Тема: Екзотермічні й ендотермічні реакції. Термохімічне рівняння
17.02.2022
Урок 44.
Поширення
вуглеводнів у природі.
Природний газ, нафта, кам’яне
вугілля – природні джерела вуглеводнів.
Перегонка нафти. Вуглеводнева
сировина й охорона довкілля. За
стосування вуглеводнів.
Домашнє завдання: опрацювати
матеріал наданий у БЛОГу,
відповісти на запитання
Нафта — масляниста
рідина темно-бурого або майже чорного кольору з характерним запахом. Вона легша
за воду (густина 0,73-0,97 г/см3), у воді практично нерозчинна.
За складом нафта —
складна суміш вуглеводнів різної молекулярної маси, головним чином рідких (у
них розчинені тверді й газоподібні вуглеводні). Зазвичай це вуглеводні
парафінові, ароматичні, циклоалкани, співвідношення яких у нафтах різних
родовищ змінюється в широких межах. Крім вуглеводнів, нафта містить оксигено-,
сульфуро- і нітрогеновмісні органічні сполуки.
Залежно від переважного
вмісту вуглеводнів того чи іншого класу розрізняють такі основні види нафти:
1) метанова нафта, яка
складається переважно з нерозгалужених алканів;
2) нафтенова нафта, яка
складається, в основному, з циклічних
неароматичних вуглеводнів циклоалканів або нафтенів;
3) змішана нафта, яка включає суміш алканів, нафтенів і ароматичних
вуглеводнів. Змішана нафта трапляється найчастіше.
Іноді нафту класифікують
за фізичними властивостями, наприклад на легку
нафту густиною менше 0,9 г/мл і більш важку
нафту. Усі види нафти мають домішки нітрогено- й сульфуровмісних органічних
сполук.
Сира нафта зазвичай не
застосовується. Для одержання з нафти технічно цінних продуктів її піддають
переробці.
2. Перегонка нафти
Первинна переробка нафти
полягає в її перегонці. Перегонку здійснюють на нафтопереробних заводах після
відділення з нафти супутніх газів. У процесі перегонки нафти одержують світлі
нафтопродукти:
1)
бензин (tкип — від 40 до
150-200 °С);
2)
лігроїн (tкип — 120-240
°С);
3)
гас (tкип - 150-300 °С);
4)
газойль — солярове масло (tкип вища від 300
°С).
У залишку — в’язка чорна
рідина — мазут.
Мазут піддають подальшій
переробці. Його переганяють під зменшеним тиском (щоби попередити розкладання)
і виділяють мастила:
1)
веретенне;
2)
машинне;
3)
циліндрове та ін.
З мазуту деяких сортів
нафти виділяють вазелін і парафін.
Залишок мазуту після відгону називають нафтовим пеком, або гудроном.
Схема трубчастої установки для безперервної
перегонки нафти
3. Нафтопродукти та їх застосування
Продукти первинної
перегонки нафти мають різне застосування.
1.
Бензин у великих
кількостях використовують як авіаційне й автомобільне пальне. Він складається
зазвичай з вуглеводнів, що містять у молекулах у середньому від п’яти до
дев’яти атомів Карбону.
2.
Лігроїн є пальним для дизельних двигунів, а
також розчинником у лакофарбовій промисловості. Велику кількість його
переробляють на бензин.
3.
Гас застосовують як
пальне для реактивних і тракторних двигунів, а також для побутових потреб. Він
складається з вуглеводнів, що містять у молекулах у середньому від 9 до 16
атомів Карбону.
4.
Газойль — використовують
як моторне пальне.
5.
Мазут, крім переробки на
мастила й бензин, використовують як котельне рідке пальне.
6.
Застосування продуктів
переробки мазуту
а). Вазелін використовують у медицині. Він
складається із суміші рідких і твердих вуглеводнів.
б) Парафін застосовують для одержання вищих карбонових кислот, для
просочення деревини у виробництві сірників і олівців, для виготовлення свічок,
гуталіну і т. д. Він складається із суміші твердих вуглеводнів.
в) Мастила, які виділяються під час перегонки мазуту, називають
мінеральними (нафтовими) маслами, на відміну від синтетичних масел, які
одержують штучно (хоча всі масла є сумішами органічних сполук).
г) Гудрон — нелетка темна маса, після часткового окиснення його
застосовують для одержання асфальту.
4. Крекінг та його види
Крекінг нафтопродуктів
полягає в розщепленні довгих молекул вуглеводнів, що входять у висококиплячі
фракції, на більш короткі молекули легких низькокиплячих продуктів.
Первинна пряма перегонка
нафти дає порівняно мало бензину — 4-25% з різних нафт. Збільшення виходу
бензину досягається застосуванням вторинної переробки більш важких нафтових
фракцій, а також мазуту з допомогою методів деструкції, що дозволяє підвищити
вихід бензину в кілька разів.
Залежно від виду
сировини й необхідної якості одержуваної продукції в нафтопереробній
промисловості застосовують різні технологічні способи переробки сировини.
Без застосування
каталізаторів: термічний крекінг у рідкій і паровій фазах, піроліз, коксування,
окисний крекінг і окисний піроліз.
Із застосуванням
каталізаторів: каталітичний крекінг, гідрогенізаційний крекінг (деструктивна
гідрогенізація), каталітична ароматизація (дегідрогенізаційний крекінг).
У його основі лежать
процеси перетворення вуглеводнів, що входять до складу нафти чи нафтопродуктів,
під впливом нагрівання до температур 400-700 °С і вище й за різного тиску. У
результаті одержують газоподібні, рідкі та тверді продукти.
