Классификация химических реакций в неорганической химии
♦ По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции:
1) Реакции соединения
2) Реакции разложения
3) Реакции замещения
4) Реакции обмена
♦ По обратимости:
1) Необратимые реакции
2) Обратимые реакции
♦ По тепловому эффекту:
1) Экзотермические реакции
2) Эндотермические реакции
♦ По изменению степеней окисления:
1) Реакции без изменения степеней окисления
2) Реакции с изменением степеней окисления или окислительно-восстановительные
Рассмотрим подробнее классификацию по числу и составу веществ и продуктов реакции
1. Реакции соединения - это реакции, в результате которых из двух или нескольких веществ образуется одно новое вещество.
Na2O + H2O -> 2NaOH
2CO + O2 -> 2CO2 и др.
2. Реакции разложения - это реакции, в результате которых из одного вещества образуется несколько новых веществ.
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
2AgNO3 -> 2Ag + 2NO2 + O2 и др.
3. Реакции замещения - реакции между простыми и сложными веществами, при протекании которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в молекуле сложного вещества. В результате таких реакций образуется новое простое вещество и новое сложное вещество.
Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2
Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 + H2 и др.
4. Реакции обмена - это реакции между двумя сложными веществами, при протекании которых их молекулы обмениваются своими составными частями. В результате образуются два новых сложных вещества.
KOH + H2SO4 -> K2SO4 + H2O
CuCl2 + 2NaOH -> Cu(OH)2 + 2NaCl и др.
Рассмотрим некоторые основные правила
1. Экзотермические реакции:
1) Большинство реакций нейтрализации.
2) Реакции активных металлов с водой.
3) Большинство реакций соединения, но нужно помнить 2 исключения. Следующие реакции являются эндотермическими:
- N2 + O2
2NO −Q - H2 + I2 2HI −Q
2. Эндотермические реакции:
1) Большинство реакций разложения (и 2 реакции соединения, см. выше).
3. Реакции в органической химии:
1) Для алканов характерны реакции замещения, протекающие по радикальному механизму.
2) Для алкенов характерны реакции присоединения (например, галогенирования, гидрогалогенирования), протекающие по ионному механизму.
3) Для аренов характерны реакции замещения, которые также протекают по ионному механизму.
Примеры реакций из пособия Д.Ю. Добротина "30 вариантов" 2026 г.:
1. Реакции нейтрализации
гомогенные:
- уксусная кислота и гидроксид натрия (р-р)
CH3−COOH + NaOH CH3−COONa + H2O
- 2HNO3 и Ba(OH)2 (р-р) Ba(NO3)2 + 2H2O
экзотермические:
- азотная кислота и гидроксид натрия
HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O +Q
необратимые:
- HCOOH + NaOH HCOONa + H2O
2. Реакции (при)соединения
экзотермические:
- оксид кальци и вода
CaO + H2O Ca(OH)2
- P2O5 + 3H2O 2H3PO4
- H2O и SO3
H2O + SO3 H2SO4
- S + O2 SO2
окислительно-восстановительные:
- бензол и хлор (УФ-изл.)
C6H6 + 3Cl2 C6H6Cl6
- этилен и бром
CH2=CH2 + Br2 CH2Br−CH2Br
- хлорид железа (II) и хлор
2FeCl2 + Cl2 2FeCl3
- циклопропан и бром
C3H6 + Br2 CH2Br−CH2−CH2Br
- гидрирование пропанона
CH3−CO−CH3 + H2 CH3−CH(OH)−CH3
- образование ортофосфорной кислоты при горении фосфина
PH3 + 2O2 H3PO4
каталитические:
- оксид серы (IV) и кислород
2SO2 + O2 кат. 2SO3
- азот (г.) и водород (г.)
