Номер 1, страница 5 - гдз по химии 11 класс тетрадь для практических работ Сечко

Задание 1. Раскалите в пламени спиртовки уголек, воспользовавшись пинцетом. Положите уголек в фарфоровую чашку. Через некоторое время поднесите к нему ладонь, ощутите выделение теплоты. Отметьте признаки реакции. Ослабевает ли выделение теплоты со временем? Уголек остывает или остается горячим из-за протекания реакции окисления?

Уравнение реакции: $C(s) + O_2(g) \to CO_2(g)$

Наблюдения: При нагревании уголька в пламени он начинает светиться, затем тлеть, выделяя теплоту. Через некоторое время количество теплоты, выделяемой угольком, ослабевает по мере его сгорания. В конечном итоге уголек остывает, так как реакция окисления прекращается из-за исчерпания реагента (угля). Признаки реакции – свечение, тление, выделение теплоты, уменьшение массы уголька.

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Это реакция соединения, при которой из двух простых веществ (углерода и кислорода) образуется одно сложное вещество (оксид углерода(IV)).

2) изменение степени окисления атомов: Да, степени окисления атомов изменяются. Углерод меняет степень окисления с $0$ до $+4$, а кислород с $0$ до $-2$. Это окислительно-восстановительная реакция. Электронный баланс: $C^0 - 4e^- \to C^{+4}$ (окисление) $O_2^0 + 4e^- \to 2O^{-2}$ (восстановление)

3) выделение или поглощение теплоты: Реакция экзотермическая, сопровождается выделением большого количества теплоты (горение).

4) направление протекания реакции: Реакция практически необратимая, так как продукт (углекислый газ) постоянно удаляется из зоны реакции, и для обратной реакции (восстановления углерода из $CO_2$) требуются особые условия.

5) участие катализатора: Катализатор не участвует.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Реакция гетерогенная, так как исходные вещества находятся в разных агрегатных состояниях: твердый углерод и газообразный кислород.

Задание 2. Раствор щелочи с 1–2 каплями раствора индикатора нейтрализуйте кислотой.

Уравнение реакции (пример, с $NaOH$ и $HCl$): $NaOH(aq) + HCl(aq) \to NaCl(aq) + H_2O(l)$

Наблюдения: При добавлении 1-2 капель индикатора (например, фенолфталеина) к раствору щелочи наблюдается изменение цвета (фенолфталеин становится малиновым в щелочной среде). При постепенном добавлении кислоты к раствору щелочи цвет индикатора меняется на нейтральный (фенолфталеин становится бесцветным). Также можно ощутить незначительное выделение теплоты, так как реакция нейтрализации является экзотермической.

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Это реакция обмена (нейтрализации), при которой два сложных вещества (щелочь и кислота) обмениваются своими составными частями с образованием соли и воды.

2) изменение степени окисления атомов: Степени окисления атомов не изменяются. Это не окислительно-восстановительная реакция.

3) выделение или поглощение теплоты: Реакция экзотермическая, сопровождается выделением теплоты (теплота нейтрализации).

4) направление протекания реакции: Реакция необратимая, так как продуктом является вода, которая очень слабо диссоциирует на ионы, и ионы $H^+$ и $OH^-$ эффективно удаляются из раствора.

5) участие катализатора: Катализатор не участвует. Индикатор только показывает точку эквивалентности, не влияя на скорость реакции.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Реакция гомогенная, так как все реагенты и продукты находятся в одном агрегатном состоянии (в водном растворе).

Задание 3. Проведите реакцию между солью меди(II) и имеющимся у вас металлом.

Уравнение реакции (пример, с $Fe$ и $CuSO_4$): $Fe(s) + CuSO_4(aq) \to FeSO_4(aq) + Cu(s)$

Наблюдения: При погружении железной пластинки (или гвоздя) в раствор сульфата меди(II) (голубого цвета) наблюдается изменение цвета раствора: он постепенно светлеет, теряя голубую окраску (из-за уменьшения концентрации ионов $Cu^{2+}$) и приобретая бледно-зеленоватый оттенок (из-за образования ионов $Fe^{2+}$). На поверхности железной пластинки образуется красно-бурый налет – выделяется металлическая медь.

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Это реакция замещения, при которой простое вещество (железо) реагирует со сложным веществом (сульфатом меди(II)), замещая один из его элементов с образованием нового простого вещества (меди) и нового сложного вещества (сульфата железа(II)).

2) изменение степени окисления атомов: Да, степени окисления атомов изменяются. Железо меняет степень окисления с $0$ до $+2$, а медь с $+2$ до $0$. Это окислительно-восстановительная реакция. Электронный баланс: $Fe^0 - 2e^- \to Fe^{+2}$ (окисление) $Cu^{+2} + 2e^- \to Cu^0$ (восстановление)

3) выделение или поглощение теплоты: Реакция экзотермическая, сопровождается выделением теплоты.

4) направление протекания реакции: Реакция практически необратимая, так как железо активнее меди и вытесняет ее из солей.

5) участие катализатора: Катализатор не участвует.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Реакция гетерогенная, так как металл находится в твердом состоянии, а соль в растворе.