Термічний крекінг
здійснюється у двох основних варіантах: у рідкій (тиск 2-7 МПа, температура
450-500°С) і в паровій (тиск 0,2-0,5 МПа, температура 550-600°С) фазах. У разі
рідкофазного крекінгу більший вихід бензину й менше газу, ніж під час
парофазного.
Сировиною для крекінгу є
різні фракції: газойль, солярка, гас, мазут, гудрон, а також бензин прямої
перегонки нафти. Різні види сировини доцільно піддавати крекінгу окремо,
підбираючи для кожного процесу відповідні умови. Алкани крекуються легше за все
й дають бензин з низькими октановими числами (55-60), за тієї ж глибини
крекінгу нафтенів октанові числа бензину вище (60-70).
Наприклад:
Утворилася суміш
насичених і ненасичених вуглеводнів, яка відповідає бензину. Речовини, що
утворилися, частково можуть розкладатися далі:
За глибоких форм
крекінгу одержувані продукти сильно ароматизовані. Вихід крекінг-бензинів,
залежно від виду сировини й режиму роботи установок, змінюється від 25 до 70 %.
Каталітичний крекінг на
алюмосилікатних каталізаторах — один із найбільш багатотоннажних процесів у
нафтопереробній промисловості. Метою процесу є одержання високооктанового
бензину з вакуумних дистилятів різних нафт, що википають у межах 300-500 °С.
Каталітичний крекінг
проводять за температури 450-530 °С під тиском, близьким до атмосферного
(0,07-0,3 МПа). Реактори мають забезпечувати можливість постійного відводу
каталізатора на регенерацію, тому використовують реактори з рухомим чи киплячим
шаром каталізатора.
Крім високооктанового
бензину на установках каталітичного крекінгу отримують також вуглеводневий газ,
легкі й важкі газойлі. Кількість та якість продуктів залежить від
характеристики переробної сировини, каталізатора, а також режиму процесу.
5. Детонаційна стійкість бензину. Октанове число.
Основною експлуатаційною властивістю бензинів
є детонаційна стійкість. Детонаційна стійкість − здатність бензину згоряти без
вибуху у двигуні з іскровим запалюванням. Чим вище октанове число, тим більш
стійкий бензин перед детонацією й тим кращі експлуатаційні якості він має.
Детонація − це процес
дуже швидкого, вибухового згоряння робочої суміші. Детонація приводить до
прогоряння поршнів і випускних клапанів. Зовнішні ознаки детонації −
характерний металевий стукіт і вібрація, чорний колір відпрацьованих газів
(дим), нерівна робота двигуна.
Детонація пального в
моторах пояснюється нерівномірністю процесу його згоряння й залежить від якості
бензину. Мірою детонаційної стійкості пального є октанове число (ОЧ).
Октанове число дорівнює вмісту (в об’ємних %) ізооктану (ОЧ = 100) в його еталонній суміші з н-гептаном (ОЧ = 0), за якого ця суміш має однакові антидетонаційні властивості з пальним, що випробовують. Отже, октанове число (ОЧ) — умовний показник, що характеризує здатність палива забезпечити бездетонаційну роботу двигунів із примусовим запаленням. Октанове число бензину підвищується шляхом додавання до бензину високооктанових компонентів або присадок-антидетонаторів.
Домашнє завдання:
1. Що таке крекінг?
2. Дайте характеристику октановому числу.
3. Застосування продуктів мазуту.
4. Що таке світлі нафтопродукти?
5. Застосування нафтопродуктів.
______________________
14.02.2022
Урок 43. Поняття про полімери на прикладі
поліетилену. Застосування поліетилену
Опрацювати матеріал параграфа, відповісти на запитання до нього, виконати вправи. Запропонуйте свої засоби переробки відходів
І. Цілі уроку:
1. розширити знання
учнів про реакції приєднання на прикладі реакції полімеризації;
2. розвивати навички
складання рівнянь реакцій на прикладі реакції полімеризації етилену; показати
на практиці хімічні властивості полімерів, переваги й недоліки окремих видів
полімерів;
3. пояснити причини
широкого використання полімерів у народному господарстві; обговорити проблеми
утилізації відходів полімерних матеріалів.
Тип уроку: комбінований урок засвоєння знань, умінь і
навичок і творчого застосування їх на практиці.
Напишіть рівняння
реакцій, з допомогою яких можна здійснити перетворення:
ІІ. Вивчення нового матеріалу. реакції полімеризації. Поліетилен
Молекули, що містять
кратні зв’язки, такі, як алкени, здатні з’єднуватися між собою з утворенням
довгих ланцюгів з атомів Карбону − полімеру.
Полімери. Склад і
будова поліетилену (поліетену). На основі ненасичених
вуглеводнів синтезують високомолекулярні сполуки − полімери. Вони утворюються
внаслідок сполучення великої кількості молекул речовин, які мають у своєму
складі кратні зв'язки. Назва «полімер» походить від грецького poly − «багато,
великий» і meros − «частина, частинка». Отже, у складі полімеру міститься
багато частинок.
Реакція утворення полімерів називається полімеризацією.
Розглянемо полімеризацію на прикладі етилену:
CH2 = CH2 − мономер, вихідна речовина −
вуглеводень, з якого синтезується полімер.
(-CH2 - CH2 -)n − полімер − молекула, що утворюється в результаті
полімеризації.
(-CH2 - CH2 –) − елементарна ланка −
повторювана частина молекули полімеру.
n − ступінь полімеризації −
кількість елементарних ланок у молекулі полімеру, що дорівнює числу молекул
мономеру.
Поліпропілен:
Хімія полімерів:сучасність – Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України
(ІХВС) – провідна науково-дослідна установа нашої країни в галузі
високомолекулярних сполук, що створена 28 серпня 1958 р. Науковці Інституту
проводять дослідження в ключових областях полімерної науки – фундаментальних
аспектах хімії полімерів, створенні теоретичної бази модифікації полімерних
матеріалів та вивченні полімерів медичного призначення.