N2 + 3H2 кат, p, t° 2NH3
- синтез аммиака
N2 + 3H2 кат, p, t° 2NH3
- гидратация ацетилена
C2H2 + H2O t°, Hg2+, H+ CH3-CHO
гетерогенные:
- аммиак (г.) и соляная кислота
NH3(г) + HCl NH4Cl
- CO2(г.) + KOH(р-р) KHCO3(р-р)
обратимые:
- оксид серы (IV) и вода
SO2 + H2O ⇔ H2SO3
без изменения степеней окисления:
- NH3(г) + HNO3(р-р) NH4NO3
гомогенные:
- азот и кислород
N2 + O2 2NO
ионные:
- C3H6 + Cl2 C3H6Cl2
- C3H6 + HBr C3H7Br
гидрогалогенирования:
- этилен и хлороводород
H2C=CH2 + HCl CH3-CH2Cl
галогенирования:
- стирол и бром
C6H5-CH=CH2 + Br2C6H5-CHBr-CH2Br
3. Реакции разложения
окислительно-восстановительные:
- нагревание нитрата меди (II)
2Cu(NO3)2 t° 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
- дегидрирование пропана
CH3−CH2−CH3 t°, кат. CH2=CH−CH3 + H2↑
- дегидрирование этана
CH3−CH3 t°, кат. CH2=CH2 + H2↑
- пиролиз метана:
2CH4 t°, p HC≡CH + 3H2
- ароматизация циклогексана
C6H12 t°, кат. C6H6 + 3H2
без изменения степеней окисления:
- нагревание гидроксида железа (III)
Fe(OH)3 t° Fe2O3 + H2O
- Ca(HCO3)2 t° CaCO3 + CO2 + H2O
- NH4Cl t° NH3 + HCl
4. Реакции обмена
гомогенные:
- силикат натрия (р-р) и азотная кислота
Na2SiO3 + 2HNO3 2NaNO3 + H2SiO3
гетерогенные:
- карбонат кальция и соляная кислота
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2↑ + H2O
- взаимодействие гидроксида магния с соляной кислотой
Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O
- гидроксид алюминия и соляная кислота
Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
- H2SO4(конц.) + KCl(тв.) KHSO4(тв.) + HCl(г.)
обратимые:
- гидролиз нитрита натрия
NaNO2 + H2O ⇔ HNO2 + NaOH
- Na2CO3 + H2O ⇔ NaHCO3 + NaOH
необратимые:
- соляная кислота и оксид цинка
2HCl + ZnO ZnCl2 + H2O
- хлорид бария (р-р) и сульфат натрия (р-р)
BaCl2 + Na2SO4 BaSO4↓ + 2NaCl
- хлорид меди (II) и гидроксид натрия (р-р)
CuCl2 + 2NaOH Cu(OH)2↓ + 2NaCl
- нитрат серебра (р-р) и хлорид натрия (р-р)
AgNO3 + NaCl AgCl↓ + NaNO3
без изменения степени окисления:
- фенолят натрия и бромоводород
C6H5−ONa + HBr C6H5−OH + NaBr
5. Реакции замещения
окислительно-восстановительные:
- толуол и хлор (AlCl3)
C6H5−CH3 + Cl2 C6H4Cl−CH3 + HCl
- Толуол и хлор (УФ)
C6H5−CH3 + Cl2 C6H5−CH2Cl + HCl
- фенол и натрий
2C6H5−OH + 2Na 2C6H5−ONa + H2
- фенол и бром (р-р)
C6H5−OH + 3Br2 C6H2Br3−OH + 3HBr
- хлорид железа (II) и цинк
FeCl2 + Zn ZnCl2 + Fe
- нагревание оксида меди (II) в токе водорода
CuO + H2 Cu + H2O
- циклогексан и бром
C6H12 + Br2 C6H11Br + HBr
экзотермические:
- натрий и вода
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 +Q
- калий и вода
2K + 2H2O 2KOH + H2 +Q
- горение сероводорода в недостатке кислорода
2H2S + O2 2S + 2H2O
гетерогенные:
- взаимодействие магния с уксусной кислотой