Задание 4. Проведите реакции между имеющимися у вас веществами. Подберите такие пары веществ, реакции между которыми будут различных типов. Для уравнений окислительно-восстановительных реакций составьте схемы электронных балансов.

Для демонстрации различных типов реакций, были выбраны следующие:

Реакция 1: Горение угля (пример реакции соединения)

Уравнение реакции: $C(s) + O_2(g) \to CO_2(g)$

Наблюдения: Уголь тлеет и светится, выделяя теплоту.

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Реакция соединения (из двух простых веществ образуется одно сложное).

2) изменение степени окисления атомов: Да, $C^0 \to C^{+4}$, $O_2^0 \to 2O^{-2}$. Это окислительно-восстановительная реакция. Электронный баланс: $C^0 - 4e^- \to C^{+4}$ (окисление) $O_2^0 + 4e^- \to 2O^{-2}$ (восстановление)

3) выделение или поглощение теплоты: Экзотермическая (выделение теплоты).

4) направление протекания реакции: Практически необратимая.

5) участие катализатора: Катализатор не участвует.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Гетерогенная (твердое вещество и газ).

Реакция 2: Нейтрализация щелочи кислотой (пример реакции обмена)

Уравнение реакции (пример, с $NaOH$ и $HCl$): $NaOH(aq) + HCl(aq) \to NaCl(aq) + H_2O(l)$

Наблюдения: Изменение цвета индикатора при достижении точки эквивалентности.

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Реакция обмена (нейтрализация, два сложных вещества образуют два новых сложных вещества).

2) изменение степени окисления атомов: Нет, степени окисления атомов не изменяются. Не окислительно-восстановительная реакция.

3) выделение или поглощение теплоты: Экзотермическая (выделение теплоты).

4) направление протекания реакции: Необратимая.

5) участие катализатора: Катализатор не участвует.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Гомогенная (все реагенты в растворе).

Ответ:

Реакция 3: Взаимодействие металла с солью меди(II) (пример реакции замещения)

Уравнение реакции (пример, с $Fe$ и $CuSO_4$): $Fe(s) + CuSO_4(aq) \to FeSO_4(aq) + Cu(s)$

Наблюдения: Образование красно-бурого налета на металле и изменение цвета раствора.

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Реакция замещения (простое вещество и сложное образуют новое простое и новое сложное).

2) изменение степени окисления атомов: Да, $Fe^0 \to Fe^{+2}$, $Cu^{+2} \to Cu^0$. Это окислительно-восстановительная реакция. Электронный баланс: $Fe^0 - 2e^- \to Fe^{+2}$ (окисление) $Cu^{+2} + 2e^- \to Cu^0$ (восстановление)

3) выделение или поглощение теплоты: Экзотермическая (выделение теплоты).

4) направление протекания реакции: Практически необратимая.

5) участие катализатора: Катализатор не участвует.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Гетерогенная (твердое вещество и раствор).

Реакция 4: Разложение пероксида водорода (пример реакции разложения)

Уравнение реакции: $2H_2O_2(aq) \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O(l) + O_2(g)$

Наблюдения: При добавлении небольшого количества диоксида марганца ($MnO_2$) к раствору пероксида водорода наблюдается бурное выделение газа (кислорода).

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Реакция разложения (из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ).

2) изменение степени окисления атомов: Да, кислород в $H_2O_2$ имеет степень окисления $-1$, в $H_2O$ он $-2$, а в $O_2$ он $0$. Это окислительно-восстановительная реакция (диспропорционирование). Электронный баланс: $2O^{-1} - 2e^- \to O_2^0$ (окисление) $2O^{-1} + 2e^- \to 2O^{-2}$ (восстановление)

3) выделение или поглощение теплоты: Экзотермическая (выделение теплоты).

4) направление протекания реакции: Практически необратимая.

5) участие катализатора: Да, диоксид марганца ($MnO_2$) выступает в роли катализатора, ускоряя реакцию разложения.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Гетерогенная (жидкость и твердый катализатор, выделяется газ).

Реакция 5: Реакция осаждения (пример реакции обмена)

Уравнение реакции (пример, с $AgNO_3$ и $NaCl$): $AgNO_3(aq) + NaCl(aq) \to AgCl(s) + NaNO_3(aq)$

Наблюдения: При смешивании бесцветных растворов нитрата серебра и хлорида натрия немедленно образуется белый творожистый осадок хлорида серебра.

1) соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции: Реакция обмена (два сложных вещества обмениваются ионами, образуя два новых сложных вещества, одно из которых выпадает в осадок).

2) изменение степени окисления атомов: Нет, степени окисления атомов не изменяются. Не окислительно-восстановительная реакция.

3) выделение или поглощение теплоты: Реакция сопровождается незначительным тепловым эффектом, обычно близким к нейтральному.

4) направление протекания реакции: Практически необратимая, так как образуется нерастворимый осадок, который выводится из сферы реакции.

5) участие катализатора: Катализатор не участвует.

6) наличие границы раздела фаз в реакционной системе: Гетерогенная (раствор и твердый осадок).