Структура понятия «химическая реакция» иэтапы его формирования 1 Понятие «химическая реакция» как система

Приложение

1. Поджигает … вода!

Если смешать порошок металла (цинка или алюминия) с измельченными кристаллами некоторого неметалла, а потом добавить каплю воды, начинается бурная окислительно-восстановительная реакция с выделением теплоты, света и фиолетовых паров. Что это за реакция?

2. Первые спички Немецкий химик Ян Каммерер работал учителем химии. В 1820 г. он

показал своим ученикам рискованный опыт. Смешав под водой воскообразное белое вещество с бесцветным кристаллами соли, полученной французским химиком Бертолле и названной его именем, он добавил клей, а потом погрузил в образовавшееся "тесто" пучок осиновых палочек. Затем палочки были извлечены из смеси и осторожно высушены. Каммерер раздал палочки своим подопечным и попросил провести ими по поверхности стола. Все палочки воспламенились, ученики были в восторге: ведь они держали в руках первые спички. Какие вещества использовал Каммерер?

3. Химический хамелеон

В ХIХ в. для химического анализа различных веществ применялся раствор "хамелеона". В исходном состоянии он был фиолетовым, а при реакциях с восстановителями в кислотной среде обесцвечивался. Если реакции протекали при большом избытке щелочи, раствор становился зеленым. А в нейтральной среде восстановители делали "хамелеона" буро-коричневым. О каком веществе идет речь?

4. Медные фокусы

В 1928 г. чешский химик И. Друце обнаружил, что, если медные стружки залить концентрированной серной кислотой и нагреть до 2000C, получается раствор зеленого цвета. При смешивании этого раствора с безводным метанолом (метиловым спиртом) выпадает белый осадок. Друце попытался растворить этот осадок в воде и получил раствор голубого цвета, а на дне сосуда оказались крупинки металлической меди. Какое вещество получил Друце?

5. Алюминий подвел!

Железную водосточную трубу закрепили на стене дома хомутами из алюминиевого сплава. Через несколько лет во время сильного дождя труба рухнула на тротуар. Оказалось, что крепежные детали из алюминиевого сплава подверглись сильной коррозии, хотя кровля дома, сделанная из того же сплава, безупречно служила уже полтора десятка лет, Почему так сильно отличалось поведение алюминиевых изделий?

6. Обновили!...

Серебряные столовые приборы часто украшают "черненым" рисунком. Подобные узоры можно встретить и на мельхиоровых ложках, вилках и ножах. Однажды после званого ужина все ложки, вилки и ножи, залив мыльной водой, оставили в тазике из оцинкованного железа. Наутро оказалось, что все приборы из серебра и мельхиора стали белыми как снег, а столь ценный "черненый" рисунок пропал. Что же произошло?

7. Химическая "угадай-ка"

В руки учеников попали обрывки бумаги - черновики учителя, готовившего задания для контрольной работы. Все коэффициенты в уравнениях реакций были поставлены правильно. какие же вещества вступили в реакции, если получились следующие продуты:


→H₂SO₄+6NO₂+2H₂O

→H₃PO₄+5NO₂+ H₂O

→H₃PO₄+8NO₂+ 4H₂O

→CSO₄+SO₂+2H₂O

→ CuSO₄+8NO₂+ 4H₂O

→SnO₂+4NO₂+ 2H₂O

→B(OH)₃+3NO₂

8. Ошибка лаборанта Для получения сероводорода на лекциях использовали аппарат Киппа с кусочками сульфида железа и разбавленной соляной кислотой. Но вот на очередную лекцию лаборант вынес аппарат, все внутренние стенки которого были покрыты беловато-желтым налетом, а вместо прозрачного раствора кислоты пузырилась мутная, слегка желтоватая жидкость. Профессор потребовал немедленно унести аппарат и перезарядить его, так как вместо разбавленной соляной в нем оказалась серная кислота, к тому же концентрированная. Что произошло в аппарате Киппа?

9. Цепочка серебряных превращений Химик исследовал поведение иода и серебра в растворах разного с става. Сначала он высыпал порошок иода в нагретый водный раствор гидроксида калия и получил прозрачный бесцветный раствор. После охлаждения он добавил к этому раствору избыток нитрата серебра и получил осадок светло-желтого цвета. Химик фильтрованием отделил раствора осадок, промыл его водой и обработал избытком раствора аммиака. Он заметил, что только часть осадка перешла в раствор, а оставшаяся часть стала более желтой; этот остаток был перенесен в водный раствор сульфида натрия. Выпал черный осадок, который под действием азотной кислоты пожелтел, и при этом выделился бесцветный газ, буреющий на воздухе.

Каков состав получаемых при этих превращениях веществ и как реакции здесь протекают? 10. Простой вопрос Смесь цинка и сульфида цинка обработали концентрированной азотной кислотой и увидели выделение красно-бурого газа. К полученному бесцветному раствору добавили хлорид бария, и выпал белый осадок, нерастворимый в азотной кислоте. Какие вещества содержались в растворе над осадком?

11. Отважный реагент Студент неосмотрительно оставил на столе в фарфоровой чашке кусочек белого фосфора. Фосфор в скором времени вспыхнул, выделяя густые клубы дыма. Недолго думая, студент схватил первую попавшуюся колбу с голубым раствором и надписью "Отходы" и вылил ее содержимое на горящий фосфор. Пламя исчезло. Что это были за отходы, ни кто не знал. Однако студент отметил, что на кусочках фосфора, залитого "отходами", появился красно-коричневый налет. А добавление к остатку "отходов" сульфида натрия вызвало появление черного осадка. Помогите установить состав голубого раствора.

