Классификация химических реакций по разнообразным признакам

Автор: Дараган Людмила Владимировна

Организация: ГБОУ ЛНР «ЛМБЛИ»

Населенный пункт: ЛНР, г.Луганск

Цели и задачи:

 

-образовательные:

обобщить и систематизировать знания учащихся о типах химических реакций, расстановке коэффициентов в уравнениях химических реакций;

-воспитательные:

формировать знания учащихся о химических уравнениях на примерах классификации уравнений реакций по разнообразным признакам, связи исторического прошлого человечества и объяснения исторических событий с точки зрения научных открытий современности;

-развивающие:

развивать умения и навыки определения типов химических реакций по уравнению химической реакции, по схематическому изображению химического процесса, математическое мышление, умение сопоставлять исторические факты и делать выводы на основе анализа.

 

Тип урока:

Изучение новых знаний.

 

Оборудование:

Мультимедийная доска, проектор, Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, презентация в формате Power point, пробирки с уксусной кислотой и карбонатом кальция.

 

Методы и приемы:

Информационно - рецептивный, наблюдение, рассказ учителя, химический эксперимент, составление опорного конспекта.

 

 

План урока:

 

I. Организационный момент.

II. Мотивация познавательной деятельности.

III. Актуализация опорных знаний и умений.

IV. Изучение нового материала.

V. Закрепление нового материала.

VI. Итог урока.

VII. Домашнее задание.

 

Ход урока:

 

I. Организация класса. Эмоциональный настрой.

Учитель:

-Добрый день, дорогие ребята! На нашем сегодняшнем уроке мне хотелось бы более подробно осветить один из ключевых моментов в изучении нашей дисциплины, без которого понятие самой науки становится размытым. Знание химии, как науки, невозможно без знания химических процессов, протекающих в природе и неумения правильно составить, записать и классифицировать химические реакции. Сегодня мы с вами продолжим дальнейшее изучение этой удивительной науки и научимся классифицировать огромное количество химических реакций по разнообразным признакам.

 

2. Мотивация учебной деятельности.

 

Учитель:

 

Люди познавали природу с древнейших времен. Эти знания накапливались и передавались из поколения в поколение. Человек, изучая свойства веществ, пытался их изменить. При этом он смешивал, подвергал обработке огнем, измельчал и растворял в воде различные вещества . То есть, он проводили химические эксперименты. А ход химического эксперимента, как вы уже знаете, можно коротко записать в виде уравнения реакции, в которых указаны реагенты и продукты реакции Существуют также такие реакции, которые сопровождаются выделением или поглощением энергии, идущие в присутствии катализатора и другие. Сегодня на уроке мы будем классифицировать реакции по различным признакам.

 

Проблемный вопрос:

В исторических хрониках упоминается пари египетской царицы Клеопатры с Антонием. Суть пари заключалась в том, что она сама может съесть за один прием пищу, на которую будет истрачено несколько сотен тысяч сестерциев (денежная единица в Египте того времени) . Когда в конце пиршества Антоний подсчитал общую сумму расходов, Клеопатра сказала: «Теперь я попробую потратить оговоренную сумму на себя прямо сейчас!». Царица сняла серьги с двумя огромными жемчужинами, каждая из которых стоила больше половины суммы, заявленной в пари, вынула одну из жемчужин, бросила её в чашу с уксусом, подождала некоторое время и выпила содержимое. Как вы думаете, какая химическая реакция лежит в основе столь рискованного, на первый взгляд, шага царицы?

 

III. Актуализация опорных знаний:

 

Учитель:

- Но, прежде чем мы приступим к изучению нового материала, давайте вспомним, какие особенности сопровождают течение следующих химических процессов. Для этого мы выполним задание №1,в котором вам необходимо будет закончить уравнения следующих химических реакций:

 

1. BaCO3 =

2. Fe + Cl2 =

3. CaO + H2O =

4. Zn + H2SO4 =

и указать особенности их протекания:

 

Учитель:

- Задание № 2. Запишите, пожалуйста, уравнение реакции горения метана СН4. Назовите признаки протекания данного химического процесса.

 

Учитель:

 

- Давайте проанализируем, как вы справились с заданием № 1.

 

Отвечает вызванный учащийся:

- В ходе первого процесса, который происходит при нагревании, происходит разложение карбоната бария с образованием оксидов бария и углерода (IV). Оксид углерода, как известно, летучее соединение. В ходе второго процесса образуется хлорид железа (III), сложное вещество. Третий процесс иллюстрирует один из способов получения оснований, в данном случае, это гидроксид кальция. В ходе четвертого процесса образуется соль металла – сульфат цинка и выделяется водород.

 

Учитель:

- А теперь анализируем задание № 2.

