Г. Логинова - Сборник основных формул школьного курса химии
(продуктов) – Σ ΔН° (реагентов).
Для реакции аА + bВ +… = dD + еЕ +…
ΔН° = {dΔH°(D) + еΔH°(Е) +…} – {аΔH°(А) + ЬΔH°(В) +…},
где а, b, d, e – стехиометрические количества веществ, соответствующие коэффициентам в уравнении реакции.
Скорость химической реакции
Если за время τ в объеме V количество реагента или продукта изменилось на Δ n, скорость реакции:
Для мономолекулярной реакции А → …:
v = k •
с(А).
Для бимолекулярной реакции А + В → …:
v = k •
с(А) • с(В).
Для тримолекулярной реакции А + В + С → …:
v = k •
с(А) • с(В) • с(С).
Изменение скорости химической реакции
Скорость реакции увеличивают:
1) химически активные реагенты;
2) повышение концентрации реагентов;
3) увеличение поверхности твердых и жидких реагентов;
4) повышение температуры;
5) катализаторы. Скорость реакции уменьшают:
1) химически неактивные реагенты;
2) понижение концентрации реагентов;
3) уменьшение поверхности твердых и жидких реагентов;
4) понижение температуры;
5) ингибиторы.
*Температурный коэффициент скорости (γ) равен числу, которое показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на десять градусов:
Химическое равновесие
*Закон действующих масс для химического равновесия: в состоянии равновесия отношение произведения молярных концентраций продуктов в степенях, равных
их стехиометрическим коэффициентам, к произведению молярных концентраций реагентов в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, при постоянной температуре есть величина постоянная (концентрационная константа равновесия).
В состоянии химического равновесия для обратимой реакции:
аА + bВ + … ↔ dD + fF + …
Кc = [D] d • [F]f …/ [А]а • [В]b …
*Смещение химического равновесия в сторону образования продуктов
1) Увеличение концентрации реагентов;
2) уменьшение концентрации продуктов;
3) увеличение температуры (для эндотермической реакции);
4) уменьшение температуры (для экзотермической реакции);
5) увеличение давления (для реакции, идущей с уменьшением объема);
6) уменьшение давления (для реакции, идущей с увеличением объема).
Обменные реакции в растворе
Электролитическая диссоциация – процесс образования ионов (катионов и анионов) при растворении в воде некоторых веществ.
При электролитической диссоциации кислот образуются катионы водорода и анионы кислоты, например:
HNO3 = Н+ + NO3¯
При электролитической диссоциации оснований образуются катионы металла и гидроксид-ионы, например:
NaOH = Na+ + ОН¯
При электролитической диссоциации солей (средних, двойных, смешанных) образуются катионы металла и анионы кислоты, например:
NaNO3 = Na+ + NO3¯
KAl(SO4)2 = К+ + Al3+ + 2SO42-
При электролитической диссоциации кислых солей образуются катионы металла и гидроанионы кислоты, например:
NaHCO3 = Na+ + HCO3‾
Некоторые сильные кислоты
HBr, HCl, НСlO4, H2Cr2O7, HI, HMnO4, H2SO4, H2SeO4, HNO3, Н2СrO4
Некоторые сильные основания
RbOH, CsOH, КОН, NaOH, LiOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2
Степень диссоциации α – отношение количества продиссоциировавших частиц к количеству исходных частиц.
При постоянном объеме:
Классификация веществ по степени диссоциации
Правило Бертолле
Обменные реакции в растворе протекают необратимо, если в результате образуется осадок, газ, слабый электролит.
Примеры молекулярных и ионных уравнений реакций
1. Молекулярное уравнение: CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl
«Полное» ионное уравнение: Сu2+ + 2Сl¯ + 2Na+ + 2OH¯ = Cu(OH)2↓ + 2Na+ + 2Сl¯
«Краткое» ионное уравнение: Сu2+ + 2OН¯ = Cu(OH)2↓
2. Молекулярное уравнение: FeS(T) + 2HCl = FeCl2 + H2S↑
«Полное» ионное уравнение: FeS + 2Н+ + 2Сl¯ = Fe2+ + 2Сl¯ + H2S↑
«Краткое» ионное уравнение: FeS (T) + 2H+ = Fe2+ + H2S↑
3. Молекулярное уравнение: 3HNO3 + K3PO4 = Н3РO4 + 3KNO3
«Полное» ионное уравнение: 3Н+ + 3NO3¯ + ЗК+ + PO43- = Н3РO4 + 3K+ + 3NO3¯
«Краткое» ионное уравнение: 3Н+ + PO43- = Н3РO4
*Водородный показатель
(рН) рН = – lg[H3O+] = 14 + lg[OH¯]
*Интервал рН для разбавленных водных растворов
рН 7 (нейтральная среда)
Примеры обменных реакций
Реакция нейтрализации – обменная реакция, протекающая при взаимодействии кислоты и основания.
