Li2O→LiOH →LiCI→LiNO3

Решение:

1) 4 Li + O2 = 2Li 2O 

2) Li2O +  H2O = 2LiOH

3) LiOH + HCI = LiCI + H2O

4) LiCI + AgNO3 = LiNO3 + AgCI↓


Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Na→Na2O→NaOH →NaCI→NaNO3

Решение:

1) 4 Na + O2 = 2 Na 2O 

2) Na2O +  H2O = 2 NaOH

3) NaOH + HCI = Na CI + H2O

4) NaCI + AgNO3 = NaNO3 + AgCI↓


Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Na→NaOH→NaHCO3→Na2CO3 →Na2SO4→NaCI→Na

Решение:

 

1) 2Na + 2H2O à 2NaOH + H2

2) NaOH + CO2 (артық мөлш. ) à NaHCO3

3) 2NaHCO3 à Na2CO3 + CO2↑ + H2O

4) Na2CO3+ H2SO4 →Na2SO4+ CO2↑ + H2O

5) Na2SO4+ BaCI2 → 2Na CI + BaSO4↓

6) Na CI электролиз-à Na+ + CI—

—  K‌ ‌‌│ Na+ + 1е → Na0 бөлінеді

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения K→K2O→KOH →KCI→KNO3

Решение:

1) 4K + O2 = 2K2O 

2) K2O +  H2O = 2KOH

3) KOH + HCI = KCI + H2O

4) KCI + AgNO3 = KNO3 + AgCI↓

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения K→ KOH → K2CO3 → KHCO3

Решение:

1) 2K + 2H2O  à 2KOH +   2H2↑

2) KOH +  CO2 à K2CO3 + H2O

3) K2CO3 + H2O à  KHCO3+ KOH

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Ca → CaH2 →Ca(OH)2 → Ca(HCO3 )2→ CaCО3  → CaCI2 → Ca3(PО4)2

Решение:

1) Ca + H2 à CaH2

2) CaH2 + 2H2O à Ca(OH)2 + 2H2↑ сумен тез әр-ді

3) Ca(OH)2+ 2H2СO3 → Ca(HCO3 )2 + 2H2O

4) Ca(HCO3 )2 →СaСO3↓+ CO2↑ + H2O

5) СaСO3 + 2HCI →СaСI2 + CO2↑ + H2O

6) 3 СaСI2 +  2Н3PО4 à Ca3(PО4)2+ 6HCI

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Ca → CaO  → Ca(OH)2 → CaCО3 → Ca(HCO3 )2 → CО2

Решение:

1) 2Ca + O2 à 2CaO

2) CaO + H2O à Ca(OH)2

3) Ca(OH)2 + CО2 → CaCО3↓ + H2O

4) CaCО3+ CO2 + H2O→ Ca(HCO3 )2

5) Ca(HCO3 )2+ Ca(OH)2 →2СaСO3↓ + H2O

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения MgCI2→ Mg→ MgSO4  → Mg3(PО4)2

Решение:

1) MgCI2 à Mg + CI2↑

2) Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑

3) 3MgSO4  + 2Na3PO4 à  Mg3(PО4)2↓ + 3Na2SO4

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения BaO  → Ba(OH)2 → BaCI2 → BaSO4

Решение:

1) BaO + H2O à Ba(OH)2

2) Ba(OH)2 + 2HCI → BaCI2 + 2H2O

3) BaCI2+ H2SO4 à BaSO4+ 2HCI

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Al→Al2O3→Al2( SO4)3 → AI(OH)3 → AICI3

              ↓

       NaAIO2

Решение:

1) 4AI + 3O2 à 2AI2O3

2) AI2O3 + 3H2SO4 à AI2(SO4)3 + 3H2O

3) AI2(SO4)3 + 3NaOH à 2AI(OH)3↓ +  3NaSO4

4) AI(OH)3 +  3HCI à AICI3 +  3H2O

5) AI2O3 + 2NaOHà 2NaAIO2 + H2O

AI2O3 + Na2CO3à 2NaAIO2 +  CO2↑

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Al→Al2O3→ AICI3 →Al(NO3)3 → AI(OH)3 → Al2O3→Al

Решение:

1)  4AI + 3O2 à 2AI2O3            

2) AI2O3+  6HCI→ 2AICI3+  3H2O

3) AICI3+ 3 NaOH à AI(OH)3↓ + 3NaCI

4) 2AI(OH)3 à AI2O3+  3H2O

5) 2AI2O3 → 4AI + 3O2

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Cu → CuO → CuCI2→Cu(OH)2 → СuO → CuSO4

Решение:

1) 2Cu+ O2 = 2CuO

2) CuO +  HCI= CuCI2 + H2O

3) CuCI2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaCI

4) Cu(OH)2 à CuO+ H2O

5) CuO + H2SO4 à CuSO4+ H2O

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Cu → х → CuCI2→ у → CuSO4

Решение:

1) 2Cu+ O2 = 2CuO

2) CuO + 2 HCI= CuCI2 + H2O         (X)

3) CuCI2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaCI

4) Cu(OH)2 + H2SO4 à CuSO4+ H2O

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Zn → ZnO → ZnSO4  → Zn(OH)2 →Zn(NO3)2 →  Zn(PO4)2

Решение:

1) 2 Zn + O2 = 2ZnO

2) ZnO + H2SO4 =ZnSO4 + H2O

3) ZnSO4 + 2KOH = Zn(OH)2+ K2SO4

4) Zn(OH)2 +2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O

5) 3Zn(NO3)2 +2H3PO4 = Zn3(PO4)2↓ + 6HNO3

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения

Cr →CrCI3 → Cr(OH)3 → NaCrO2

                                      ↓

                       Na3[Cr(OH)6]

Решение:

1) 2Cr + 3CI2 à 2CrCI3

2) CrCI3+ 3NaOH = Cr(OH)3↓ + 3NaCI

3) Cr(OH)3+ NaOH = NaCrO2 + 2H2O

4) Cr(OH)3+ 3NaOH à Na3[Cr(OH)6]

 

Напишите уравнения реакций   с помощью которых можно осуществить следующие превращения Cr(OH)3  →Cr2 (SO4)3 →K2Cr2O→ K2CrO4

Решение:

1) 2Cr(OH)3 + 3 H2SO4 à Cr2 (SO4)3   + 3H2O       

2) Cr2 (SO4)3 + 2KMnO4 + 7H2O à K2Cr2O + 2Mn(OH)4 + 3 H2SO4

3) K2Cr2O + 2KOH à 2 K2CrO4 + H2O

▶▷▶▷ осуществите превращения по схеме укажите типы реакций

▶▷▶▷ осуществите превращения по схеме укажите типы реакций
ИнтерфейсРусский/Английский
Тип лицензияFree
Кол-во просмотров257
Кол-во загрузок132 раз
Обновление:05-04-2019

осуществите превращения по схеме укажите типы реакций — Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций znanijacomtask16879745 Cached Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества 1AlAl2O3AlCl3Al(OH)3Al2O3 2 Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций shkolnikucomhimiyatask2611754html Cached Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества 1AlAl2O3AlCl3Al(OH)3Al2O3 2 PP2O5h4PO4Na3PO4Ca3(PO4)2 3 Осуществите превращения по схеме , укажите типы реакций shkolnikucomhimiyatask2592333html Cached Осуществите превращения по схеме , укажите типы реакций , назовите вещества : 1) c—ch5—co2—h3co3 Помогите, кому не трудно! Осуществите превращения по схеме znanijacomtask16904794 Cached Помогите, кому не трудно! Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , Осуществите цепочку химических превращений, составив wwwv-gdzcomhimiya5-9osyshestvite-cepochky Cached Cоставьте уравнения реакций , с помощью которых можно осуществить превращения по схеме : Fe — FeSO4 — Fe(OH)2 — FeO; 2) Запишите уравнения реакций для переходов: Fe — FeCL3 — Fe(OH)3 — Fe2O3 Осуществите превращения по схеме, укажите тип химической himianeznakaruanswer3577147_osusestvite Cached Осуществите превращения по схеме , укажите тип химической реакции карбид кальция ацетилен этан этилен 10-11 класс Урок 2 Основные классы неорганических соединений, Типы sitesgooglecom sitehimulacomzvonok-na-urok9 7 Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества P P 2 O 5 H 3 PO 4 Na 3 PO 4 Ca 3 (PO 4) 2 ZnZnCl 2 Zn(OH) 2 ZnOZn(NO 3) 2 Al Al 2 O 3 AlCl 3 Al (OH) 3 Al 2 O 3 8 ХиМуЛяcom — Sites sitesgooglecom sitehimulacomzvonok-na-urok8 3 Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества: С С H 4 CO 2 H 2 CO 3 3 Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества: Al Al 2 O 3 Al Домашняя работа по химии срочно!!!! sprashivalkacomtqaq1048039 Cached 1 Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества: p—p2o5—h4po4 ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ по теме Кслород Водород docsgooglecom documentd1Ynt7j__Np_m5qjsySYHG 3 Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества: С СH 4 CO 2 H 2 CO 3 3 Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций , назовите вещества: Al Al 2 O 3 Al Promotional Results For You Free Download Mozilla Firefox Web Browser wwwmozillaorg Download Firefox — the faster, smarter, easier way to browse the web and all of 1 2 3 4 5 Next 1,690

  • Ипользуя метод электроного баланса, составьте уравнение реакции SO2 Br2 h3Ogt; h3SO4 HBr. Осущест
  • вить превращение по схеме, указать типы реакции, назвать вещества N2O5gt;HNO3gt;Fe(NO3)2gt;FeO. Напишите схемы реакции L-фруктозы: 1) с метиловым спиртом в присутствии кислоты; 2) с диметилсульфатом;
  • ишите схемы реакции L-фруктозы: 1) с метиловым спиртом в присутствии кислоты; 2) с диметилсульфатом; 3) с уксусным ангидридом; 4) с фенилгидразином. Напишите реакции, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме NO2 HNO3 Nh5NO3 Ba(NO3)2 NO2. ) NaOH Металл I — — Металл II — Металл III Определите, какие металлы были исследованы, и напишите уравнения реакций 9. Укажите типы реакций и названия всех участвующих в реакциях веществ. Найдите схему заполнения электронами энергетических уровней атома элемента с зарядом ядра 11. При выполнении первого задания необходимо на основании схемы реакции, 3) Определен объем газообразного вещества, вступившего в реакцию: по уравнению реакции n (CuS) (Cu(NO3)2) 0,01 моль m(CuS)… Новгородский государственный университет. Об университете и его подразделениях, телефонный справочник, расписания занятий, сведения для поступающих. Прошу назначить компенсацию проезда до ( указать название населенного пункта проживания) Напишите уравнение реакции получения дипептида из валина и цистеина. Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: Укажите, к какому типу относятся перечисленные амины: Научно-образовательно-клинический комплекс. Образование, наука, лечебные работы. The requested URL perlpublicpublic.pl was not found on this server. Реакции равна общей массе веществ, вступивших в реакцию, т.е. åmпродуктов åmреагентов, Расчет тепловых эффектов химических реакций по стандартным энтальпиям образования веществ ( следствие из закона Гесса)

указать типы реакции

3) Определен объем газообразного вещества

  • укажите типы реакций shkolnikucomhimiyatask2592333html Cached Осуществите превращения по схеме
  • назовите вещества: p—p2o5—h4po4 ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ по теме Кслород Водород docsgooglecom documentd1Ynt7j__Np_m5qjsySYHG 3 Осуществите превращения по схеме
  • назовите вещества: С СH 4 CO 2 H 2 CO 3 3 Осуществите превращения по схеме

Request limit reached by ad vlaXML

Ипользуя метод электроного баланса, составьте уравнение реакции SO2 Br2 h3Ogt; h3SO4 HBr. Осуществить превращение по схеме, указать типы реакции, назвать вещества N2O5gt;HNO3gt;Fe(NO3)2gt;FeO. Напишите схемы реакции L-фруктозы: 1) с метиловым спиртом в присутствии кислоты; 2) с диметилсульфатом; 3) с уксусным ангидридом; 4) с фенилгидразином. Напишите реакции, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме NO2 HNO3 Nh5NO3 Ba(NO3)2 NO2. ) NaOH Металл I — — Металл II — Металл III Определите, какие металлы были исследованы, и напишите уравнения реакций 9. Укажите типы реакций и названия всех участвующих в реакциях веществ. Найдите схему заполнения электронами энергетических уровней атома элемента с зарядом ядра 11. При выполнении первого задания необходимо на основании схемы реакции, 3) Определен объем газообразного вещества, вступившего в реакцию: по уравнению реакции n (CuS) (Cu(NO3)2) 0,01 моль m(CuS)… Новгородский государственный университет. Об университете и его подразделениях, телефонный справочник, расписания занятий, сведения для поступающих. Прошу назначить компенсацию проезда до ( указать название населенного пункта проживания) Напишите уравнение реакции получения дипептида из валина и цистеина. Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: Укажите, к какому типу относятся перечисленные амины: Научно-образовательно-клинический комплекс. Образование, наука, лечебные работы. The requested URL perlpublicpublic.pl was not found on this server. Реакции равна общей массе веществ, вступивших в реакцию, т.е. åmпродуктов åmреагентов, Расчет тепловых эффектов химических реакций по стандартным энтальпиям образования веществ ( следствие из закона Гесса)

Ответы к упражнениям § 42. Химия 8 класс.

Ответы к упражнениям § 42. Химия 8 класс.

Упражнение: 1

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения, лежащие в основе приведенных генетических рядов металлов и неметаллов. Дайте названия веществ, уравнения реакций, с участием электролитов напишите также и в ионной форме.


  

Упражнение: 2

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) Li → Li2O → LiNO3;
б) S → SO2 → H2SO3 → Na2SO3 → SO2 → CaSO2;
Уравнения реакций с участием электролитов запишите также и в ионной форме.


Упражнение: 3

Какие из перечисленных ниже веществ взаимодействуют с соляной кислотой: магний, оксид меди(II), гидроксид меди(II), медь, нитрат магния, гидроксид железа(III), оксид кремния(IV), нитрат серебра, сульфид железа(II)?
Запишите уравнения возможных реакций в молекулярной и ионных формах. Если реакции не могут быть осуществлены, объясните почему.