Класифікація полімерів
⇙ ⇘
Природні синтетичні
білки, (пластмаси,
вуглеводи, волокна,
нуклеїнові кислоти) гумма
Застосування
поліетилену відповідно до його властивостей”
|
Властивості
поліетилену |
Застосування |
|
1. Хімічна стійкість. 2. Міцність та пластичність. 3. Водо- і газонепроникність 4.Електро-
і теплоізоляційні властивості |
1. Виготовлення тари для зберігання хімічно агресивних речовин; 2. Виготовлення деталей автомобілів, що
працюють в агресивному середовищі; 3. Виготовлення посуду та водогінних труб; 4. Виготовлення пакувальних матеріалів і плівки для теплиць; 5. Виготовлення ізоляційних матеріалів… |
Інформація для роздумів:
- за рік у світі
використовується близько 1 млрд. поліетиленових пакетів;
- їх виробляють із
нафтопродуктів, для цього щороку витрачається 18 млн. літрів нафти;
- затрачається 1
секунда, щоб виготовити пакет;
- потрібно 100-400
років, щоб він розклався;
- під дією світла
поліетилен розпадається на маленькі шматочки, що легко потрапляють у
харчові ланцюги тварин; це є причиною смерті морських птахів і тварин, що
плутають їх з їжею;
- при спалюванні
утворюється діоксин, що руйнує імунну систему та спричиняє гормональні та
ракові захворювання.
Кожного року українці утворюють до 16 млн тонн
побутових відходів, близько 160 тис. гектарів землі в Україні (територія
Данії!!!) зайнято під сміття… Майже все це сміття їде на звалища і тільки
4% з нього сортується і переробляється. І це в той час, коли у розвинених
країнах рівень переробки сягає щонайменше 50% відходів.
А що ще міститься в «сміттєвому кошику»
людства? Кожну секунду в світі з’являється 3,8 кг “екологічно нешкідливого
сміття”: недоїдки, «природні» відходи. Воно становить 29% від
середньостатистичного обсягу сміття сучасної людини. Що ж стосується інших
складових, то 25 % – це картон і папір, 13% – скло, 11% – пластик, 4% – метал і
18% – інші матеріали.
_______________________
10.02.2022
Тема
42. Етен (етилен) і етин (ацетилен) як
представники ненасичених вуглеводнів. Молекулярні і структурні формули. Фізичні властивості.
Реакція приєднання для етену й етину
(галогенування, гідрування).
Горіння вуглеводнів.
Ненасиченими називають вуглеводні, які
містять кратні хімічні зв'язки — подвійні або потрійні.
Вуглеводні, які містять подвійний хімічний
зв'язок, називаються етиленовими вуглеводнями або алкенами.
Вуглеводні, які містять потрійний хімічний
зв'язок, називаються ацетиленовими вуглеводнями або алкінами.
Найпростіший
представник етиленових вуглеводнів
−
етилен (етен), − С2H4.
Найпростіший
представник ацетиленових вуглеводнів
−
ацетилен (етин) − С2H2.
Загальні формули
Алкани
– СnH2n+2
Алкени
– СnH2n
Алкіни
– СnH2n-2
Гібридизація в молекулах ненасичених вуглеводнів
Для
етиленових вуглеводнів характерна sp2-гібридизація. Кут між гібридними
орбіталями складає 120°, гібридні орбіталі розміщені в одній площині.
Негібридна p-орбіталь перпендикулярна площині і бере участь в утворенні
π-зв'язку. Подвійний зв'язок у молекулі етану утворений однією гібридною
орбіталлю — σ-зв'язок і однією негібридною p-орбіталлю — π-зв'язок.
Для
ацетиленових вуглеводнів характерна sp-гібридизація. Кут між гібридними
орбіталями складає 180°, молекула має лінійну будову. Дві негібридні p-орбіталі
взаємно перпендикулярні, вони беруть участь в утворенні двох π-зв'язків.
Потрійний зв'язок у молекулі ацетилену утворений однією гібридною орбіталлю —
σ-зв'язок і двома негібридними p-орбіталями — два π-зв'язки.
Просторова будова молекул етилену і ацетилену
Фізичні властивості
Ненасичені вуглеводні з кількістю атомів
Карбону від 1 до 4 — гази, з більшою кількістю атомів Карбону − рідини або
тверді речовини. Не мають кольору і запаху, малорозчинні у воді.
Визначте легші чи важчі етилен і ацетилен за
повітря? Для цього достатньо визначити їх відносні молекулярні маси та
порівняти з відносною молекулярною масою повітря. Остання − таблична величина,
яку потрібно запам'ятати. Mr(повітря) = 29
Хімічні властивості
Ненасичені вуглеводні мають високу хімічну
активність і легко вступають в реакції приєднання по місцю кратного зв'язку.
1. Горіння
С2Н4
+ 3О2 → 2СО2 + 2Н2О
2С2Н2
+ 5О2 → 4СО2 + 2Н2О
Поміркуйте,
чому метан горить безбарвним полум'ям, етилен — світним, ацетилен — кіптявим.
Для підтвердження своїх міркувань обрахуйте масові частки Карбону в молекулах
метану, етилену, ацетилену.
Окиснюються розчином перманганату калію,
знебарвлюючи його − якісна реакція на ненасичені сполуки.
3. Гідрування – приєднання водню (t, cat – Pt, Ni)
С2Н4 + Н2
→ С2Н6
С2Н2 + 2Н2
→ С2Н6
4. Галогенування — приєднання галогенів: фтору, хлору та брому
Знебарвлення бромної води — якісна реакція на ненасичені
сполуки.
