8 класс Химия Первоначальные химические понятия Вещества и химические реакции

Типы химических реакций

Содержание

Перекись водорода из аптечки может превращаться в воду и кислород: из одного вещества образуются два новых. При других реакциях несколько веществ, наоборот, дают один продукт. Такие различия помогают объединять химические реакции в группы.

Состав и число веществ

Химические реакции — явления, при которых одни вещества (реагенты) превращаются в другие (продукты реакции) с новыми свойствами.

Исходные вещества называют реагентами, образовавшиеся — продуктами реакции. В химическом уравнении реагенты записывают слева, продукты — справа.

Чтобы определить тип реакции, нужно сравнить состав и число реагентов и продуктов реакции. Начнем с состава. Символ элемента начинается с прописной латинской буквы; следующая за ней строчная буква, если она есть, входит в тот же символ. Например, $Ca$ — один символ, а $CO$ содержит символы двух элементов: $C$ и $O$.

Простые вещества

Простое вещество состоит из атомов одного химического элемента. Железо $Fe$ и кислород $O_2$ — простые вещества. Индекс $2$ у кислорода показывает число атомов в молекуле, но не добавляет второй химический элемент.

Сложные вещества

Сложное вещество состоит из атомов разных химических элементов. Вода $H_2O$ содержит водород и кислород, поэтому она сложная. Пероксид водорода $H_2O_2$, который обычно называют перекисью водорода, тоже содержит два химических элемента. Разные индексы означают разный состав: вода и пероксид водорода — разные вещества.

Теперь посчитаем участников разложения перекиси водорода.

$$2H_2O_2=2H_2O+O_2\uparrow$$

Слева одно вещество — перекись водорода. Справа два разных вещества — вода и кислород. Коэффициент $2$ перед формулой меняет число учитываемых частиц, но не создает еще одно вещество. Поэтому при классификации считают разные вещества, а не складывают коэффициенты.

Знак $+$ разделяет формулы разных участников в одной части уравнения. Стрелка $\uparrow$ после формулы означает выделение газа. Она не является формулой еще одного продукта.

{"questions":[{"instruction":"Распределите вещества по группам","content":"[[grouper-1]]","widgets":{"grouper-1":{"type":"grouper","labels":["Простые вещества","Сложные вещества"],"items":[["$Mg$","$O_3$","$Cl_2$"],["$MgCl_2$","$CO_2$","$NaOH$"]]}},"explanation":"В формулах магния, озона и хлора есть символ только одного элемента. Остальные формулы содержат символы разных элементов. Индексы не определяют число элементов.","hints":["Сравнивайте число разных химических элементов, а не число атомов.","Отделите символы, начинающиеся с прописных букв; строчная буква может быть частью одного символа."]},{"instruction":"Сколько разных реагентов и продуктов записано в уравнении $N_2+3H_2=2NH_3$?","content":"[[choice-2]]","widgets":{"choice-2":{"type":"choice","options":["$4$ реагента и $2$ продукта","$2$ реагента и $2$ продукта","$2$ реагента и $1$ продукт","$1$ реагент и $2$ продукта"],"answer":[2]}},"explanation":"Слева азот и водород, справа только аммиак. Коэффициенты задают соотношение количеств участников, а не число разных веществ.","hints":["Посчитайте разные формулы в каждой части уравнения.","Запись с числом перед одной формулой по-прежнему обозначает одно вещество."]},{"instruction":"Ученик назвал озон $O_3$ сложным веществом, потому что в его молекуле три атома. Как исправить рассуждение?","content":"[[choice-3]]","widgets":{"choice-3":{"type":"choice","options":["Нужно считать элементы: все три атома относятся к одному элементу.","Нужно считать атомы: любое вещество с тремя атомами является сложным.","Нужно считать индексы: отсутствие индекса сделало бы вещество сложным.","Нужно считать частицы: несколько молекул простого вещества превращают его в сложное."],"answer":[0]}},"explanation":"Простое или сложное вещество определяют по числу химических элементов в его составе. Все атомы в молекуле озона — атомы кислорода.","hints":["Вспомните, что означает индекс в формуле.","Сравните число символов элементов в формуле с числом атомов в молекуле."]}],"mix":1}

Реакции соединения

При горении фосфора $P$ в кислороде $O_2$ получается оксид фосфора(V). Два исходных вещества образуют одно новое.

$$4P+5O_2=2P_2O_5$$

Оба реагента простые. Продукт сложный: в его составе фосфор и кислород. Формула $P_2O_5$ передает соотношение элементов в составе оксида. Коэффициент $2$ не означает два разных продукта.

Определение

Реакциями соединения называются такие реакции, в результате которых из двух или нескольких веществ образуется одно сложное вещество.

Реагенты могут быть и сложными. Например, оксид фосфора взаимодействует с водой, образуя фосфорную кислоту.

Что такое фосфорная кислота?

Скрыть

Фосфорная (или ортофосфорная) кислота — это вещество, которое мы постоянно встречаем в реальной жизни, даже если не замечаем этого.