Упражнение: 4

Какие из перечисленных ниже веществ взаимодействуют с гидроксидом натрия: оксид углерода(IV), гидроксид кальция, оксид меди(II), нитрат меди(II), хлорид аммония, кремниевая кислота, сульфат калия?
Запишите уравнения возможных реакций в молекулярной и ионных формах. Если реакции не протекают, объясните почему.


Осуществление превращений по схеме. Осуществление превращений по схеме Осуществить превращения по схеме

Задание 1.
Установить генетическую цепочку получения карбоната: А кальций оксид; Б кальций гидроксид; В кальций; Г кальций карбонат. Записать уравнения соответствующих реакций.
Решение:
Схема превращений веществ (Составить уравнения соответствующих реакций):

А Б В Г
CaO —-> Ca(OH) 2 —-> Ca —> CaCO 3 

Уравнения соответствующих реакций:

А) 2Сa + O 2 = 2CaO;
Б) CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 ;
В) Ca(OH) 2 = Ca + O 2 + H 2 O;
Г) Ca + H 2 O + CO 2 = CaCO 3 + H 2 или Ca + H 2 O + CO 2 = CaCO 3 + H 2 .

Задание 2.
Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах, при помощи которых можно осуществить превращения по схеме:
Fe —> Fe(SO4 )3 —> FeCI3 —>Fe(NO3 )3 —> Fe 2 O 3 .
Для окислительно-восстановительных реакций укажите окислитель и восстановитель.
Решение:
уравнения химических реакций:

1). 2Fe + 6h3 SO4 = Fe2 (SO4 )3 + 3SO2 + 6h3 O – В данной реакции происходит окисление железа до степени окисления +3, т.е. железо – восстановитель. При этом в реакции происходит восстановление серы (VI) до серы (IV). т.е. сера – окислитель.

2Fe 0 + 12Н 0 + SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 3SO 2 + 6h3 O.

2). Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3ВаCl2 —> 2FeCl3 +3ВаSO4 ↓  — реакция обмена;

Полная ионная форма уравнения реакции:

2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 3Ва 2+ + 6Cl — = 2Fe 3+ + 6Cl — + 3ВаSO 4 ↓ ;

3Ва 2+ + 3SO 4 2- = 3ВаSO 4 ↓ .

3). FeCl3 + 3HNO3 —> Fe(NO3 )3 + 3HCl — реакция обмена;
Полная ионная форма уравнения реакции:

Fe 3+ + 3Cl — + 3Ag + + 3NO 3 — = Fe 3+ + 3NO 3 — + 3AgCl↓ .

Сокращенное ионное уравнение реакции:

3Ag + + 3Cl — = 3AgCl↓.

4). 4Fe(NO3 )3 —> Fe2 O3 + NO2 + O2 — реакция разложения нитрата железа (III) при нагревании его. При этом происходит окисление-восстановление. – В данной реакции происходит окисление кислорода до степени окисления 0, т.е. кислород – восстановитель. При этом в реакции происходит восстановление азота (V) до азота (IV). т.е. азот – окислитель.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Напишите уравнение реакции между пропиленом и перманганатом калия в нейтральной среде.

2. Напишите уравнение реакции между бутеном-2 и перманганатом калия в кислой среде.

3. Сравните отношение к окислителям всех изомерных спиртов состава С 4 Н 10 О. Для бутанола-1 и бутанола-2 напишите уравнения реакций с раствором дихромата калия в кислой среде.

4. Напишите уравнение реакции между этиловым спиртом раствором дихромата калия в кислой среде.

5. Напишите уравнение реакции между этилбензолом и перманганатом калия в кислой среде.

6. Напишите уравнение реакции между стиролом и перманганатом калия в нейтральной среде.

7. Напишите уравнение реакции восстановления 1,3-диметилнитробензола сульфидом аммония в нейтральной среде (реакция Зинина).

8. При окислении глюкозы бромной водой образуетя глюконовая кислота, а при окислении концентрированной азотной кислотой – глюкаровая. Запишите уравнения соответствующих реакций.

9. Приведите уравнения реакций взаимодействия ацетилена с перманганатом калия в кислой и нейтральной среде с образованием щавелевой кислоты и оксалата калия соответственно.

10. Запишите уравнение реакции окисления формальдегида при нагревании с гидроксидом меди (II).

11. Напишите уравнение реакции между бутандиолом-1,4 и перманганатом калия в кислой среде с образованием двухосновной карбоновой кислоты.

Задания с выбором ответа:

1. Взаимодействие метана с хлором является реакцией

1) соединения 3) отщепления

2) замещения 4) обмена

2. Пропанол-2 можно получить из пропена реакцией

1) гидрирования 3) гидратации

2) гидролиза 4) галогенирования

3. Взаимодействие спиртового раствора щелочи с 2-хлорбутаном является реакцией

1) соединения 3) отщепления

2) замещения 4) обмена

4. 3,3-диметилбутаналь образуется при окислении

1) (СН 3) 3 С – СН 2 – СН 2 ОН

2) СН 3 СН 2 С(СН 3) – СН 2 ОН

3) СН 3 СН(СН 3)СН(СН 3) – СН 2 ОН

4) СН 3 СН 2 СН(СН 3) – СН 2 ОН

5. По ионному механизму протекает реакция

1) С 2 Н 6 +Cl 2 →C 2 H 5 Cl + HCl

2) C 3 H 6 + H 2 →C 3 H 8

3) C 3 H 6 + HCl→C 3 H 7 Cl

4) nCH 2 =CH 2 →(–CH 2 –CH 2 –) n

Одним из распространенных видов заданий по органической химии являются те, в которых требуется осуществить превращения по предлагаемой схеме. При этом в одних случаях необходимо указать конкретные реагенты и условия протекания реакций, приводящих к веществам, составляющим цепочку превращений. В других наоборот, необходимо определить, какие вещества образуются при действии указанных реагентов на исходные соединения.

Обычно в подобных случаях не требуется указания тонких технических деталей синтеза, точной концентрации реагентов, конкретных растворителей, методов очистки и выделения и т.д. однако обязательно следует указывать примерные условия проведения реакций.

Чаще всего сущность задания заключается в последовательном решении следующих задач:

· построение (удлинение или укорачивание) углеродного скелета;

· введение функциональных групп в алифатические и ароматические соединения;

· замещение одной функциональной группы на другую;

· удаление функциональных групп;

· изменение природы функциональных групп.

Последовательность операций может быть различной, в зависимости от строения и природы исходных и получаемых соединений.

Представьте факты и их взаимосвязи в наглядном виде. Запишите, по возможности наиболее подробно, суть задачи в виде схемы.

Посмотрите на проблему как можно шире, примите во внимание даже варианты решения, которые кажутся немыслимыми. В конце концов, именно они могут оказаться правильными и привести Вас к верному решению.

Используйте метод проб и ошибок. Если имеется ограниченный набор возможностей, перепробуйте их все.

Первый уровень

Вариант 1


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций взаимодействия натрия и цинка с веществами: хлором, водой, соляной кислотой.

2Nа + 2Н2О = 2NаОН + Н2
2Nа + 2НСl = 2NаСl + Н2
2Nа + Cl2 = 2NаСl
Zn + Cl2 = ZnCl2

Zn + h3O = ZnO + h3.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + h3

ЗАДАНИЕ 2

Fe →FeCl2 →Fe(N03)2 →Fe(OH)2 →FeO.

Fe + 2HCl = FeCl2 + h3
FeCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl + Fe(NO3)2
Fe(NO3)2 + 2NaOH = Fe(OH)2 + 2NaNO3
Fе2++ 2NO3-+ 2Na++2OH- =2Na++2NO3-+ Fе(ОН)2
Fе2++ 2OH- = Fе(ОН)2
Fе(ОН)2= FеО+ Н2О

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 12 г магния с избытком соляной кислоты выделилось 10 л водорода (н. у.). Вычислите объемную долю выхода продукта реакции.

Mg + 2HCl = MgCl2 + h3
n (Mg) = 12/24 = 0,5 моль
V (h3) = 10/22,4 = 0,446 моль
n (Mg) = n (h3) по уравнению (теор.)
выход = 0,446 /0,5 = 0,89 = 89 %

Вариант 2


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций лития и меди с веществами: хлором, водой, соляной кислотой.
Рассмотрите одну из записанных реакций в свете ОВР.

2Li + Cl2 = 2LiCl
2Li + 2h3O = 2LiOH + h3
2Li + 2HCl = 2LiCl + h3
Cu + Cl2 = CuCl2
Cu + h3O = не реагирует
Cu + HCl = не реагирует
2Li+CL2= 2LiCL
Li- e—> Li+ восстановитель
CL2+2e—-> 2CL- окислитель

ЗАДАНИЕ 2
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме
Са →CaO →Са(ОН)2 →Ca(N03)2 → Са3(Р04)2.
Превращение 3 рассмотрите в свете ТЭД.

2Ca+O2=2CaO
CaO+2NaOH=Ca(OH)2+Na2O
2HNO3 + Ca(OH)2 =Ca(NO3)2 + 2h3O
2H+ +2NO3- + Ca(OH)2 =Ca2+ +2NO3- + 2h3O
2H+ + Ca(OH)2 =Ca2+ +2h3O
3Ca(NO3)2 + 2Н3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6HNO3

ЗАДАНИЕ 3
При термическом разложении 10 г известняка было получено 1,68 л углекислого газа (н. у.). Вычислите объемную долю выхода продукта реакции.

CaCO3 = CaO+CO2
n (CaCO3) = 10/100 = 0,1 моль
V (CO2) = 1,68/22,4 = 0,075 моль
n (CaCO3) = n (CO2) по уравнению (теор.)
выход = 0,075/0,1 = 0,75 = 75 %

Вариант 3


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций кальция и железа с веществами: хлором, водой, соляной кислотой.
Рассмотрите одну из записанных реакций в свете ОВР.

Са + Cl2 = CaCl2
Ca + 2HCl = CaCl2 + h3
Ca + 2h3O = Ca(OH)2 + h3
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Fe + 2HCl = FeCl2 + h3

ЗАДАНИЕ 2
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме:
Аl →Аl203 →АlСl3 →Аl(ОН)3 →Al(N03)3.
Превращение 3 рассмотрите в свете ТЭД.

4Al + 3O2 = 2 Al2O3
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3O
AlCl3 + 3Nh4 + 3h3O = Al(OH)3 + 3Nh5Cl
Al3+ +3Cl- + 3Nh4 + 3h3O = Al(OH)3 + 3Nh5+ +Cl-
Al3+ + 3Nh4 + 3h3O = Al(OH)3 + 3Nh5+
Аl(ОН)3+3НNО3=Аl(NО3)3+3Н2О.

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 23 г натрия с водой было получено 8,96 л водорода (н. у.). Найдите объемную долю выхода продукта реакции (в %).

2Na + 2h3O = 2NaOH + h3
n (Na) = 23/23= 1 моль
V (h3) = 8,96/22,4 = 0,4 моль
n (Na) : n (h3) = 2:1
n (h3) = 1/ 2 = 0,5 моль по уравнению (теор.)
выход = 0,4/0,5 = 0,8 = 80 %

Вариант 4


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций металлов калия и магния с хлором, водой, соляной кислотой.
Рассмотрите одну из этих реакций в свете ОВР.

2K + 2h3O = 2KOH + h3.
2К + CI2 = 2КCI
2К + 2HCI = 2КCI + h3
Mg + 2HCl = MgCl2 + h3
Mg + Cl2 = MgCl2
Mg 0 -2e→ Mg 2+ окисляется, восстановитель
Cl20+2e→2Cl- восстанавливается, окислитель
Mg+2h3O=Mg(OH)2+h3

ЗАДАНИЕ 2
Напишите уравнения реакций для данных переходов:
Li →Li20 →LiOH →Li2S04.
Превращение 3 рассмотрите в свете ТЭД.

4Li + O2 = 2Li2O
Li2O + h3O = 2LiOH
2LiOH + Н2SO4 = Li2SO4 + 2Н2О
2Li+ +2OH- + 2Н+ +SO42- = 2Li+ +SO42- + 2Н2О
2OH- + 2Н+ — = 2Н2О

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 60 г кальция с водой выделилось 30 л водорода (н. у.). Найдите объемную долю выхода продукта реакции.

Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2
n (Са) = 60/40= 1,5 моль
V (h3) = 30/22,4 = 1,34 моль
n (Са) = n (h3) = по уравнению (теор.)
выход = 1,34/1,5 = 0,89 = 89 %

Второй уровень

Вариант 1


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций магния и алюминия с веществами: кислородом, бромом, разбавленной серной кислотой.


2 Мg + O2 = 2 МgО

Мg + Br 2 = Мg Br2
Мg 0 -2e→ Мg 2+ окисляется, восстановитель

Мg + Н2SO4 = МgSО4 + Н2
Мg + 2Н+ = Мg2+ + Н2
4Al + 3O2 = 2Al2O3,
2Al + 3h3SO4 = Al2(SO4)3 + 3h3
2Al + 3Br2 = 2AlBr3

ЗАДАНИЕ 2

Са →Х1 →Са(ОН)2 →Х2 →Са(НС03)2.


2Ca+O2=2CaO
CaO+h3O=Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 ↓ + h3O
CaCO3 + CO2 + h3O ↔ Ca(HCO3)2

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 12 г магния с избытком соляной кислоты выделилось 10 л водорода (н. у.).

Mg + 2НСl = MgCl2 + Н2
n (Mg) = 12/24= 0,5 моль
n (h3) = n (Mg) по уравнению (теор. )

ŋ = V (h3) (пр.)/ V (h3) (теор.) = n (h3) (пр.)/ n (h3) (теор.) = 0,44/0,5 = 0,89 = 89%

Вариант 2


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций меди и магния с веществами: кислородом, иодом, разбавленной серной кислотой.

2Cu + O2 = 2CuO
2Cu + I2 = 2CuI
Cu + h3SO4 = не идет
2 Мg + O2 = 2 МgО
Мg 0 -2e→ Мg 2+ окисляется, восстановитель
О20+4e→2 О 2- восстанавливается, окислитель
Мg + Н2SO4 = МgSО4 + Н2
Мg + 2Н+ = Мg2+ + Н2
Мg + I 2 = Мg I 2
Мg 0 -2e→ Мg 2+ окисляется, восстановитель
I 20+2e→2 I — восстанавливается, окислитель

ЗАДАНИЕ 2
Определите формулы веществ X1 и Х2 в цепочке превращений:
Zn →Х1→ ZnS04 →Х2 →ZnO.
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме.