С2Н4 + Вг2
→ С2Н4Вr2
С2Н2 + 2Вг2
→ С2Н2Вr4
5. Гідрогалогенування – приєднання галогеноводнів
С2Н4 + НВг → С2Н5Вr
С2Н2 + 2НВг → С2Н4Вr2
6. Гідратація – приєднання води ( t, cat )
C2Н4 + Н2О
→ С2Н5ОН
C2Н2 + Н2О
→ СН3-СОН
7. Етин та інші алкіни з потрійним зв'язком біля крайнього атома реагують
з амоніачним розчином аргентум(І) оксиду
C2H2 + Ag2O → C2Ag2 + H2O
Домашнє завдання:
Обов’язково, читати БЛОГ,
Повт. §20, вивч. §21 − 22, № 171, 175.
Відповісти на питання у презентації
_______________________________________________________________________________________
9 клас
07.02.2022
Тема 41. Вуглеводні. Метан як представник насичених вуглеводнів. Гомологія. Гомологи метану (перші десять), їхні молекулярні і структурні формули, назви. Фізичні властивості. Реакція заміщення для метану.
Номенклатура, общие формулы, структура
Название вещество по указанной структуре. Для этого надо знать:
1. Название гомологов ряда алканов (окончание - ан ) насыщенные углеводороды
Название
алкана Формула алкана
б). Этан, С2Н6 Общая
формула алканов
в). Пропан, С3Н8 СпН2п+2
г). Бутан, С4Н10 Пример: бутан
С4Н10
д). Пентан,
С5Н12 Н
Н Н Н
е). Гексан, С6Н1 ׀ ׀ ׀ ׀
ж). Гептан, С7Н16 Н – С – С – С – С – Н
з). Октан, С8Н18 ׀ ׀ ׀ ׀
и). Нонан, С9Н20 Н Н
Н Н
к). Декан. С10Н22 или СН3
– СН2 – СН2 – СН3
Название алкена Формула
алкена
б). Этен, С2Н4
в). Пропен, С3Н6
г). Бутен, С4Н8 Общая формула
д). Пентен,
С5Н10 СпН2п
е). Гексен, С6Н12
ж). Гептен, С7Н14 Пример: бутен – 1 С4Н8
з). Октен, С8Н16 1 2 3 4
и). Нонен, С9Н18 СН2 = СН – СН2
– СН3
к). Декен. С10Н20
3. Название
гомологов ряда алкинов (окончание- ин) ненасыщенные углеводороды, с одной
тройной вязью (без четырех атомов водорода). В названии соединения указывается
место нахождения тройной связи в структурной формуле. В соединении должно быть
не менее двух атомов углеродов.
Название алкина Формула алкина
б). Этин, С2Н2
в). Пропин, С3Н4
г). Бутин, С4Н6 Общая формула
д). Пентин,
С5Н8 СпН2п-2
е). Гексин, С6Н10
ж). Гептин, С7Н12 Пример: бутин – 1 С4Н6
з). Октин, С8Н14 1 2 3 4
и). Нонин, С9Н16 СН ≡ С – СН2 – СН3
к). Декин. С10Н18
4. Название гомологов ряда алкадиенов (окончание-диен) ненасыщенные углеводороды, с двумя двойными связями (без четырех атомов водорода). В названии соединения указывается место нахождения двойных связей в структурной формуле. В соединении должно быть не менее трехх атомов углеродов
Название алкадиена Формула алкадиена
в). Пропадиен, С3Н4
г). Бутадиен, С4Н6
Общая формула
д). Пентадиен,
С5Н 8 СпН2п-2
е). Гексадиен, С6Н10 (Примечание:
у алкинов и алкадиенов
ж). Гептадиен, С7Н12 общая формула одинаковая)
з). Октадиен, С8Н14 Пример:
бутадиен – 1,3 С4Н6
и). Нонадиен, С9Н16 1 2 3 4
к). Дексадиен. С10Н18 СН2 = СН – СН1
= СН2
Заместители в структурных формулах имеют окончание ил название как у алканов. Например:
метил, этил, пропил, бутил и т.д.
При названии соединения:
1
выбирают наиболее
длинную цепь (основной углеводород),
2
нумеруют углеродные
атомы,
3
указывают номер
углерода, у которого находится заместитель и название го,
4
в конце добавляют
названия основного углеводорода.
СН3 – СН – СН2 – С ≡ С – СН2 – СН3
׀
СН3
1. Наиболее длинная цепь 7 углеродов,
2. около второго углерода находится заместитедь,
3. заместитель имеет один углерод, значит это -метил
4. наличие тройной связи, следовательно, это гепнин,
5. торйная связь находится около четвертого углерода.
Таким образом, название углеводорода: 2 – метилгентин–4
Пример: назвать соединение следующей структуры
СН3
1 2 ׀ 3 4 5
СН3– СН2
– С – СН2 – СН3
׀
СН3
3,3 – диметилпентан
Если в структуре два одинаковых заместителя, то
указывают через запятую их положение в структуре и при этом используют
приставку – ди, если три, то – три, если четыре, то – тетра, если пять, то – пента и т. д.
Пример: назвать соединение следующей структуры
1 2 3 4 5
СН3– СН –
СН2 – СН – СН3
׀ ׀
СН3 СН3
2,4 – диметилпентан
Оксигеновмісні органічні речовини. Поняття про спирти,
карбонові кислоти, жири, вуглеводи.
Дана тема буде розглянута на
уроках № 47 – 55. Для Вас необхідно знати, що існують такі класи.пізніше
розглянемо їх
Соединения, содержащие функциональную группу – ОН – спирты, в названии оканчание - ол.
Напрмер: метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол и т.д.
