Главная · 8 класс · Тема 6. Химические реакции
8 класс · тема 6

Химические реакции

Химия — это наука о превращениях. Одни вещества превращаются в другие, и это называется химической реакцией. Узнаем, как отличить реакцию от простого смешивания, как записывать её уравнением и как расставлять коэффициенты — чтобы число атомов слева и справа совпадало.

1. Что такое химическая реакция

Мы уже встречались с понятием «превращение» в теме про смеси: там мы говорили, что смесь можно разделить, но при этом вещества остаются собой. А реакция — это когда сами вещества превращаются в новые.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Химическая реакция — это процесс, при котором одни вещества превращаются в другие, с новыми свойствами.

Физическое явление

Молекулы остаются теми же, меняется только их расположение или состояние.

Лёд тает — вода H₂O стала жидкой. Растворение сахара — молекулы сахара распределились в воде. Гвоздь гнётся — форма изменилась, вещество нет.

Химическое явление (реакция)

Из одних молекул образуются другие. Появляются новые вещества.

Ржавление железа — вместо Fe появляется Fe₂O₃·nH₂O. Горение дров — вместо дерева получаем CO₂, H₂O и золу. Скисание молока — из лактозы образуется молочная кислота.

Как узнать, что реакция произошла

У реакции есть признаки — то, что можно увидеть, услышать или почувствовать. Если видишь хотя бы один из них — почти наверняка идёт химическая реакция.

Выделение газа

Пузырьки, шипение, вулканчик. Так реагирует сода с уксусом.

Выпадение осадка

Из прозрачного раствора выпадают твёрдые частицы — муть, хлопья.

Изменение цвета

Раствор из одного цвета становится другого. Медный купорос синеет от воды.

Выделение тепла и света

Горение, разогрев раствора. Так горит спиртовка, дрова в костре.

Появление запаха

Запах тухлых яиц при реакции сульфида с кислотой, резкий запах аммиака.

+Q или −Q Изменение температуры

Пробирка сама нагревается или охлаждается. Гашение извести — греется, растворение соли — охлаждается.

Не путай!

Растворение сахара в воде — не реакция. Молекулы сахара просто разместились между молекулами воды, но остались сахаром. А вот когда сахар горит или карамелизуется — это уже реакция, появляются новые вещества.

2. Закон сохранения массы

В 1748 году русский учёный Михаил Ломоносов, а через несколько лет француз Антуан Лавуазье установили важнейший закон химии. Он кажется очевидным, но в своё время полностью изменил науку.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ

Масса всех веществ, вступивших в реакцию, равна массе всех веществ, образовавшихся в результате реакции.

2H₂ + O₂ 2H₂O 4 г + 32 г = 36 г 36 г до реакции после реакции Масса не меняется
При реакции водорода с кислородом 4 г H₂ и 32 г O₂ дают 36 г воды. Атомы никуда не деваются — просто по-другому соединяются.

Почему это работает? Потому что при реакции атомы не исчезают и не появляются. Они только перегруппировываются: разрывают одни связи и образуют другие. Сколько атомов было до реакции — столько же и после. А поскольку масса атома постоянна, то и общая масса сохраняется.

Аналогия с конструктором

Представь, что у тебя есть 10 красных и 5 синих кубиков. Ты можешь собрать из них разные фигуры — но общее число кубиков не изменится. Так и в реакции: атомы — «кубики», из них строятся разные «молекулы».

3. Уравнение реакции и коэффициенты

Реакцию записывают уравнением. Слева — что было (реагенты), справа — что получилось (продукты). Стрелка показывает направление реакции.

2H2 + O2 → 2H2O

Числа в уравнении

2H₂ — двойка спереди называется коэффициентом. Она говорит, сколько молекул вещества участвует.

H₂ — двойка внизу называется индексом. Это часть формулы, она говорит, сколько атомов в одной молекуле.

Как их различить

Коэффициент стоит перед формулой и относится ко всей молекуле.

Индекс стоит внутри формулы, внизу и относится к одному атому.

Нельзя менять индексы, чтобы уравнять реакцию! Это будет уже другое вещество.

Ключевое правило: чтобы уравнять реакцию, разрешается менять только коэффициенты — числа перед формулами. Никогда не меняй индексы. Если написать H₂O₂ вместо H₂O — это будет уже не вода, а пероксид водорода.

Зачем вообще уравнивать

Закон сохранения массы требует, чтобы число атомов каждого элемента слева и справа было одинаковым. Если не уравнять — получится, что атомы куда-то исчезли или откуда-то появились. Это невозможно.

УравнениеАтомов H слева / справаАтомов O слева / справаВерно?
H₂ + O₂ → H₂O2 / 22 / 1 ❌нет
H₂ + O₂ → 2H₂O2 / 4 ❌2 / 2нет
2H₂ + O₂ → 2H₂O4 / 4 ✓2 / 2 ✓да
Проверка: после расстановки коэффициентов всегда проверяй — по каждому элементу число атомов слева должно равняться числу справа.

4. Как расставлять коэффициенты (метод подбора)

Это самый частый вопрос у школьников. Есть простой алгоритм, который работает почти всегда.

Шаг 1. Запиши формулы реагентов и продуктов. Не пытайся угадать коэффициенты сразу — сначала просто перепиши.
Шаг 2. Посчитай атомы каждого элемента слева и справа. Составь список: сколько H, сколько O, сколько других элементов.
Шаг 3. Найди элемент, у которого число атомов не совпадает. Обычно начинают с того, который встречается в наибольшем числе веществ — часто это кислород или водород.
Шаг 4. Подбери коэффициент для этого элемента так, чтобы числа сравнялись. Меняй коэффициент у всей молекулы, а не у отдельного атома.
Шаг 5. Пересчитай остальные элементы. Подбор у одного элемента может испортить баланс у другого — тогда снова подбирай.
Шаг 6. Проверь все элементы. Если всё сошлось — уравнение уравнено.
Шаг 7. Сократи коэффициенты, если можно. Все коэффициенты должны быть взаимно простыми — иметь общий делитель только 1. Например, 2, 4, 2 — плохо, надо 1, 2, 1.

Разберём пример: горение метана

CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

Шаг 1. Есть CH₄, O₂ слева. CO₂, H₂O справа.
Шаг 2. Считаем атомы:
C: 1 слева, 1 справа. Углерод в порядке.
H: 4 слева, 2 справа. Не совпадает.
O: 2 слева, 3 справа. Не совпадает.
Шаг 3. Начнём с водорода. Чтобы справа стало 4 H, нужно 2 молекулы H₂O. Ставим коэффициент 2 перед H₂O:
CH4 + O2 → CO2 + 2H2O
Шаг 4. Теперь H: 4 = 4 ✓. Пересчитаем O: слева 2, справа 2 (в CO₂) + 2 (в 2H₂O) = 4. Не хватает. Ставим коэффициент 2 перед O₂:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Шаг 5. Проверяем все элементы:
C: 1 = 1 ✓
H: 4 = 4 ✓
O: 4 = 4 ✓
Шаг 6. Все коэффициенты 1, 2, 1, 2 — взаимно простые. Готово!
Ответ: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

Порядок подбора — не случайный

Обычно начинают с элементов, которые встречаются в одном веществе слева и в одном справа (как углерод в нашем примере). Затем переходят к тем, которые «размазаны» по нескольким веществам (водород, кислород). И в конце — к металлам и другим элементам.

5. Четыре типа химических реакций

Все реакции удобно разбить на четыре типа — по тому, как в них соотносятся исходные вещества и продукты.

тип 1

Реакции соединения

Из нескольких веществ получается одно новое.
A + B → AB

Самый «естественный» тип реакции: атомы сходятся вместе, чтобы образовать более сложное вещество.

Примеры:

2Ca + O2 → 2CaO
H2O + SO3 → H2SO4
CaO + CO2 → CaCO3

В жизни: горение угля, ржавление железа, образование накипи — всё это реакции соединения.

тип 2

Реакции разложения

Из одного вещества получается несколько новых.
AB → A + B

Противоположность соединению. Сложное вещество «разваливается» на части. Часто для этого нужно нагреть или пропустить ток.

Примеры:

2H2O2 → 2H2O + O2↑
CaCO3 →(t°) CaO + CO2↑
2KMnO4 →(t°) K2MnO4 + MnO2 + O2↑

В жизни: разложение пищевой соды при нагревании, обжиг извести, разложение пероксида водорода в аптечке.

тип 3

Реакции замещения

Простое вещество замещает один из атомов в сложном веществе.
A + BC → AC + B

Простое вещество (обычно металл или водород) «вытесняет» другой элемент из сложного соединения. Чаще всего это металл, вытесняющий другой металл или водород из кислоты/соли.

Примеры:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑

В жизни: железный гвоздь в растворе медного купороса покрывается красной медью — так выглядит реакция замещения.

тип 4

Реакции обмена

Два сложных вещества обмениваются своими составными частями.
AB + CD → AD + CB

Оба реагирующих вещества — сложные. Они «меняются» частями: остаток одной молекулы соединяется с остатком другой. Реакция идёт до конца, если образуется осадок, газ или вода.

Примеры:

NaOH + HCl → NaCl + H2O
AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑

В жизни: гашение соды уксусом, «мутное молоко» при добавлении нитрата серебра в соль — это реакции обмена.

Как определить тип реакции

Посчитай, сколько веществ слева и справа — этого почти всегда достаточно.

СлеваСправаТип
2 и более1соединение
12 и болееразложение
простое + сложноепростое + сложноезамещение
сложное + сложноесложное + сложноеобмен

6. Интерактивный уравниватель

Введи уравнение реакции с любыми коэффициентами (можно вообще без них) — программа подберёт правильные коэффициенты и покажет проверку по каждому элементу.

Уравниватель реакций

Попробуй:

7. Разобранные примеры

Пример 1. Горение алюминия

Al + O₂ → Al₂O₃

Шаг 1. Слева: Al — 1, O — 2. Справа: Al — 2, O — 3. Не совпадает ни один.
Шаг 2. Уравняем по алюминию: справа 2, значит, слева нужно 2. Ставим 2 перед Al:
2Al + O2 → Al2O3
Шаг 3. Теперь O: справа 3, слева 2. Наименьшее общее кратное для 2 и 3 — это 6. Ставим 3 перед O₂ и 2 перед Al₂O₃:
2Al + 3O2 → 2Al2O3
Шаг 4. Пересчитаем Al: справа 2 × 2 = 4, слева 2. Нужно 4 перед Al:
4Al + 3O2 → 2Al2O3
Шаг 5. Проверка: Al 4 = 4 ✓, O 6 = 6 ✓.
Ответ: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.

Пример 2. Реакция железа с соляной кислотой (замещение)

Fe + HCl → FeCl₂ + H₂

Шаг 1. Fe: 1 = 1 ✓. H: 1 слева, 2 справа. Cl: 1 слева, 2 справа.
Шаг 2. Уравняем хлор: справа 2, значит слева нужно 2 HCl:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Шаг 3. Проверка: Fe 1=1 ✓, H 2=2 ✓, Cl 2=2 ✓.
Ответ: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑.

Пример 3. Разложение перманганата калия

KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Шаг 1. Калий: 1 слева, 2 справа. Нужно 2 KMnO₄ слева.
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
Шаг 2. Марганец: слева 2, справа 1 + 1 = 2 ✓.
Шаг 3. Кислород: слева 8, справа 4 + 2 + 2 = 8 ✓.
Ответ: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑.

Пример 4. Нейтрализация (обмен)

NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

Шаг 1. Натрий: слева 1, справа 2. Ставим 2 перед NaOH.
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O
Шаг 2. Водород: слева 2 + 2 = 4, справа 2. Ставим 2 перед H₂O.
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
Шаг 3. Проверка: Na 2=2 ✓, O 2+4=6=4+2 ✓, H 4=4 ✓, S 1=1 ✓.
Ответ: 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O.

Пример 5. Расчёт по закону сохранения массы

В реакции 2Mg + O₂ → 2MgO сгорело 6 г магния и получилось 10 г оксида магния. Сколько кислорода вступило в реакцию?

Решение: по закону сохранения массы: масса реагентов = масса продуктов.
m(Mg) + m(O₂) = m(MgO) → 6 + m(O₂) = 10 → m(O₂) = 4 г.
Ответ: 4 г кислорода.

8. Частые ошибки

1. Меняют индексы вместо коэффициентов. H₂ + O₂ → H₂O₂ — это неправильно! Индексы менять нельзя, только коэффициенты: 2H₂ + O₂ → 2H₂O.
2. Ставят коэффициент внутрь формулы. Нельзя написать H2₂O — коэффициент всегда перед формулой.
3. Забывают, что коэффициент относится ко всей молекуле. 2H₂O — это 4 атома H и 2 атома O, а не 2 и 2.
4. Не доводят коэффициенты до взаимно простых. Если получилось 4, 2, 4 — нужно сократить до 2, 1, 2.
5. Путают тип реакции. «Простое + сложное = простое + сложное» — это замещение, а «сложное + сложное = сложное + сложное» — обмен. Считай число веществ и смотри на их состав.
6. Забывают указать значки ↑ и ↓ при выделении газа или выпадении осадка. В школьных задачах это часто обязательно.
7. Пишут «=» вместо «→». В химии реагенты и продукты разделяют стрелкой →, хотя знак = тоже допустим в некоторых учебниках.
8. Считают, что масса сохраняется и в ядерных реакциях. Закон сохранения массы работает только в химии, а не в ядерной физике.

9. Что запомнить

1. Химическая реакция — превращение одних веществ в другие. Признаки: газ, осадок, цвет, запах, тепло/свет.
2. Закон сохранения массы: сколько атомов было, столько и стало. m(реагентов) = m(продуктов).
3. Уравнение: реагенты → продукты. Коэффициенты — числа перед формулами.
4. Менять можно только коэффициенты, не индексы!
5. Алгоритм подбора: считаем атомы → находим несоответствие → подбираем коэффициент → проверяем заново.
6. Четыре типа реакций: соединение, разложение, замещение, обмен.
7. Соединение: A + B → AB. Разложение: AB → A + B.
8. Замещение: A + BC → AC + B. Обмен: AB + CD → AD + CB.

10. Проверь себя

16 вопросов. В одних — выбрать вариант, в других — ввести число или знак.

Что-то осталось непонятным?

Разберём тему один на один: научимся расставлять коэффициенты без ошибок и различать типы реакций с одного взгляда.

Записаться на занятие