Страница 57 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

6. Запишите уравнение реакции получения азотной кислоты, схема которой

$NO_2 + O_2 + H_2O \rightarrow HNO_3$

Дано:

Схема реакции: $NO_2 + O_2 + H_2O \rightarrow HNO_3$

Найти:

Записать уравнение реакции.

Решение:

Чтобы составить уравнение реакции из предложенной схемы, необходимо расставить стехиометрические коэффициенты. Для этого воспользуемся методом электронного баланса, так как данная реакция является окислительно-восстановительной.

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$ \overset{+4}{N} \overset{-2}{O_2} + \overset{0}{O_2} + \overset{+1}{H_2} \overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+1}{H} \overset{+5}{N} \overset{-2}{O_3} $

Азот изменяет степень окисления с +4 до +5, а кислород — с 0 до -2.

2. Составим полуреакции окисления и восстановления:

Азот отдает один электрон, то есть окисляется. $NO_2$ является восстановителем:

$ N^{+4} - 1e^- \rightarrow N^{+5} $

Кислород принимает четыре электрона, то есть восстанавливается. $O_2$ является окислителем:

$ O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} $

3. Найдем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов (1 и 4), оно равно 4. Это позволяет найти коэффициенты для восстановителя и окислителя. Умножим первую полуреакцию на 4, а вторую на 1, чтобы уравнять число электронов:

$ N^{+4} - 1e^- \rightarrow N^{+5} \quad | \cdot 4$

$ O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} \quad | \cdot 1$

Таким образом, перед веществами, содержащими азот ($NO_2$ и $HNO_3$), нужно поставить коэффициент 4. Перед молекулярным кислородом ($O_2$) нужен коэффициент 1 (который обычно не пишется).

$4NO_2 + O_2 + H_2O \rightarrow 4HNO_3$

4. Теперь уравняем число атомов водорода. В правой части уравнения 4 атома водорода (в $4HNO_3$). В левой части водород есть только в воде ($H_2O$). Чтобы получить 4 атома водорода, перед $H_2O$ ставим коэффициент 2.

$4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

5. В завершение проведем проверку, подсчитав число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.

Слева: $4 \cdot 2 + 1 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 8 + 2 + 2 = 12$ атомов кислорода.

Справа: $4 \cdot 3 = 12$ атомов кислорода.

Число атомов всех элементов в обеих частях уравнения одинаково. Следовательно, коэффициенты расставлены верно, и уравнение реакции записано правильно.

Ответ: $4NO_2 + O_2 + 2H_2O = 4HNO_3$.

7. Запишите уравнение реакции замещения, которую используют для сварки рельсов, если известно, что реагентами являются железная окалина $Fe_3O_4$ и алюминий.

Процесс, описанный в задаче, называется алюминотермией (или термитной сваркой). Это метод получения металлов, основанный на восстановлении их оксидов металлическим алюминием. Реакция является экзотермической, то есть протекает с выделением большого количества тепла, достаточного для расплавления образующегося металла (в данном случае, железа). Это расплавленное железо и используется для сварки рельсов.

Данная реакция относится к типу реакций замещения, так как более активный металл (алюминий) вытесняет (замещает) менее активный металл (железо) из его оксида.

Решение

Запишем уравнение реакции между реагентами: железной окалиной ($Fe_3O_4$) и алюминием ($Al$). В результате реакции замещения образуются оксид алюминия ($Al_2O_3$) и чистое железо ($Fe$).

Схема реакции выглядит следующим образом:
$Al + Fe_3O_4 \rightarrow Al_2O_3 + Fe$

Для составления полного уравнения реакции необходимо расставить стехиометрические коэффициенты, чтобы соблюдался закон сохранения массы (число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть одинаковым).