2CH3−COOH + Mg (CH3−COO)2Mg + H2↑
гомогенные:
- хлорирование метана
CH4 + Cl2 hv CH3Cl + HCl
каталитические:
- C6H6 + CH3Br AlBr3 C6H5-CH3 + HBr
6. Реакции гидрирования
каталитические:
- этилен и водород
CH2=CH2 + H2 t°, p, кат. CH3−CH3
7. Реакции гидрогалогенирования
окислительно-восстановительные:
- C2H4 + HBr CH3−CH2Br
присоединения:
- этилен и хлороводород
H2C=CH2 + HCl CH3-CH2Cl
8. Реакции дегидрогалогенирования
необратимые:
- CH3-CHCl2 + 2NaOH (спирт. р-р) HC≡CH + 2NaCl + 2H2O
9. Реакции гидратации
окислительно-восстановительные:
- ацетилен и вода (Hg2+)
C2H2 + H2O CH3−CHO
каталитические:
- пропен и вода
CH2=CH−CH3 + H2O H+ CH3−CH(OH)−CH3
- CH2=CH2 + H2O H+ CH3-CH2-OH
10. Реакции гидролиза
каталитические:
- этилацетат и вода (H+)
CH3−COO−CH2−CH3 + H2O H+ CH3−COOH + CH3−CH2-OH
необратимые:
- метилацетат и гидроксид натрия (р-р)
CH3−COO−CH3 + NaOH CH3−COONa + CH3−OH
- Na3N и вода
Na3N + 3H2O NH3↑ + 3NaOH
без изменения степеней окисления:
- CH3-CHCl2 + 2NaOH (водн. р-р) CH3-CHO + 2NaCl + H2O
11. Реакции галогенирования
присоединения:
- стирол и бром
C6H5-CH=CH2 + Br2C6H5-CHBr-CH2Br
12. Реакции дегалогенирования
окислительно-восстановительные:
- 1,2-дихлорпропан и магний
CH2Cl−CHCl−CH3 + Mg CH2=CH−CH3 + MgCl2
13. Реакции этерификации
обратимые:
- CH3COOH + C2H5OH ⇔ CH3−COO−C2H5 + H2O
14. Окислительно-восстановительные
необратимые:
- гидроксид железа (II) и пероксид водорода
2Fe(OH)2 + H2O2 2Fe(OH)3
гетерогенные:
- K2MnO4(тв.) + Cl2(г.) KMnO4(тв.) + KCl(тв.)
- обжиг пирита
4FeS2 + 11O2 8SO2 + 2Fe2O3
- этанол и натрий
2C2H5-OH + 2Na 2C2H5ONa + H2
- фосфор и кислород
4P + 5O2 2P2O5
внутримолекулярная:
- 2Mg(NO3)2 2MgO + 4NO2↑ + O2↑
каталитические:
- C6H5-NO2 и H2
C6H5-NO2 + 3H2 кат. C6H5-NH2 + 2H2O
реакции разложения:
- ароматизация циклогексана
C6H12 t°, кат. C6H6 + 3H2
15. Каталитические
обратимые:
- гидролиз этилацетата
CH3-COO-C2H5 + H2O кат. CH3-COOH + C2H5-OH
окислительно-восстановительные:
- C6H5-NO2 и H2
C6H5-NO2 + 3H2 кат. C6H5-NH2 + 2H2O
реакции соединения:
- оксид серы (IV) и кислород
2SO2 + O2 кат. 2SO3
- азот (г.) и водород (г.)
N2 + 3H2 кат, p, t° 2NH3
- синтез аммиака
N2 + 3H2 кат, p, t° 2NH3
- гидратация ацетилена
C2H2 + H2O t°, Hg2+, H+ CH3-CHO
реакции замещения:
- C6H6 + CH3Br AlBr3 C6H5-CH3 + HBr
реакции гидрирования:
- этилен и водород
CH2=CH2 + H2 t°, p, кат. CH3−CH3
реакции гидролиза:
- этилацетат и вода (H+)
CH3−COO−CH2−CH3 + H2O H+ CH3−COOH + CH3−CH2-OH
реакции гидратации:
- пропен и вода
CH2=CH−CH3 + H2O H+ CH3−CH(OH)−CH3
- CH2=CH2 + H2O H+ CH3-CH2-OH
16. Эндотермические
гомогенные:
- N2 + O2 2NO
без изменения степени окисления:
- термолиз гидроксида меди (II)
Cu(OH)2 CuO + H2O
17. Необратимые, гетерогенные:
- CaC2 + H2O C2H2 + Ca(OH)2