Вот основные сферы, где она применяется:

Газировки и продукты (пищевая добавка E338): ее добавляют во многие напитки для создания характерного кисловатого вкуса. Она выступает в роли регулятора кислотности.
Удобрения для растений: это ее самое главное применение в мировых масштабах. Сама кислота и ее соли (фосфаты) нужны, чтобы делать минеральные удобрения. Фосфор жизненно необходим растениям для роста и созревания плодов.
Бытовая химия: она используется при производстве стиральных порошков и других синтетических моющих средств, так как фосфаты помогают смягчать воду и улучшают качество стирки.

$$P_2O_5+3H_2O=2H_3PO_4$$

В обеих записях главное для соединения — несколько исходных веществ и один сложный продукт. Реагентов может быть больше двух.

Направление превращения похоже на сборку одного предмета из нескольких деталей. Но при химическом соединении образуется вещество с новым составом и свойствами. Если просто смешать соль и сахар, они останутся отдельными веществами в смеси: такое смешивание не является реакцией соединения.

{"questions":[{"instruction":"Магний взаимодействует с хлором: $Mg+Cl_2=MgCl_2$. Какой тип реакции соответствует этой записи?","content":"[[choice-4]]","widgets":{"choice-4":{"type":"choice","options":["Соединение","Разложение","Замещение","Обмен"],"answer":[0]}},"explanation":"Два реагента образуют один сложный продукт — хлорид магния. Такая структура соответствует соединению.","hints":["Сначала посчитайте разные вещества слева и справа.","Затем определите, простые или сложные вещества получились."]},{"instruction":"Выберите две реакции соединения","content":"[[choice-5]]","widgets":{"choice-5":{"type":"choice","options":["$2NO+O_2=2NO_2$","$2NaNO_3=2NaNO_2+O_2\\uparrow$","$SO_3+H_2O=H_2SO_4$","$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu$"],"answer":[0,2]}},"explanation":"Оксид азота и кислород дают один продукт — $NO_2$. Оксид серы и вода дают один продукт — $H_2SO_4$. В остальных записях продуктов несколько.","hints":["Ищите превращения нескольких веществ в одно новое вещество.","Не принимайте коэффициент перед продуктом за указание на разные продукты."]},{"instruction":"При получении азотной кислоты происходит реакция $$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$$ Как объяснить ее тип?","content":"[[choice-6]]","widgets":{"choice-6":{"type":"choice","options":["Это разложение: коэффициент $4$ перед продуктом означает четыре новых вещества.","Это обмен: среди реагентов присутствуют два сложных вещества.","Это замещение: кислород является простым веществом среди реагентов.","Это соединение: три разных реагента образуют один сложный продукт."],"answer":[3]}},"explanation":"Реагенты — $NO_2$, $O_2$ и $H_2O$; продукт только один — $HNO_3$. Определение соединения допускает несколько реагентов, а не только два.","hints":["Отдельно посчитайте виды веществ, не суммируя числа перед формулами.","Сопоставьте число продуктов и их состав с признаком соединения."]}],"mix":1}

Реакции разложения

Известняк используют для получения негашеной извести — материала, нужного в строительстве. При сильном нагревании его основной компонент, карбонат кальция $CaCO_3$, превращается в оксид кальция $CaO$ и углекислый газ $CO_2$.

$$CaCO_3\overset{t}{=}CaO+CO_2\uparrow$$

Оксид кальция — негашеная известь. Из одного сложного вещества получились два новых вещества с другими свойствами. Известняк может содержать примеси, поэтому уравнение описывает превращение его основного компонента.

Определение

Реакциями разложения называются такие реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

При соединении число разных веществ уменьшается до одного, а при разложении один сложный реагент дает несколько продуктов. Продукты разложения могут быть простыми, сложными или и теми и другими.

В реакции карбоната кальция оба продукта сложные. При разложении перекиси водорода $2H_2O_2=2H_2O+O_2\uparrow$ вода сложная, а кислород простой. Поэтому искать справа только простые вещества не нужно.

Буква $t$ над знаком равенства обозначает нагревание. Она сообщает условие реакции и не добавляет еще один реагент.

{"questions":[{"instruction":"При нагревании нитрата натрия происходит превращение $2NaNO_3\\overset{t}{=}2NaNO_2+O_2\\uparrow$. Какой тип реакции оно представляет?","content":"[[choice-7]]","widgets":{"choice-7":{"type":"choice","options":["Соединение","Разложение","Замещение","Обмен"],"answer":[1]}},"explanation":"Один сложный реагент — нитрат натрия — образует два разных продукта. Коэффициент перед его формулой не меняет число видов реагентов.","hints":["Определите, сколько разных формул записано до знака равенства.","Учитывайте оба продукта, даже если только один выделяется как газ."]},{"instruction":"Распределите реакции по группам","content":"[[grouper-8]]","widgets":{"grouper-8":{"type":"grouper","labels":["Соединение","Разложение"],"items":[["$2Na+S=Na_2S$","$CaO+CO_2=CaCO_3$"],["$2Fe(OH)_3\\overset{t}{=}Fe_2O_3+3H_2O$","$NH_4HCO_3\\overset{t}{=}NH_3\\uparrow+CO_2\\uparrow+H_2O$"]]}},"explanation":"В соединении несколько веществ дают один сложный продукт. В двух остальных записях один сложный реагент дает несколько продуктов. Их число может быть больше двух.","hints":["В каждой записи сравните число разных исходных и образовавшихся веществ.","Числа перед формулами и обозначение нагревания не меняют этот подсчет."]},{"instruction":"Для реакции $(NH_4)_2Cr_2O_7=Cr_2O_3+N_2+4H_2O$ выберите два верных вывода","content":"[[choice-9]]","widgets":{"choice-9":{"type":"choice","options":["Реагент является сложным веществом.","Слева записано несколько разных реагентов.","Все продукты являются простыми веществами.","Один вид реагента дает три разных продукта."],"answer":[0,3]}},"explanation":"В левой части одна формула сложного вещества. В правой части три разные формулы: один простой продукт и два сложных. Это разложение.","hints":["Разберите состав веществ по символам элементов.","Скобки входят в формулу одного вещества, а коэффициент перед водой не создает дополнительных видов продукта."]}],"mix":1}