1. Уравнивание атомов кислорода (O). В левой части 4 атома O (в $Fe_3O_4$), в правой — 3 атома O (в $Al_2O_3$). Наименьшее общее кратное для 4 и 3 равно 12. Следовательно, ставим коэффициент 3 перед $Fe_3O_4$ и 4 перед $Al_2O_3$:
$Al + 3Fe_3O_4 \rightarrow 4Al_2O_3 + Fe$

2. Уравнивание атомов алюминия (Al). После первого шага в правой части стало $4 \times 2 = 8$ атомов Al. Чтобы уравнять, ставим коэффициент 8 перед $Al$ в левой части:
$8Al + 3Fe_3O_4 \rightarrow 4Al_2O_3 + Fe$

3. Уравнивание атомов железа (Fe). В левой части теперь $3 \times 3 = 9$ атомов Fe. Чтобы уравнять, ставим коэффициент 9 перед $Fe$ в правой части:
$8Al + 3Fe_3O_4 \rightarrow 4Al_2O_3 + 9Fe$

Проведем проверку:
Слева: 8 атомов Al, 9 атомов Fe, 12 атомов O.
Справа: $4 \times 2 = 8$ атомов Al, 9 атомов Fe, $4 \times 3 = 12$ атомов O.
Количество атомов всех элементов в левой и правой частях уравнения равно. Уравнение составлено верно.

Ответ: $8Al + 3Fe_3O_4 \rightarrow 4Al_2O_3 + 9Fe$

8. Вспомните из курса биологии, что такое фотосинтез. Запишите уравнение этого процесса, если известно, что в результате взаимодействия углекислого газа и воды образуется глюкоза, формула которой $C_6H_{12}O_6$ и кислород. Можно ли отнести эту реакцию к реакциям замещения? Поясните ответ.

1. Определение фотосинтеза

Фотосинтез — это сложный химический процесс преобразования энергии видимого света (солнечного света) в энергию химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов (у растений — хлорофилл). В ходе фотосинтеза растения, водоросли и некоторые бактерии, используя углекислый газ из атмосферы и воду, синтезируют органические вещества (например, глюкозу), выделяя в качестве побочного продукта кислород. Этот процесс является основным источником биологической энергии для жизни на Земле.

Ответ: Фотосинтез - это процесс, в ходе которого живые организмы (растения, водоросли) преобразуют световую энергию в химическую, синтезируя органические соединения из неорганических (углекислого газа и воды) и выделяя кислород.

2. Уравнение реакции фотосинтеза

Для составления уравнения реакции воспользуемся данными из условия задачи.

Дано:

Реагенты: углекислый газ ($CO_2$), вода ($H_2O$).
Продукты: глюкоза ($C_6H_{12}O_6$), кислород ($O_2$).
Условия: протекает на свету (квант света $h\nu$) при участии хлорофилла.

Найти:

Уравнение реакции фотосинтеза.

Решение:

1. Запишем схему реакции, подставив химические формулы веществ: $CO_2 + H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + O_2$

2. Уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения (расставим коэффициенты).
- Углерод (C): в продуктах (в глюкозе $C_6H_{12}O_6$) 6 атомов углерода, значит, в левой части перед $CO_2$ ставим коэффициент 6. $6CO_2 + H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + O_2$
- Водород (H): в продуктах (в глюкозе $C_6H_{12}O_6$) 12 атомов водорода. В левой части в молекуле воды $H_2O$ 2 атома водорода. Чтобы их стало 12, ставим коэффициент 6 перед $H_2O$ ($6 \times 2 = 12$). $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + O_2$
- Кислород (O): посчитаем количество атомов кислорода в левой части: в $6CO_2$ содержится $6 \times 2 = 12$ атомов, в $6H_2O$ содержится $6 \times 1 = 6$ атомов. Всего слева $12 + 6 = 18$ атомов кислорода. Теперь посчитаем в правой части. В $C_6H_{12}O_6$ уже есть 6 атомов кислорода. Значит, в молекулах $O_2$ должно быть $18 - 6 = 12$ атомов кислорода. Так как молекула кислорода двухатомна ($O_2$), ставим перед ней коэффициент 6 ($6 \times 2 = 12$). $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$
Проверяем: слева C: 6, H: 12, O: 18. Справа C: 6, H: 12, O: $6 + 12 = 18$. Все верно.