2Zn + O2 = 2ZnO
ZnO+h3SO4 —>ZnSO4 + h3O
ZnSO4 + 2NaOH (разб.) = Zn(OH)2↓ + Na2SO4
Zn(OH)2= ZnO + h3O

ЗАДАНИЕ 3
При термическом разложении 10 г карбоната кальция было получено 1,68 л углекислого газа (н. у.). Вычислите объемную долю выхода продукта реакции.

CaCO3 → CaO + CO2
n (CaCO3) = 10/100= 0,1 моль
n (CO2) = n (CaCO3) по уравнению (теор.)
n (CO2) = 1,68/22,4 = 0,075 моль (пр.)
ŋ = V (CO2) (пр.)/ V (CO2) (теор.) = n (CO2) (пр.)/ n (CO2) (теор.) = 0,075/0,1 = 0,75 = 75%

Вариант 3


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций железа и цинка с веществами: кислородом, хлором, разбавленной серной кислотой.
Рассмотрите две из этих реакций в свете ОВР, а одну — в свете ТЭД.

3Fe + 2O2 = Fe2O3 FeO
Fe + Н2SO4 = FeSO4 + Н2
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
2Zn + O2 = 2ZnO
Zn 0 -2e→ Zn 2+ окисляется, восстановитель
О20+4e→2 О 2- восстанавливается, окислитель
Zn + Cl2 = ZnCl2
Zn0 -2e→Zn2+ окисляется, восстановитель
Cl20+2e→2Cl- восстанавливается, окислитель
Zn + h3SO4 = ZnSO4 + h3
Zn + 2Н+ = Zn 2+ + Н2

ЗАДАНИЕ 2
Определите формулы веществ Х1 и Х2 в цепочке превращений:
Fe →Х1 →Fe(OH)2 →Х2 →Fe.

Fe — 1 —> FeCl2 — 2 —> Fe (OH)2 — 3 —> FeO -4-> Fe
1. Fe + 2HCl —> FeCl2 + h3
2. FeCl2 + 2NaOH —> Fe(OH)2 + 2NaCl
Fe2+ + 2OH- —> Fe (OH)2
3. Fe (OH)2 — t —> FeO + h3O
4. FeO + C = Fe + CO

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 23 г натрия с водой было получено 8,96 л водорода (н. у.). Найдите объемную долю выхода продукта реакции.

2Na + 2h3O = 2NaOH + h3
n (Na) = 23/23= 1 моль
2n (h3) = n (Na) по уравнению (теор.)
n (h3) = 0,5 моль теор.

Вариант 4


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных химических реакций бериллия и железа с веществами: кислородом, бромом, разбавленной серной кислотой.
Рассмотрите две из этих реакций в свете ОВР, а одну — в свете ТЭД.

3Fe + 2O2 = Fe2O3 FeO
Fe + Н2SO4 = FeSO4 + Н2
2Fe + 3Br 2 = 2Fe Br3
2 Ве + O2 = 2 ВеО
Ве0 -2e→ Ве 2+ окисляется, восстановитель
О20+4e→2 О 2- восстанавливается, окислитель
Ве + Br 2 = Ве Br2
Ве 0 -2e→ Ве 2+ окисляется, восстановитель
Br 20+2e→2 Br — восстанавливается, окислитель
Ве + Н2SO4 = Ве SО4 + Н2
Ве + 2Н+ = Ве 2+ + Н2

ЗАДАНИЕ 2
Определите формулы веществ Х1 и Х2 в цепочке превращений:
Fe → Х1 →Fe(OH)3 →Х2 →Fe.
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме.

Fe 1→FeCl3 2→Fe(OH)3 3→Fe2O3 4→ Fe
1. 2Fe + 3Cl2 t →2FeCl3
2. FeCl3+ 3NaOH → Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl
3. 2Fe(OH)3 t → Fe2O3 + h3O
4. 2Fe2O3 + 3C t → 4 Fe + 3CO2

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 60 г кальция с водой выделилось 30 л водорода (н. у.). Найдите объемную долю выхода продукта реакции (в %).

Ca + 2h3О = Ca(OH)2 + Н2
n (Ca) = 60/40= 1,5 моль
n (h3) = n (Ca) по уравнению (теор.)
n (h3) = 30/22,4 = 1,34 моль (пр.)
ŋ = V (h3) (пр.)/ V (h3) (теор.) = n (h3) (пр.)/ n (h3) (теор.) = 1,34/1,5 = 0,89 = 89%

Третий уровень

Вариант 1


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций магния, алюминия и серебра с неметаллом, водой, кислотой, раствором соли.

1. Mg + 2HCl = MgCl2 + h3
Mg + 2H+ = Mg2+ + h3

2H+ + 2e= h3 окислитель
Mg + Cl2 = MgCl2
Mg+2h3O=Mg(OH)2+h3
Mg + CuCl2 = MgCl2 + Cu
Mg0 + Cu2+ = Mg2+ + Cu0
Mg0 — 2e = Mg2+ восстановитель
Cu2+ + 2e= Cu0 окислитель
2. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3
2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H02

2H+ + 2e= h3 окислитель
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3
2Al + 6h3O = 2Al(OH)3 + 3h3
3HgCI2 + 2Al = 2AICI3 + 3Hg
3Hg2+ + 2Al0 = 2AI3+ + 3Hg0

Al0 – 3е= AI3+ окислитель
3. Ag + 2HCl = не реагирует
2Ag + S = Ag2S
Ag+ h3O = не реагирует
Ag + FeCl3 = AgCl + FeCl2
Ag0 + Fe3+= Ag++ Fe2+
Ag0 — 1е= Ag+ восстановитель
Fe3++1е= Fe2+окислитель

ЗАДАНИЕ 2

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме.
2Ве + О2 = 2ВеО
ВеО +2HCl = BeCl2 + h3O
BeCl2 + 2NaOH = Be(OH)2 + 2NaCl
Be(OH)2 + 2NaOH= Na2BeO2 + 2h3O

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 12 г технического магния, содержащего 5% примесей, с избытком соляной кислоты, выделилось 10 л водорода (н. у.). Вычислите объемную долю выхода продукта реакции.

Mg + 2HCl = MgCl2 + h3
n(Mg) = 12-12*0,05/24 = 11,4 /24= 0,475 моль
n (h3) (теор.) = n(Mg) =0,475 моль
n (h3) = 10/22,4 = 0,44 моль (пр. )
ŋ = V (h3) (пр.)/ V (h3) (теор.) = n (h3) (пр.)/ n (h3) (теор.) = 0,44/0,475 = 0,92 = 92%

Вариант 2


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций лития, меди, бария, алюминия с веществами: неметаллом, водой, кислотой, раствором соли.
Реакции металлов с растворами кислоты и соли рассмотрите с точки зрения ОВР и ТЭД.

1. 2Li + Сl2 = 2LiСl
2Li + 2h3O = 2LiOH + h3
2Li + 2НСl = 2LiСl + Н2
2Li0 + 2Н+ = 2Li+ + Н02
Li0 – 1e = Li+ восстановитель
2Н+ + 2e= Н02 окислитель
2Li + CuСl 2= 2LiС1 + Cu
2Li0 + Cu2+ = 2Li+ + Cu0
Li0 – 1e = Li+ восстановитель
Cu2+ + 2e= Cu0 окислитель
2. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3
2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H02
Al 0 — 3e = Al3+ восстановитель
2H+ + 2e= h3 окислитель
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3
2Al + 6h3O = 2Al(OH)3 + 3h3
3HgCI2 + 2Al = 2AICI3 + 3Hg
3Hg2+ + 2Al0 = 2AI3+ + 3Hg0
Hg2+ + 2е = Hg0 восстановитель
Al0 – 3е= AI3+ окислитель
3. Ва + 2HCl = ВаCl2 + h3
Ва + 2H+ = Ва 2+ + h3

2H+ + 2e= h3 окислитель
Ва + Cl2 = ВаCl2
Ва +2h3O= Ва(OH)2+h3
Ва + CuCl2 = ВаCl2 + Cu
Ва + Cu2+ = Ва 2+ + Cu0
Ва 0 — 2e = Ва 2+ восстановитель
Cu2+ + 2e= Cu0 окислитель
4. Cu + Cl2 = CuCl2
Cu + h3O = не реагирует
Cu + HCl = не реагирует
Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2.
Cu 0 + Fe3+= Cu2 ++ Fe2+
Fe3++1е= Fe2+окислитель

ЗАДАНИЕ 2
Определите формулы веществ Х1, Х2 и Х3 в цепочке превращений:

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме.

Fe + 2HСl → FeCl2 + h3
FeCl2+ 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl
4Fe(OH)2 + O2 + 2h3O = 4Fe(OH)3↓
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3h3O

ЗАДАНИЕ 3
При термическом разложении 20 г известняка, содержащего 10% некарбонатных примесей, было получено 3,23 л углекислого газа (н. у.).
Вычислите объемную долю выхода продукта реакции (в %).

CaCO3 = CaO+CO2
n (CaCO3) = 20-20*0,1/100= 18/100=0,18 моль
V (CO2) = 3,23/22,4 = 0,145 моль (практ.)
n (CaCO3) = n (CO2) по уравнению (теор.)= 0,18 моль
выход = 0,145/0,18 = 0,801 = 80,1 %

Вариант 3


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций кальция, железа и цинка с неметаллом, водой, кислотой, раствором соли.
Реакции металлов с растворами кислоты и соли рассмотрите с точки зрения ОВР и ТЭД.

1. Са + 2HCl = СаCl2 + h3
Са0 + 2H+ = Са 2+ + h3

2H+ + 2e= h3 окислитель
Са + Cl2 = СаCl2
Са +2h3O= Са(OH)2+h3
Са + CuCl2 = СаCl2 + Cu
Са + Cu2+ = Са 2+ + Cu0
Са 0 — 2e = Са 2+ восстановитель
Cu2+ + 2e= Cu0 окислитель
2.
2Fe + 3Cl2 t →2FeCl3


3. 2Zn + O2 = 2ZnO
Zn + h3O = ZnO + h3
Zn + h3SO4 = ZnSO4 + h3
Zn + 2Н+ = Zn 2+ + Н2
Zn 0 + 2H+ = Zn 2+ + H02

2H+ + 2e= h3 окислитель
Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4
Zn 0 + Cu2+ = Zn 2+ + Cu0
Zn 0 — 2e = Zn 2+ восстановитель
Cu2+ + 2e= Cu0 окислитель

ЗАДАНИЕ 2
Определите формулы веществ Х1, Х2 и Х3 в цепочке превращений:


Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме.

2Ca+O2=2CaO
CaО+h3O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+h3CO3=CaCO3+2h3O
CaCO3 + CO2 + h3O ↔ Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 t →CaCO3↓ + CO2 + h3O

ЗАДАНИЕ 3
Прй взаимодействии 24,15 г технического натрия, содержащего 5% примесей, было получено 8,96 л водорода (н. у.).
Вычислите объемную долю выхода продукта реакции (в %).

2Na + 2h3O = 2NaOH + h3
n(Na) = 24,15-24,15*0,05/23 =23 /23= 1 моль
n (h3) (теор.) = 0,5 n(Mg) =0,5 моль
n (h3) = 8,96/22,4 = 0,4 моль (пр.)
ŋ = V (h3) (пр.)/ V (h3) (теор.) = n (h3) (пр.)/ n (h3) (теор.) = 0,4/0,5 = 0,8 = 80%

Вариант 4


ЗАДАНИЕ 1
Напишите уравнения возможных реакций бериллия, железа и меди с веществами: неметаллом, водой, кислотой, раствором соли.
Реакции металлов с растворами кислоты и соли рассмотрите с точки зрения ОВР и ТЭД.

1. 2 Ве + O2 = 2 ВеО
Ве + Н2SO4 = ВеSО4 + Н2
Ве + 2Н+ = Ве 2+ + Н2
2. Cu + Cl2 = CuCl2
Cu + h3O = не реагирует
Cu + HCl = не реагирует
Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2.
Cu 0 + Fe3+= Cu2 ++ Fe2+
Cu 0 — 2е= Cu + восстановитель
Fe3++1е= Fe2+окислитель
3. 2Fe + 3Cl2 t →2FeCl3

ЗАДАНИЕ 2
Определите формулы веществ Х1, Х2 и Х3 в цепочке превращений:

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме.

2Zn + O2 = 2ZnO
ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + h3O
Zn(NO3)2 + 2NaOH = 2NaNO3 + Zn(OH)2
Zn(OH)2= ZnO + h3O

ЗАДАНИЕ 3
При взаимодействии 60 г технического кальция, содержащего 2% примесей, с водой было получено 30 л водорода (н. у.). Вычислите объемную долю выхода продукта реакции.

Ca + 2h3О = Ca(OH)2 + Н2
n(Ca) = 60-60*0,02/40 =58,8 /40= 1,47 моль
n (h3) (теор.) = n(Ca) =1,47 моль
n (h3) = 30/22,4 = 1.34 моль (пр.)
ŋ = V (h3) (пр.)/ V (h3) (теор.) = n (h3) (пр.)/ n (h3) (теор.) = 1,34/1,47 = 0,91 = 91%

12.6 Механизмы реакций — Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Отличить чистые реакции от элементарных реакций (стадии)
  • Определить молекулярную структуру элементарных реакций
  • Напишите вычисленное химическое уравнение для процесса с учетом механизма его реакции
  • Вывести закон скорости, соответствующий заданному механизму реакции

Сбалансированное уравнение химической реакции указывает, что происходит и что образуется, но ничего не говорит о том, как на самом деле происходит реакция. Механизм реакции (или путь реакции) — это процесс или путь, посредством которого происходит реакция.

Химическая реакция обычно происходит поэтапно, хотя она не всегда может быть очевидна для наблюдателя. Например, разложение озона происходит по механизму, состоящему из двух этапов:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} \ longrightarrow {}} l} \ text {O} _3 (g) & \ text {O} _2 (g) \; + \; \ text {O } \\ [0.5em] \ text {O} \; + \; \ text {O} _3 (g) & 2 \ text {O} _2 (g) \ end {array} [/ latex]

Мы называем каждую стадию механизма реакции элементарной реакцией .Элементарные реакции происходят именно так, как они записаны, и не могут быть разбиты на более простые шаги. Элементарные реакции складываются в общую реакцию, которая для разложения составляет:

[латекс] 2 \ text {O} _3 (g) \; {\ longrightarrow} \; 3 \ text {O} _2 (g) [/ latex]

Обратите внимание, что атом кислорода, образующийся на первом этапе этого механизма, потребляется на втором этапе и поэтому не появляется как продукт в общей реакции. Виды, которые производятся на одном этапе и потребляются на последующем, называются промежуточными продуктами .