1. Щелочь + сильная кислота: Ва(OН)2 + 2НСl = ВаСl2 + 2Н2O
Ва2+ + 2OН¯ + 2Н+ + 2Сl¯ = Ва2+ + 2Сl¯ + 2Н2O
Н+ + ОН¯ = Н2O
2. Малорастворимое основание + сильная кислота: Сu(ОН)2(т) + 2НСl = СuСl2 + 2Н2O
Сu(ОН)2 + 2Н+ + 2Сl¯ = Сu2+ + 2Сl¯ + 2Н2O
Сu(ОН)2 + 2Н+ = Сu2+ + 2Н2O
*Гидролиз – обменная реакция между веществом и водой без изменения степеней окисления атомов.
1. Необратимый гидролиз бинарных соединений:
Mg3N2 + 6Н2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3
2. Обратимый гидролиз солей:
а) Соль образована катионом сильного основания и анионом сильной кислоты:
NaCl = Na+ + Сl¯
Na+ + Н2O ≠ ;
Сl¯ + Н2O ≠
гидролиз отсутствует; среда нейтральная, рН = 7.
б) Соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты:
Na2S = 2Na+ + S2-
Na+ + H2O ≠
S2- + Н2O ↔ HS¯ + ОН¯
гидролиз по аниону; среда щелочная, рН >7.
в) Соль образована катионом слабого или малорастворимого основания и анионом сильной кислоты:
ZnCl2 = Zn2+ + 2Сl¯
Сl¯ + H2O ≠
Zn2+ + Н2O ↔ ZnOH+ + Н+
гидролиз по катиону; среда кислотная, рН < 7.
г) Соль образована катионом слабого или малорастворимого основания и анионом слабой кислоты:
NH4(CH3COO) = NH4+ + СН3СОО¯
NH4+ + Н2O ↔ NH3 + Н3O+
СН3СОО¯ + Н2O ↔ СН3СООН + ОН¯
гидролиз по катиону и аниону; среда нейтральная, слабо кислотная или слабо щелочная, рН 7, < 7 или >7.
*Среда в растворах кислых солей
1 . Гидрокарбонат-ион:
НСО4¯ + Н2O ↔ Н2СO3 + ОН¯
среда щелочная.
2. Гидроортофосфат-ион:
НРO42- + Н2O ↔ Н2РO4¯ + ОН¯
среда щелочная.
3. Дигидроортофосфат-ион:
Н2РO4¯ + Н2O ↔ НРO42- + Н3O+
среда кислотная.
4. Гидросульфид-ион:
HS¯ + Н2O ↔ H2S + ОН¯
среда щелочная.
5. Гидросульфит-ион:
HSO3¯ + Н2O ↔ SO32- + Н3O+
среда кислотная.
6. Гидросульфат-ион:
HSO4¯ + Н20 = SO42– + Н3O+
среда кислотная.
Окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) протекают с изменением степеней окисления элементов и сопровождаются передачей электронов.
Степень окисления – условный заряд атома элемента, который рассчитывают, исходя из предположения ионного строения вещества.
Для молекулы сумма степеней окисления атомов равна нулю.
Для сложного иона сумма степеней окисления атомов равна заряду иона.
Степени окисления более электроотрицательных элементов отрицательны.
Степени окисления менее электроотрицательных элементов положительны.
Высшие и низшие степени окисления элементов 2-го и 3-го периодов в химических соединениях
Характеристика окислителя и восстановителя
Окислитель принимает электроны, восстанавливается, степень окисления атома-окислителя понижается.
Восстановитель отдает электроны, окисляется, степень окисления атома-восстановителя повышается.
Восстановленные формы некоторых окислителей
HNO3(конц.):
NO3¯ => NO2(г)
HNO3(разб.):
NO3¯ => NO(г)
HNO3(oч. разб.):
NO3¯ => NO4+
Перманганат-ион:
MnO4¯ => Мn2+ (среда кислотная)
МnO4¯ => МnO2 (среда нейтральная)
МnO4¯ => МnO42- (среда щелочная)Дихромат-ион: Cr2O72- => Сr3+ (среда кислотная)
Хромат-ион:
CrO42- => [Сг(ОН)6]3- (среда щелочная)
*Типы окислительно-восстановительных реакцийМежмолекулярные (окислитель и восстановитель входят в состав разных веществ):
Сu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2 + 2Н2O
Внутримолекулярные (окислитель и восстановитель входят в состав одного и того же вещества):
2КСlO3 = 2КСl + 3O2 (катализатор)
Дисмутация (атом одного и того же элемента и окисляется, и восстанавливается):
Сl2 + Н2O ↔ НСl + НСlO
Конмутация (атомы одного и того же элемента с разными степенями окисления приобретают одинаковую степень окисления):
NH4Cl + KNO2 = N2 + 2H2O + KCl
Электрохимический ряд напряжений металлов (ЭХРН)Восстановительные свойства металлов убывают в ряду слева направо:
*Ряд неметалловОкислительные свойства неметаллов увеличиваются в ряду слева направо:
