§ 20. Реакції сполучення

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Які типи речовин є реагентами і продуктами в реакціях сполучення?

У реакціях сполучення реагентами можуть бути як прості, так і складні речовини, а продуктом завжди є одна нова, складніша речовина.

Які речовини називають сульфідами?

Сульфідами називають бінарні сполуки, що містять Сульфур зі ступенем окиснення $-2$, зазвичай у поєднанні з металічними елементами.

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

Хімічне рівняння взаємодії алюмінію з киснем має такий вигляд:
$4Al + 3O_2 = 2Al_2O_3$

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

Для моделювання цієї реакції слід зобразити дві молекули водню (кожна складається з двох з’єднаних кульок) та одну молекулу кисню (дві більші з’єднані кульки). У результаті їхньої взаємодії утворюються дві молекули води, де кожна молекула складається з однієї великої кульки Оксигену та двох менших кульок Гідрогену.

Чи всі оксиди можуть реагувати з киснем?

Не всі оксиди можуть реагувати з киснем. Така взаємодія можлива лише для тих сполук, у яких елемент ще не досяг свого 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.

Взаємодія оксиду з киснем неможлива у випадках, коли хімічний елемент у складі сполуки вже перебуває у своєму вищому ступені окиснення. Наприклад, такі оксиди, як вуглекислий газ ($CO_2$) або сульфур(VI) оксид ($SO_3$), не можуть далі реагувати з киснем, оскільки Карбон і Сульфур у них уже максимально окиснені.

ЗАВДАННЯ

Складіть рівняння реакції сірки з воднем.

Рівняння реакції взаємодії сірки з воднем за нагрівання має такий вигляд:
$H_2 + S \xrightarrow{t} H_2S$

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

Хімічні рівняння взаємодії водню з цими галогенами виглядають так:
$H_2 + F_2 = 2HF$
$H_2 + Cl_2 \xrightarrow{hv} 2HCl$
$H_2 + Br_2 \xrightarrow{t} 2HBr$

ДОСЛІДІТЬ

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

Вапно ($CaO$ або $Ca(OH)_2$) використовують у будівництві для виготовлення штукатурних та мурувальних розчинів, у сільському господарстві для розкислення (нейтралізації) ґрунтів, у цукровій промисловості для очищення соку, а також в екології для очищення стічних вод.

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

«Золотом дурнів» називають мінерал пірит ($FeS_2$). Таку назву він отримав через свій золотаво-жовтий колір та металевий блиск, що робить його візуально схожим на золото і часто вводило в оману недосвідчених золотошукачів.

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.

Реакції сполучення — це хімічні перетворення, у яких із двох або більше речовин утворюється одна нова складна речовина ($A + B = C$). У такі реакції активно вступають метали та неметали: під час взаємодії з киснем вони утворюють оксиди, а з сіркою — сульфіди. Складні речовини також можуть бути реагентами у процесах сполучення (наприклад, взаємодія оксидів з водою). Оксиди — це бінарні сполуки елементів з Оксигеном, а сульфіди — бінарні сполуки елементів 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, може. Прикладом є утворення кислої солі під час взаємодії кальцій карбонату, води та вуглекислого газу в природних умовах (руйнування вапняку):
$CaCO_3 + H_2O + CO_2 = Ca(HCO_3)_2$
Оцінка: Якщо однокласники стверджують, що реагентів може бути лише два, їхня відповідь є неповною, оскільки існують складніші реакції сполучення.

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: $PbS$, $SnS_2$, $Ag_2S$.
  (Примітка: $O_3$ та $S_8$ — прості речовини, $SCl_4$ — хлорид, $H_2SO_4$ — кислота).

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) $2Al + 3S \xrightarrow{t} Al_2S_3$

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

1. $4Cu + O_2 = 2Cu_2O$
2. $2Cu_2O + O_2 = 4CuO$

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:

1. Запишемо рівняння реакції:
   $4P + 5O_2 = 2P_2O_5$
2. Обчислимо кількість речовини фосфору ($M(P) = 31$ г/моль):
   $n(P) = \dfrac{6,2 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$.
3. За рівнянням реакції співвідношення $n(P) : n(O_2) = 4 : 5$.
   $n(O_2) = \dfrac{5}{4} n(P) = \dfrac{0,2 \text{ моль} \cdot 5}{4} = 0,25 \text{ моль}$.
4. Обчислимо 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.
Для реакції потрібне масове співвідношення $65 : 32$. Оскільки маси взято однакові, сірка взята у великому надлишку (її кількість речовини більша). Залишиться сірка.
б) За рівнянням реакції речовини взаємодіють у співвідношенні кількості речовини $1 : 1$. Якщо взято однакові кількості речовини (моль), то 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 ($Au$) є дуже інертним металом, воно не реагує з киснем навіть за високих температур, але може взаємодіяти з галогенами (наприклад, хлором) за нагрівання. Срібло ($Ag$) також стійке до окиснення киснем, але повільно реагує з сіркою (або сірководнем у повітрі), утворюючи чорний наліт сульфіду, а також з галогенами. Порівняно з іншими металами, вони 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 уньому.

Мінералогічний музей ЛНУ імені Івана Франка заснований у 1852 році і є одним із найстаріших та найбагатших музеїв такого типу в Європі. Фонди музею налічують понад 14 тисяч зразків мінералів з усього світу. Експозиція містить унікальні колекції самородних елементів, галогенідів, оксидів (включаючи рідкісні різновиди кварцу), силікатів та сульфідів (зокрема піриту, галеніту). Музей є важливою науковою та навчальною базою для вивчення природних сполук.

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.