Хотя общее уравнение реакции разложения озона показывает, что две молекулы озона реагируют с образованием трех молекул кислорода, механизм реакции не включает столкновение и реакцию двух молекул озона. Скорее, это включает молекулу озона, разлагающуюся на молекулу кислорода и промежуточный атом кислорода; Затем атом кислорода реагирует со второй молекулой озона, давая две молекулы кислорода. Эти две элементарные реакции происходят именно так, как показано в механизме реакции.

Молекулярность элементарной реакции — это количество реагентов (атомов, молекул или ионов). Например, мономолекулярная реакция включает перегруппировку единственного реагента с образованием одной или нескольких молекул продукта:

[латекс] A \; {\ longrightarrow} \; \ text {products} [/ латекс]

Уравнение скорости мономолекулярной реакции:

[латекс] \ text {rate} = k [A] [/ латекс]

Мономолекулярная реакция может быть одной из нескольких элементарных реакций в сложном механизме. Например, реакция:

[латекс] \ text {O} _3 \; {\ longrightarrow} \; \ text {O} _2 \; + \; \ text {O} [/ latex]

иллюстрирует мономолекулярную элементарную реакцию, которая происходит как часть двухступенчатого механизма реакции. Однако некоторые мономолекулярные реакции могут иметь только одну реакцию в механизме реакции. (Другими словами, элементарная реакция в некоторых случаях также может быть общей реакцией.) Например, газофазное разложение циклобутана, C 4 H 8 , до этилена, C 2 H 4 , происходит через мономолекулярный одноступенчатый механизм:

Для того, чтобы эти мономолекулярные реакции произошли, все, что требуется, — это разделение частей отдельных молекул реагентов на продукты.

Химические связи не просто распадаются во время химических реакций. Для разрыва химических связей требуется энергия. Энергия активации для разложения C 4 H 8 , например, составляет 261 кДж на моль. Это означает, что требуется 261 килоджоулей, чтобы превратить один моль этих молекул в активированные комплексы, которые распадаются на продукты:

В образце C 4 H 8 несколько быстро движущихся молекул C 4 H 8 сталкиваются с другими быстро движущимися молекулами и набирают дополнительную энергию.Когда молекулы C 4 H 8 набирают достаточно энергии, они могут трансформироваться в активированный комплекс, и может происходить образование молекул этилена. Фактически, особенно энергичное столкновение вбивает молекулу C 4 H 8 в геометрию активированного комплекса. Однако лишь небольшая часть молекул газа движется с достаточно высокими скоростями и кинетической энергией, достаточной для этого. Следовательно, в любой момент только несколько молекул получают достаточно энергии от столкновений для реакции.

Скорость разложения C 4 H 8 прямо пропорциональна его концентрации. Удвоение концентрации C 4 H 8 в образце дает вдвое больше молекул на литр. Хотя доля молекул с достаточной энергией для реакции остается прежней, общее количество таких молекул в два раза больше. Следовательно, C 4 H 8 на литр вдвое больше, а скорость реакции в два раза выше:

[латекс] \ text {rate} = — \ frac {{\ Delta} [\ text {C} _4 \ text {H} _8]} {{\ Delta} t} = k [\ text {C} _4 \ текст {H} _8] [/ latex]

Аналогичное соотношение применимо к любой мономолекулярной элементарной реакции; скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагента, и реакция проявляет поведение первого порядка.Константа пропорциональности — это константа скорости конкретной мономолекулярной реакции.

Столкновение и соединение двух молекул или атомов с образованием активированного комплекса в элементарной реакции называется бимолекулярной реакцией . Есть два типа бимолекулярных элементарных реакций:

[латекс] A \; + \; B \; {\ longrightarrow} \; \ text {products} \\ [0. 2 [/ latex]

Некоторые химические реакции имеют механизмы, состоящие из единственной бимолекулярной элементарной реакции.Одним из примеров является реакция диоксида азота с оксидом углерода:

[латекс] \ text {NO} _2 (g) \; + \; \ text {CO} (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} (g) \; + \; \ text { CO} _2 (г) [/ латекс]

Другой пример — разложение двух молекул йодистого водорода с образованием водорода H 2 и йода I 2 Рисунок 1:

[латекс] 2 \ text {HI} (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {H} _2 (g) \; + \; \ text {I} _2 (g) [/ latex]

Рисунок 1. Вероятный механизм диссоциации двух молекул HI с образованием одной молекулы H 2 и одной молекулы I 2 .

Бимолекулярные элементарные реакции также могут быть этапами многоступенчатого механизма реакции. Примером может служить реакция атомарного кислорода с озоном:

[латекс] \ text {O} (g) \; + \; \ text {O} _3 (g) \; {\ longrightarrow} \; 2 \ text {O} _2 (g) [/ latex]

Элементарная термолекулярная реакция включает одновременное столкновение трех атомов, молекул или ионов. Термолекулярные элементарные реакции встречаются нечасто, поскольку вероятность одновременного столкновения трех частиц меньше одной тысячной вероятности столкновения двух частиц.2 [\ text {Cl} _2] [/ латекс]

Часто бывает, что один шаг в многоступенчатом механизме реакции значительно медленнее, чем другие. Поскольку реакция не может протекать быстрее, чем ее самый медленный этап, этот этап ограничивает скорость, с которой происходит общая реакция. Поэтому самый медленный этап называется этапом ограничения скорости (или этапом определения скорости) реакции. Рис. 2.

Рис. 2. Желоб для скота является нехимическим примером этапа определения нормы.Скот можно перемещать из одного загона в другое так быстро, как одно животное может пройти через желоб. (кредит: Лорен Кернс)

Как описано ранее, законы скорости могут быть получены непосредственно из химических уравнений для элементарных реакций. Однако это не относится к обычным химическим реакциям. Наиболее часто встречающиеся сбалансированные уравнения представляют собой общее изменение для какой-либо химической системы, и очень часто это результат нескольких механизмов многоступенчатой ​​реакции. В каждом случае мы должны определить общий закон скорости из экспериментальных данных и вывести механизм из закона скорости (а иногда и из других данных).Наглядный пример — реакция NO 2 и CO:

[латекс] \ text {NO} _2 (g) \; + \; \ text {CO} (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {CO} _2 (g) \; + \; \ text {NO} (г) [/ латекс]

Для температур выше 225 ° C был найден закон скорости:

[латекс] \ text {rate} = k [\ text {NO} _2] [\ text {CO}] [/ latex]

Реакция первого порядка по NO 2 и первого порядка по CO. Это согласуется с одностадийным бимолекулярным механизмом, и возможно, , что это механизм для этой реакции при высоких температурах.2 [/ латекс]

Это согласуется с механизмом, который включает следующие две элементарные реакции, первая из которых протекает медленнее и поэтому является этапом, определяющим скорость:

[латекс] \ text {NO} _2 (g) \; + \; \ text {NO} _2 (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} _3 (g) \; + \; \ текст {NO} (g) \; (\ text {slow}) \\ [0. 5em] \ text {NO} _3 (g) \; + \; \ text {CO} (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} _2 (g) \; + \; \ text {CO} _2 (g) \; (\ text {fast}) [/ latex]

Этап определения скорости дает закон скорости, показывающий зависимость второго порядка от концентрации NO 2 , а сумма двух уравнений дает чистую общую реакцию.

В общем, когда определяющий скорость (более медленный) шаг является первым шагом в механизме, закон скорости для всей реакции такой же, как закон скорости для этого шага. Однако, когда этапу определения скорости предшествует этап, включающий реакцию равновесия , закон скорости для всей реакции может быть более трудным для получения.

Элементарная реакция находится в состоянии равновесия, когда она протекает как в прямом, так и в обратном направлении с одинаковой скоростью. Рассмотрим димеризацию NO до N 2 O 2 , где k 1 используется для представления константы скорости прямой реакции, а k -1 используется для представления константы скорости обратной реакции. :

[латекс] \ text {NO} \; + \; \ text {NO} \; {\ leftrightharpoons} \; \ text {N} _2 \ text {O} _2 \\ [0.2} {k _ {- 1}}) = [\ text {N} _2 \ text {O} _2] [/ latex]

Тем не менее, еще раз, промежуточные соединения не могут быть перечислены как часть общего выражения закона скорости, хотя они могут быть включены в отдельную элементарную реакцию механизма. В примере 1 будет показано, как вывести общие законы скорости из механизмов, включающих шаги равновесия, предшествующие шагу определения скорости.

Пример 1

Получение выражения закона общей скорости для механизма многоступенчатой ​​реакции
Нитрилхлорид (NO 2 Cl) разлагается до диоксида азота (NO 2 ) и газообразного хлора (Cl 2 ) по следующему механизму:

  1. [латекс] 2 \ text {NO} _2 \ text {Cl} (g) \; {\ leftrightharpoons} \; \ text {ClO} _2 (g) \; + \; \ text {N} _2 \ text {O} (g) \; + \; \ text {ClO} (g) [/ latex] (fast, k 1 представляет собой константу скорости прямой реакции, а k -1 скорость константа обратной реакции)
  2. [латекс] \ text {N} _2 \ text {O} (g) \; + \; \ text {ClO} _2 (g) \; {\ leftrightharpoons} \; \ text {NO} _2 (g) \ ; + \; \ text {NOCl} (g) [/ latex] (быстро, k 2 для прямой реакции, k −2 для обратной реакции)
  3. [латекс] \ text {NOCl} \; + \; \ text {ClO} \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} _2 \; + \; \ text {Cl} _2 [/ latex] (медленно , k 3 константа скорости прямой реакции)

Определите общую реакцию, напишите выражение закона скорости для каждой элементарной реакции, определите любые промежуточные соединения и определите выражение общего закона скорости.

Решение
Для общей реакции просто просуммируйте три этапа, отмените промежуточные соединения и объедините аналогичные формулы:

[латекс] 2 \ text {NO} _2 \ text {Cl} (g) \; {\ longrightarrow} \; 2 \ text {NO} _2 (g) \; + \; \ text {Cl} _2 (g ) [/ латекс]

Затем напишите выражение закона скорости для каждой элементарной реакции. Помните, что для элементарных реакций, являющихся частью механизма, выражение закона скорости может быть получено непосредственно из стехиометрии:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} k_1 [\ text {NO} _2 \ text {Cl}] _ 2 & k _ {- 1} [\ text {ClO} _2] [\ text {N} _2 \ text {O}] [\ text {ClO}] \\ [0.5em] k_2 [\ text {N} _2 \ text {O}] [\ text {ClO} _2] & k _ {- 2} [\ text {NO} _2] [\ text {NOCl}] \\ [0.5em ] \ text {Rate} & k_3 [\ text {NOCl}] [\ text {ClO}] \ end {array} [/ latex]

Третий шаг, который является медленным, является шагом, определяющим скорость. Следовательно, выражение для общего закона скорости может быть записано как Rate = k 3 [NOCl] [ClO]. Однако как NOCl, так и ClO являются промежуточными продуктами. Алгебраические выражения должны использоваться для представления [NOCl] и [ClO] таким образом, чтобы в общем выражении закона скорости не осталось промежуточных продуктов.2} {k _ {- 2} k _ {- 1} [\ text {NO} _2]} \ end {array} [/ latex]

Обратите внимание, что этот закон скорости показывает обратную зависимость от концентрации одного из видов продукта, что согласуется с присутствием равновесной стадии в механизме реакции.

Проверьте свои знания
Атомарный хлор в атмосфере реагирует с озоном в следующей паре элементарных реакций:

[латекс] \ text {Cl} \; + \; \ text {O} _3 (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {ClO} (g) \; + \; \ text {O} _2 (g) \; \; \; \; \; \; \; (\ text {rate \; constant} \; k_1) [/ latex]

[латекс] \ text {ClO} (g) \; + \; \ text {O} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Cl} (g) \; + \; \ text {O} _2 ( g) \; \; \; \; \; \; \; (\ text {rate \; constant} \; k_2) [/ латекс]

Определите общую реакцию, напишите выражение закона скорости для каждой элементарной реакции, определите любые промежуточные соединения и определите выражение общего закона скорости.

Ответ:

общая реакция: [латекс] \ text {O} _3 (g) \; + \; \ text {O} \; {\ longrightarrow} \; 2 \ text {O} _2 (g) [/ latex]

ставка 1 = k 1 [O 3 ] [Cl]; скорость 2 = k 2 [ClO] [O]

промежуточное звено: ClO (г)

общая скорость = k 2 k 1 [O 3 ] [Cl] [O]

Последовательность отдельных стадий или элементарных реакций, посредством которых реагенты превращаются в продукты в ходе реакции, называется механизмом реакции.Общая скорость реакции определяется скоростью самого медленного этапа, называемого этапом определения скорости. Мономолекулярные элементарные реакции имеют законы скорости первого порядка, в то время как бимолекулярные элементарные реакции имеют законы скорости второго порядка. Путем сравнения законов скорости, полученных из механизма реакции, с законом, определенным экспериментально, механизм может быть признан либо неправильным, либо правдоподобным.

Химия: упражнения в конце главы

  1. Почему элементарные реакции с участием трех или более реагентов очень редки?
  2. В общем, можем ли мы предсказать эффект удвоения концентрации A на скорость общей реакции [латекс] A \; + \; B \; {\ longrightarrow} \; C [/ latex]? Можем ли мы предсказать эффект, если известно, что реакция является элементарной?
  3. Определите эти термины:

    (а) мономолекулярная реакция

    (б) бимолекулярная реакция

    (в) элементарная реакция

    (г) общая реакция

  4. Каково уравнение скорости элементарной термолекулярной реакции [латекс] A \; + \; 2B \; {\ longrightarrow} \; \ text {products} [/ latex]? Для [латекса] 3A \; {\ longrightarrow} \; \ text {products} [/ latex]?
  5. Учитывая следующие реакции и соответствующие законы скорости, в какой из реакций элементарная реакция и общая реакция могут быть одинаковыми?