Ответ: Суммарное уравнение фотосинтеза: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

3. Классификация реакции

Данную реакцию нельзя отнести к реакциям замещения.

Реакции замещения — это реакции, в которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Классический пример: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$.

В реакции фотосинтеза ($6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$) в реакцию вступают два сложных вещества (оксид углерода(IV) и вода), а не простое и сложное. В результате образуются также два вещества, одно из которых сложное (глюкоза), а другое простое (кислород). Структура реакции не соответствует определению реакции замещения.

По своей сути фотосинтез является сложным многостадийным окислительно-восстановительным процессом, где происходит восстановление углерода (из $CO_2$) и окисление кислорода (из $H_2O$).

Ответ: Нет, эту реакцию нельзя отнести к реакциям замещения, так как в ней участвуют два сложных вещества ($CO_2$ и $H_2O$), а не простое и сложное, как того требует определение реакции замещения.

9. При горении метана, формула которого $\text{CH}_4$, образуются углекислый газ и вода. Можно ли отнести эту реакцию к одному из изученных вами типов:

а) по составу и числу реагентов и продуктов реакции;

б) по поглощению или выделению теплоты? Поясните ответ.

Для ответа на вопрос сначала запишем уравнение реакции горения метана. Метан ($CH_4$) — это сложное вещество, которое реагирует с кислородом ($O_2$) — простым веществом. В результате образуются два новых сложных вещества: углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

Уравнение реакции в сбалансированном виде:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

Теперь проанализируем эту реакцию по указанным в задаче признакам.

а) по составу и числу реагентов и продуктов реакции

Основные типы реакций по этому признаку, которые изучаются в школьном курсе химии, — это реакции соединения, разложения, замещения и обмена. Реакция горения метана не вписывается ни в один из этих типов. Это не реакция соединения, так как в результате образуется не одно, а два вещества. Это не реакция разложения, так как в реакцию вступают два исходных вещества, а не одно. Это не реакция замещения в её классическом определении ($A + BC \rightarrow AC + B$), так как атомы простого вещества (кислорода) входят в состав обоих продуктов реакции. Это не реакция обмена, так как для реакции обмена необходимо, чтобы оба реагента были сложными веществами, а кислород ($O_2$) — простое вещество. Таким образом, реакция горения метана является более сложным процессом (окислительно-восстановительной реакцией) и не может быть отнесена к одному из перечисленных базовых типов.

Ответ: Нет, по признаку состава и числа реагентов и продуктов реакцию горения метана нельзя отнести к изученным базовым типам (соединения, разложения, замещения, обмена), так как она не соответствует ни одному из их определений.

б) по поглощению или выделению теплоты

По тепловому эффекту все реакции делятся на два типа: экзотермические (протекают с выделением теплоты) и эндотермические (протекают с поглощением теплоты). Процесс горения любого вещества, включая метан, всегда сопровождается выделением большого количества энергии в виде тепла и света. Мы используем горение природного газа (основой которого является метан) для обогрева домов и приготовления пищи, что является прямым доказательством выделения тепла. Следовательно, реакция горения метана относится к экзотермическим реакциям. Её термохимическое уравнение записывается с указанием теплового эффекта $Q$: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + Q$.

Ответ: Да, по признаку теплового эффекта эту реакцию можно классифицировать. Реакция горения метана является экзотермической, так как она протекает с выделением теплоты.

10. Расставьте коэффициенты в схемах реакций. Выберите реакции обмена.

а) $H_2O_2 \rightarrow H_2O + O_2\uparrow$

б) $Na + S \rightarrow Na_2S$

в) $N_2 + H_2 \rightarrow NH_3\uparrow$

г) $CO_2 + Mg \rightarrow MgO + C\downarrow$

д) $Al + H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + H_2\uparrow$

е) $MgO + HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$

ж) $Ca(OH)_2 + H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + H_2O$

з) $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + NaCl$

и) $Pb(NO_3)_2 + KOH \rightarrow Pb(OH)_2\downarrow + KNO_3$

к) $H_2S + Br_2 \rightarrow HBr + S$

л) $NaNO_3 \rightarrow NaNO_2 + O_2\uparrow$

м) $H_2O + P_2O_5 \rightarrow H_3PO_4$

н) $SiCl_4 + Zn \rightarrow Si + ZnCl_2$

о) $NO + O_2 \rightarrow NO_2\uparrow$

а) Сбалансированное уравнение: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2\uparrow$. Это реакция разложения.

Ответ: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2\uparrow$.

б) Сбалансированное уравнение: $2Na + S \rightarrow Na_2S$. Это реакция соединения.

Ответ: $2Na + S \rightarrow Na_2S$.

в) Сбалансированное уравнение: $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3\uparrow$. Это реакция соединения.

Ответ: $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3\uparrow$.

г) Сбалансированное уравнение: $CO_2 + 2Mg \rightarrow 2MgO + C\downarrow$. Это реакция замещения.

Ответ: $CO_2 + 2Mg \rightarrow 2MgO + C\downarrow$.

д) Сбалансированное уравнение: $2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2\uparrow$. Это реакция замещения.

Ответ: $2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2\uparrow$.

е) Сбалансированное уравнение: $MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$. Это реакция обмена (нейтрализация).

Ответ: $MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$.

ж) Сбалансированное уравнение: $3Ca(OH)_2 + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$. Это реакция обмена (нейтрализация).

Ответ: $3Ca(OH)_2 + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$.

з) Сбалансированное уравнение: $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$. Это реакция обмена.

Ответ: $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$.

и) Сбалансированное уравнение: $Pb(NO_3)_2 + 2KOH \rightarrow Pb(OH)_2\downarrow + 2KNO_3$. Это реакция обмена.

Ответ: $Pb(NO_3)_2 + 2KOH \rightarrow Pb(OH)_2\downarrow + 2KNO_3$.

к) Сбалансированное уравнение: $H_2S + Br_2 \rightarrow 2HBr + S$. Это реакция замещения (окислительно-восстановительная).

Ответ: $H_2S + Br_2 \rightarrow 2HBr + S$.

л) Сбалансированное уравнение: $2NaNO_3 \rightarrow 2NaNO_2 + O_2\uparrow$. Это реакция разложения.

Ответ: $2NaNO_3 \rightarrow 2NaNO_2 + O_2\uparrow$.

м) Сбалансированное уравнение: $3H_2O + P_2O_5 \rightarrow 2H_3PO_4$. Это реакция соединения.

Ответ: $3H_2O + P_2O_5 \rightarrow 2H_3PO_4$.

н) Сбалансированное уравнение: $SiCl_4 + 2Zn \rightarrow Si + 2ZnCl_2$. Это реакция замещения.

Ответ: $SiCl_4 + 2Zn \rightarrow Si + 2ZnCl_2$.

о) Сбалансированное уравнение: $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2\uparrow$. Это реакция соединения.

Ответ: $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2\uparrow$.

Реакции обмена — это химические реакции, в ходе которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями (ионами или атомными группами). В представленном списке к реакциям обмена относятся:

• е) $MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$
• ж) $3Ca(OH)_2 + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$
• з) $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$
• и) $Pb(NO_3)_2 + 2KOH \rightarrow Pb(OH)_2\downarrow + 2KNO_3$

Ответ: реакции обмена: е), ж), з), и).

11. В реакциях какого типа число продуктов:

а) превышает число исходных веществ;

б) меньше числа исходных веществ;

в) равно числу исходных веществ?

а) превышает число исходных веществ
Число продуктов реакции превышает число исходных веществ в тех случаях, когда из одного сложного вещества образуется два или более новых, более простых веществ. Такой тип химических реакций называется реакциями разложения. В общем виде их можно представить схемой $A \rightarrow B + C + ...$ .
Пример 1: Разложение карбоната кальция при нагревании на оксид кальция и углекислый газ. Здесь из одного исходного вещества получается два продукта.
$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow$
Пример 2: Электролиз воды, в результате которого из одного вещества (воды) образуются два (водород и кислород).
$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$
Ответ: реакции разложения.