Катализаторы

Перекись водорода может разлагаться медленно. Оксид марганца(IV) $MnO_2$ ускоряет это превращение, и выделение кислорода становится заметнее. Добавка меняет скорость процесса.

Определение

Вещества, ускоряющие химические реакции, называются катализаторами.

Катализатор участвует в процессе, но восстанавливается и не расходуется в его суммарном результате. Поэтому в краткой записи его обычно указывают над знаком равенства, отдельно от расходуемых реагентов и образующихся продуктов.

$$2H_2O_2\overset{MnO_2}{=}2H_2O+O_2\uparrow$$

Перекись по-прежнему превращается в воду и кислород. Тип по составу остается разложением. Чтобы определить его, читают участников слева и справа; запись катализатора над знаком учитывают как условие.

{"questions":[{"instruction":"В записи $2KClO_3\\overset{MnO_2}{=}2KCl+3O_2\\uparrow$ над знаком равенства указан катализатор. Сколько разных расходуемых реагентов и продуктов показывает уравнение?","content":"[[choice-10]]","widgets":{"choice-10":{"type":"choice","options":["Два реагента и два продукта","Один реагент и два продукта","Два реагента и три продукта","Один реагент и пять продуктов"],"answer":[1]}},"explanation":"Расходуемый реагент один — $KClO_3$. Продукты — $KCl$ и $O_2$. Катализатор записан отдельно, а коэффициенты не добавляют новых веществ.","hints":["Различите левую часть уравнения и запись над знаком равенства.","В каждой части считайте виды веществ, а не сумму коэффициентов."]},{"instruction":"Сравнили две одинаковые порции раствора перекиси. В одинаковых условиях из порции с катализатором за то же время выделилось больше кислорода. Какой вывод объясняет наблюдение?","content":"[[choice-11]]","widgets":{"choice-11":{"type":"choice","options":["Добавка превратила разложение в соединение.","Добавка стала новым расходуемым реагентом.","Добавка ускорила образование продуктов реакции.","Добавка изменила число элементов в кислороде."],"answer":[2]}},"explanation":"Сравнение относится к скорости: за одно и то же время с катализатором образовалось больше продукта. Состав продуктов и тип превращения при этом не меняются.","hints":["Обратите внимание, какую величину сравнили при одинаковых условиях.","Не путайте скорость образования продукта и состав получившегося вещества."]},{"instruction":"Распределите сведения химической записи по группам","content":"[[grouper-12]]","widgets":{"grouper-12":{"type":"grouper","labels":["Условия реакции","Сведения о продуктах"],"items":[["$t$ над знаком равенства","Формула катализатора над знаком равенства"],["Формула вещества справа от знака равенства","Стрелка $\\uparrow$ после формулы продукта"]]}},"explanation":"Нагревание и катализатор относятся к условиям. Правая часть называет продукты, а стрелка после формулы указывает на выделение газа.","hints":["Сравните положение обозначения относительно знака равенства и формулы вещества.","Отделите сведения о том, при каких условиях идет процесс, от сведений о том, что образуется."]}],"mix":1}

Реакции замещения

В растворе сульфата меди на железной поверхности может появиться красноватый слой меди. До реакции медь входила в состав сложного вещества $CuSO_4$. В результате она выделяется как простое вещество.

$$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu$$

Железо $Fe$ — простой реагент, сульфат меди $CuSO_4$ — сложный. Образуются сложное вещество сульфат железа(II) $FeSO_4$ и простое вещество медь $Cu$. Железо заняло место меди в составе соединения.

Определение

Реакциями замещения называются такие реакции, в результате которых из простого и сложного веществ образуются новое простое и новое сложное вещества.

Это можно сравнить с заменой одного участника в паре: новый участник занимает его место, а прежний выходит из пары. В химическом смысле атомы элемента простого вещества замещают атомы другого элемента в сложном веществе.

Простой продукт не обязательно металл. При взаимодействии натрия с водой образуется газ водород.

$$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2\uparrow$$

Натрий и водород — простые вещества, вода и гидроксид натрия — сложные. Наличие газа не превращает эту реакцию в разложение: слева два разных реагента.