Пример: этанол,
структурная формула СН3 –
СН2 – ОН
Соединения, содержащие функциональную группу – С – Н
‖
О
Окончание в названии –аль, например, метаналь,
этаналь, пропаналь, бутаналь, пентаналь и т.д.
Пример: этаналь,
структурная формула СН3 –
С–Н
||
О
Кетоны
О
||
Соединения, содержащие функциональную группу – С – Н
R – C –R1
|| кетоны
О
В соединении должно быть не менее трех углеродов. Окончание
в названии – он, например, пропанон, бутанон, пентанон и т.д.
Пример: пропанон
(он же ацетон), структурная формула
СН3
– С – СН3
||
О
Кислоты
О
||
Соединения, содержащие функциональную группу – С – ОН
Окончание в названии – овая, например, метановая кислота,
этановая кислота, пропановая кислота, бутановая кислота, пентановая кислота
и т.д
Пример: этановая
кислота (уксусная кислота), структурная формула
СН3
– С– ОН
||
О
Изомеры – вещества, имеющие одинаковый состав, но различное
химическое строение
СН3
1 2 3 4 5
1 2 ׀ 3 4 5
СН3– СН – СН2 – СН – СН3
СН3– СН2 – С – СН2
– СН3 ׀
׀
׀ СН3 СН3
СН3
3,3 – диметилпентан 2,4 – диметилпентан
Общая
формула: С7Н16 С7Н16
Обовязково перегляньте презентацію.
Виконану контрольну роботу на Viber не присилати. Контрольну роботу можна присилати на електронну пошту, або по понеділкам передавати зошит на вахту школи з 10 до 11 годин
При виконанні контрольної роботи обов’язково записувати умову завдання.
Виконання контрольної роботи за варіантами:
Варіант 1 виконують:
2. Горлатий Максим Олександрович,
3. Міхневич Микита Андрійович,
4. Шатов Іван Андрійович.
Варіант 2 виконують:
2. Карапетян Світлана Георгіївна,
3. Кучеренко Сабір Михайлович,
4. Попов Миколай Олегович
Варіант 3 виконують:
2. Миронов Кирило Володимирович,
3. Пацерний Максим Ярославович,
4. Повелиця Владислав Володимирович.
Варіант 4 виконують:
2. Решетняк Владислав Віталійович,
3. Стоцька Анастасія Костянтинівна,
4. Фєдосєєва Ольга Валеріївна,
5. Внуков Максим Денисович
При взаємодії електролітів сполучається тільки протилежно заряджені йони. Якщо при цьому утвориться нова речовина у вигляді осаду, газу, слабкого електроліту, то такі реакції можна вважати необоротними, тобто як такі, що йдуть до кінця. Такі реакції називаються йонними і записують їх йонними рівняннями.
Реакції у водних розчинах електролітів є реакціями між йонами і називаються йонними реакціями.
При складанні реакцій йонного обміну слід пам’ятати:
1. Розчинні у воді електроліти записують у вигляді йонів.
2. Речовини практично нерозчинні, малодисоційовані, гази, оксиди (MexOy, ExOy) записують у вигляді молекул.
3. Утворення осаду показують знаком ↓, газу – ↑, які записують справа, за формулою.
4. В скороченому йонному рівнянні записують формули тільки тих часточок, які практично взаємодіють між собою.
5. В правильно написаному йонному рівнянні, сума зарядів йонів правої і лівої частини хімічного рівняння повинна дорівнювати нулю.
Щоб зробити висновок про перебіг реакцій йонного обміну до кінця треба використати дані таблиці розчинності солей, основ і кислот у воді. Розглянемо реакцію утворення нерозчинної сполуки аргентум хлориду із натрій хлориду і аргентум нітрату.
За таблицею розчинності бачимо, що
1) сполуки NaCl, AgNO3 і NaNO3 розчинні, тому у водному розчині вони знаходяться у вигляді йонів.
2) AgCl – нерозчинна, формула цієї речовини залишаються у молекулярному вигляді, за нею вказуємо стрілочку вниз.
Записуємо повне йонне рівняння:
Na+ + Cl– + Ag+ + NO3– = AgCl↓ + Na+
+ NO3–.
Відмічаємо йони, які в процесі реакції не зазнали змін і вилучимо їх з правої та лівої частини рівняння (скорочуємо).
Утворення осаду зводиться до взаємодії йонів Ag+ і Cl–, так як утворилася нерозчинна сполука AgCl. Всі інші йони участі в реакції не прийняли.
Записуємо скорочене йонне рівняння:
Скорочене йонне рівняння показує між якими йонами практично відбулася реакція, що призвела до зв’язування йонів.
Окисно-відновними реакціями називаються хімічні реакції, які протікають зі зміною ступенів окиснення атомів хімічних елементів або йонів, що утворюють реагуючі речовини. Відбуваються одночасно два процеси: окиснення і відновлення. При цьому відновник віддає свої електрони окиснику під час ОВР.
Речовини, які під час хімічної реакції віддають електрони, називаються відновниками.
Речовини, які під час хімічної реакції приєднують електрони, називаються окисниками.
Отже, окисник у процесі реакції відновлюється, а відновник — окиснюється.
У будь-якій окисно-відновній реакції завжди є речовини, атоми хімічних елементів яких віддають або приєднують електрони. Це означає, що процеси окиснення й відновлення завжди супроводжують один одного.
Незалежно від того, переходять електрони від одного атома до іншого повністю чи лише частково зміщуються (відтягуються), умовно говорять лише про віддавання й приєднання електронів.
Складання рівнянь окисно-відновних реакцій. Коефіцієнти в окисно-відновних реакціях зручно підбирати за методом електронного балансу. Він ґрунтується на порівнянні ступенів окиснення атомів у вихідних і кінцевих речовинах.
