Одну и ту же реакцию можно описать сразу с пяти сторон — научимся видеть все.
Реакцию классифицируют не по одному признаку, а сразу по нескольким: сколько веществ участвует, меняются ли степени окисления, выделяется ли тепло, идёт ли она в обе стороны. Одна реакция может быть, например, «соединения, ОВР, экзотермической, обратимой» — и всё это одновременно.
Из нескольких веществ — одно. CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Из одного вещества — несколько. CaCO₃ → CaO + CO₂↑
Простое вытесняет элемент из сложного. Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
Два сложных обмениваются частями. NaOH + HCl → NaCl + H₂O
В замещении обязательно участвует простое вещество (металл или неметалл). В обмене оба реагента — сложные, и степени окисления не меняются.
Степени окисления меняются — есть окислитель и восстановитель. Все реакции замещения — всегда ОВР. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
Степени окисления постоянны. Все реакции обмена — не ОВР. AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃
Есть простое вещество хотя бы с одной стороны → почти наверняка ОВР. Реакция обмена между двумя сложными → не ОВР.
Тепло выделяется. Почти все реакции соединения и все горения. C + O₂ → CO₂ + Q
Тепло поглощается. Как правило, реакции разложения. CaCO₃ → CaO + CO₂ − Q
В нём указывают тепловой эффект и агрегатные состояния: 2H₂(г) + O₂(г) → 2H₂O(ж) + 572 кДж. По нему можно считать теплоту через количество вещества.
Идут «до конца». В обмене — когда образуется осадок ↓, газ ↑ или вода (слабый электролит).
Идут одновременно в обе стороны, приходят к равновесию. N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
Реакция ионного обмена идёт до конца, если хотя бы один продукт уходит из раствора: выпадает в осадок (↓), улетает газом (↑) или связывается в воду. Нет такого продукта — реакция практически не идёт.
Каталитические (идут с катализатором) и некаталитические. Катализатор ускоряет реакцию, сам не расходуется.
Гомогенные — реагенты в одной фазе (газ+газ, раствор). Гетерогенные — в разных (твёрдое+газ, твёрдое+раствор).
Катализатор не «толкает» реакцию — он открывает другой путь с меньшей энергией активации. Итоговый тепловой эффект и положение равновесия он не меняет: ускоряет прямую и обратную реакции одинаково, то есть равновесие лишь наступает быстрее.
| Понятие | Что делает | Пример |
|---|---|---|
| Катализатор | ускоряет реакцию, сам не расходуется | Fe в синтезе NH₃, V₂O₅ в производстве SO₃ |
| Ингибитор | замедляет реакцию | уротропин против коррозии |
| Фермент | биологический катализатор | каталаза разлагает H₂O₂ |
| Каталитический яд | отравляет катализатор | соединения серы губят платину |
Его пишут над стрелкой, а не среди реагентов — он не расходуется и в материальный баланс не входит: 2H₂O₂ —(MnO₂)→ 2H₂O + O₂↑. Если вещество написано слева, оно реагент, а не катализатор.
Если в уравнении рядом с веществами записан тепловой эффект, уравнение называют термохимическим. По нему считают, сколько теплоты выделится или поглотится — это отдельный тип задач на экзамене.
Теплота стоит в правой части со знаком плюс, если выделяется. A + B → C + Q — экзотермическая.
Обозначается отдельно и имеет противоположный знак: у экзотермической ΔH < 0, у эндотермической ΔH > 0.
Одна и та же реакция: Q = +802 кДж и ΔH = −802 кДж/моль. Логика проста: система отдала энергию, значит её собственный запас уменьшился. Путаница со знаком — самая частая ошибка в этих задачах.
Уравнение: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + 802 кДж
→ M(CH₄) = 16 г/моль, значит n = 8 / 16 = 0,5 моль
→ По уравнению 1 моль даёт 802 кДж
→ Q = 0,5 · 802 = 401 кДж
По уравнению 2H₂ + O₂ → 2H₂O + 484 кДж найди, сколько теплоты выделится при сгорании 5,6 л водорода (н.у.).
n(H₂) = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль
По уравнению 2 моль H₂ дают 484 кДж, значит 1 моль даёт 242 кДж.
Q = 0,25 · 242 = 60,5 кДж
Типичная ошибка — забыть, что в уравнении стоит коэффициент 2, и умножить на все 484.
ΔH положительна → запас энергии системы вырос → энергию она поглотила. Реакция эндотермическая, в школьной записи это Q = −180 кДж. Пример как раз такой: N₂ + O₂ → 2NO идёт только при очень высоких температурах.
Деление на «соединение — разложение — замещение — обмен» придумано для неорганики и в органике почти не работает. Там классифицируют иначе — по тому, что происходит с углеродным скелетом.
| Тип | Обозначение | Что происходит | Пример |
|---|---|---|---|
| Присоединение | A | кратная связь рвётся, к молекуле добавляется реагент | CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃–CH₃ |
| Замещение | S | один атом или группа меняется на другой | CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl |
| Отщепление (элиминирование) | E | от молекулы уходит небольшая частица, возникает кратная связь | C₂H₅OH → CH₂=CH₂ + H₂O |
| Изомеризация | — | состав тот же, меняется строение | н-бутан → изобутан |
| Окисление / горение | — | растёт степень окисления углерода | CH₃OH → HCHO → HCOOH |
Есть кратная связь (алкены, алкины) → реакции присоединения. Только одинарные связи (алканы, арены) → реакции замещения. Арены — особый случай: формально они непредельные, но устойчивое кольцо заставляет их вести себя как предельные и вступать в замещение.
Присоединение. В этилене есть двойная связь: её π-компонента рвётся, и оба атома брома встают к соседним углеродам. Признак — из двух молекул получилась одна, и кратность связи упала. Кстати, обесцвечивание бромной воды — качественная реакция на кратную связь.
→ по составу: замещение (простое Zn вытесняет водород).
→ по СО: ОВР (Zn0→Zn2+, H+→H₂0).
→ по теплу: экзотермическая (+Q).
→ по обратимости: необратимая (выделяется газ H₂).
→ по фазам: гетерогенная (твёрдый цинк + раствор кислоты).
Ответь мысленно, потом раскрой карточку.
Из одного вещества — два простых. Это разложение, и одновременно ОВР (СО водорода и кислорода меняются).
Не ОВР: в реакциях обмена степени окисления не меняются, вещества просто обмениваются ионами.
Нет: все возможные продукты (NaNO₃, KCl) растворимы, нет ни осадка, ни газа, ни воды. Реакция практически не идёт.
Как правило экзотермическая (тепло выделяется). Разложение — наоборот, чаще эндотермическое.
Орбита оценит уровень по каждой из 34 тем ЕГЭ и сама подберёт, что решать дальше. Первая диагностика — 12 задач, регистрация по логину, почту не спрашиваем.
Начать бесплатно