{"questions":[{"instruction":"Магний реагирует с соляной кислотой: $$Mg+2HCl=MgCl_2+H_2\\uparrow$$ К какому типу относится реакция?","content":"[[choice-13]]","widgets":{"choice-13":{"type":"choice","options":["Соединение","Разложение","Замещение","Обмен"],"answer":[2]}},"explanation":"Магний — простое вещество, хлороводород в составе кислоты — сложное. Получаются новое сложное вещество и водород, простое вещество. Магний замещает водород в соединении.","hints":["Проверьте состав каждого участника, а затем число реагентов и продуктов.","Найдите, какому элементу принадлежит простой продукт и в каком реагенте этот элемент находился."]},{"instruction":"В реакции $Zn+CuSO_4=ZnSO_4+Cu$ цинк замещает другой элемент в соединении. Какой символ обозначает этот элемент?","content":"[[choice-14]]","widgets":{"choice-14":{"type":"choice","options":["$Zn$","$S$","$O$","$Cu$"],"answer":[3]}},"explanation":"Медь была частью $CuSO_4$, а после реакции стала простым веществом $Cu$. Цинк, наоборот, вошел в новое соединение $ZnSO_4$.","hints":["Сравните две формулы сложных веществ.","Проследите, какой элемент из сложного реагента оказался в простом продукте."]},{"instruction":"Для реакции $Zn+CuSO_4=ZnSO_4+Cu$ распределите участников по составу","content":"[[grouper-15]]","widgets":{"grouper-15":{"type":"grouper","labels":["Простые вещества","Сложные вещества"],"items":[["$Zn$","$Cu$"],["$CuSO_4$","$ZnSO_4$"]]}},"explanation":"Цинк и медь содержат каждый один химический элемент. Сульфаты содержат разные элементы. Простое и сложное вещество есть по обе стороны уравнения.","hints":["Не определяйте состав вещества только по тому, слева или справа оно записано.","Считайте разные символы элементов в каждой отдельной формуле."]}],"mix":1}

Состав участников

В формулах могут сначала записать сложный реагент, а затем простой. Порядок слагаемых не меняет тип реакции. Например, $CuO+H_2=Cu+H_2O$ — тоже замещение: простой водород взаимодействует со сложным оксидом меди, получаются простая медь и сложная вода.

Простой реагент в замещении не обязан быть металлом. Важно проследить переход элемента из простого вещества в соединение и выделение другого элемента как нового простого вещества. По наличию слова «металл» или по положению формулы выбирать тип нельзя.

{"questions":[{"instruction":"В приведенной реакции $SiCl_4+2Zn=Si+2ZnCl_2$ кремний $Si$ получается из своего соединения. Каков тип реакции?","content":"[[choice-16]]","widgets":{"choice-16":{"type":"choice","options":["Обмен","Соединение","Разложение","Замещение"],"answer":[3]}},"explanation":"Сложное вещество $SiCl_4$ взаимодействует с простым цинком. Образуются простой кремний и новое сложное вещество $ZnCl_2$. Положение простого реагента вторым не меняет замещение.","hints":["Отдельно определите состав каждой формулы.","Найдите простой реагент и простой продукт, даже если они стоят в разных позициях."]},{"instruction":"В записи $H_2S+Br_2=2HBr+S$ бром $Br_2$ — простой реагент. Что позволяет отнести реакцию к замещению?","content":"[[choice-17]]","widgets":{"choice-17":{"type":"choice","options":["Два сложных реагента образуют два сложных продукта.","Простой реагент входит в новое соединение, а другой элемент выделяется как простое вещество.","Один сложный реагент образует несколько продуктов без участия других веществ.","Несколько реагентов образуют один сложный продукт."],"answer":[1]}},"explanation":"Бром входит в состав $HBr$, а сера из $H_2S$ выделяется как простое вещество $S$. Простым реагентом здесь является неметалл, но структура замещения сохраняется.","hints":["Проследите положение брома и серы до и после превращения.","Проверьте наличие простого и сложного вещества среди реагентов и среди продуктов."]},{"instruction":"Для реакции $2Mg+CO_2=2MgO+C$ выберите два признака замещения","content":"[[choice-18]]","widgets":{"choice-18":{"type":"choice","options":["Магний входит в состав нового сложного вещества.","Углерод из соединения выделяется как простое вещество.","Оба исходных вещества являются сложными.","Единственный реагент распадается на несколько продуктов."],"answer":[0,1]}},"explanation":"Магний из простого вещества переходит в оксид, а углерод из углекислого газа становится простым веществом. Это изменение состава соответствует замещению.","hints":["Сопоставьте формулу простого реагента с формулой сложного продукта.","Затем найдите элемент, который был в сложном реагенте и оказался в простом продукте."]}],"mix":1}

Реакции обмена

Гидроксид натрия и серная кислота могут взаимодействовать с образованием сульфата натрия и воды.

$$2NaOH+H_2SO_4=Na_2SO_4+2H_2O$$

Все участники — сложные вещества. Составные части двух исходных соединений объединяются иначе: в продуктах натрий связан с остатком серной кислоты, а водород входит в состав воды.

Определение

Реакциями обмена называются такие реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.

Условная аналогия — две пары, которые обменялись участниками. При замещении к паре присоединялся отдельный участник вместо прежнего; при обмене исходных пар две. В химической реакции получаются новые сложные вещества.