    (a) [латекс] \ text {Cl} _2 \; + \; \ text {CO} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Cl} _2 \ text {CO} \\ [0. 2 [\ text {O} _2] [/ латекс]

    (e) [латекс] \ text {NO} \; + \; \ text {O} _3 \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} _2 \; + \; \ text {O} _2 \\ [0.5em] \ text {rate} = k [\ text {NO}] \; [\ text {O} _3] [/ latex]

  6. Напишите уравнение скорости для каждой из следующих элементарных реакций:

    (a) [латекс] \ text {O} _3 \; {\ xrightarrow {\ text {солнечный свет}}} \; \ text {O} _2 \; + \; \ text {O} [/ latex]

    (b) [латекс] \ text {O} _3 \; + \; \ text {Cl} \; {\ longrightarrow} \; \ text {O} _2 \; + \; \ text {ClO} [/ latex ]

    (c) [латекс] \ text {ClO} \; + \; \ text {O} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Cl} \; + \; \ text {O} _2 [/ latex]

    (d) [латекс] \ text {O} _3 \; + \; \ text {NO} \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} _2 \; + \; \ text {O} _2 [/ латекс]

    (e) [латекс] \ text {NO} _2 \; + \; \ text {O} \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} \; + \; \ text {O} _2 [/ latex ]

  7. Оксид азота (II), NO, реагирует с водородом, H 2 , в соответствии со следующим уравнением:
    [латекс] 2 \ text {NO} \; + \; 2 \ text {H} _2 \; {\ longrightarrow} \; \ text {N} _2 \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} [/ latex]

    Каким был бы закон скорости, если бы механизм этой реакции был:

    [латекс] 2 \ text {NO} \; + \; \ text {H} _2 \; {\ longrightarrow} \; \ text {N} _2 \; + \; \ text {H} _2 \ text {O } _2 \; (\ text {slow}) \\ [0. 5em] \ text {H} _2 \ text {O} _2 \; + \; \ text {H} _2 \; {\ longrightarrow} \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} \; (\ text {fast}) [/ latex]

  8. Были проведены эксперименты для изучения скорости реакции, представленной этим уравнением.
    [латекс] 2 \ text {NO} (g) \; + \; 2 \ text {H} _2 (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {N} _2 (g) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (g) [/ latex]

    Здесь приведены начальные концентрации и скорости реакции.

    0010, 0.0020, 0.0060, 0.0060. Under the “Initial Rate of Formation of N subscript 2 ( mol / L min )” are the numbers: 1.8 times ten to the negative 4; 3.6 times ten to the negative 4; 0.30 times ten to the negative 4; and 1.2 times ten to the negative 4.»>
    Эксперимент Начальная концентрация [NO] (моль / л) Начальная концентрация, [H 2 ] (моль / л) Начальная скорость образования N 2 (моль / л мин)
    1 0.0060 0,0010 1,8 × 10 −4
    2 0,0060 0,0020 3,6 × 10 −4
    3 0,0010 0,0060 0,30 × 10 −4
    4 0,0020 0,0060 1,2 × 10 −4
    Таблица 35.

    Обдумайте следующие вопросы:

    (a) Определите порядок для каждого из реагентов, NO и H 2 , на основе предоставленных данных и покажите свои рассуждения.

    (b) Напишите общий закон скорости реакции.

    (c) Рассчитайте значение константы скорости, k , для реакции. Включите единицы.

    (d) Для эксперимента 2 рассчитайте концентрацию NO, оставшуюся после потребления ровно половины первоначального количества H 2 .

    (e) Следующая последовательность элементарных шагов представляет собой предлагаемый механизм реакции.

    Шаг 1: [латекс] \ text {NO} \; + \; \ text {NO} \; {\ leftrightharpoons} \; \ text {N} _2 \ text {O} _2 [/ latex]

    Шаг 2: [латекс] \ text {N} _2 \ text {O} _2 \; + \; \ text {H} _2 \; {\ leftrightharpoons} \; \ text {H} _2 \ text {O} \ ; + \; \ text {N} _2 \ text {O} [/ latex]

    Шаг 3: [латекс] \ text {N} _2 \ text {O} \; + \; \ text {H} _2 \; {\ leftrightharpoons} \; \ text {N} _2 \; + \; \ text {H} _2 \ text {O} [/ латекс]

    На основании представленных данных, какой из них является этапом определения ставки? Покажите, что механизм согласуется с наблюдаемым законом скорости реакции и общей стехиометрией реакции.

  9. Реакция CO с Cl 2 дает фосген (COCl 2 ), нервно-паралитический газ, который использовался в Первой мировой войне. Используйте механизм, показанный здесь, для выполнения следующих упражнений:
    [латекс] \ text {Cl} _2 (g) \; {\ leftrightharpoons} \; 2 \ text {Cl} (g) [/ latex] (быстро, k 1 представляет константу прямой скорости, k -1 константу обратной скорости) [латекс] \ text {CO} (g) \; + \; \ text {Cl} (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {COCl} (g) [/ latex] (медленно, k 2 константа скорости)

    [латекс] \ text {COCl} (g) \; + \; \ text {Cl} (g) \; {\ longrightarrow} \; \ text {COCl} _2 (g) [/ latex] (быстро, k 3 константа скорости)

    (а) Напишите общую реакцию.

    (b) Определите все промежуточные соединения.

    (c) Напишите закон скорости для каждой элементарной реакции.

    (d) Напишите общее выражение закона скорости.

Глоссарий

бимолекулярная реакция
элементарная реакция, включающая столкновение и комбинацию двух реагентов
элементарная реакция
реакция, протекающая в точности так, как показано в ее химическом уравнении
средний
молекула или ион, произведенные на одной стадии механизма реакции и потребленные на другой
Молекулярность
количество реагентов (атомов, молекул или ионов), участвующих в элементарной реакции
этап определения скорости
(также, лимитирующая стадия) самая медленная элементарная реакция в механизме реакции; определяет скорость общей реакции
механизм реакции
ступенчатая последовательность элементарных реакций, посредством которых происходит химическое изменение
термолекулярная реакция
элементарная реакция, включающая одновременное столкновение и сочетание трех реагентов
мономолекулярная реакция
элементарная реакция, включающая перегруппировку одного реагента с образованием одной или нескольких молекул продукта

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

2. Нет. В общем, для реакции в целом мы не можем предсказать эффект изменения концентрации, не зная уравнения скорости. Да. Если реакция является элементарной, то удвоение концентрации A удваивает скорость.

4. Скорость = k [ A ] [ B ] 2 ; Скорость = k [ A ] 3

6. (a) Ставка 1 = k [O 3 ]; (b) Скорость 2 = k [O 3 ] [Cl]; (c) Скорость 3 = k [ClO] [O]; d) ставка 2 = k [O 3 ] [NO]; (e) Ставка 3 = k [NO 2 ] [O]

8.(a) Удвоение [H 2 ] увеличивает ставку вдвое. [H 2 ] необходимо ввести уравнение скорости в первой степени. Удвоение [НЕТ] увеличивает скорость в 4 раза. [НЕТ] должно вводить закон скорости во второй степени. (b) Скорость = k [NO] 2 [H 2 ]; (c) k = 5,0 × 10 3 моль −2 L −2 мин −1 ; (d) 0,0050 моль / л; (e) Этап II является этапом определения скорости. Если шаг I дает N 2 O 2 в достаточном количестве, шаги 1 и 2 объединяются, чтобы получить [латекс] 2 \ text {NO} \; + \; \ text {H} _2 \; {\ longrightarrow} \ ; \ text {H} _2 \ text {O} \; + \; \ text {N} _2 \ text {O} [/ latex].Эта реакция соответствует наблюдаемому закону скорости. Объедините шаги 1 и 2 с шагом 3, который выполняется предположительно быстро, чтобы получить подходящую стехиометрию.

4 Химические и физические превращения | За пределами молекулярных границ: проблемы химии и химической инженерии

мер, суспензий, композитов), подтвержденные частично механическими измерениями отдельных молекул, будут иметь решающее значение для роста в этой области.

ЗАДАЧИ И ВОЗМОЖНОСТИ НА БУДУЩЕЕ

Как мы можем получить прямую информацию о молекулярных деталях пути реакции и использовать ее для разработки новых процессов? В то время как фемтосекундная спектроскопия позволила наблюдать за реакциями в коротком временном масштабе, основной задачей является разработка сверхбыстрых методов, таких как сверхбыстрая дифракция электронов, которые позволят наблюдать фактическую молекулярную структуру переходного состояния, а не только скорость его изменения. проход.В качестве общей цели мы хотим иметь возможность создавать подвижные картины самих реакций, наблюдая за всеми промежуточными состояниями и скоростью их взаимопревращения. Такие движущиеся картинки могут быть созданы уже сейчас, путем компьютерного моделирования реакции; проблема в том, чтобы определить, верны ли эти изображения. Таким образом, вторая задача состоит в том, чтобы взаимодействовать с теоретической химией для получения наилучших возможных расчетов, а затем разработать экспериментальную проверку основных теоретических предсказаний, чтобы увидеть, подтверждают ли эксперименты правильность расчетов.

Большинство механистических работ посвящено химическим реакциям в растворе или чрезвычайно простым процессам в газовой фазе. Возрастает интерес к реакциям в твердых телах или на твердых поверхностях, таких как поверхности твердых катализаторов в контакте с реагирующими газами. Некоторые из таких катализаторов действуют внутри пор определенного размера, например, в порах цеолитов. В этих случаях только определенные молекулы могут проникать в поры, чтобы добраться до реакционной поверхности, и они удерживаются в определенных положениях, когда реагируют.Фактически, процесс превращения метанола в бензин Mobil зависит от реакций, катализируемых цеолитами.

Также возрастает интерес к реакциям с участием металлоорганических соединений на границе между органической и неорганической химией. Многие такие реакции полезны в синтезе, где металлоорганические реагенты могут иметь важные свойства в качестве катализаторов. Многие детали механизмов реакций в металлоорганической химии пока неясны; понимание этих механизмов позволит разработать улучшенные катализаторы.

Была проделана большая работа, чтобы помочь понять, как ионы металлов реагируют или катализируют реакции в растворе. Многие ферменты также используют связанные ионы металлов для катализирования своих реакций, и все еще необходимо понимать, как они работают. Когда мы действительно поймем их подробно, мы сможем производить биомиметические катализаторы для полезных производственных процессов.

Когда молекулы реагируют термически, при комнатной температуре или при нагревании, они находятся в низшем электронном состоянии. Однако, когда реакции происходят при облучении молекул видимым или ультрафиолетовым светом, в процессах участвуют частицы в электронных возбужденных состояниях.Некоторые детали таких процессов известны, но многое еще предстоит сделать. Поскольку фотовозбуждение важно во многих областях — фотосинтезе, фотографии, электронных дисплеях, солнечных элементах, вызывающей рак ul-

химическая реакция | Определение, уравнения, примеры и типы

Химическая реакция , процесс, в котором одно или несколько веществ, реагентов, превращаются в одно или несколько различных веществ, продуктов. Вещества — это химические элементы или соединения.Химическая реакция перестраивает составляющие атомы реагентов с образованием различных веществ в виде продуктов.

горение

Полено горело в огне. Сжигание древесины является примером химической реакции, в которой древесина в присутствии тепла и кислорода превращается в двуокись углерода, водяной пар и золу.

© chrispecoraro / iStock.com

Популярные вопросы

Каковы основы химических реакций?

  • Химическая реакция — это процесс, в котором одно или несколько веществ, также называемых реагентами, превращаются в одно или несколько различных веществ, известных как продукты.Вещества — это химические элементы или соединения.
  • Химическая реакция перестраивает составляющие атомы реагентов с образованием различных веществ в виде продуктов. Свойства продуктов отличаются от свойств реагентов.
  • Химические реакции отличаются от физических изменений, которые включают изменения состояния, такие как таяние льда в воду и испарение воды в пар. Если происходит физическое изменение, физические свойства вещества изменятся, но его химическая идентичность останется прежней.

Что происходит с химическими связями, когда происходит химическая реакция?

Согласно современным представлениям о химических реакциях, связи между атомами в реагентах должны быть разорваны, а атомы или части молекул снова собираются в продукты, образуя новые связи. Энергия поглощается для разрыва связей, а энергия выделяется по мере образования связей. В некоторых реакциях энергия, необходимая для разрыва связей, больше, чем энергия, выделяемая при создании новых связей, и конечным результатом является поглощение энергии.Следовательно, в реакции могут образовываться разные типы связей. Кислотно-основная реакция Льюиса, например, включает образование ковалентной связи между основанием Льюиса, составляющей, которая поставляет электронную пару, и кислотой Льюиса, разновидностью, которая может принимать электронную пару. Аммиак — это пример базы Льюиса. Пара электронов, расположенных на атоме азота, может быть использована для образования химической связи с кислотой Льюиса.

Как классифицируются химические реакции?

Химики классифицируют химические реакции несколькими способами: по типу продукта, по типам реагентов, по исходу реакции и по механизму реакции.Часто данную реакцию можно разделить на две или даже три категории, включая реакции газообразования и осаждения. Многие реакции производят газ, такой как диоксид углерода, сероводород, аммиак или диоксид серы. Подъем теста для кексов вызван реакцией газообразования между кислотой и пищевой содой (гидрокарбонатом натрия). Классификация по типам реагентов включает кислотно-основные реакции и реакции окисления-восстановления, которые включают перенос одного или нескольких электронов от восстанавливающего агента к окислителю.Примеры классификации по результатам реакции включают реакции разложения, полимеризации, замещения, отщепления и присоединения. Цепные реакции и реакции фотолиза являются примерами классификации по механизму реакции, которая предоставляет подробные сведения о том, как атомы перемешиваются и собираются заново при образовании продуктов.

Химические реакции являются неотъемлемой частью технологии, культуры и самой жизни. Сжигание топлива, плавка чугуна, изготовление стекла и глиняной посуды, пивоварение и изготовление вина и сыра — вот многие примеры деятельности, включающей химические реакции, которые были известны и использовались на протяжении тысяч лет. Химические реакции изобилуют геологией Земли, атмосферы и океанов, а также огромным количеством сложных процессов, происходящих во всех живых системах.

