Страница 215 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Что называют химической реакцией?

Какие типы химических реакций вам известны?

Что такое степень окисления? Как определить степень окисления атома?

Что называют химической реакцией?

Химической реакцией (или химическим явлением) называют процесс, в ходе которого одни химические вещества, называемые реагентами, превращаются в другие вещества, называемые продуктами. Ключевой особенностью химической реакции является изменение состава и/или строения веществ, что сопровождается разрывом старых и образованием новых химических связей. При этом ядра атомов остаются неизменными, то есть сами химические элементы не превращаются друг в друга (в отличие от ядерных реакций).

Химические реакции можно распознать по ряду внешних признаков:
- Выделение или поглощение тепла (экзотермические и эндотермические реакции).
- Изменение цвета. Например, при добавлении раствора йода к крахмалу появляется синее окрашивание.
- Образование или растворение осадка. Например, реакция между хлоридом натрия и нитратом серебра приводит к выпадению белого творожистого осадка хлорида серебра: $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$.
- Выделение газа. Например, реакция цинка с соляной кислотой: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$.
- Появление свечения (хемолюминесценция) или запаха.

Ответ: Химическая реакция — это процесс превращения одних веществ в другие, отличающиеся от исходных по составу и/или строению, происходящий без изменения ядер атомов.

Какие типы химических реакций вам известны?

Существует несколько классификаций химических реакций по разным признакам. Наиболее распространенные из них:

1. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции:
Реакции соединения — из двух или нескольких более простых веществ образуется одно более сложное. Пример: $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$.
Реакции разложения — из одного сложного вещества образуется два или несколько более простых. Пример: $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$.
Реакции замещения — атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Пример: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$.
Реакции обмена — два сложных вещества обмениваются своими составными частями (ионами или атомными группами). Пример: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.

2. По изменению степеней окисления химических элементов:
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов. К ним относятся большинство реакций соединения, разложения и все реакции замещения.
Реакции без изменения степеней окисления — реакции, в которых степени окисления всех атомов остаются прежними. К ним относятся реакции обмена и некоторые реакции соединения/разложения.

3. По тепловому эффекту:
Экзотермические — протекают с выделением теплоты ($+Q$). Пример: горение метана $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + Q$.
Эндотермические — протекают с поглощением теплоты ($-Q$). Пример: разложение нитрата калия $2KNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KNO_2 + O_2\uparrow - Q$.

4. По другим признакам:
Обратимые и необратимые — в зависимости от того, могут ли они протекать в противоположных направлениях при данных условиях.
Каталитические и некаталитические — в зависимости от участия катализатора (вещества, ускоряющего реакцию, но не расходующегося в ней).

Ответ: Известны реакции соединения, разложения, замещения, обмена; окислительно-восстановительные и без изменения степеней окисления; экзо- и эндотермические; обратимые и необратимые; каталитические и некаталитические.

Что такое степень окисления? Как определить степень окисления атома?

Степень окисления — это условный заряд атома в химическом соединении, вычисленный из предположения, что все химические связи в этом соединении являются ионными (то есть электронные пары связей полностью смещены к более электроотрицательным атомам). Степень окисления является формальной величиной, она может быть положительной, отрицательной или равной нулю и помогает классифицировать вещества, составлять их формулы и уравнивать окислительно-восстановительные реакции.

Для определения степени окисления атома в соединении пользуются следующими правилами:
1. Степень окисления атомов в простых веществах (состоящих из атомов одного элемента) равна нулю. Например, в $O_2$, $Na$, $Cl_2$, $P_4$ степени окисления кислорода, натрия, хлора и фосфора равны 0.
2. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю, а в ионе — заряду этого иона.
3. Фтор (F), как самый электроотрицательный элемент, во всех соединениях имеет постоянную степень окисления -1.
4. Кислород (O) в большинстве соединений имеет степень окисления -2. Исключения: пероксиды (например, в $H_2O_2$ с.о. кислорода -1), надпероксиды (в $KO_2$ с.о. -1/2) и соединения с фтором (в $OF_2$ с.о. +2).
5. Водород (H) в большинстве соединений имеет степень окисления +1. Исключение — гидриды активных металлов (например, в $NaH$ или $CaH_2$ с.о. водорода -1).
6. Щелочные металлы (IА группа) в соединениях всегда имеют степень окисления +1, а щелочноземельные металлы (IIА группа), а также цинк (Zn) и кадмий (Cd) — +2. Алюминий (Al) — как правило, +3.

Пример определения степени окисления:
Найдем степень окисления серы (S) в серной кислоте $H_2SO_4$.
Обозначим неизвестную степень окисления серы за $x$.
Согласно правилам, степень окисления водорода H равна +1, а кислорода O — -2.
Молекула $H_2SO_4$ электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в ней равна 0.
Составляем алгебраическое уравнение: $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$.
Решаем его: $2 + x - 8 = 0$, откуда $x - 6 = 0$, следовательно $x = +6$.
Таким образом, степень окисления серы в $H_2SO_4$ равна +6.

Ответ: Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, рассчитанный в предположении ионного характера всех связей. Определяется по набору правил, основанных на электроотрицательности элементов и принципе электронейтральности молекулы (или соответствия заряду иона).