б) меньше числа исходных веществ
Число продуктов меньше числа исходных веществ в реакциях, в которых из двух или более простых веществ синтезируется одно более сложное. Такие реакции называются реакциями соединения. Их общая схема: $A + B + ... \rightarrow C$.
Пример 1: Горение серы в кислороде с образованием оксида серы(IV). Здесь из двух исходных веществ получается один продукт.
$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$
Пример 2: Взаимодействие аммиака с хлороводородом с образованием хлорида аммония.
$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$
Ответ: реакции соединения.

в) равно числу исходных веществ
Равенство числа продуктов и исходных веществ характерно для нескольких типов реакций.
1. Реакции замещения, в которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Общая схема: $A + BC \rightarrow AC + B$.
Пример: Взаимодействие цинка с соляной кислотой. Два исходных вещества и два продукта.
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
2. Реакции обмена, в ходе которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями. Общая схема: $AB + CD \rightarrow AD + CB$.
Пример: Взаимодействие хлорида бария с сульфатом натрия. Два исходных вещества и два продукта.
$BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$
3. Реакции изомеризации, при которых происходит превращение одного вещества в его изомер (вещество с тем же составом, но другим строением) без изменения состава молекулы. Здесь одно исходное вещество и один продукт.
Пример: Превращение цианата аммония в мочевину.
$NH_4CNO \xrightarrow{t} (NH_2)_2CO$
Ответ: реакции замещения, реакции обмена, реакции изомеризации.

12. Какова сумма коэффициентов в уравнении реакции, схема которой

$KOH + Al_2(SO_4)_3 \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + K_2SO_4$

Определите её тип по известным вам классификационным признакам.

Дано:

Схема химической реакции:

$KOH + Al_2(SO_4)_3 \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + K_2SO_4$

Найти:

1. Сумму коэффициентов в уравнении реакции.

2. Тип реакции по известным классификационным признакам.

Решение:

Сумма коэффициентов в уравнении реакции

Для нахождения суммы коэффициентов необходимо сначала уравнять химическую реакцию, то есть расставить коэффициенты так, чтобы число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения было одинаковым.

1. Начнем с уравнивания количества атомов алюминия (Al). В левой части в молекуле $Al_2(SO_4)_3$ содержится 2 атома Al, а в правой части в молекуле $Al(OH)_3$ — 1 атом. Чтобы уравнять их, поставим коэффициент 2 перед $Al(OH)_3$:

$KOH + Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + K_2SO_4$

2. Теперь уравняем количество сульфатных групп ($SO_4$). В левой части их 3, а в правой — 1. Поставим коэффициент 3 перед $K_2SO_4$:

$KOH + Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3K_2SO_4$

3. Далее уравняем количество атомов калия (K). В правой части их стало $3 \times 2 = 6$, а в левой — 1. Поставим коэффициент 6 перед KOH:

$6KOH + Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3K_2SO_4$

4. Проверим баланс атомов водорода (H) и кислорода (O) для завершения.
Слева: 6 атомов H и $6 \times 1 + 4 \times 3 = 18$ атомов O.
Справа: $2 \times 3 = 6$ атомов H и $2 \times 3 + 3 \times 4 = 6 + 12 = 18$ атомов O.
Все элементы сбалансированы.

Итоговое уравнение реакции:

$6KOH + Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3K_2SO_4$

Коэффициенты в уравнении: 6, 1 (подразумевается перед $Al_2(SO_4)_3$), 2 и 3.
Найдем их сумму: $6 + 1 + 2 + 3 = 12$.

Ответ: сумма коэффициентов в уравнении реакции равна 12.