Следует отличать химические реакции от физических изменений. Физические изменения включают изменения состояния, такие как таяние льда в воду и испарение воды в пар. Если происходит физическое изменение, физические свойства вещества изменятся, но его химическая идентичность останется прежней. Вне зависимости от физического состояния вода (H 2 O) представляет собой одно и то же соединение, каждая молекула которого состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.Однако если вода в виде льда, жидкости или пара встречает металлический натрий (Na), атомы будут перераспределены, давая новым веществам молекулярный водород (H 2 ) и гидроксид натрия (NaOH). Этим мы знаем, что произошло химическое изменение или реакция.

тающий лед

Тающий лед, водопад Нижнее Чистилище, на притоке реки Суеган между Мон Верноном и Линдборо, Нью-Гэмпшир. Таяние льда — это физическое изменение, а не химическая реакция.

Уэйн Дионн / © Отдел развития туризма и путешествий Нью-Гэмпшира

Исторический обзор

Концепция химической реакции возникла около 250 лет назад.Он возник в ранних экспериментах, в которых вещества классифицировались как элементы и соединения, а также в теориях, объясняющих эти процессы. Разработка концепции химической реакции сыграла первостепенную роль в определении современной химии.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Первые существенные исследования в этой области были посвящены газам. Особое значение имело определение кислорода в XVIII веке шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле и английским священником Джозефом Пристли.Особенно заметно влияние французского химика Антуана-Лорана Лавуазье, поскольку его идеи подтвердили важность количественных измерений химических процессов. В своей книге Traité élémentaire de chimie (1789; Элементарный трактат по химии ) Лавуазье определил 33 «элемента» — вещества, не разбитые на более простые сущности. Среди своих многочисленных открытий Лавуазье точно измерил вес, набранный при окислении элементов, и приписал результат объединению элемента с кислородом.Концепция химических реакций, включающих комбинацию элементов, ясно появилась из его работ, и его подход побудил других исследовать экспериментальную химию как количественную науку.

Другим исторически значимым событием в области химических реакций было развитие атомной теории. В этом большая заслуга английского химика Джона Далтона, который сформулировал свою атомную теорию в начале XIX века. Дальтон утверждал, что материя состоит из маленьких неделимых частиц, что частицы или атомы каждого элемента уникальны и что химические реакции участвуют в перегруппировке атомов с образованием новых веществ.Такой взгляд на химические реакции точно определяет текущую тему. Теория Дальтона послужила основой для понимания результатов ранних экспериментаторов, включая закон сохранения материи (материя не создается и не разрушается) и закон постоянного состава (все образцы вещества имеют одинаковый элементный состав).

Таким образом, эксперимент и теория, два краеугольных камня химической науки в современном мире, вместе определили концепцию химических реакций.Сегодня экспериментальная химия предоставляет бесчисленное количество примеров, а теоретическая химия позволяет понять их значение.

Основные понятия химических реакций

Создавая новое вещество из других веществ, химики говорят, что либо они проводят синтез, либо синтезируют новый материал. Реагенты превращаются в продукты, и процесс символизируется химическим уравнением. Например, железо (Fe) и сера (S) объединяются с образованием сульфида железа (FeS).Fe (s) + S (s) → FeS (s) Знак плюс указывает, что железо реагирует с серой. Стрелка означает, что реакция «образует» или «дает» сульфид железа, продукт. Состояние вещества реагентов и продуктов обозначается символами (s) для твердых веществ, (l) для жидкостей и (g) для газов.

Реагенты и продукты | Химия для неосновных

Цели обучения

  • Определите химическое уравнение.
  • Определите реагент.
  • Определить продукт.

Что бы вы делали без компьютера?

Что бы вы делали без компьютера?

За последние несколько десятилетий компьютеры оказались чрезвычайно полезным инструментом для организации и обработки информации. Вы вводите данные в компьютер (например, структурные параметры соединения), и на выходе вы можете получить подробную диаграмму того, как эта молекула выглядит в трех измерениях. Компьютер и его программы превращают входные данные в полезный конечный продукт.

Химическое уравнение

Реакция между цинком и серой может быть показана в так называемом химическом уравнении . На словах мы могли бы написать реакцию как:

цинк + сера → сульфид цинка

Более удобный способ выразить химическую реакцию — использовать символы и формулы соответствующих веществ:

Zn + S → ZnS

Вещества слева от стрелки в химическом уравнении называются реагентами. Реагент — это вещество, которое присутствует в начале химической реакции. Вещество (а) справа от стрелки обозначено как продукты . Продукт — это вещество, которое присутствует в конце химической реакции. В приведенном выше уравнении цинк и сера являются реагентами, которые химически объединяются с образованием сульфида цинка.

Существует стандартный способ написания химических уравнений. Все реагенты записаны в левой части уравнения, а продукты — в правой.Стрелка указывает от реагентов к продуктам, указывая направление реакции:

реактивы → продукты

В соответствующих случаях над стрелкой или под стрелкой может быть написан символ, указывающий на особые обстоятельства. Символ «Δ» часто используется, чтобы указать, что реакция должна быть разогретой.

Наличие стрелки также указывает на то, что при указанных условиях реакция идет в одном направлении. Есть реакции, которые можно легко обратить вспять, но мы не будем сейчас их рассматривать.

Возможны самые разные реакции: элементы могут образовывать соединения (как видно из реакции выше), соединения могут образовывать элементы (вода расщепляется в присутствии электрического тока с образованием газообразного водорода и газообразного кислорода) или соединения могут объединять, разделять или переставлять, чтобы сформировать новые материалы.

Сводка

  • Химическое уравнение описывает химическую реакцию.
  • Реагенты — это исходные вещества, они записаны в левой части уравнения.
  • Продукты являются конечным результатом реакции и записываются в правой части уравнения.

Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://www.chemprofessor.com/outline7b.htm

  1. Где реагенты записываются в химическом уравнении?
  2. Где продукты записываются в химическом уравнении?
  3. Какая химическая информация содержится в химическом уравнении?

Обзор

Вопросы

  1. Что такое реагент?
  2. Что такое продукт?
  3. Что делает химическое уравнение?
  4. В реакции натрий + вода → гидроксид натрия + водород,
    1. какие реагенты?
    2. какие продукты?

Глоссарий

  • химическое уравнение: Описывает химическую реакцию.
  • продукт: Представляют собой конечный результат реакции и записываются в правой части уравнения.
  • реагент: Исходные материалы и записаны в левой части уравнения.

реактивных механизмов | Безграничная химия

Тарифные законы для элементарных ступеней

Закон скорости для элементарной стадии выводится из молекулярности этой стадии.

Цели обучения

Запишите законы скорости для элементарных реакций, объясняя, как порядок реакции соотносится со скоростью реакции

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Элементарные реакции складываются в общее уравнение реакции.
  • Законы скорости для элементарных шагов выводятся из молекулярности каждого шага.
  • Механизмы реакций могут соответствовать экспериментальным данным, но никогда не могут быть доказаны с уверенностью.
Ключевые термины
  • мономолекулярный : с участием одной молекулы.
  • Молекулярность : количество отдельных молекул, участвующих в элементарной стадии механизма реакции.
  • бимолекулярный : С участием двух молекул.
  • элементарный этап : единичное превращение в общем механизме реакции; может быть мономолекулярным, бимолекулярным или термолекулярным.

Механизмы реакции

Каждая химическая реакция протекает согласно механизму реакции, который представляет собой пошаговое описание того, что происходит во время реакции на молекулярном уровне. Каждый шаг механизма известен как элементарный процесс, который описывает отдельный момент во время реакции, в которой молекулы разрываются и / или образуют новые связи.Важно помнить, что каждый механизм реакции — это просто предлагаемая версия того, что может происходить на молекулярном уровне; даже если механизм согласуется с экспериментальными результатами, невозможно достоверно доказать механизм реакции. При этом существуют два строгих требования, которые должны быть выполнены, чтобы механизм реакции был действующим. Их:

  1. Сумма каждой элементарной стадии в механизме реакции должна давать общее уравнение реакции.
  2. Закон скорости шага определения скорости должен согласовываться с экспериментально определенным законом скорости.

Шаг определения скорости — самый медленный шаг в механизме реакции. Поскольку он самый медленный, он определяет скорость общей реакции. Это будет рассмотрено позже более подробно.

Изменение концентрации химикатов с течением времени : График зависимости времени от концентрации для двух веществ в химическом равновесии.

Элементарные реакции и законы их скорости

Элементарные реакции классифицируются в соответствии с их молекулярной массой ; то есть, на сколько молекул вовлечено в данный шаг.Возможны три молекулы:

  1. мономолекулярный ([латекс] \ text {A} \ rightarrow \ text {products} [/ latex])
  2. бимолекулярный ([латекс] \ text {A} + \ text {B} \ rightarrow \ text {products} [/ latex])
  3. термолекулярный ([латекс] \ text {A} + \ text {B} + \ text {C} \ rightarrow \ text {products} [/ latex])

Термолекулярность встречается нечасто из-за того, что три молекулы редко сталкиваются одновременно, и именно так, чтобы реакция могла происходить.

Молекулярность элементарной стадии и задействованные реагенты будут определять закон скорости для этой конкретной стадии в механизме.

Молекулярность элементарных стадий и соответствующие законы скорости : Молекулярность элементарной стадии в механизме реакции определяет форму ее закона скорости.

Пример элементарных шагов и их законов о ставках

Рассмотрим следующую реакцию:

[латекс] 2 \; \ text {NO} (\ text {g}) + \ text {O} _2 (\ text {g}) \ rightarrow 2 \; \ text {NO} _2 (\ text {g} ) [/ латекс]

Общее уравнение предполагает, что две молекулы NO сталкиваются с молекулой кислорода, образуя NO 2 .2 [/ латекс]

[латекс] (2) \ quad \ quad \ text {N} _2 \ text {O} _2 (\ text {g}) + \ text {O} _2 (\ text {g}) \ rightarrow 2 \; \ текст {NO} _2 (\ text {g}) \ quad \ quad \ text {rate} = \ text {k} _2 [\ text {N} _2 \ text {O} _2] [\ text {O} _2] [/ латекс]

Обратите внимание, что две стадии здесь добавляют к общему уравнению реакции, поскольку промежуточное соединение N 2 O 2 отменяет. Однако мы не можем просто сложить законы скорости каждого элементарного шага, чтобы получить общую скорость реакции. Определение общей скорости реакции по механизму реакции будет обсуждаться в следующей концепции.На данный момент просто имейте в виду, что законы скорости для каждого элементарного шага определяются только молекулярностью каждого шага.

Шаги определения скорости

Скорость многоступенчатой ​​реакции определяется самой медленной элементарной стадией, которая известна как стадия, определяющая скорость.

Цели обучения

Опишите взаимосвязь между этапом определения скорости и законом скорости химических реакций

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Химики часто пишут химические уравнения для реакций за один этап, который показывает только конечный результат реакции.Однако большинство химических реакций протекает в виде серии элементарных реакций. Механизм реакции — это поэтапный процесс, в котором реагенты фактически становятся продуктами.
  • Общая скорость реакции почти полностью зависит от скорости самой медленной стадии. Если первый шаг самый медленный, и вся реакция должна ждать его, то это шаг, определяющий скорость.
Ключевые термины
  • этап определения скорости : Самая медленная индивидуальная трансформация в механизме реакции.

Шаги определения скорости

Химики часто пишут химические уравнения для реакций за один шаг, который показывает только чистый результат реакции. Однако большинство химических реакций протекает в виде серии элементарных реакций. Полная последовательность этих элементарных шагов называется механизмом реакции. Механизм реакции — это поэтапный процесс, в котором реагенты фактически становятся продуктами. Это «как» реакции, тогда как общее сбалансированное уравнение показывает только «что» реакции.В кинетике скорость реакции, состоящей из нескольких стадий, определяется самой медленной стадией, которая известна как стадия, определяющая или ограничивающая скорость. 2 [/ latex]

«Песочные часы». Аналогия с этапом определения скорости : этап определения скорости подобен самой узкой точке в песочных часах; это «узкое место» реакции, которое определяет, насколько быстро реагенты могут превращаться в продукты.

Тот факт, что экспериментально определенный закон скорости не соответствует закону скорости, полученному из общего уравнения реакции, предполагает, что реакция протекает в несколько этапов. Кроме того, экспериментальный закон скорости является вторым порядком, предполагая, что скорость реакции определяется стадией, на которой две молекулы NO 2 вступают в реакцию, и поэтому молекула CO должна входить на другой, более быстрый шаг. Возможный механизм, объясняющий уравнение скорости:

[латекс] 2 \; \ text {NO} _2 \ rightarrow \ text {NO} _3 + \ text {NO} [/ latex] (медленный шаг, определение скорости)

[латекс] \ text {NO} _3 + \ text {CO} \ rightarrow \ text {NO} _2 + \ text {CO} _2 [/ latex] (быстрый шаг)

Так как первый шаг самый медленный, и вся реакция должна ждать его, это шаг, определяющий скорость. Мы можем представить шаг, определяющий скорость, как самую узкую точку в песочных часах; это «узкое место» реакции, которое определяет, насколько быстро реагенты могут превращаться в продукты.

Если первым шагом в механизме является определение скорости, легко найти закон скорости для общего выражения из механизма. Если второй или последующий шаг связан с определением скорости, определение закона скорости немного сложнее. Позже мы рассмотрим, как написать этот тарифный закон.

Закон об общей скорости реакции

Законы скорости для реакций зависят от положения стадии, определяющей скорость, в общем механизме реакции.

Цели обучения

Объедините элементарные константы скорости реакции, чтобы получить коэффициенты равновесия и построить общие законы скорости реакции для реакций с медленными и быстрыми начальными шагами

Основные выводы

Ключевые моменты
  • В реакции с медленной начальной стадией закон скорости будет просто определяться стехиометрией реагентов.
  • В законе скорости с быстрым начальным шагом промежуточные звенья не могут появляться в общем законе скорости.
Ключевые термины
  • этап определения скорости : самый медленный этап химической реакции, определяющий скорость реакции в целом.