Другой пример обмена — взаимодействие растворов гидроксида натрия и сульфата железа(III). Получается осадок гидроксида железа(III) и сульфат натрия.

$$6NaOH+Fe_2(SO_4)_3=2Fe(OH)_3\downarrow+3Na_2SO_4$$

Осадок — нерастворимое твердое вещество, которое выделяется из раствора. Знак $\downarrow$ после формулы показывает его образование. Осадок здесь сложный, и он только один из двух продуктов. В первой реакции обмена осадок не образуется: он не является обязательным признаком этого типа.

{"questions":[{"instruction":"В растворе протекает реакция $$BaCl_2+Na_2CO_3=BaCO_3\\downarrow+2NaCl$$ Как определить ее тип по составу участников?","content":"[[choice-19]]","widgets":{"choice-19":{"type":"choice","options":["Соединение","Разложение","Замещение","Обмен"],"answer":[3]}},"explanation":"Два сложных реагента образуют два новых сложных вещества. Составные части исходных соединений объединяются иначе, поэтому это обмен.","hints":["Учитывайте оба продукта, а не только осадок.","Проверьте, есть ли среди участников простые вещества."]},{"instruction":"Распределите реакции по группам","content":"[[grouper-20]]","widgets":{"grouper-20":{"type":"grouper","labels":["Соединение","Обмен"],"items":[["$Na_2O+H_2O=2NaOH$","$SO_2+CaO=CaSO_3$"],["$MgO+2HNO_3=Mg(NO_3)_2+H_2O$","$KOH+HCl=KCl+H_2O$"]]}},"explanation":"В первых двух превращениях два сложных реагента дают один сложный продукт. В остальных два сложных реагента обмениваются составными частями и дают два сложных продукта. Одного состава реагентов для различения недостаточно.","hints":["В этих записях все исходные вещества сложные: проверьте результат превращения.","Сравните число разных продуктов, не суммируя коэффициенты."]},{"instruction":"Для записи $NaHSO_4+NaOH=Na_2SO_4+H_2O$ выберите два верных вывода","content":"[[choice-21]]","widgets":{"choice-21":{"type":"choice","options":["Все участники являются сложными веществами.","Это реакция замещения, потому что в формулах есть натрий.","Составные части двух сложных реагентов образуют два новых сложных продукта.","Вода является единственным продуктом этой реакции."],"answer":[0,2]}},"explanation":"Все четыре формулы содержат разные химические элементы. Образуются сульфат натрия и вода, поэтому превращение соответствует обмену. Натрий в соединении не является отдельным простым реагентом.","hints":["Не путайте символ элемента внутри соединения и формулу простого вещества.","Проверьте всю правую часть уравнения и состав обоих продуктов."]}],"mix":1}

Классификация химических реакций

При замещении и обмене по два разных реагента и продукта, но их состав отличается. Поэтому сначала считают вещества, а затем проверяют, простые они или сложные.

Тип реакции	Реагенты	Продукты
Соединение	Два или несколько веществ	Одно сложное вещество
Разложение	Одно сложное вещество	Несколько новых веществ
Замещение	Простое и сложное вещества	Новое простое и новое сложное вещества
Обмен	Два сложных вещества	Новые сложные вещества после обмена составными частями

Алгоритм

Найдите реагенты и продукты по сторонам уравнения.
Посчитайте разные вещества в каждой части, не складывая коэффициенты.
Определите состав участников: простые они или сложные.
Сопоставьте число и состав веществ с признаками типов реакции.

Газ, осадок или изменение цвета помогают заметить превращение, но сами по себе не выбирают тип по составу. Например, газ получается и при разложении перекиси, и при замещении натрия в реакции с водой. Подсчет только видимого продукта может привести к ошибке.

Эта классификация применяется к уже известным превращениям. По одной схеме типа нельзя заключить, что любые выбранные вещества взаимодействуют, или угадать неизвестные продукты. Не все химические реакции укладываются в четыре рассмотренных типа.

{"questions":[{"instruction":"Расположите действия для определения типа реакции в рабочем порядке","content":"[[sorter-22]]","widgets":{"sorter-22":{"type":"sorter","items":["Отделить реагенты от продуктов","Посчитать разные вещества слева и справа","Определить простые и сложные вещества среди участников","Сопоставить результат с признаками типов реакции"]}},"explanation":"Сначала устанавливают роли участников, затем их число и состав. Только после этого сравнение с определениями дает обоснованный вывод.","hints":["Начните с того, где находятся исходные и образовавшиеся вещества.","Выбор типа должен завершать разбор, а не заменять подсчет и проверку состава."]},{"instruction":"Ученик назвал $CuO+H_2SO_4=CuSO_4+H_2O$ замещением, потому что слева и справа по два вещества. Какое уточнение нужно?","content":"[[choice-23]]","widgets":{"choice-23":{"type":"choice","options":["Нужно проверить состав: все участники сложные, а превращение соответствует обмену.","Нужно сложить коэффициенты: одинаковая сумма всегда означает замещение.","Нужно найти воду: ее присутствие всегда означает разложение.","Нужно найти металл в формуле: любой его символ означает простой реагент."],"answer":[0]}},"explanation":"Равное число веществ встречается и при замещении, и при обмене. В этой реакции нет простого реагента и простого продукта: взаимодействуют два сложных вещества.","hints":["Проверьте, какое дополнительное различие нужно при двух реагентах и двух продуктах.","Не считайте атом меди внутри соединения отдельным металлическим веществом."]},{"instruction":"Распределите реакции по типам","content":"[[grouper-24]]","widgets":{"grouper-24":{"type":"grouper","labels":["Соединение","Разложение","Замещение","Обмен"],"items":[["$2H_2+O_2=2H_2O$"],["$2HgO=2Hg+O_2\\uparrow$"],["$2Al+6HBr=2AlBr_3+3H_2\\uparrow$"],["$AgNO_3+NaCl=AgCl\\downarrow+NaNO_3$"]]}},"explanation":"Образование воды дает один сложный продукт. Оксид ртути дает несколько продуктов из одного реагента. Алюминий замещает водород в соединении. Два сложных соединения в последней записи обмениваются составными частями.","hints":["Для каждой записи отдельно сравните число разных веществ.","В записях с двумя участниками по обе стороны дополнительно проверьте состав всех веществ."]}],"mix":1}