Определение типа реакции по известным классификационным признакам

Данную реакцию можно классифицировать по нескольким признакам:

• По типу превращения: реакция протекает между основанием (KOH) и солью ($Al_2(SO_4)_3$), в результате чего образуются новое основание ($Al(OH)_3$) и новая соль ($K_2SO_4$). Реакции, в ходе которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями, называются реакциями обмена.
• По изменению степеней окисления: в ходе реакции ни один химический элемент не изменяет свою степень окисления. Следовательно, это неокислительно-восстановительная реакция.
• По фазовому состоянию: так как в результате взаимодействия веществ, находящихся в растворе, образуется нерастворимое вещество (осадок $Al(OH)_3$), реакция является гетерогенной. В частности, это реакция осаждения.
• По направлению: образование осадка смещает равновесие вправо, делая реакцию практически необратимой в данных условиях.

Ответ: реакция обмена; неокислительно-восстановительная; гетерогенная; необратимая.

13. Химическая реакция протекает по уравнению

$ \text{CaCO}_3 + \text{SiO}_2 = \text{CaSiO}_3 + \text{CO}_2 \uparrow $

К какому типу по составу и числу реагентов и продуктов относится эта реакция?

Для классификации химической реакции по составу и числу реагентов и продуктов необходимо проанализировать уравнение реакции: $CaCO_3 + SiO_2 = CaSiO_3 + CO_2 \uparrow$.

1. Анализ реагентов (исходных веществ). В реакцию вступают два вещества:

• Карбонат кальция ($CaCO_3$) – это сложное вещество (соль).
• Диоксид кремния ($SiO_2$) – это сложное вещество (кислотный оксид).

2. Анализ продуктов реакции. В результате реакции образуются два новых вещества:

• Силикат кальция ($CaSiO_3$) – это сложное вещество (соль).
• Диоксид углерода ($CO_2$) – это сложное вещество (кислотный оксид).

Реакции, протекающие между двумя сложными веществами, в ходе которых они обмениваются своими составными частями, называются реакциями обмена. Общая схема таких реакций: $AB + CD \rightarrow AD + CB$.

В данном случае карбонат кальция и диоксид кремния обмениваются своими составными частями (катион кальция $Ca^{2+}$ соединяется с силикат-анионом $SiO_3^{2-}$, который условно соответствует оксиду $SiO_2$, а из карбонат-аниона $CO_3^{2-}$ выделяется оксид $CO_2$). Таким образом, данная реакция соответствует определению реакции обмена.

Ответ: реакция обмена.

14. Катализаторы, как вам известно из материала параграфа, ускоряют химические реакции. Однако существует необходимость в веществах, замедляющих некоторые химические процессы, например коррозию металлических изделий. Как называются такие вещества — «химические антонимы» катализаторов?

Катализаторы представляют собой вещества, которые увеличивают скорость химических реакций, участвуя в них, но не входя в состав конечных продуктов. Они делают это, как правило, путем снижения энергии активации реакции, то есть энергетического барьера, который должны преодолеть реагирующие вещества.

Однако в ряде случаев, наоборот, необходимо замедлить или полностью остановить протекание нежелательных химических процессов. Классическим примером, приведенным в вопросе, является коррозия — самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Другие примеры включают окисление пищевых продуктов, приводящее к их порче, или старение пластмасс и резин под действием света и кислорода.

Вещества, которые замедляют химические реакции, в противовес катализаторам, называются ингибиторами. Термин происходит от латинского слова inhibere, что означает «сдерживать» или «останавливать». В отличие от катализаторов, которые в идеальном случае не расходуются в ходе реакции, ингибиторы чаще всего вступают в химическое взаимодействие с реагентами или активными частицами, и поэтому их количество со временем уменьшается.

Механизмы действия ингибиторов разнообразны. Например, они могут реагировать с активными частицами (такими как свободные радикалы), обрывая таким образом цепную реакцию. В каталитических процессах ингибиторы могут «отравлять» катализатор, связываясь с его активными центрами и блокируя их (такие вещества называют каталитическими ядами). В случае защиты от коррозии ингибиторы часто образуют на поверхности металла тонкую защитную пленку, которая изолирует его от агрессивной среды.

Ответ: Вещества, замедляющие химические реакции, — «химические антонимы» катализаторов — называются ингибиторами.