Медленный шаг, за которым следует быстрый шаг

Как обсуждалось в предыдущей концепции, если первый шаг в механизме реакции — это медленный, определяющий скорость шаг, то общий закон скорости реакции легко записать, и он просто следует стехиометрии начальной стадии. Например, рассмотрим следующую реакцию:

[латекс] \ text {H} _2 (\ text {g}) + 2 \; \ text {ICl} (\ text {g}) \ rightarrow \ text {I} _2 (\ text {g}) + 2 \; \ text {HCl} (\ text {g}) [/ latex]

Предлагаемый механизм реакции представлен следующим образом:

[латекс] (1) \; \ text {медленная реакция:} \ quad \ text {H} _2 + \ text {ICl} \ rightarrow \ text {HI} + \ text {HCl} \ quad \ quad \ text {rate } _1 = \ text {k} _1 [\ text {H} _2] [\ text {ICl}] [/ latex]

[латекс] (2) \; \ text {быстрая реакция:} \ quad \ text {HI} + \ text {ICl} \ rightarrow \ text {I} _2 + \ text {HCl} \ quad \ quad \ text {скорость } _2 = \ text {k} _2 [\ text {HI}] [\ text {ICl}] [/ latex]

Поскольку первый шаг является шагом определения скорости, общая скорость реакции для этой реакции определяется следующим шагом: [latex] \ text {rate} = \ text {k} [\ text {H} _2] [\ text {ICl}] [/ латекс]. 2 [/ latex]

[латекс] (2) \; \ text {Шаг 2, медленный:} \ quad \ text {N} _2 \ text {O} _2 (\ text {g}) + \ text {O} _2 (\ text { g}) \ rightarrow 2 \; \ text {NO} _2 (\ text {g}) \ quad \ quad \ text {rate} _2 = \ text {k} _2 [\ text {N} _2 \ text {O} _2] [\ text {O} _2] [/ латекс]

Шаг второй — медленный, определяющий скорость шаг, поэтому может показаться разумным предположить, что закон скорости для этого шага должен быть общим законом скорости для реакции.Однако этот закон скорости содержит N 2 O 2 , который является промежуточным продуктом реакции, а не конечным продуктом. Общий закон скорости не может содержать никаких таких промежуточных звеньев, потому что закон скорости определяется только экспериментом, и такие промежуточные продукты не наблюдаются. Чтобы обойти это, нам нужно вернуться назад и рассмотреть первый шаг, который включает в себя равновесие между NO и N 2 O 2 . В состоянии равновесия скорость прямой реакции будет равна скорости обратной реакции. 2 [\ text {O} _2] [/ латекс]

Этот общий закон скорости, который имеет второй порядок по NO и первый по O 2 , был подтвержден экспериментально.

Закон скорости для механизма с быстрым начальным шагом : Как определить закон скорости для механизма с быстрым начальным шагом. Помните, что общий закон скорости должен быть определен экспериментально. Следовательно, закон скорости не должен содержать промежуточных продуктов реакции.

Устойчивое приближение

Приближение установившегося состояния можно использовать для определения общего закона скорости, когда шаг определения скорости неизвестен.

Цели обучения

Упростите общие законы скорости, используя приближение установившегося состояния для реакций с различными или неизвестными ступенями ограничения скорости, объясняя приближение установившегося состояния и его применимость

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Если шаг ограничения скорости неизвестен или если более одного шага ограничивают скорость, мы предполагаем, что скорость каждого элементарного шага одинакова. Затем общий закон скорости будет выведен из последней стадии механизма реакции.
  • Приближение стационарного состояния предполагает, что концентрация промежуточных продуктов реакции остается постоянной на протяжении всей реакции.
  • Предполагается, что концентрация промежуточных продуктов реакции является постоянной, поскольку промежуточные продукты производятся так же быстро, как и потребляются.
Ключевые термины
  • приближение стационарного состояния : Устанавливает скорость изменения промежуточного продукта реакции в механизме реакции равной нулю.
  • устойчивое состояние : Ситуация, в которой все переменные состояния постоянны, несмотря на текущие процессы, которые стремятся их изменить.

Приближение стационарного состояния

До сих пор в нашем обсуждении мы предположили, что каждая реакция протекает согласно механизму, который состоит из элементарных шагов, и что всегда есть один элементарный шаг в механизме, который является самым медленным. Этот самый медленный шаг определяет скорость всей реакции и поэтому называется шагом определения скорости. Теперь мы рассмотрим случаи, когда шаг, определяющий скорость, либо неизвестен, либо когда более одного шага в механизме медленные, что влияет на общую скорость реакции.Оба случая могут быть рассмотрены с помощью так называемого приближения стационарного состояния.

Применение приближения стационарного состояния

Вспомните наш механизм реакции оксида азота и кислорода:

[латекс] 2 \; \ text {NO} (\ text {g}) \ rightleftharpoons \ text {N} _2 \ text {O} _2 (\ text {g}) \ quad \ quad \ quad \ quad \ text {Step 1} [/ latex]

[латекс] \ text {N} _2 \ text {O} _2 (\ text {g}) + \ text {O} _2 (\ text {g}) \ xrightarrow {\ text {k} _2} 2 \; \ text {NO} _2 (\ text {g}) \ quad \ quad \ text {Шаг 2} [/ latex]

Раньше мы предполагали, что первый шаг был быстрым, а второй — медленным, что делало его определяющим.Теперь мы будем действовать так, как если бы у нас не было таких предварительных знаний, и мы не знаем, какой из этих шагов является определяющим. В таком случае мы должны предположить, что скорость реакции на каждой элементарной стадии одинакова, и общий закон скорости реакции будет заключительным шагом в механизме, поскольку это шаг, который дает нам наши конечные продукты. В этом случае общая ставка закона будет:

[латекс] (1) \ quad \ quad \ text {rate} = \ text {k} _2 [\ text {N} _2 \ text {O} _2] [\ text {O} _2] [/ latex]

Однако этот закон скорости содержит промежуточный продукт реакции, который не допускается в этом процессе.Нам нужно написать этот закон скорости только в терминах реагентов. Для этого мы должны предположить, что состояние промежуточного продукта реакции, N 2 O 2 , остается постоянным или постоянным на протяжении всей реакции. Идея аналогична наполнению ванны водой при открытом канале. В определенный момент поток воды в бак будет равен потоку воды из бака, так что высота воды в баке останется постоянной. На самом деле, однако, вода постоянно течет в ванну и выходит из нее; общее количество воды в ванне в любой момент времени не меняется. Промежуточный продукт нашей реакции, N 2 O 2 , подобен воде в ванне, потому что он производится и потребляется с одинаковой скоростью. Следовательно, мы можем переписать нашу начальную ступень равновесия в виде следующей комбинации обратных реакций:

[латекс] 2 \; \ text {NO} (\ text {g}) \ xrightarrow {\ text {k} _1} \ text {N} _2 \ text {O} _2 (\ text {g}) [/ латекс]

[латекс] 2 \; \ text {NO} (\ text {g}) \ xleftarrow {\ text {k} _ {- 1}} \ text {N} _2 \ text {O} _2 (\ text {g }) [/ латекс]

Здесь k 1 и k -1 — константы скорости прямой и обратной реакций соответственно.2 = \ text {k} _ {- 1} [\ text {N} _2 \ text {O} _2] + \ text {k} _2 [\ text {N} _2 \ text {O} _2] [\ text {O} _2] [/ latex]

Обратите внимание, что вторая часть уравнения, которая равна скорости исчезновения промежуточного продукта нашей реакции N 2 O 2 , записана с двумя членами. Первый член учитывает исчезновение N 2 O 2 в обратной реакции начальной стадии, а второй член учитывает исчезновение N 2 O 2 в качестве реагента в второй элементарный шаг. 2 [\ text {O} _2]} {\ text {k} _ {- 1} + \ text {k} _2 [\ text {O} _2]} [/ latex]

Вот наш окончательный закон скорости для общей реакции. У нас не было информации об этапе, определяющем скорость, поэтому мы использовали приближение стационарного состояния для нашего промежуточного продукта реакции, N 2 O 2 .

Концентрация реагентов, продуктов и промежуточных продуктов в зависимости от времени : Концентрации реагентов указаны красным цветом, концентрации продукта указаны синим, а промежуточные концентрации показаны зеленым.Обратите внимание, что после их первоначального производства концентрация промежуточных продуктов реакции остается относительно постоянной (наклон зеленой кривой приблизительно равен нулю) на протяжении всей реакции.

Экспериментальное определение скорости реакции

Скорости реакции можно определить экспериментально путем измерения концентрации реагента и / или продукта с течением времени.

Цели обучения

Планирование экспериментов, в которых для измерения скорости реакции используются химические или физические свойства

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Физические измерения могут выполняться в системе, когда она реагирует.Эти измерения имеют то преимущество, что они не нарушают работу системы, и их можно проводить во время реакции. Примерами этих измерений являются изменения объема, температуры и поглощения раствора.
  • Химические методы измерения дают непосредственный выход концентраций. Небольшой образец извлекается из реакционной смеси, и реакция останавливается путем разбавления, охлаждения смеси на время, достаточное для измерения концентраций, или добавления другого реагента для остановки реакции.
  • Для реакций нулевого порядка, график зависимости концентрации отпора получить линию с уклоном -к . Для реакций первого порядка изобразите логарифм концентрации в зависимости от времени, чтобы получить линию с наклоном -k . Для реакций второго порядка постройте график зависимости концентрации от времени, чтобы получить линию наклона -k .
Ключевые термины
  • Закон Пива : связывает ослабление света со свойствами материала, через который проходит свет.
  • поглощение : логарифмическая мера количества света, поглощаемого при прохождении через вещество.

Экспериментальные методы измерения реакций

Чтобы экспериментально определить скорости реакции, нам необходимо измерить концентрации реагентов и / или продуктов в ходе химической реакции. Если мы знаем порядок реакции, мы можем построить график данных и применить наши интегрированные законы скорости. Например, если реакция первого порядка, график зависимости ln [A] от t даст прямую линию с наклоном — k .

Существует два основных способа измерения концентраций в реакциях: путем измерения изменений наблюдаемых физических свойств или путем отбора проб реакционного раствора и непосредственного измерения концентрации.

Физические измерения

Физические измерения могут выполняться в системе, пока она реагирует. Преимущество этих измерений состоит в том, что они не мешают реагирующей системе, и их обычно можно измерить быстро. Например, если общее количество молей газа изменяется во время газовой реакции, ход реакции можно измерить, отслеживая изменение давления при постоянном объеме. Другие физические измерения включают оптические методы, такие как измерение изменения поляризации света, изменения показателя преломления раствора или, что довольно часто, изменения цвета раствора и, следовательно, спектра поглощения.Общие электрические методы включают изменения проводимости раствора, электрического потенциала в ячейке и масс-спектрометрии. Другие методы включают теплопроводность, вязкость, теплоту реакции и точки замерзания.

Химические измерения

Химические методы позволяют напрямую определять концентрации. Небольшой образец извлекается из реакционной смеси, и реакция останавливается либо разбавлением, либо охлаждением смеси, либо добавлением другого химического реагента для остановки реакции. Одним из недостатков этого метода является то, что удаление части реагирующей системы или добавление к ней дополнительного реагента постепенно меняет ее с течением времени. Кроме того, существует временная задержка между взятием пробы и измерением реакции, что снижает точность измерения.

Использование закона Пива для измерения концентрации во времени

Одной окисленной формой бакминстерфуллерена (C 60 ) является C 60 O 3 . Когда раствор C 60 O 3 нагревается, смесь разлагается, высвобождая O 2 и создавая C 60 O.Реакцию дает:

[латекс] \ text {C} _ {60} \ text {O} _3 \ rightarrow \ text {O} _2 + \ text {C} _ {60} \ text {O} [/ latex]

За скоростью этой реакции можно следить, измеряя оптическую плотность раствора. Поглощение определяется законом Пива:

.

[латекс] \ text {A} = \ text {abC} [/ latex]

В этом уравнении a — это поглощательная способность данной молекулы в растворе, которая является константой, которая зависит от физических свойств рассматриваемой молекулы, b — длина пути, который проходит через раствор, а C — концентрация раствора. Мы заинтересованы в определении C .

Запустив интересующую реакцию внутри спектрометра, можно измерить поглощение раствора с течением времени. Затем данные могут быть нанесены на график.

Поглощение окисленного бакминстерфуллерена : Поглощение пропорционально концентрации C 60 O 3 в растворе, поэтому наблюдение поглощения как функции времени по существу аналогично наблюдению концентрации как функции времени.

Согласно закону Бера, абсорбция раствора прямо пропорциональна концентрации C 60 O 3 в растворе, поэтому наблюдение абсорбции как функции времени по сути то же самое, что наблюдение концентрации как функции время. В этом случае тарифный закон определяется по формуле:

[латекс] \ text {rate} = \ text {k} [\ text {C} _ {60} \ text {O} _3] [/ latex]

Следовательно, график зависимости скорости от поглощения даст прямую линию с наклоном k.

Скорость реакции в зависимости от оптической плотности : Оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации, так что это просто график закона скорости, скорость = k [C 60 O 3 ], а наклон линии равен константа скорости, k.

Построение законов интегрированной ставки для определения скорости реакции

Как обсуждалось в предыдущей концепции, графики, полученные из интегрированных законов скорости для различных порядков реакции, могут использоваться для определения константы скорости k .Напомним, что для реакций нулевого порядка график зависимости [A] от времени будет представлять собой прямую линию с наклоном, равным — k . Для реакций первого порядка график зависимости ln [A] от времени дает прямую линию с наклоном — k , а для реакции второго порядка график зависимости 1 / [A] от t дает прямую линию с уклоном к .

3.9 Энергия в химических реакциях

Медленное горение

Эти старые железные цепи выделяют небольшое количество тепла при ржавчине.Ржавление железа — это химический процесс. Это происходит, когда железо и кислород проходят химическую реакцию, похожую на горение или горение. Химическая реакция, которая происходит, когда что-то горит, очевидно, выделяет энергию. Вы можете почувствовать жар и, возможно, увидеть свет пламени. Ржавление железа — гораздо более медленный процесс, но он все же выделяет энергию. Просто он выделяет энергию так медленно, что вы не можете обнаружить изменение температуры.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (CC BY-SA 3.0; Предполагается, что Даплаза размещена на Wikimedia.org).

Что такое химическая реакция?

