§31. Реакции соединения

Лабораторный опыт №15

Прокаливание меди в пламени спиртовки.
Рассмотрите выданную вам медную проволоку(пластину) и опишите её внешний вид. Прокалите проволоку, удерживая её тигельными щипцами, в верхней части пламени спиртовки в течение 1 мин. Опишите условие проведения реакции. Опишите признак, подтверждающий, что произошла химическая реакция. Составьте уравнение проведённой реакции. Назовите исходные вещества и продукты реакции. Объясните, изменилась ли масса медной проволоки(пластины) после окончания проведения опыта. Ответ обоснуйте, используя знания о законе сохранения массы веществ.

Ответ:

Красноватый цвет, металлический блеск.
Прокаливаем медную проволоку в верхней части пламени спиртовки в течение 1 мин. Поверхность проволоки чернеет. 
$\underset{медь}{2Cu} + \underset{кислород}{O_{2}} \overset{t}{=} \underset{оксид\;меди\;(II)}{CuO}$
При нагревании медной проволоки протекает химическая реакция между медью и кислородом, при этом поверхность проволоки покрывается оксидом меди (II), который имеет черный цвет:
После окончания опыта масса увеличится, т. к. это реакция присоединения (кислород входит в состав оксида меди (II)).

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://himi4ka.ru/arhiv−urokov/urok−13−tipy−himicheskih−reakcij.html
2. https://compendium.su/chemistry/universal/15.html
3. https://mplast.by/encyklopedia/obratimyie−i−neobratimyie−himicheskie−reaktsii/
4. https://examer.ru/egepohimii/teoriya/obratimyeineobratimyeximicheskie
5. https://prosto−o−slognom.ru/chimia/18chim_reak.html
6. https://studarium.ru/article/160

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

Реакции соединения − антонимы реакций разложения.
Реакция соединения − химическая реакция, в результате которой из двух или большего числа исходных веществ образуется только одно новое. В такие реакции могут вступать как простые, так и сложные вещества.
К реакциям соединения относят процессы горения простых веществ (серы, фосфора, углерода) на воздухе. Например, углерод горит на воздухе $С +О_{2}→СО_{2}$ (конечно эта реакция протекает постепенно, сначала образуется угарный газ СО). Реакции соединения в большинстве случаев экзотермические, т.е. протекают с выделением тепла.
Если в реакции участвуют простые вещества, то такие реакции чаще всего являются окислительно−восстановительными (ОВР), т.е. протекают с изменением степеней окисления элементов. Однозначно сказать будет ли реакция соединения между сложными веществами относиться к ОВР нельзя.

?. Вопросы и задания

1. Запишите уравнения реакций соединения, протекающих согласно схемам:
а) $Li → Li_{2}О → LiOH$;
б) $Ca → CaО → Ca(OH)_{2}$;
в) $N_{2} → NO → NО_{2} → HNO_{3}$;
г) $S → SO_{2} → SO_{3} → H_{2}SO_{4}$;
д) $P → P_{2}О_{3} →P_{2}О_{5} →H_{3}PO{4}$.

Ответ:

а) $Li \overset{1}{→} Li_{2}О \overset{2}{→} LiOH$;
1)$4Li + O_{2} → 2 Li_{2}O$;
2)$Li_{2}O + H_{2}O = 2LiOH$.

б) $Ca \overset{1}{→} CaО \overset{2}{→} Ca(OH)_{2}$;
1)$2Ca + O_{2} →2 CaO$;
2)$СаO + H_{2}O → Ca(OH)_{2}$.

в) $N_{2} \overset{1}{→} NO \overset{2}{→} NО_{2} \overset{3}{→} HNO_{3}$;
1)$N_{2} + O_{2} →2NO$;
2)$2NO + O_{2} → 2NO_{2}$;
3) $4NO_{2} + 2H_{2}O + O_{2} → 4HNO_{3}$.

г) $S \overset{1}{→} SO_{2} \overset{2}{→} SO_{3} \overset{3}{→} H_{2}SO_{4}$;
1)$S + O_{2} → SO_{2}$;
2)$2SO_{2} + O_{2} → 2SO_{3}$;
3) $SO_{3} + H_{2}O → H_{2}SO_{4}$.

д) $P \overset{1}{→} P_{2}О_{3} \overset{2}{→} P_{2}О_{5} \overset{3}{→}H_{3}PO_{4}$;
1)$4P + 3O_{2} → 2P_{2}O_{3}$;
2)$P_{2}O_{3} + O_{2} → P_{2}O_{5}$;
3) $P_{2}O_{5} + 3H_{2}O → 2H_{3}PO_{4}$.

2. Запишите уравнения реакций, схемы которых:
а) $Li + O_{2} \overset{t}{→}$ ...?;
б) $Al + O_{2} \overset{t}{→}$ ...?;
в) $Fe + Cl_{2} \overset{t}{→} FeCl_{3}$;
г) $Fe + H_{2}O + O_{2} → Fe(OH)_{3}$.

Ответ:

а) $Li + O_{2} \overset{t}{→}$ ...?;
$4Li + O_{2} \overset{t}{=} 2Li_{2}O$.

б) $Al + O_{2} \overset{t}{→}$ ...?;
$4Al + 3O_{2} \overset{t}{=} 2Li_{2}O_{3}$.

в) $Fe + Cl_{2} \overset{t}{→} FeCl_{3}$;
$2Fe + 3Cl_{2} \overset{t}{=} 2FeCl_{3}$.

г) $Fe + H_{2}O + O_{2} → Fe(OH)_{3}$;
$4Fe + 6H_{2}O + 3O_{2} = 4Fe(OH)_{3}$.

