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

Ниже представлены уравнения проведенных реакций и их характеристики согласно заданию.

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?

Реакция: $C_{(т)} + O_{2(г)} \rightarrow CO_{2(г)}$

• соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции;

  Один атом углерода реагирует с одной молекулой кислорода, образуя одну молекулу углекислого газа. Состав атомов сохраняется: 1 атом углерода и 2 атома кислорода с обеих сторон уравнения.

• изменение степени окисления атомов;

  Углерод изменяет степень окисления с $0$ до $+4$. Кислород изменяет степень окисления с $0$ до $-2$. Это окислительно-восстановительная реакция.

• выделение или поглощение теплоты;

  Реакция является экзотермической, то есть происходит с выделением теплоты, что ощущается при поднесении ладони.

• направление протекания реакции;

  Реакция необратима в обычных условиях (углекислый газ не распадается самопроизвольно на углерод и кислород). Протекает спонтанно после инициирования (накаливания).

• участие катализатора;

  В простой реакции горения угля в воздухе катализатор не участвует.

• наличие границы раздела фаз в реакционной системе;

  Да, присутствует граница раздела фаз: твердый углерод реагирует с газообразным кислородом, образуя газообразный продукт ($CO_2$).

Признаки реакции: Выделение теплоты (ощущение тепла ладонью), исчезновение твердого вещества (угля), образование невидимого газа ($CO_2$).

Выделение теплоты ослабевает со временем, так как уголек постепенно расходуется, и скорость реакции уменьшается.

Уголек сначала остается горячим из-за протекающей реакции окисления, а затем остывает по мере завершения реакции и теплоотдачи в окружающую среду.

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

Реакция: $NaOH_{(водн)} + HCl_{(водн)} \rightarrow NaCl_{(водн)} + H_2O_{(ж)}$ (в присутствии индикатора, например, фенолфталеина, который меняет цвет с малинового на бесцветный)

• соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции;

  Одна молекула гидроксида натрия реагирует с одной молекулой соляной кислоты, образуя одну молекулу хлорида натрия и одну молекулу воды. Состав атомов сохраняется.

• изменение степени окисления атомов;

  Степени окисления атомов не изменяются. Это не окислительно-восстановительная реакция ($Na$ $+1$, $O$ $-2$, $H$ $+1$, $Cl$ $-1$ с обеих сторон).

• выделение или поглощение теплоты;

  Реакция является экзотермической, так как реакции нейтрализации обычно сопровождаются выделением теплоты.

• направление протекания реакции;

  Реакция необратима в условиях разбавленных растворов. Протекает спонтанно.

• участие катализатора;

  Катализатор не участвует.

• наличие границы раздела фаз в реакционной системе;

  Нет, все реагенты и продукты находятся в водном растворе или жидкой фазе (вода). Система гомогенна (жидкость/жидкость).

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

В качестве примера выбран металл железо и сульфат меди(II).

Реакция: $Fe_{(т)} + CuSO_{4(водн)} \rightarrow FeSO_{4(водн)} + Cu_{(т)}$

• соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции;

  Один атом железа реагирует с одной формульной единицей сульфата меди(II), образуя одну формульную единицу сульфата железа(II) и один атом меди. Состав атомов сохраняется.

• изменение степени окисления атомов;

  Железо изменяет степень окисления с $0$ до $+2$. Медь изменяет степень окисления с $+2$ до $0$. Сульфат-ион не изменяется. Это окислительно-восстановительная реакция.

  Схема электронного баланса:

  $Fe^0 \rightarrow Fe^{+2} + 2e^-$ (процесс окисления)

  $Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0$ (процесс восстановления)

• выделение или поглощение теплоты;

  Реакция является экзотермической (выделяется теплота).

• направление протекания реакции;

  Реакция необратима, так как железо является более активным металлом, чем медь. Протекает спонтанно.

• участие катализатора;

  Катализатор не участвует.

• наличие границы раздела фаз в реакционной системе;

  Да, присутствует граница раздела фаз: твердое железо реагирует с водным раствором сульфата меди(II), образуя твердую медь и водный раствор сульфата железа(II). Граница раздела: твердое/жидкость.