Розглянемо конкретний приклад. Припустімо, треба підібрати коефіцієнти в рівнянні реакції міді з розбавленим розчином нітратної кислоти, що відбувається за схемою:
Cu
+ HNO3 → Cu(NO3)2 + NO↑ + Н2О
1. Визначте, які елементи змінюють ступінь окиснення, і зазначте його над символами елементів:
Cu0
+ HN+5O3 → Cu+2(NO3)2 + N+2O↑
+ Н2О
2. Запишіть електронні рівняння, зазначаючи, скільки електронів віддає відновник і скільки електронів приєднує окисник:
Cu0 − 2е = Cu+2 |
2 | |
1 |
| | 2
| |
N+5 + е
= N+2
|
1 | |
2 |
Cu0 +2 N+5 = Cu+2 + 2
N+2
3. Такий запис означає, що кожен атом Купруму зі ступенем окиснення 0 (нуль) віддав 2 електрони і перетворився на Cu+2, тобто мідь є відновником. Під час реакції вона окиснюється. Атоми Нітрогену зі ступенем окиснення +5 (у складі нітратної кислоти) приєднують кожний по 3 електрони, перетворюючись на N+2 (у складі нітроген(ІІ) оксиду NO). Виходить, що N+5 (точніше, НNО3) є окисником.
4. Число відданих і приєднаних електронів виносимо за вертикальну риску і, щоб зрівняти, знаходимо для цих чисел найменше спільне кратне (6) й ділимо його на ці числа, дістаємо додаткові множники. Їх записують за наступною вертикальною рискою. Пам'ятайте, що загальне число електронів, що їх віддає відновник, має дорівнювати числу електронів, що їх приєднує окисник. Додаткові множники і будуть коефіцієнтами біля формул відновника і окисника.
5. Проставте у схемі реакції ці коефіцієнти для відновника і окисника і зрівняйте число їхніх атомів у лівій і правій частинах рівняння:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 +
2NO↑ + Н2О
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 +
2NO↑ + 4Н2О
Рівновага. Оборотних реакцій. Прицип Ле Шателье
Зміна умов (температури, концентрації, тиску), за яких система перебуває в стані хімічної рівноваги (Vпр = Vзв), спричиняє порушення стану хімічної рівноваги.
Розглянемо вплив зазначених чинників на процес зміщення хімічної рівноваги під час реакції утворення амоніаку внаслідок взаємодії водню з азотом:
3Н2(г) + N2(г) ⇄ 2NH3(г), ΔΗ0298 = -92 кДж
Зі зменшенням у рівноважній системі концентрації водню або азоту або зі збільшенням концентрації амоніаку прискорюється зворотна реакція, тобто рівновага зміщується вліво.
Вплив температури. Термохімічне рівняння реакції утворення амоніаку свідчить, що в прямому напрямку вона відбувається з виділенням тепла, тобто є екзотермічною. Зворотна реакція в такому разі буде ендотермічною.
Для збільшення виходу амоніаку, тобто зміщення рівноваги вправо, а отже, у напрямку утворення амоніаку, систему реагуючих речовин необхідно охолоджувати. І навпаки, для зміщення рівноваги вліво, у бік термічного розкладання амоніаку, температуру в системі реагуючих речовин треба підвищувати.
Вплив тиску. Тиск впливає на зміщення хімічної рівноваги в системі реагуючих речовин якщо хоча б один із вихідних реагентів або продуктів реакції є газоподібною речовиною. Коли всі речовини, як вихідні, так і кінцеві, є газами, зміна тиску впливає на рівновагу системи, оскільки є різниця між об'ємами речовин, що вступають у реакцію та утворюються внаслідок реакції.
У нашому випадку в реакцію вступають чотири умовні об'єми речовин — один об'єм азоту та три об'єми водню, а утворюються лише два умовні об'єми амоніаку, згідно з коефіцієнтами в рівнянні реакції. Отже, пряма реакція відбувається зі зменшенням об'єму, а зворотна — зі збільшенням, тобто за стандартних умов:
Варіант № 1
Мn(NО3)2 + Ва(ОН)2 = Мn(ОН)2 + Ва(NО3)2
2. Допишіть рівняння реакції. Розставте коефіцієнти в рівняння реакції:
Mg + HNO3 → N2 + Н2О + …
Вкажіть коефіцієнт у окисника.
3. Проаналізуйте
рівняння оборотних реакцій у закритих
системах. Укажіть реакцію, для якої і збільшення тиску і підвищення температури приведе до зміщення хімічної рівноваги Ліворуч.
CO(г ) + H2O(г )↔ CO(г ) + H2( г) ∆H< 0 3O2(г ) ↔ 2 O3(г ) ∆ H > 0
4. Визначте моярну масу Nа2SО4Вариант № 2
1. Проаналізуйте рівняння оборотних реакцій у закритих системах. Укажіть реакцію, для якої і зниження тиску і підвищення температури приведе до зміщення хімічної рівноваги Праворуч.
N2(г ) + 3H2 (г
)↔ 2NH3(г
) ∆H< 0
CO(г
) +
C(т ) ↔ 2 CO( г) ∆ > 0
2. Складіть повне і скороченне
йонно-молекулярне рівняння наступному молекулярному рівнянні реакції:
Nа2S + Н2SО4 → Nа2SО4
+ Н2S↑
3. Допишіть рівняння реакції. Розставте коефіцієнти в рівняння реакції:
Zn + HNO3 → NО2↑
+ Н2О + …
Укажите
коэффициент у восстановителя.
Вариант № 3
1. Проаналізуйте рівняння оборотних реакцій у закритих системах. Укажіть реакцію, для якої і підвищення тиску і зниження температури приведе до зміщення хімічної рівноваги Ліворуч.