 

Отвечает вызванный учащийся:

- Особенностью реакции горения метана является выделение большого количества тепла. Продуктами реакции является углекислый газ и вода.

 

IV. Изучение нового материала:

 

Учитель:

Как вы заметили из предыдущего задания, ни одна из представленных химических реакций не похожа на другую, ни одна из них не идет по единой схеме, каждая имеет свои особенности, отличающие ее от многообразия других реакций.

Именно поэтому так важно классифицировать химические процессы. Существует несколько классификаций, которые учитывают разные признаки течения реакций. Вот основные из них:

По количеству и составу исходных веществ и продуктов реакции.

По тепловому эффекту.

По обратимости.

По изменению степени окисления.

По агрегатному состоянию веществ.

По наличию катализатора.

 

Учитель:

- Как вы видите, первым признаком, по которому мы будем классифицировать все химические процессы, является количество и состав исходных веществ и продуктов реакции. Существует четыре основных типа таких реакций. Первый из них – реакции соединения. Это такие реакции, при которых из двух и более простых веществ образуется одно сложное вещество. Схематично эти процессы можно записать следующим образом: А + В = АВ.

Все многообразие реакций соединения можно рассмотреть на примере реакции получения серной кислоты из серы:

1.Получение оксида сры (IV): S + O2 Æ SO2 - из двух простых веществ образуется одно сложное.

2.Получение оксида серы (VI) : 2SO2 + O2 <=> 2SO3 - из простого и сложного веществ образуется одно сложное,

3.Получение серной кислоты: SO3 + H2O = H2SO4 - из двух сложных веществ образуется одно сложное.

 

Учитель:

- Второй тип - реакции разложения, они давно знакомы вам, как и предыдущие реакции соединения. Реакции разложения, это реакции, при которых из одного сложного вещества образуются несколько простых или сложных веществ. Схематично эти процессы можно записать следующим образом: АВ = А + В.

Все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере реакций получения кислорода лабораторными способами:

1) разложение оксида ртути (II):

2HgO ’t 2Hg + O2# - из одного сложного вещества образуются два простых.

2) разложение нитрата калия:

2KNO3 ’t 2KNO2 + O2# - из одного сложного вещества

образуются одно простое и одно сложное.

3) разложение перманганата калия:

2KMnO4 ’t K2MnO4 + MnO2 + O2# - из одного сложного вещества образуются два сложных и одно простое.

 

Учитель:

- Следующий тип - реакции замещения. Это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-либо элемента в сложном веществе. Схематично эти процессы можно записать следующим образом: АВ +С =АС+ В

Примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих свойства металлов:

а) взаимодействие щелочных или щелочноземельных металлов с водой:

2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2#

Ca + 2 H2O = Ca (OH)2 + H2#

б) взаимодействие металлов с кислотами в растворе:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2#

в) взаимодействие металлов с солями в растворе:

Fe + Cu SO4= FeSO4 + Cu$

г) металлотермия:

2 Аl +Cr 2 O 3 = t Al 2O3 + 2Cr$

 

Учитель:

- И последний тип реакций в данной классификации - реакции обмена. Это реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями. Схематично эти процессы можно записать следующим образом: АВ +СD =АС+ ВD.

Примером этих реакций может быть блок реакций,

характеризующих свойства щелочей:

а) реакция нейтрализации, идущая с образованием соли и воды:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2 O

б) реакция между щелочью и солью, идущая с образованием газа:

2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3# + 2 H2O

в) реакция между щелочью и солью, идущая с образованием

осадка:

СиSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 $ + K2SO4

 

Учитель:

- Следующий признак, по которому мы будем классифицировать химические процессы - тепловой эффект химической реакции. Явление теплового эффекта известно людям с древних времен – когда они наблюдали горение или извержение вулкана. Но были и такие процессы, объяснить которые смогли лишь ученые в совсем недавнем прошлом. Вот пример одного из них.

 

Однажды, как рассказывает Библия (Исх. III, I), пророк Моисей пас овец и увидел, «что терновый куст горит огнем, но не сгорает».

Среди синайских песков растет кустарник диптам, который в тех местах зовут «кустом Моисея». В 1960 г. польские ученые вырастили это растение в заповеднике, и в один из жарких летних дней оно действительно «загорелось» голубовато-красным пламенем, оставаясь при этом совершенно невредимым. Исследования показали, что кустарник диптам выделяет летучие эфирные масла. В тихую безветренную погоду концентрация этих легколетучих масел в воздухе вокруг куста резко увеличивается и под действием прямого солнечного света они загораются и быстро сгорают с выделением энергии в основном в форме света. А сам куст остается целым и неповрежденным.

Именно выделение или поглощение энергии в ходе химического процесса лежит в основе понятия тепловой эффект. Количество выделенной или поглощенной в результате реакции энергии называют тепловым эффектом реакции, а уравнение химической реакции с указанием этого эффекта называют термохимическим уравнением.

Пример записи термохимического уравнения:

H2(г)+ Cl2(г) = 2HCl(г) + 92,3 кДж

N2(г) + O2(г) = 2NO – 90,4 кДж

 

Учитель:

 

- Итак, исходя из определения теплового эффекта мы можем классифицировать все химические процессы на две группы. Первая из них объединяет процессы ,идущие с выделением тепла. Такие реакции получили название экзотермические – реакции, протекающие с выделением энергии во внешнюю среду. К ним относятся почти все реакции соединения. Экзотермические реакции, которые протекают с выделением

света, относят к реакциям горения. На пример, горение фосфора.

4Р + 5О2 = 2Р2О5 + Q

 

Учитель:

- Вторая группа данных процессов объединяет процессы, идущие с поглощение тепла. Эти реакции называются эндотермические – реакции, протекающие с поглощением

энергии из внешней среды. К ним относятся почти все реакции разложения. На пример, реакция обжига известняка:

СаСО3 "t CaO + CO2# - Q

- Следующий признак, по которому мы будем классифицировать химические процессы – признак обратимости. По этому признаку все реакции можно разделить на две группы. Первая из них – необратимые химические процессы. Эти процессы протекают в данных условиях только в одном направлении – расходования исходных веществ. К таким реакциям можно отнести все реакции обмена, сопровождающиеся образованием осадка, газа или воды и все реакции горения:

На пример:

СаСО3 = СаО + СО2 #

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2#

Ко второй группе относятся процессы, которые в данных условиях протекают одновременно в двух противоположных направлениях. Эти процессы получили название обратимые химические реакции Таких реакций подавляюще большинство.

На пример:

2SO2 + O2 <=> 2SO3

N2 +3H2 <=> 2NH3

 

Учитель:

- Следующий признак, по которому мы будем классифицировать химические процессы – изменение степеней окисления химических элементов, образующих вещества. По этому признаку все реакции можно разделить на две группы. Первая из них – окислительно – восстановительные реакции. Это реакции, идущие с изменением степеней окисления элементов. К ним относится множество реакций, в том числе все реакции замещения, а так же те реакции соединения и разложения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество, на пример:

0 +1 +2 0 0 0 +2 -2

а) Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2# б) 2Мg + O2 = 2MgO

 

- Вторая группа реакций называется не окислительно – восстановительные или кислотно - основные реакции. Второе название эта группа процессов получила благодаря тому, что, зачастую, в реакциях между кислотами и основаниями степень окисления элементов остается неизменной. Таким образом, можно определить кислотно - основные реакции как реакции, идущие без изменения степеней окисления элементов. К ним относятся все реакции ионного обмена, например:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + Н2СО3

многие реакции соединения :

Li2O + H2O = 2LiOH

а также многие реакции разложения:

2Fe(OH)3 Æ Fe 2O3 + 3H2O

 

Учитель:

- Следующий признаком, по которому мы будем классифицировать химические процессы является агрегатное состояние веществ, вступивших в химическую реакцию. По этому признаку все реакции можно разделить на две группы: гомогенные и гетерогенные. Гомогенные реакции протекают между веществам, находящимися в одинаковом агрегатном состоянии – на пример, газ – газ, жидкость – жидкость.

На пример:

H2 + Cl2 = 2HCl

А гетерогенные, наоборот, происходят на границе раздела фаз – газа и жидкости, твердого тела и жидкости.

На пример:

С + О2 = СО2

 

Учитель:

- Ребята, скажите пожалуйста, а может ли гореть сахар?

 

Ученик:

- Сахар в обычных условиях не горит. Если поднести к куску сахара зажженную спичку, то сахар будет плавиться, но не загорится.

 

Учитель:

- Да, абсолютно с тобой согласна! Но, если на кусочек сахара насыпать совсем немного пепла и снова поднести огонь, то сахар загорится синевато-желтым пламенем с небольшим потрескиванием.

Суть происходящего изменения в поведении сахарозы состоит в том, что зола, содержащая соли щелочных металлов, в основном карбонаты, катализирует процесс горения этого вещества.

Считают, что главная роль здесь принадлежит катализатору - лития карбонату.

Следующий признаком, по которому мы будем классифицировать химические процессы является наличие катализатора – вещества, ускоряющего химический процесс. При этом само вещество не расходуется. По признаку наличия катализатора все реакции можно разделить на две группы. К первой группе относится положительный катализ - процесс, при котором скорости химических реакций увеличиваются и процесс ускоряется. В процессе участвуют вещества - катализаторы. Ко второй группе относится отрицательный катализ - процесс, при котором скорости химических реакций уменьшаются и процесс замедляется.