12. Подсказывает ряд напряжений Во время очередного занятия преподаватель обратил внимание учащихся на плакат "Электрохимический ряд напряжений" и подчеркнул два металла - кадмий (левее водорода) и ртуть (правее водорода). Он предложил провести опыты с этими металлами: сначала подействовать на них разбавленной серной кислотой, потом в раствор сульфата кадмия внести капельку ртути, а в раствор сульфата ртути - гранулу кадмия. Предскажите результаты этих опытов.

13. Насмешил! Студент-первокурсник не утруждал себя подготовкой к занятиям и насмешил всех, когда сделал в трех уравнениях реакций десять ошибок:

NaCl + H2SO4(разб) = Cl2↑ + NaHSO4

NaBr + H2SO4(разб) = Br2↑ + NaHSO4

KJ + H2SO4(разб) = I2↑ + KHSO4

Найдите и исправьте ошибки.

Ответы.

Каммерер использовал белый фосфор – P4 и бертолетову соль – хлорат калия KClO3. Гуммиарабик – природный клей. Воспламенение состава вызвано легкостью возгорания белого фосфора от трения. "Поставщиком" кислорода служит хлорат калия. Уравнения реакции таковы: P4 + 5O2 = P4O10, 2 KClO3 = 2 KCl + 3O2↑.

Реакция перманганата калия ("хамелеона") со щавелевой кислотой H2C2O4, сульфитом натрия Na2SO3 и пероксидом водорода H2O2 протекают следующим образом:

5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = 2 MnSO4 + 10 CO2 + K2SO4 + 8 H2O

бесцветный Na2SO3 + 2 KMnO4 + 2 КОН = 2 K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

зеленый 3 H2O2 + 2 KMnO4 = 2 MnO2 ↓ + 3 O2 ↑ + 2 КОН + 2 H2O

бурый осадок 4. Друце получил сульфат меди (I) Cu2SO4:

2 Cu + 2 H2SO4 = Cu2SO4 + SO2 ↑+ 2 H2O, который в водной среде подвергается дисмутации: Cu2SO4 = CuSO4 + Cu↓.

5. В местах соприкосновения железа и алюминия образуются "гальванические пары". Алюминий как более активный в химическом отношении металл играет роль анода – поставщика электронов, а железо – роль катода, принимающего электроны. Поэтому алюминиевые детали при контакте с железом очень быстро разрушаются, вместе с тем защищая от коррозии железные изделия.

6. Серебряную "чернь" наносят специально, это сульфидная "патина". В тазике серебро и цинк образовали гальваническую пару, где мыльная вода послужила электролитом, цинковая поверхность – катодом, а серебро – анодом. На аноде шло выделение водорода и из воды, а на аноде – кислорода. В результате сульфид серебра окислился и сульфидная патина обесцвечивалась: Ag2S + O2 = 2 Ag + SO2↑

7. Вот уравнения этих реакций:

S + 6 HNO3(конц) = H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O

P + 5 HNO3(конц) = H3PO4 + 5 NO2 + H2O

PH3 + 8 HNO3(конц) = H3PO4 + 8 NO2 + 4 H2O

Cu + 2 H2SO4(конц) = CuSO4 + SO2 + 2 H2O

CuS + 8 HNO3(конц) = CuSO4 + 8 NO2 + 4 H2O

Sn + 4 HNO3(конц) = SnO2 + 4 NO2 + 2 H2O

B + 3 HNO3(конц) = B(OH) 3 + 3 NO2.

8. В аппарате Киппа произошла реакция конмутации с выделением серы: 3 FeS + 4 H2SO4(конц) = 3 FeSO4 + 4 S↓ + 4 H2O.

9. В "цепочке" превращений протекали следующие реакции:

6 КОН + 3 I2 = 5 KI + KIO3 + 3 H2O, KI + AgNO3 = AgI↓ + KNO3,

KIO3 + AgNO3 = AgIO3 ↓+ KNO3, AgIO3 + 2 NH3 = [Ag(NH3) 2] IO3,

2AgI+ Na2S =Ag2S+2NaI, 3Ag2S + 8HNO3(разб) = 6AgNO3 + 2NO+ 3S+ 4H2O.

При обработке смеси азотной кислотой протекали реакции:

Zn + 4 HNO3(конц) = Zn(NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O,

ZnS + 10 HNO3(конц) = Zn(NO3) 2 + 8 NO2 + H2SO4 + 4 H2O.

При добавлении хлорида бария выпадает осадок сульфата бария, нерастворимого в кислотах: H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2 HCl. В растворе над осадком остается нитрат цинка Zn(NO3) 2 и соляная кислота HCl.

В колбе находился водный раствор сульфата меди (II), который обезвреживает белый фосфор. При этом идет реакция:

P4 + 10 CuSO4 + 16 H2O = 10 Cu + 4 H3PO4 +10 H2SO4. Добавление сульфида натрия к раствору CuSO4 ведет к выпадению черного осадка CuS:

CuSO4 + Na2S = CuS + Na2SO4.

Ртуть с разбавленной серной кислотой не взаимодействует, а кадмий участвует в реакции: Cd + H2SO4 = CdSO4 + H2. В водном растворе CdSO4 ртуть остается без изменений. В растворе HgSO4 кадмий покрывается мельчайшими капельками ртути, образуя амальгаму (сплав ртути и кадмия): HgSO4 + Cd = CdSO4 + Hg.

Правильно будет так: NaCl + H2SO4(конц) = HCl↑ + NaHSO4 (обменная реакция без нагревания)

2 NaBr + 2 H2SO4(конц) = Br2 + SO2 + Na2SO4 + 2 H2O

8 KI + 5 H2SO4(конц) = 4 I2 + H2S + 4 K2SO4 + 4 H2O.