3. Не производя вычислений, укажите, в каком из оксидов серы − (IV) или (VI) − содержание кислорода больше. Найдите массовую долю кислорода в каждом из указанных оксидов.

Ответ:

$SO_{2}$ – оксид серы (IV), в молекуле 2 атома кислорода.
$SO_{3}$ – оксид серы (VI), в молекуле 3 атома кислорода.
Из формул оксидов видно, что содержание кислорода больше в оксиде серы (VI) ($SO_{3}$).
Дано:
$SO_{2}$;
$SO_{3}$;
_____________
ω (O) − ?
Решение:
$ ω_{1}(O) = \frac{Ar (O)*2}{Mr(SO_{2})}$;
$Mr (SO_{2})$ = 1 * Ar (S) + 2 * (O) = 1 * 32 + 2 *16 = 64 г/моль;
$ ω_{1}(O) = \frac{16*2}{64} = 0,5$ или 50%;
$ ω_{2}(O) = \frac{Ar (O)*3}{Mr(SO_{3})}$;
$Mr (SO_{3})$ = 1 * Ar (S) + 2 * (O) = 1 * 32 + 3 *16 = 80 г/моль;
$ ω_{2}(O) = \frac{16*3}{80} = 0,6$ или 60%.
Ответ: содержание кислорода больше в оксиде серы (VI) ($SO_{3}$).

4. Для проведения каких реакций − соединения или разложения − необходима постоянная подача теплоты для их протекания, а для каких − только первоначальная подача теплоты?

Ответ:

Большинство реакций соединения − экзотермические, в результате их протекания выделяется теплота. Поэтому для их проведения необходима только первоначальная подача тепла.
Реакции разложения в большинстве своём эндометрмические, они постоянно поглощают теплоту, необходимую для разрыва химический связей, поэтому необходим постоянный подвод тепла.

5. Проделайте дома следующий опыт.
Вылейте в стакан 1/3 аптечного пузырька 3%−й перекиси водорода. Положите в стакан четверть чайной ложки свеженатёртой моркови или картофеля, аккуратно взболтайте смесь. Что наблюдаете? Опустите в стакан (не касаясь жидкости) зажжённую лучинку. Что наблюдаете? Попробуйте дать объяснение наблюдаемому явлению.

Ответ:

После добавления в 3%−ную перекись водорода свеженатёртых моркови или картофеля наблюдается образование пузырьков газа, реакция протекает бурно, так как свеженатёртые овощи содержат фермент каталазу, который ускоряет разложение перекиси водорода на на воду и кислород.
$2H_{2}O (кат. каталоза) → 2H_{2}O + O_{2}↑$
Если пустить в стакан зажженную лучинку, то наблюдается усиление горения. Объясняются это тем, что перекись водорода разлагается с выделением кислорода, который усиливает горение лучины.

6. Приведите примеры действия ферментов, с которыми вы знакомились на уроках анатомии человека.

Ответ:

Ферменты присутствуют во всех узлах пищеварительной системы:
− в слюне: амилаза − расщепляет крахмал до олигосахаридов;
− в слизистой оболочке желудка: пепсин – расщепляет белки до пептидов;
− в тонкой кишке: пептидаз, липаза − расщепляет триглицериды на глицерин и жирные кислоты, эрепсин − расщепляет белки.

7. Сухой хлор хранят в железных баллонах. Влажный хлор разрушает железо. Какую роль играет вода в последнем процессе?

Ответ:

Железо покрывает тонкая пленка из окислов железа, которая мешает хлору вступать в реакцию с чистым железом.
Хлор взаимодействует с водой, образуя кислоты
$Cl_{2}+ H_{2}O → \underset{соляная\;кислота}{HCl} + \underset{хлорноватистая\; кислота}{HClO}$,
которые взаимодействуют с оксидами железа
$FeO + 2HCl ⟶ FeCl_{2} + H_{2}O$;
$2Fe_{2}O_{3} + 6HClO ⟶ 2Fe(ClO)_{3} + 3H_{2}O$,
в результате этих процессов "оголяется" чистое железо, которое вступает в реакцию с кислотами и чистым хлором:
$Fe + 2HClO ⟶ Fe(ClO)_{2} + H_{2}$↑
$Fe + 2HCl ⟶ FeCl_{2}+ H_{2}↑ $

$2Fe + 3Cl_{2} ⟶ 2FeCl_{3}$.
Вода, в данных химических процессах, постепенно расходуется, поэтому она не выполнят роль катализатора, а выполнят роль "спускового крючка", без которого процесс разрушения железа был бы невозможен.
(Катализатор − химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не расходующееся в процессе реакции).

8. Дайте характеристику реакций, приведённых в параграфе, по плану:
а) характер и число реагентов и продуктов;
б) направление;
в) наличие катализатора;
г) выделение или поглощение теплоты.

Ответ:

$4P + 5O_{2} = 2P_{2}O_{5}$
а) реакция соединения. Из двух простых веществ образуется одно сложное;
б) необратимая;
в) некаталитическая;
г) экзотермическая.
$P_{2}O_{5}+3H_{2}O=2H_{3}PO_{4}$
а) реакция соединения. Из двух сложных веществ образуется одно сложное;
б) необратимая;
в) некаталитическая;
г) экзотермическая.
$2SO_{2}+O_{2}\overset{t, кат}{⇄ } 2SO_{3}$
а) реакция соединения. Из одного сложного и одного простого веществ образуется одно сложное;
б) обратимая;
в) каталитическая;
г) экзотермическая.
$4NO_{2}+2H_{2}O+O_{2} = 4HNO_{3}$
а) реакция соединения. Из двух сложных и одного простого веществ образуется одно сложное;
б) необратимая;
в) некаталитическая;
г) экзотермическая.