Część IV

Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii
dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego
Inżynieria Środowiska
w ramach projektu „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość”
Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Typy reakcji chemicznych w chemii nieorganicznej
Reakcja chemiczna – przemiana, podczas której jedne substancje (substraty) przekształcają
się w inne (produkty);
reakcja chemiczna
Substraty
Produkty
1. Podział ze względu na liczbę substratów i produktów
 reakcja syntezy (łączenia) – dwa lub więcej substraty łączą się w jeden produkt
np. 2Mg + O2 = 2MgO
 reakcja rozkładu (analizy) – substancja złożona w wyniku reakcji rozpada się na dwie
lub więcej substancji prostszych np.
T
CaCO3
CaO + CO2
 Reakcja wymiany – polega na przekształceniu dwóch lub więcej substratów w dwa lub
więcej produktów.
 pojedynczej - kiedy dwie lub więcej substancji prostych i złożonych przekształca się
w dwie lub więcej substancji, przy czym jedna z nich jest prosta
np. Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2 ↑
 podwójnej – gdy dwie lub więcej substancji złożonych w wyniku reakcji przekształca
się w dwie lub więcej substancji złożonych
np. 3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O
2. Ze względu na stopień utlenienia atomów:
 reakcje przebiegające bez zmiany stopnia utlenienia np.
+II -II +I
+I -I
+II -I
+I -II
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
 reakcje podczas których następuje zmiana stopni utlenienia atomów – reakcje
utleniania – redukcji (redoks) np.
+IV -II
+I -I
+II
-I
+I -II
0
PbO2 + 4 HCl = PbCl2 + Cl2 + 2 H2O
Stopień utlenienia pierwiastka – to liczba dodatnich bądź ujemnych ładunków elementarnych,
które uzyskałby dany atom, gdyby wszystkie wiązania w cząsteczce były jonowe.
 reakcje redoks międzycząsteczkowe lub międzyatomowe – wymiana elektronów
następuje pomiędzy różnymi atomami, cząsteczkami, jonami np.
0
+V
+VI
+II
S + 2 HNO3 = H2SO4 + 2 NO
 reakcje redoks wewnątrzcząsteczkowe – wymiana elektronów następuje pomiędzy
dwoma różnymi atomami należącymi do jednej cząsteczki np.
+V -II
0
-I
KClO3 = 3/2 O2 + KCl
 reakcje dysproporcjonowania – wymiana elektronów następuje pomiędzy dwoma
jednakowymi atomami, cząsteczkami bądź jonami, w wyniku czego część atomów
ulega redukcji a część utlenieniu np.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
+V
+VII
-I
4 KClO3 = 3 KClO4 + KCl
3. Podział ze względu na efekt energetyczny towarzyszący reakcji:
 reakcje egzoenergetyczne – następuje przepływ energii od reagentów do otoczenia np.
spalanie węgla (entalpia reakcji ∆H < 0)
 reakcje endoenergetyczne – energia przepływa z otoczenia do reagentów np.
termiczny rozkład węglanu wapnia (entalpia reakcji ∆H > 0).
4. Reakcje charakterystyczne, spełniające określone warunki np.
 reakcje zobojętniania – reakcje wodorotlenku z kwasem,
np. NaOH + HCl = NaCl + H2O
 reakcje strącania – reakcje przebiegające w roztworze, których trudno rozpuszczalny
produkt reakcji wydziela się w postaci osadu,
np. AgNO3 + HCl = AgCl ↓+ HNO3
 roztwarzanie – reakcja chemiczna ciała stałego z cieczą, w wyniku której powstaje
produkt rozpuszczalny w tej cieczy,
np. 2Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2↑
5. Reakcje odwracalne i nieodwracalne
 reakcje nieodwracalne – reakcje, które prowadzą do całkowitego zużycia się któregoś
z reagentów (substratu lub produktu) np. poprzez opuszczenie środowiska reakcji
w postaci gazu lub tworzenie się osadu trudno rozpuszczalnego związku np.
BaCl2 + K2SO4 = BaSO4 ↓ + 2 KCl
 Reakcje odwracalne – przebiegają w obu kierunkach wg tego samego równania
reakcji. Reakcja ta nie przebiega do końca w żadnym kierunku, a reagenty
w zależności od kierunku reakcji są substratami bądź produktami reakcji. Pomiędzy
substratami i produktami ustala się stan równowagi dynamicznej, a zależność stężeń
reagentów określona jest przez prawo działania mas.