В процессе участвуют вещества – ингибиторы - вещества, замедляющие химический процесс. При этом само вещество не расходуется.

 

V.Закрепление нового материала:

 

Учитель:

-А теперь давайте приступим к выполнению следующего задания. Расставьте, пожалуйста ,коэффициенты в приведенных уравнениях химических реакций и классифицируйте их по разным признакам:

1. Н2О2 = Н2О + О2 – Q
2. CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O – Q
3. H2 + O2 = H2O + Q
4. C + O2 = CO2 + Q

 

Учитель:

-А теперь давайте проверим, хорошо ли вы справились с заданием. Внимание, правильный ответ:

1. 2Н2О2 =2 Н2О + О2 – Q – реакция разложения, эндотермическая, окислительно-восстановительная, необратимая, гетерогенная, не каталитическая.
2. CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O – Q – реакция обмена, эндотермическая, кислотно-основная, необратимая, гетерогенная, не каталитическая.
3. 2H2 + O2 = 2H2O + Q – реакция соединения, экзотермическая, окислительно-восстановительная, обратимая, гомогенная.
4. C + O2 = CO2 + Q – реакция соединения, экзотермическая, окислительно-восстановительная, необратимая, гетерогенная, не каталитическая.

 

VI. Итог урока:

 

Учитель:

 

-Таким образом, на сегодняшнем уроке мы с вами узнали о том разнообразии химических процессов, которые нас окружают, научились определять типы химических реакций по уравнению химического процесса, потренировались в умении расстановки коэффициентов в уравнениях химических процессов.

А теперь мне хотелось бы услышать ваш ответ на проблемный вопрос, поставленный мной в начале нашего урока - как вы считаете, какая химическая реакция лежит в основе столь рискованного шага царицы Клеопатры - бросить жемчужину в чашу с уксусом и выпить содержимое?

 

Ученик:

 

- Дело в том, что типичный состав жемчуга -более 90 процентов кальция карбоната CaCO3 . По химическому составу жемчуг такой, что может раствориться в любом кислотном растворе. Жемчуг может раствориться в уксусе, в апельсиновом соке, и даже в вине. Основным продуктом этой реакции является ацетат кальция, побочные продукты - углекислый газ и вода. Таким образом, можно сделать вывод, что в результате данного взаимодействия образуются вещества, безопасные для жизни и здоровья человека. Реакция по своему типу относится к реакциям обмена.

 

Учитель:

- Совершенно верно! Как вы уже сказали, состав жемчуга -более 90 процентов кальция карбоната CaCO3. А какие еще вещества имеют такую же формулу?

Ученик:

- Такой же химический состав имеют известняк, мрамор и мел.

Учитель:

- Верно! Самым доступным для нас из перечисленных вами веществ является мел, которым мы пишем на доске. Уксусная кислота так же у нас в наличии. Предлагаю проверить, действительно ли подобная реакция могла довольно легко, быстро и, главное, безопасно позволить Клеопатре выиграть пари!

Для этого в пробирку с 1 мерной ложкой мела я доливаю 10 мл. 9% уксусной кислоты. Как вы понимаете, данная реакция будет происходить с чистым веществом карбонатом кальция и высокой концентрацией уксусной кислоты в растворе, в связи с чем ее скорость будет выше, чем описано в исторических манускриптах.

Как вы можете описать ход данного процесса?

Ученик:

- При взаимодействии мела и избытка 9% уксусной кислоты реакция начинается мгновенно, при этом наблюдается обильное выделение газа.

Учитель:

- Давайте составим уравнение данного процесса.

Ученик у доски:

- Продуктами реакции карбоната кальция и уксусной кислоты являются ацетат кальция и уксусная кислота, которая тут же разлагается на углекислый газ и воду. Уравнение данного процесса можно записать следующей схемой:

СаСО3 + СН3СООН = (СН3СОО)2Са + СО2 +Н2О

Учитель:

-Спасибо, присаживайся.

Оказывается, с помощью науки и тысячи лет назад и сейчас возможно выигрывать такие серьезные пари с самим императором!

 

VII.Домашнее задание:

 

-А теперь запишите, пожалуйста, домашнее задание: устно:

1.Выучить конспект, прочесть материал параграфа, ответить на вопросы после него.

Письменно:

2.Составить схемы протекания окислительно- восстановительных реакций из задания №3.

 

- Благодарю за внимание! До свидания.

 

1. file1.ppt (1,1 МБ)

Опубликовано: 27.10.2025