Страница 52 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

• По каким признакам можно классифицировать химические реакции?

Химические реакции можно классифицировать по нескольким основным признакам, что позволяет систематизировать их многообразие и глубже понимать природу химических превращений.

1. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции

Эта классификация основана на том, как изменяется состав и количество участвующих в реакции веществ. Выделяют четыре основных типа:

Реакции соединения — это реакции, в результате которых из двух или нескольких простых или сложных веществ образуется одно более сложное вещество. Пример: реакция горения магния $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$.

Реакции разложения — это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два или несколько более простых веществ. Пример: электролиз воды $2H_2O \xrightarrow{эл. ток} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$.

Реакции замещения — это реакции между простым и сложным веществами, в ходе которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Пример: взаимодействие железа с сульфатом меди(II) $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu\downarrow$.

Реакции обмена — это реакции между двумя сложными веществами, которые обмениваются своими составными частями. Пример: реакция нейтрализации $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.

Ответ: По числу и составу реагентов и продуктов реакции делят на реакции соединения, разложения, замещения и обмена.

2. По тепловому эффекту

Классификация по тепловому эффекту ($Q$) основана на выделении или поглощении теплоты в ходе реакции.

Экзотермические реакции протекают с выделением теплоты во внешнюю среду ($+Q$). К ним относятся реакции горения, нейтрализации, соединения многих металлов с неметаллами. Пример: горение метана $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + Q$.

Эндотермические реакции протекают с поглощением теплоты из внешней среды ($-Q$). К ним относятся многие реакции разложения. Пример: разложение известняка при нагревании $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2\uparrow - Q$.

Ответ: По тепловому эффекту реакции делятся на экзотермические (с выделением тепла) и эндотермические (с поглощением тепла).

3. По изменению степеней окисления

Данный признак разделяет реакции в зависимости от того, происходит ли перенос электронов между атомами, что отражается в изменении их степеней окисления.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это реакции, в ходе которых изменяются степени окисления одного или нескольких химических элементов. Пример: взаимодействие цинка с соляной кислотой $\overset{0}{Zn} + 2\overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl} \rightarrow \overset{+2}{Zn}\overset{-1}{Cl_2} + \overset{0}{H_2}\uparrow$. Степень окисления цинка повышается с 0 до +2 (окисление), а водорода понижается с +1 до 0 (восстановление).

Реакции, протекающие без изменения степеней окисления — это реакции, в которых степени окисления всех элементов остаются постоянными. К ним относятся все реакции обмена и ионного обмена. Пример: $\overset{+2}{Ca}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+2}{Ca}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2$.

Ответ: По изменению степеней окисления реакции делятся на окислительно-восстановительные и те, что протекают без изменения степеней окисления.

4. По направлению протекания

Эта классификация учитывает способность реакции протекать в прямом и обратном направлениях в заданных условиях.

Необратимые реакции протекают только в одном направлении до практически полного расходования одного из реагентов. Обычно это реакции с образованием осадка, выделением газа или образованием слабого электролита (например, воды). Пример: $AgNO_3 + KCl \rightarrow AgCl\downarrow + KNO_3$.

Обратимые реакции могут протекать одновременно в прямом и обратном направлениях. Такие реакции не доходят до конца и приводят к состоянию химического равновесия. Пример: синтез аммиака (процесс Габера) $N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftarrows 2NH_{3(г)}$.

Ответ: По направлению реакции классифицируют на необратимые (протекают в одном направлении) и обратимые (протекают в прямом и обратном направлениях).

5. По участию катализатора

Классификация основана на участии в реакции катализатора — вещества, которое ускоряет реакцию, но само при этом не расходуется.

Каталитические реакции протекают только в присутствии катализатора. Пример: разложение пероксида водорода в присутствии оксида марганца(IV) $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$.

Некаталитические реакции протекают без участия катализатора. Пример: горение серы в кислороде $S + O_2 \xrightarrow{t^\circ} SO_2$.

Ответ: По участию катализатора реакции делятся на каталитические и некаталитические.

6. По агрегатному состоянию (фазовому составу) реагирующих веществ

Классификация основана на том, образуют ли реагенты одну или несколько фаз (т.е. однородную или неоднородную систему).

Гомогенные реакции — это реакции, в которых все реагирующие вещества находятся в одной фазе (газовой или жидкой). Реакция протекает во всем объеме системы. Пример: реакция между газообразными оксидом серы(IV) и кислородом $2SO_{2(г)} + O_{2(г)} \rightleftarrows 2SO_{3(г)}$.

Гетерогенные реакции — это реакции, в которых реагирующие вещества находятся в разных фазах. Реакция протекает на поверхности раздела фаз. Пример: горение твердого угля в газообразном кислороде $C_{(тв)} + O_{2(г)} \rightarrow CO_{2(г)}$.

Ответ: По фазовому составу реакции делятся на гомогенные (реагенты в одной фазе) и гетерогенные (реагенты в разных фазах).