[Prawo działania mas (Guldberga, Waagego) – w stanie równowagi chemicznej,
stosunek iloczynu stężeń produktów podniesionych do odpowiednich potęg do iloczynu
stężeń substratów podniesionych do odpowiednich potęg, jest wielkością stałą w danej
temperaturze, dla danej reakcji].
Przykładem reakcji odwracalnej może być reakcja tworzenia amoniaku zgodnie ze
schematem:
3H2 + N2
2NH3
6. Reakcje homogeniczne i heterogeniczne
 reakcje homogeniczne – jednofazowe, reagenty biorące udział w reakcji chemicznej
występują w jednej fazie np. gazowej w przypadku reakcji:
H2 (g) + Cl2 (g) = 2 HCl (g)
 reakcje heterogeniczne – wielofazowe, zachodzące na granicy kilku faz np. ciała
stałego i gazu:
C (s) + O2 (g) = CO2 (g)
7. Równania reakcji chemicznych
Przemiany chemiczne przedstawiane są przy pomocy równań chemicznych, czyli
zapisu przebiegu procesu chemicznego zawierającego symbole lub/i wzory substratów
i produktów reakcji. Przed wzorami lub symbolami reagentów umieszcza się liczby zwane
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
współczynnikami stechiometrycznymi, które wskazują liczbę cząsteczek biorących udział
w reakcji chemicznej, np.
współczynniki stechiometryczne
2 Mg + O2 = 2 MgO
indeks stechiometryczny
Liczbę atomów pierwiastka w reagencie występującym w równaniu chemicznym określa się
poprzez iloczyn współczynnika stechiometrycznego i indeksu stechiometrycznego np. 2 MgO
zawiera: 2∙1 = 2 atomów magnezu i 2∙1 = 2 atomów tlenu.
Liczba atomów danego pierwiastka przed reakcją i po reakcji jest jednakowa, a dobranie
wszystkich niezbędnych współczynników w równaniu stanowi o uzgodnieniu równania
reakcji chemicznej.
Zadania:
1.Ułóż przykładowe równania reakcji i podaj nazwy systematyczne reagentów:
a) syntezy i analizy, w których powstaje tlenek miedzi(II),
b) analizy i wymiany w wyniku których tworzy się wodór cząsteczkowy.
2. Wskaż, które z podanych równań reakcji chemicznych odpowiadają reakcjom endoi egzotermicznym.
a) H2 + I2 = 2 HI
b) 2 CO + O2 = 2 CO2
c) Fe2O3 + Al = Al2O3 + 2Fe
T
d) CaCO3
CaO + CO2
∆H = 52kJ
∆H = - 570 kJ
∆H = - 848 kJ
∆H = 182 kJ
3. Określ jaki to typ reakcji, uzgodnij równanie reakcji oraz nazwij substraty i produkty.
a) AgNO3 + Zn = Zn(NO3)2 + Ag
b) KOH + H3PO4 = K3PO4 + H20
c) HgO
T
Hg + O2
d) H2 + O2 = H2O
e) Mg + CuCl2 = MgCl2 + Cu
f) NH4HCO3
T
NH3 + H2O + CO2
g) H2 + Cl2 = HCl
4. Wskaż poprawne stwierdzenie:
a) w reakcji 1 mola glinu z 2 molami chlorowodoru powstaje 1 chlorku glinu i 1 mol
wodoru,
b) w reakcji 2 moli wodorotlenku sodu z jednym molem kwasu siarkowego(VI) powstaje
1 mol siarczanu(VI) sodu i 2 mole wody,
c) w reakcji 1 mola żelaza z 1 molem siarki powstaje 1 mol siarczku żelaza(II),
d) odpowiedzi b) i c) są poprawne.
5. Uzgodnij następujące równania reakcji chemicznych oraz nazwij produkty reakcji.
a) CuO = Cu + O2 ↑
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
b) Cu + S = Cu2S
c) NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Cu(OH)2 ↓
d) CaCO3 + HCl = CaCl2 + CO2 ↑ + H2O
e) Mg + O2 = MgO
f) HCl + Zn = ZnCl2 + H2 ↑
g) Ga2O3 + H2SiO3 = Ga2(SiO3)3 + H2O
6. Podczas spalania związków organicznych powstaje tlenek węgla(IV) i woda np.
C3H8 + 5 O2 = 3 CO2 + 4 H2O
Ułóż równania reakcji spalania następujących węglowodorów:
CH4, C2H4, C2H6, C4H10, C5H10
7. Podczas termicznego rozkładu nadmanganianu potasu powstają: manganian(VI) potasu,
dwutlenek manganu i tlen. Ułóż równanie zachodzącej reakcji chemicznej i uzgodnij
współczynniki stechiometryczne w równaniu.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego