§ 20. Реакції сполучення

Зміст

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Які типи речовин є реагентами і продуктами в реакціях сполучення?

У реакціях сполучення реагують прості або складні речовини, а утворюється завжди одна нова, складніша речовина.

Які речовини називають сульфідами?

Сульфіди — це бінарні сполуки з Сульфуром (ступінь окиснення $-2$), які найчастіше утворюються з металічними елементами.

Складіть рівняння цієї хімічної реакції (взаємодії алюмінію з киснем).

Рівняння реакції алюмінію з киснем: $$4Al + 3O_2 = 2Al_2O_3$$

Змоделюйте в зошиті або на комп’ютері реакцію водню з киснем, використавши моделі молекул речовин.

Намалюйте дві молекули водню (по дві з’єднані кульки) та одну молекулу кисню (дві більші кульки). Після реакції утворюються дві молекули води: кожна має одну велику кульку Оксигену і дві менші кульки Гідрогену.

Чи всі оксиди можуть реагувати з киснем?

Ні, з киснем реагують лише ті оксиди, де елемент ще не має вищого ступеня окиснення (або максимальної валентності).

ДОСЛІДЖУЄМО ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ

Чи всі оксиди можуть реагувати з киснем? Якщо ні, то коли взаємодія оксиду з киснем неможлива? Візьміть до уваги склад (хімічні формули) оксидів.

Реакція з киснем неможлива, якщо елемент в оксиді вже має вищий ступінь окиснення. Наприклад, вуглекислий газ ($CO_2$) або сульфур(VI) оксид ($SO_3$) не реагують із киснем, бо Карбон і Сульфур у них максимально окиснені.

ЗАВДАННЯ

Складіть рівняння реакції сірки з воднем.

Рівняння реакції сірки з воднем під час нагрівання: $$H_2 + S \xlongequal{t} H_2S$$

Складіть відповідні хімічні рівняння (взаємодії водню з фтором, хлором та бромом).

Рівняння реакцій водню з галогенами:
$$H_2 + F_2 = 2HF$$
$$H_2 + Cl_2 \xlongequal{hv} 2HCl$$
$$H_2 + Br_2 \xlongequal{t} 2HBr$$

ДОСЛІДІТЬ

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, для чого використовують вапно.

Вапно ($CaO$ або $Ca(OH)_2$) застосовують у будівництві (штукатурні та мурувальні розчини), сільському господарстві (розкислення ґрунтів), цукровій промисловості (очищення соку) та для очищення стічних вод.

За відомостями з інтернету з’ясуйте, який мінерал називають «золотом дурнів» і чому.

«Золотом дурнів» називають пірит ($FeS_2$). Завдяки золотаво-жовтому кольору та металевому блиску він схожий на золото, що часто обманювало недосвідчених шукачів.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про реакції сполучення, участь у них металів, неметалів, складних речовин, а також про оксиди і сульфіди.

У реакціях сполучення з кількох речовин утворюється одна нова ($A + B = C$). Метали та неметали реагують з киснем, утворюючи оксиди, а із сіркою — сульфіди. Складні речовини теж вступають у такі реакції (наприклад, оксиди з водою). Оксиди — це бінарні сполуки з Оксигеном, а сульфіди — із Сульфуром.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: «Чи може реакція сполучення відбуватися між трьома різними речовинами одночасно?»
Відповідь: Так. Наприклад, утворення кислої солі під час руйнування вапняку (реакція кальцій карбонату, води та вуглекислого газу):
$$CaCO_3 + H_2O + CO_2 = Ca(HCO_3)_2$$
Оцінка: Якщо відповідь стверджує, що реагентів буває лише два, вона неповна, бо існують складніші реакції.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

213. Укажіть у наведеному переліку формули оксидів і формули сульфідів: $PbS, SO_2, O_3, SCl_4, H_2O, S_8, SnS_2, H_2SO_4, Ag_2S, HgO$.