2SO2(г0 + O(г
)↔2 SO2(г ) ∆H< 0
3O2(г
) ↔ 2 O3(г
) ∆ H > 0
2. Складіть повне і скороченне йонно-молекулярне рівняння наступному
молекулярному рівнянні реакції:
СаCl2 + Nа2СО3
= СаСО3 + 2NаCl
3. Розставте коефіцієнти в рівнянні реакції::
Cu + H2SO4 →CuSO4 + SO2 + H2O
Визначіть суму всіх коефіцієнтів рівняння реакції.
Вариант № 4
1. Проаналізуйте рівняння
оборотних реакцій у закритих системах.
Укажіть реакцію, для якої і
зменшення тиску і зниження температури приведе до зміщення хімічної рівноваги Ліворуч.
N2(г
) + 3H2 (г
)↔ 2NH3(г
) ∆H< 0
3O2(г
) ↔ 2 O3(г
) ∆ H > 0
2. Составить полное и сокращенное уравне-ния, которые
соответствуют следующему молекулярному уравнению реакции:
3ZnCl2 + 2Nа3РО4 = Zn3(РО4)2
+ 6NаCl
3. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции:
Cu + H2SO4 →CuSO4 + SO2 + H2O
Визначіть суму всіх коефіцієнтів у лівій
частині рівняння реакції.
α = Np/Nз = 1 / 2 = 0,5 або 50%
Відповіть: α = 50%. Сірчана кислоиа сильна.
Задача 2. Ступінб дисоціації луги КОН дорівнює 80%. Яка маса КОН взята для розчинення, якщо в розчмні знаходиться 3 йони калію?
ν¯=C2−C1τ2−τ1=±ΔCΔτ
Окислительно-восстановительные
реакции
Восстановитель
– отдает электроны и повышает степень окисления (ст.ок.).
Окислитель
– принимает электроны и понижает (ст.ок.).
Ключевой
вопрос – ты кто? Окислитель или восстановитель?
Рассмотрим
наиболее часто используемые окислители.
Перманганат
калия – KMnO4
– вещество ярко-розового цвет изменяется до фиолетового, в зависимости от
концентрации.
В кислой среде KMnO4
(кайфует) отдает максимум электронов (5е), обесцвечивается.
В нейтральной среде KMnO4
отдает меньше электронов (3е), при этом образуется бурый осадок.
В щелочной среде KMnO4
перманганат превращается в манганат K2MnO4
− вещество зеленого цвета (неприкольно) – отдает только один электрон.
Пример 1. В нейтральной среде:
KMnO4 + KNO2 + H2O =
KNO3 + MnO2↓ + KOH
O B среда бурый
Нитриты (KNO2
) переходят в нитраты. KNO2
– восстановитель.
Пример
2.
В щелочной среде:
KMnO4 + Na2SO3 + KOH
= K2MnO4 + Na2SO3
+ H2O
O B среда
Пример
3. В щелочной среде:
KMnO4 + FeSO4 + H2SO4
= Fe2(SO4)3 + K2SO4 +
MnSO4 + H2O
O B средаТема Екзотермічні й ендотермічні реакції. Термохімічне рівняння.
Экзотерми́ческая реа́кция (от греч. «экзо» - наружу) — химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты.
Противоположна эндотермической реакции.
Полное количество энергии в химической системе чрезвычайно трудно измерить или подсчитать. С другой стороны, изменение энтальпии ΔH в химической реакции гораздо легче измерить или сосчитать. Для этих целей используют калориметры. Измеренное значение ΔH соотносится с энергией связи молекул следующим образом:
ΔH = энергия, потраченная на разрыв связей в реагентах, минус энергия, выделившаяся при образовании связей продуктов реакции.
Для экзотермических реакций эта формула даёт отрицательное значение для ΔH, так как большее значение вычитается из меньшего значения. При сгорании водорода, например:
изменение энтальпии равно ΔH = −4
Mn2+ − слабый восстановитель
Домашнее задание Повтрити §14, ивчити. §15
К экзотермическим относятся реакции: горения, окисления, соединения.Эндотерми́ческие реа́кции (от др.-греч. ἔνδον — внутри и θέρμη — тепло) — химические реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты. Для эндотермических реакций изменения энтальпии и внутренней энергии имеют положительные значения (, ), таким образом, продукты реакции содержат больше энергии, чем исходные компоненты.
К эндотермическим реакциям относятся реакции:
- восстановления металлов из оксидов,
- электролиза (поглощается электрическая энергия),
- электролитической диссоциации (например, растворение солей в воде),
- ионизации,
- взрыв воды — подводимое к малому количеству воды большое количество тепла тратится на мгновенный нагрев и фазовый переход жидкости в перегретый пар, при этом внутренняя энергия увеличивается и проявляется в виде двух энергий пара — внутримолекулярной тепловой и межмолекулярной потенциальной,
- фотосинтеза.
- дегидрирование алканов (дегидрирование бутана C4H10=C4H8+H2)
Эндотермические реакции противоположны экзотермическим реакциям.еталлов с другими элементами и т.д.
Домашнее задание Повтрити §15 вивчити. §16,
Дайте відповідб на наступні запитання
1. Що таке ендотермвчні репкції?
2. Приведіть два приклада ендотермічних реакцій.
3.Як треба записати реакцію, в результаті якої виділяється тепло?
4. Дайте характеристику екзотермічній реакції.
5. Наведіть приклади двох реакцій, в яких виділяється тепло
Утворений основний оксид — купрум(ІІ) оксид — з водою не реагує. Тож одержати купрум(ІІ) гідроксид взаємодією цього оксиду з водою не можна. Отже, реакція відбувається в одному напрямі.
Розглядаючи взаємодію електролітів у розчині, ми весь час наголошували на односторонньому перебігу хімічних процесів — у бік утворення продуктів реакції.
Реакції, що відбуваються в одному напрямі й закінчуються повним перетворенням реагентів на продукти реакції, називаються необоротними реакціями.
Усі реакції йонного обміну, що супроводжуються утворенням осаду, виділенням газу або утворенням малодисоційованої речовини, належать до необоротних реакцій.
Прикладами необоротних реакцій є розкладання нерозчинних основ та амфотерних гідроксидів під час нагрівання, взаємодія металів з кислотами та інші.
ОБОРОТНІ ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ.
Серед реакцій є й такі, що не закінчуються повним перетворенням реагентів (або принаймні одного з них) на продукти реакції, тому їх називають оборотними реакціями. У них одночасно відбуваються дві протилежно спрямовані взаємодії:
- а) реагенти взаємодіють між собою й утворюють продукти реакції;
- б) утворені продукти реакції вступають у взаємодію між собою, внаслідок чого знову перетворюються на реагенти.
Реакції, у яких одночасно відбувається взаємодія реагентів і взаємодія продуктів реакції, називають оборотними реакціями.
В оборотній реакції взаємодія реагентів є прямою реакцією, а взаємодія продуктів реакції — зворотною реакцією.
У рівняннях оборотних реакцій між лівою та правою частинами замість знака рівності пишуть знак «⇄» . Протилежно спрямовані стрілки позначають дві одночасні взаємодії: одну — між реагентами, другу — між продуктами реакції.
Прикладом оборотної реакції є добування (синтез) амоніаку з азоту та водню.
На початку реакції, коли азоту й водню достатньо, а амоніаку зовсім мало, переважає пряма реакція, під час якої вміст азоту та водню поступово зменшується, а вміст амоніаку збільшується. Накопичення амоніаку активізує зворотну реакцію його розкладу на азот і водень. Зрештою в розглянутому перебігу хімічних процесів настає момент, коли за одиницю часу утворюватиметься стільки ж молекул амоніаку, скільки їх розкладатиметься на азот і водень. Тобто швидкість прямої реакції зрівняється зі швидкістю зворотної й оборотна реакція досягне стану хімічної рівноваги.
У замкнутому (ізольованому) просторі за незмінних умов (температура, тиск, концентрація речовин) оборотна реакція може залишатись у стані хімічної рівноваги як завгодно довго. При цьому пряма та зворотна реакції ні на мить не припиняються, але видимих змін не спостерігається, тому що швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної. Через це хімічну рівновагу називають динамічною рівновагою (тобто рухливою). Проте варто змінити умови, і рівновага порушиться.
ЗНАЧЕННЯ ЗМІЩЕННЯ ХІМІЧНОЇ РІВНОВАГИ ОБОРОТНИХ РЕАКЦІЙ.
У хімічній промисловості досить велика кількість оборотних реакцій становить основу виробництва промислово важливих речовин. Сказане стосується виробництва сульфатної кислоти, нітратної кислоти, амоніаку та інших неорганічних речовин, а також органічних (етен, етин, поліетилен, каучук та інші). Перш ніж здійснювати промислове виробництво цих речовин, ученим довелося багато попрацювати над добором умов, що зміщують рівновагу в бік утворення продуктів реакції.
Як досягається зміщення хімічної рівноваги зміною температури, концентрації реагентів, тиску (для газоподібних речовин), ви дізнаєтесь у старшій школі.
Домашнє завдання
1. Наведіть класифікацію реакцій за напрямом перебігу хімічних процесів.
2. У чому полягає відмінність між оборотними й необоротними реакціями?
3. Яку взаємодію в оборотній реакції називають прямою реакцією, а яку — зворотною?
4. Де, на вашу думку, можна використати знання про оборотні й необоротні реакції?
5. Складіть рівняння необоротної реакції взаємодії натрій гідрогенкарбонату з хлоридною кислотою.
6. Складіть рівняння оборотної реакції за схемою
Н2 + І2 → НІ.
7. Під час горіння магнію в кисні чи в повітрі утворюється магній оксид. Ця речовина навіть за високої температури не перетворюється на магній і кисень. Складіть рівняння цієї реакції. До оборотних чи необоротних реакцій вона належить? 8. Встановіть відповідність між рівнянням і типом реакції.
Рівняння | Тип реакції | ||
1 | 2SO2 + O2 ⇄ 2SO3; ΔΗ = -192 кДж | А | необоротна, розкладу |
2 | СаО + Н2О = Са(ОН)2 | Б | оборотна, екзотермічна |
3 | Fe3O4 + 4CO ⇄ 3Fe + 4CO2; ΔΗ = +43,7 кДж | В | оборотна, ендотермічна |
4 | Al(OH)3 = Al2OH3 + Н2О | Г | необоротна, сполучення |
Д | необоротна, обміну | ||
Допомога:
а) реакція між
двома солями : Mg Cl2 + K2CJ3 = MgCO3 ↓+ 2KCl?
б ) реакція між сіллю
і лугою: MgCO3 ↓+ NaOH = Mg(OH)2↓ + Na2CO3
в) реакція між сіллю і кислотою K2CJ3 + H2SO4
= K2SO4 + H2O + CO2↑
Обов'язково виконай те контрольну роботу. Дані надані в презентації. дивись нижче.
Варііант 1.
Виконують:
Варіант 2
Виконують:
Варіант 3
Виконують: І.
Варіант 4
Виконують: Глушко А., Золенко В., Корзун Т.
Варіант 5
Виконують: Барсукова М., Мажинскас О., Нікіфорук А.
Варіант 6
Виконують: БолдаревБ., Каленюк Д., Пугач А.
Варіант 7
Виконують:
Варіант 8
Виконують: .
Варіант 9
Виконують: І.
Варіант 10
Виконують:
< /div>
Комментариев нет:
Отправить комментарий