A химическое вещество реакция — это процесс, при котором одни химические вещества превращаются в другие. Вещество, которое запускает химическую реакцию, называется реагентом , , а вещество, которое образуется в результате химической реакции, называется продуктом . В ходе реакции реагенты используются для создания продуктов.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Пламя от сжигания метана (CC BY 2.0; Федерико Кардонер через flickr.com)

Еще одним примером химической реакции является горение газообразного метана, показанное на рисунке ниже. В этой химической реакции реагентами являются метан (Ch5) и кислород (O2), а продуктами — диоксид углерода (CO2) и вода (h3O). Как показывает этот пример, химическая реакция включает разрыв и образование химических связей. Химические связи — это силы, которые удерживают вместе атомы молекулы.Связи возникают, когда атомы разделяют электроны. Когда, например, горит метан, в молекулах метана и кислорода разрываются связи, и в молекулах диоксида углерода и воды образуются новые связи.

Химические уравнения

Химические реакции могут быть представлены химическими уравнениями. Химическое уравнение , , , — это символический способ показать, что происходит во время химической реакции. Например, горение метана можно представить химическим уравнением:

\ [\ ce {CH_4 + 2O_2 \ rightarrow CO_2 + 2 H_2O} \]

Стрелка в химическом уравнении отделяет реагенты от продуктов и показывает направление, в котором протекает реакция.Если бы реакция могла происходить и в противоположном направлении, можно было бы использовать две стрелки, указывающие в противоположных направлениях. Число 2 перед O 2 и H 2 O показывает, что в реакции участвуют две молекулы кислорода и две молекулы воды. Если задействована только одна молекула, перед химическим символом не ставится цифра.

Роль энергии в химических реакциях

Ржавчина или горение вещества — типичные примеры химических изменений. Химические изменения включают химические реакции, в которых некоторые вещества, называемые реагентами, изменяются на молекулярном уровне с образованием новых веществ, называемых продуктами.Все химические реакции связаны с энергией. Однако не все химические реакции выделяют энергию, как ржавчина и горение. В некоторых химических реакциях энергия скорее поглощается, чем выделяется.

Экзергонические реакции

Химическая реакция, высвобождающая энергию, называется экзергонической реакцией . Этот тип реакции может быть представлен общим химическим уравнением:

\ [\ mathrm {Реагенты \ rightarrow Products + Energy} \]

Помимо ржавления и горения, примеры экзотермических реакций включают соединение хлора с натрием с образованием поваренной соли.Разложение органического вещества также высвобождает энергию из-за экзергонических реакций. Иногда холодным утром из-за этих химических реакций из кучи компоста поднимается пар (см. Фото ниже).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Эта куча компоста дымится, потому что она намного теплее, чем холодный воздух вокруг нее. Тепло исходит от всех экзотермических химических реакций, происходящих внутри компоста при его разложении (CC BY-SA 4.0; Lucabon через Wikimedia Commons).

Экзергонические химические реакции также происходят в клетках живых существ. В химическом процессе, похожем на горение, называемом клеточным дыханием, сахар глюкоза «сжигается», чтобы обеспечить клетки энергией.

Эндергонические реакции

Химическая реакция с поглощением энергии называется эндергонической реакцией . Этот тип реакции также может быть представлен общим химическим уравнением:

\ [\ mathrm {Реагенты + Энергия \ rightarrow Products} \]

Вы когда-нибудь использовали химический холодный компресс, подобный изображенному на картинке ниже? Пакет остывает из-за эндергонической реакции.Когда трубка внутри упаковки сломана, она выделяет химическое вещество, которое вступает в реакцию с водой внутри упаковки. Эта реакция поглощает тепловую энергию и быстро охлаждает содержимое упаковки.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Этот пакет остывает из-за эндергонической реакции. (CC BY-2.0; Джули Магром через flickr.com).

Многие другие химические процессы включают эндергонические реакции. Например, большая часть приготовления пищи и выпечки включает использование энергии для проведения химических реакций. Невозможно испечь пирог или приготовить яйцо без добавления тепловой энергии.Возможно, наиболее важные эндергонические реакции происходят во время фотосинтеза. Когда растения производят сахар путем фотосинтеза, они получают световую энергию для обеспечения необходимых эндергонических реакций. Производимый ими сахар обеспечивает растения и практически все другие живые существа глюкозой для клеточного дыхания.

Энергия активации

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Энергия активации. Энергия активации обеспечивает «толчок», необходимый для начала химической реакции. Является ли химическая реакция на этом рисунке экзергонической или эндергонической? (CC BY-NC 3.0; Хана Завадская через Фонд СК-12).

Все химические реакции требуют энергии для начала. Даже реакции, которые высвобождают энергию, нуждаются в повышении энергии, чтобы начаться. Энергия, необходимая для начала химической реакции, называется энергией активации . Энергия активации подобна толчку, который нужен ребенку, чтобы начать спуск с горки на игровой площадке. Толчок дает ребенку достаточно энергии, чтобы начать движение, но как только он начинает двигаться, он продолжает двигаться, и его больше не толкают. Энергия активации показана на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).

Почему для начала всех химических реакций требуется энергия? Чтобы реакции начались, молекулы реагентов должны столкнуться друг с другом, поэтому они должны двигаться, а движение требует энергии. Когда молекулы реагента сталкиваются друг с другом, они могут отталкиваться друг от друга из-за межмолекулярных сил, раздвигающих их. Преодоление этих сил, чтобы молекулы могли объединиться и реагировать, также требует энергии.

Сводка

  • Химическая реакция — это процесс, при котором одни химические вещества превращаются в другие.Вещество, которое запускает химическую реакцию, называется реагентом, а вещество, которое образуется в химической реакции, называется продуктом. Во время химической реакции в реагентах разрываются связи, и в продуктах образуются новые связи.
  • Химические реакции могут быть представлены химическими уравнениями.
  • Все химические реакции связаны с энергией. Экзергонические реакции высвобождают энергию. Эндергонические реакции поглощают энергию.
  • Для начала всех химических реакций требуется энергия активации.Энергия активации обеспечивает «толчок», необходимый для начала реакции.

Обзор

  1. Что такое химическая реакция?
  2. Определяет реагенты и продукты химической реакции.
  3. Перечислите три примера общих изменений, связанных с химическими реакциями.
  4. Определите химическую связь.
  5. Что такое химическое уравнение? Привести пример.
  6. Наши клетки используют глюкозу (C 6 H 12 O 6 ) для получения энергии в химической реакции, называемой клеточным дыханием.В этой реакции шесть молекул кислорода (O 2 ) реагируют с одной молекулой глюкозы. Ответьте на следующие вопросы об этой реакции.
    1. Сколько атомов кислорода в одной молекуле глюкозы?
    2. Запишите, как могла бы выглядеть реагирующая часть этого уравнения.
    3. Сколько всего атомов кислорода в реагентах? Объясните, как вы рассчитали свой ответ.
    4. Сколько всего атомов кислорода в продуктах? Можно ли ответить на этот вопрос, не зная, что это за продукты? Почему или почему нет?
  7. Ответьте на следующие вопросы об уравнении, которое вы видели выше: CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
    1. Может ли в этой реакции диоксид углерода (CO 2 ) превратиться в метан (CH 4 ) и кислород (O 2 )? Почему или почему нет?
    2. Сколько молекул диоксида углерода (CO 2 ) образуется в этой реакции?
  8. Является ли испарение жидкой воды в водяной пар химической реакцией? Почему или почему не
  9. Почему во время химической реакции в реагентах разрываются связи?
  10. Контрастные эндергонические и экзэргонические химические реакции.Приведите пример каждого.
  11. Определите энергию активации.
  12. Объясните, почему все химические реакции требуют энергии активации.
  13. Тепло — это форма ____________.
  14. При каком типе реакции к реагентам добавляется тепло?
  15. При каком типе реакции выделяется тепло?
  16. а. Если бы к эндотермической реакции не добавлялась тепловая энергия, происходила бы эта реакция? Почему или почему нет?
    • г. Если бы к экзотермической реакции не добавлялась тепловая энергия, происходила бы эта реакция? Почему или почему нет?
  17. Объясните, почему при активации химический холодный компресс кажется холодным.
  18. Объясните, почему клеточное дыхание и фотосинтез являются «противоположностями» друг друга.
  19. Объясните, как солнце косвенно дает энергию нашим клеткам.

Узнать больше

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше об энергии активации.

Видео ниже объясняет эксперимент, который вы можете попробовать дома, демонстрируя экзотермическую реакцию.

Последовательность химических реакций

Превращение меди: Последовательность химических реакций

Цели

  • Проиллюстрируйте множество веществ, частью которых может быть элемент:
    металл -> синий раствор -> синее твердое вещество -> черное твердое вещество -> синий раствор (снова) -> металл (снова).
  • Сохранение массы и родинок:
    • Мы должны извлечь столько же меди, сколько мы начали.
    • Одинаковое количество меди на каждой стадии: одинаковое количество молей.
  • Опыт применения стандартных химических методов: фильтрации и количественного переноса.

Реакция

Cu (s) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) -> Cu (OH) 2 (s) -> CuO (s) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) -> Cu (т.)
  1. Металлическая медь «растворяется» в азотной кислоте (HNO 3 ).Фактически, нитрат-ион окисляет металлическую медь до иона меди (II), при этом сам превращаясь в газ NO 2 ; ион меди (II) затем связывается с шестью молекулами воды. Физические изменения, которые вы должны наблюдать, — это исчезновение окрашенного в медь металла, когда раствор становится синим (из [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ , ион гексааквакоппера) и коричневого газа (NO 2). ) развивается.
    Cu (s) + 4 H 3 O + (водн.) + 2 NO 3 — (водн.) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) + 2 NO 2 (г)

  2. Ион гидроксида (OH — ) связывается с ионом меди (II) даже сильнее, чем вода.В результате ион гидроксида может вытеснять воду из иона меди (II), давая гидроксид меди Cu (OH) 2 , синий осадок.
    [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) + 2 OH — -> Cu (OH) 2 (s) + 6 H 2 O (л)

  3. При нагревании гидроксида меди образуется оксид меди CuO, твердое вещество черного цвета.
    Cu (OH) 2 (s) -> CuO (s) + H 2 O (l)

  4. Оксид меди растворяется в кислоте, регенерируя ион меди (II), который снова связывается с воды.
    CuO (т.) + 2 H 3 O + (водн.) + 3 H 2 O (л) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн. )

  5. Наконец, металлический цинк восстанавливает гидратированный ион меди (II) до металлической меди, в то время как сам превращается в ионы цинка (II), окисляясь. Мы уже видели эту реакцию в лаборатории хлорида меди).
    [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) + Zn (s) -> Cu (s) + Zn 2+ (водн.) + 6 H 2 O ( водн.)

    В то же время часть металлического цинка, который присутствует в избытке, восстанавливает ионы гидроксония до H 2 .
    Zn (т) + 2 H 3 O + (водн.) -> Zn 2+ (водн.) + H 2 (г) + 2 H 2 O (л)

Процедура

Я не буду вдаваться в подробности процедуры, но подчеркну некоторые аспекты безопасности и (выделено жирным шрифтом ) некоторые места, где наша процедура отличается от процедуры в лабораторном пакете.
  1. Преобразуйте Cu (s) в [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водный)
    • Возьмите кусок медной проволоки и взвесьте его с точностью до 0.01 г . Кусочки проволоки ближе к 0,50 г, чем 0,35 г. Ничего страшного: используйте то, что мы предлагаем.
    • Используйте примерно 4-5 мл концентрированного раствора HNO 3 .
    • Будьте осторожны с азотной кислотой: как и другие сильные кислоты, при попадании на кожу она вызывает жжение и может повредить одежду; в отличие от большинства других кислот, он также окрашивает пораженный участок в желтый цвет.
    • Если некоторое количество меди остается нерастворенной к тому времени, когда производство газа закончится, поставьте стакан на горячие плиты в вытяжных шкафах, чтобы ускорить реакцию.
    • Важно выполнять этот шаг в вытяжном шкафу, потому что коричневый газ NO 2 является раздражителем. Держите смеси в вытяжке до тех пор, пока вы не добавите 10 мл дистиллированной воды после полного растворения меди.
  2. Преобразование [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) В Cu (OH) 2 (s)
    • Будьте осторожны при обращении с NaOH, так как это сильное основание, которое при контакте с кожей будет жалить. Добавьте по каплям раствор NaOH к раствору меди.
    • После образования синего осадка периодически проверяйте кислотность раствора, погружая палочку для перемешивания в раствор и касаясь ею красной лакмусовой бумаги. Старайтесь не переносить синий осадок на лакмусовую бумагу: это приведет к некоторой потере меди и, возможно, ложному синему цвету на лакмусовой бумаге. Вначале раствор становится кислым из-за избытка азотной кислоты на предыдущем этапе, поэтому первый добавленный ОН- идет на нейтрализацию кислоты; как только кислота нейтрализована, следующий добавленный OH — идет на образование синего осадка Cu (OH) 2 .Только после этого добавленный OH — остается без дела, и только тогда он станет красной лакмусовой бумажкой синего цвета. Мы хотим убедиться, что вся присутствующая медь превращена в Cu (OH) 2 , поэтому мы добавляем OH — , пока раствор не станет синей лакмусовой бумажкой.
  3. Преобразование Cu (OH) 2 (s) в CuO (s)
    • Добавьте воду к реакционной смеси, полученной на предыдущем этапе, и добавьте еще один или два кипящих камня .
    • Нагрейте содержимое стакана, но не кипятите . При кипячении черный CuO становится настолько мелким, что этап фильтрации становится чрезмерно длинным. Нагрейте стакан до тех пор, пока весь синий Cu (OH) 2 не исчезнет и не заменится черным CuO.
    • Отфильтруйте и промойте CuO, как описано в процедуре (часть C). Оставьте твердое вещество на фильтровальной бумаге и выбросьте фильтрат.
  4. Преобразование CuO (s) обратно в [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.)
    • Растворите CuO на фильтровальной бумаге, как описано в процедуре (часть D).
    • Раствор серной кислоты вызывает коррозию и вызывает раздражение кожи, с которой соприкасается.
  5. Преобразование [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) Обратно в Cu (s)
    • Добавьте около 1 г Zn к синему раствору, полученному на предыдущем этапе, и после того, как раствор потеряет весь свой синий цвет, вам может потребоваться добавить немного серной кислоты для реакции любого избытка Zn.
    • Промойте металлическую медь три раза дистиллированной водой и перенесите ее в чашу для выпаривания, как описано в процедуре (часть E), а затем трижды промойте ее изопропанолом порциями по 5 мл.