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.

Представлены три примера реакций различных типов:

Пример 1: Реакция обмена с образованием осадка (неокислительно-восстановительная реакция)

Реакция: $BaCl_{2(водн)} + Na_2SO_{4(водн)} \rightarrow BaSO_{4(т)} \downarrow + 2NaCl_{(водн)}$

• соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции;

  Одна формульная единица хлорида бария реагирует с одной формульной единицей сульфата натрия, образуя одну формульную единицу сульфата бария (осадок) и две формульные единицы хлорида натрия. Состав атомов сохраняется.

• изменение степени окисления атомов;

  Степени окисления атомов не изменяются. Это не окислительно-восстановительная реакция.

• выделение или поглощение теплоты;

  Реакции осаждения обычно сопровождаются незначительным выделением или поглощением теплоты, но чаще являются слабо экзотермическими.

• направление протекания реакции;

  Реакция необратима вследствие образования нерастворимого осадка. Протекает спонтанно.

• участие катализатора;

  Катализатор не участвует.

• наличие границы раздела фаз в реакционной системе;

  Да, присутствует граница раздела фаз: смешение двух водных растворов приводит к образованию твердого осадка. Граница раздела: жидкость/твердое.

Пример 2: Реакция разложения с катализатором (окислительно-восстановительная реакция)

Реакция: $2H_2O_{2(водн)} \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O_{(ж)} + O_{2(г)} \uparrow$

• соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции;

  Две молекулы пероксида водорода разлагаются, образуя две молекулы воды и одну молекулу газообразного кислорода. Состав атомов сохраняется.

• изменение степени окисления атомов;

  Кислород в пероксиде водорода имеет степень окисления $-1$. В воде он имеет степень окисления $-2$, а в молекуле кислорода $-0$. Это окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования.

  Схема электронного баланса:

  $2O^{-1} \rightarrow O_2^0 + 2e^-$ (процесс окисления)

  $2O^{-1} + 2e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (процесс восстановления)

  Общий баланс: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$

• выделение или поглощение теплоты;

  Реакция является экзотермической.

• направление протекания реакции;

  Реакция необратима. Протекает спонтанно, особенно в присутствии катализатора.

• участие катализатора;

  Да, диоксид марганца ($MnO_2$) выступает в роли катализатора, ускоряя разложение пероксида водорода.

• наличие границы раздела фаз в реакционной системе;

  Да, присутствует граница раздела фаз: водный раствор пероксида водорода образует жидкую воду и газообразный кислород. Катализатор является твердым веществом. Граница раздела: жидкость/газ/твердое.

Пример 3: Реакция замещения (металл + кислота, окислительно-восстановительная реакция с выделением газа)

Реакция: $Zn_{(т)} + 2HCl_{(водн)} \rightarrow ZnCl_{2(водн)} + H_{2(г)} \uparrow$

• соотношение числа и состава исходных веществ и продуктов реакции;

  Один атом цинка реагирует с двумя молекулами соляной кислоты, образуя одну формульную единицу хлорида цинка и одну молекулу газообразного водорода. Состав атомов сохраняется.

• изменение степени окисления атомов;

  Цинк изменяет степень окисления с $0$ до $+2$. Водород изменяет степень окисления с $+1$ до $0$. Это окислительно-восстановительная реакция.

  Схема электронного баланса:

  $Zn^0 \rightarrow Zn^{+2} + 2e^-$ (процесс окисления)

  $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (процесс восстановления)

• выделение или поглощение теплоты;

  Реакция является экзотермической.

• направление протекания реакции;

  Реакция необратима. Протекает спонтанно.

• участие катализатора;

  Катализатор не участвует. Однако скорость реакции может зависеть от чистоты цинка (примеси могут образовывать локальные гальванические элементы).

• наличие границы раздела фаз в реакционной системе;

  Да, присутствует граница раздела фаз: твердый цинк реагирует с водным раствором кислоты, образуя водный раствор соли и газообразный водород. Граница раздела: твердое/жидкость/газ.