• Оксиди: $SO_2$, $H_2O$, $HgO$.
• Сульфіди: $PbS$, $SnS_2$, $Ag_2S$.

214. Складіть рівняння реакції між простими речовинами, якщо її продуктом є: а) амоніак $NH_3$; б) оксид $Fe_3O_4$; в) сульфід $Al_2S_3$.

а) $$N_2 + 3H_2 = 2NH_3$$
б) $$3Fe + 2O_2 = Fe_3O_4$$
в) $$2Al + 3S \xlongequal{t} Al_2S_3$$

215. Мідь, реагуючи з киснем, перетворюється на оксид $Cu_2O$, який взаємодіє з киснем з утворенням оксиду $CuO$. Складіть хімічні рівняння обох реакцій.

$$4Cu + O_2 = 2Cu_2O$$
$$2Cu_2O + O_2 = 4CuO$$

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

216. Обчисліть об’єм кисню (за нормальних умов), який взаємодіє з фосфором масою 6,2 г, якщо формула продукту реакції — $P_2O_5$.

Дано:
$m(P) = 6,2 \text{ г}$
Продукт: $P_2O_5$

Знайти:
$V(O_2) – ?$

Розв’язання:
Рівняння реакції: $4P + 5O_2 = 2P_2O_5$
Кількість речовини фосфору ($M(P) = 31$ г/моль):
$n(P) = \dfrac{6,2 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$.
За рівнянням $n(P) : n(O_2) = 4 : 5$.
$n(O_2) = \dfrac{5}{4} n(P) = \dfrac{0,2 \text{ моль} \cdot 5}{4} = 0,25 \text{ моль}$.
Об’єм кисню (н.у., $V_M = 22,4$ л/моль):
$V(O_2) = 0,25 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 5,6 \text{ л}$.

Відповідь: 5,6 л.

АНАЛІЗУЙМО

217. Суміш цинку і сірки нагрівали до завершення взаємодії речовин. Продуктом реакції є сульфід $ZnS$. Чи залишилася після досліду частина реагенту (якого?), якщо в суміші містилися: а) однакові маси простих речовин; б) однакові кількості речовини реагентів?

Рівняння реакції: $$Zn + S = ZnS$$
а) Молярні маси: $M(Zn) = 65$ г/моль, $M(S) = 32$ г/моль.
Масове співвідношення для реакції — $65 : 32$. Оскільки маси однакові, сірка перебуває в надлишку. Залишиться сірка.
б) За рівнянням речовини реагують у співвідношенні $1 : 1$ (моль). За однакових кількостей речовини обидва реагенти прореагують повністю. Залишку не буде.

У КОМАНДІ

218. За відомостями в інтернеті з’ясуйте, з якими простими речовинами взаємодіють золото і срібло. Переконайтеся, що ці метали є хімічно пасивними.

Золото ($Au$) — інертний метал, що не реагує з киснем, але під час нагрівання взаємодіє з галогенами (наприклад, хлором). Срібло ($Ag$) також стійке до кисню, але повільно реагує із сіркою та сірководнем (утворюється чорний наліт сульфіду), а також з галогенами. Обидва метали є хімічно пасивними (благородними).

ШАНС ДЛЯ ТВОРЧОСТІ

219. Використавши інформацію з інтернету, напишіть довідку про мінералогічний музей Львівського національного університету імені Івана Франка і колекцію мінералів у ньому.

Мінералогічний музей ЛНУ імені Івана Франка заснований у 1852 році. Це один із найстаріших і найбагатших музеїв такого типу в Європі. У фондах зберігається понад 14 тисяч зразків з усього світу: самородні елементи, галогеніди, оксиди, силікати та сульфіди. Музей є потужною базою для вивчення природних мінералів.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

220. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Реакція сполучення — Combination reaction
• Реагент — Reactant
• Продукт реакції — Reaction product
• Оксид — Oxide
• Сульфід — Sulfide
• Синтез — Synthesis
• Мінерал — Mineral
• Руда — Ore

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

221. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.