Тепловой эффект реакции

Одна и та же реакция может получать характеристики по разным признакам. Тип соединения, разложения, замещения или обмена описывает изменение состава. Тепловой эффект сообщает, выделяется или поглощается теплота.

Экзотермические реакции

При экзотермической реакции теплота выделяется. Например, разложение перекиси водорода сопровождается выделением теплоты.

Эндотермические реакции

При эндотермической реакции теплота поглощается. Разложение карбоната кальция при получении извести требует подвода теплоты: оно эндотермическое.

Оба примера относятся к разложению, но их тепловой эффект различается. Поэтому нельзя считать, что любое разложение обязательно поглощает теплоту, а любое соединение обязательно ее выделяет.

Нагревание как условие и тепловой эффект — разные сведения. Нагрев может понадобиться, чтобы начать реакцию, которая затем выделяет теплоту. Одно обозначение $t$ над знаком равенства не заменяет данных о выделении или поглощении теплоты.

{"questions":[{"instruction":"Оксид кальция взаимодействует с водой: $$CaO+H_2O=Ca(OH)_2$$ При этом выделяется теплота. Какие характеристики подходят к реакции?","content":"[[choice-25]]","widgets":{"choice-25":{"type":"choice","options":["Соединение и эндотермическая реакция","Разложение и экзотермическая реакция","Соединение и экзотермическая реакция","Обмен и эндотермическая реакция"],"answer":[2]}},"explanation":"Два реагента дают один сложный продукт — это соединение. По условию теплота выделяется, поэтому реакция экзотермическая.","hints":["Для первой характеристики используйте число и состав участников.","Для второй характеристики используйте сведения о теплоте из условия."]},{"instruction":"Известна только запись $Fe(OH)_2\\overset{t}{=}FeO+H_2O$. Что обозначение $t$ сообщает о реакции?","content":"[[choice-26]]","widgets":{"choice-26":{"type":"choice","options":["Необходимость нагревания","Обязательное выделение теплоты","Обязательное поглощение теплоты","Увеличение числа разных реагентов"],"answer":[0]}},"explanation":"Буква над знаком обозначает нагревание как условие. Для определения теплового эффекта нужны отдельные сведения о выделении или поглощении теплоты.","hints":["Вспомните назначение записи над знаком равенства.","Отделите действие, необходимое для проведения реакции, от направления передачи теплоты."]},{"instruction":"Из двух веществ получают одно новое сложное вещество. В описанном процессе теплота поглощается. Выберите две характеристики реакции.","content":"[[choice-27]]","widgets":{"choice-27":{"type":"choice","options":["Соединение","Разложение","Экзотермическая реакция","Эндотермическая реакция"],"answer":[0,3]}},"explanation":"Один сложный продукт из нескольких реагентов указывает на соединение. Поглощение теплоты указывает на эндотермический характер. Эти признаки оценивают отдельно.","hints":["Ответьте отдельно на вопросы о составе и о теплоте.","Не заменяйте сведения конкретного условия привычным предположением о данном типе."]}],"mix":1}

Горение и тип реакции

При горении вещества взаимодействуют с кислородом с выделением теплоты и света. Но слово «горение» не сообщает, сколько разных продуктов образуется. Поэтому оно не означает автоматически соединение.

Горение фосфора дает один сложный продукт. А при полном сгорании метана $CH_4$, основного компонента природного газа, получаются углекислый газ и вода.

$$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O$$

Слева сложное вещество метан и простое вещество кислород. Справа два сложных вещества. Это не соединение: продуктов два. Не разложение: реагентов два. Не замещение: простого продукта нет. Не обмен: один реагент простой.

Полное сгорание метана не относится ни к одному из четырех рассмотренных типов по составу. При этом реакция существует, а ее теплоту используют для нагревания. Она экзотермическая. Пределы одной классификации не мешают описывать процесс по другому признаку.

{"questions":[{"instruction":"Углерод сгорает по уравнению $C+O_2=CO_2$. Какое рассуждение определяет тип по составу?","content":"[[choice-28]]","widgets":{"choice-28":{"type":"choice","options":["Это соединение, потому что несколько реагентов дают один сложный продукт.","Это соединение, потому что любое пламя означает один продукт.","Это разложение, потому что в процессе расходуется кислород.","Это обмен, потому что углерод и кислород меняют свойства."],"answer":[0]}},"explanation":"Тип устанавливается по двум реагентам и одному сложному продукту. Само по себе наличие горения не заменяет этот разбор.","hints":["Используйте формулы по обе стороны знака равенства.","Проверьте число продуктов, а затем их состав."]},{"instruction":"При полном сгорании этанола происходит реакция $$C_2H_5OH+3O_2=2CO_2+3H_2O$$ Почему она не относится к обмену?","content":"[[choice-29]]","widgets":{"choice-29":{"type":"choice","options":["Потому что наличие коэффициента больше единицы исключает обмен.","Потому что кислород — простой реагент, а для обмена нужны два сложных реагента.","Потому что всякая реакция с водой среди продуктов является разложением.","Потому что два разных продукта обязательно означают замещение."],"answer":[1]}},"explanation":"Число веществ похоже на обмен, но состав отличается: кислород простой. Простого продукта тоже нет, поэтому это превращение не соответствует и замещению.","hints":["Сравните не только число формул, но и состав исходных веществ.","Определите, какое условие определения обмена не выполнено."]},{"instruction":"Какие два вывода следуют только из записи $2CO+O_2=2CO_2$","content":"[[choice-30]]","widgets":{"choice-30":{"type":"choice","options":["Получается один вид сложного продукта.","Для начала обязательно нужен катализатор.","Превращение соответствует соединению.","Коэффициент перед продуктом означает два разных вещества."],"answer":[0,2]}},"explanation":"В правой части одна формула сложного вещества, поэтому несколько реагентов дают один продукт. Катализатор в записи не указан; коэффициент не меняет число видов продукта.","hints":["Не путайте сведения об участниках и сведения об условиях.","Посчитайте продукты по разным формулам, а не по числам перед ними."]}],"mix":1}

Получение металлов

Тип реакции помогает понять промышленный процесс. При сварке рельсов используют взаимодействие алюминия с оксидами железа. Рассмотрим уравнение для оксида железа $Fe_3O_4$.

$$3Fe_3O_4+8Al=4Al_2O_3+9Fe$$

Простой алюминий превращается в сложное вещество — оксид алюминия. Железо из сложного вещества получается как простое. Это замещение, хотя сложный реагент записан первым.

Реакция выделяет много теплоты. Ее используют для получения расплавленного железа, которым соединяют рельсы. Для объяснения применения нужны две характеристики: изменение состава показывает, откуда получается металл, а тепловой эффект — почему он может быть расплавленным.

{"questions":[{"instruction":"В другой приведенной реакции получения железа $Fe_2O_3+2Al=Al_2O_3+2Fe$ выделяется теплота. Какие характеристики ей соответствуют?","content":"[[choice-31]]","widgets":{"choice-31":{"type":"choice","options":["Обмен и экзотермическая реакция","Замещение и эндотермическая реакция","Соединение и эндотермическая реакция","Замещение и экзотермическая реакция"],"answer":[3]}},"explanation":"Сложный оксид реагирует с простым алюминием, образуются новое сложное и новое простое вещества. По составу это замещение, а по указанному выделению теплоты — экзотермическая реакция.","hints":["Найдите простое вещество в каждой части уравнения.","Для тепловой характеристики используйте описание процесса, а не число формул."]},{"instruction":"Медь получают в реакции $CuO+Zn=ZnO+Cu$. Какой элемент переходит из простого вещества в состав нового соединения?","content":"[[choice-32]]","widgets":{"choice-32":{"type":"choice","options":["Медь $Cu$","Цинк $Zn$","Кислород $O$","Оба металла одновременно"],"answer":[1]}},"explanation":"Цинк был простым реагентом $Zn$ и вошел в состав $ZnO$. Медь, наоборот, вышла из соединения и получилась как простое вещество.","hints":["Сравните формулу простого реагента с формулами продуктов.","Не путайте получение простого металла и переход другого металла в соединение."]},{"instruction":"Выберите два вида сведений, необходимых для характеристики неизвестной реакции по составу и тепловому эффекту","content":"[[choice-33]]","widgets":{"choice-33":{"type":"choice","options":["Формулы всех реагентов и продуктов","Направление передачи теплоты в процессе","Цвет сосуда, в котором находятся вещества","Одна только скорость появления пузырьков"],"answer":[0,1]}},"explanation":"Формулы позволяют определить число и состав участников. Данные о выделении или поглощении теплоты дают вторую характеристику. Внешнее наблюдение само по себе не заменяет эти сведения.","hints":["Соотнесите каждую характеристику с тем, на какой вопрос она отвечает.","Проверьте, позволяют ли выбранные данные разобрать все вещества и установить тепловой эффект."]}],"mix":1}

При разборе новой реакции объясняйте выбор через число и состав участников. Условия, внешние признаки и тепловой эффект добавляйте как отдельные сведения о том же процессе.

{"questions":[{"instruction":"Распределите реакции по типам","content":"[[grouper-34]]","widgets":{"grouper-34":{"type":"grouper","labels":["Соединение","Разложение","Замещение","Обмен"],"items":[["$2SO_2+O_2=2SO_3$","$2Ca+O_2=2CaO$"],["$2NaHCO_3=Na_2CO_3+CO_2\\uparrow+H_2O$","$2H_2O=2H_2+O_2\\uparrow$"],["$2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2\\uparrow$","$Fe+2HCl=FeCl_2+H_2\\uparrow$"],["$MgCl_2+2NaOH=Mg(OH)_2\\downarrow+2NaCl$","$AgNO_3+KCl=AgCl\\downarrow+KNO_3$"]]}},"explanation":"В соединении справа один сложный продукт; в разложении слева один сложный реагент. Замещение узнают по простому и сложному веществам с каждой стороны. В обмене два сложных вещества образуют новые сложные соединения.","hints":["Сначала выделите записи с одним реагентом или одним продуктом.","Оставшиеся записи различите по наличию простых веществ; знаки газа и осадка не выбирают тип."]},{"instruction":"Почему $6KOH+Al_2(SO_4)_3=2Al(OH)_3\\downarrow+3K_2SO_4$ относится к обмену?","content":"[[choice-35]]","widgets":{"choice-35":{"type":"choice","options":["Потому что сумма коэффициентов слева больше суммы справа.","Потому что из одного сложного вещества получается осадок.","Потому что два сложных вещества обмениваются составными частями.","Потому что алюминий записан отдельным простым реагентом."],"answer":[2]}},"explanation":"Реагенты — гидроксид калия и сульфат алюминия; продукты — гидроксид алюминия и сульфат калия. Все они сложные. Осадок и большие коэффициенты не меняют структуру обмена.","hints":["Считайте вещества по отдельным формулам, включая формулы со скобками.","Проверьте состав каждого реагента и каждого продукта."]},{"instruction":"Сравните записи $2NaNO_3=2NaNO_2+O_2\\uparrow$ и $2Al+3H_2SO_4=Al_2(SO_4)_3+3H_2\\uparrow$. Во второй реакции используется разбавленная серная кислота. Выберите два верных вывода.","content":"[[choice-36]]","widgets":{"choice-36":{"type":"choice","options":["В первой записи один сложный реагент образует несколько продуктов.","Обе реакции относятся к разложению, потому что выделяется газ.","Во второй записи простой реагент замещает элемент в сложном веществе.","Во второй записи все реагенты и продукты являются сложными веществами."],"answer":[0,2]}},"explanation":"Первая реакция — разложение, вторая — замещение. В обеих выделяется газ, но число и состав участников различаются.","hints":["Разберите обе реакции независимо от общего внешнего признака.","Сравните число реагентов и наличие простых веществ в каждой записи."]},{"instruction":"Ученик назвал $Fe_2O_3+6HCl=2FeCl_3+3H_2O$ замещением, потому что в уравнении есть железо. Какое объяснение исправляет ошибку?","content":"[[choice-37]]","widgets":{"choice-37":{"type":"choice","options":["Железо входит в состав соединений, все участники сложные; два реагента обмениваются составными частями.","Железо в любой формуле является простым веществом; наличие его символа доказывает замещение.","Большой коэффициент перед кислотой доказывает разложение; число разных реагентов учитывать не нужно.","Вода является единственным продуктом; коэффициент перед другим веществом исключает его из подсчета."],"answer":[0]}},"explanation":"Символ элемента внутри сложного вещества не обозначает отдельный простой реагент. В этой записи два сложных вещества дают два новых сложных вещества — это обмен.","hints":["Сравните формулу простого железа с формулами, в которых здесь записан этот элемент.","Учитывайте полные формулы всех участников, а не отдельно выбранный символ."]}],"mix":1}

Итоги

Соединение дает одно сложное вещество из нескольких исходных. Разложение дает несколько новых веществ из одного сложного. При замещении из простого и сложного веществ образуются новое простое и новое сложное; при обмене два сложных вещества обмениваются составными частями.

Для определения типа находят реагенты и продукты, считают разные вещества и проверяют их состав. Коэффициенты, положение слагаемых, газ и осадок не заменяют этот разбор. Не всякая химическая реакция соответствует одному из четырех типов.

Катализатор ускоряет реакцию и указывается отдельно от расходуемых реагентов. Тепловой эффект оценивают независимо от типа по составу: экзотермическая реакция выделяет теплоту, эндотермическая поглощает ее.

Теперь вы можете обосновать каждую характеристику и объяснить, какие сведения для нее нужны.

Часто задаваемые вопросы

Коэффициент $2$ перед продуктом означает два разных вещества?

Нет. Коэффициент относится к одной формуле и меняет число учитываемых частиц. При определении типа считают разные вещества, а не сумму коэффициентов.

Почему по двум реагентам и двум продуктам нельзя сразу выбрать обмен?

Нужно проверить состав. В обмене оба реагента сложные и обмениваются составными частями. При замещении среди реагентов и продуктов есть простые вещества. Возможны и другие превращения, не соответствующие этим типам.

Почему катализатор не считают еще одним расходуемым реагентом?

Катализатор участвует в процессе, но восстанавливается и не расходуется в суммарном результате. В краткой записи его обычно указывают над знаком равенства. Он меняет скорость, а не число видов продуктов рассмотренной реакции.

Всегда ли разложение поглощает теплоту?

Нет. Разложение описывает изменение состава. Карбонат кальция разлагается с поглощением теплоты, а перекись водорода — с выделением. Тепловой эффект определяют отдельно; одно обозначение нагревания не дает этой характеристики.

Награды за урок

Следующий урок

Воздух. Состав и свойства смеси

Перейти к уроку