Классификация по числу веществ и по изменению степеней окисления

Химических реакций бесконечно много, и чтобы в них ориентироваться, их классифицируют по нескольким независимым признакам. Одна и та же реакция получает несколько характеристик сразу: например, горение водорода — реакция соединения, окислительно-восстановительная, экзотермическая, необратимая. Задание 17 проверяет умение дать реакции все эти характеристики.

По числу и составу веществ

Реакция соединения — из двух или нескольких веществ образуется одно более сложное: \(\ce{A + B -> AB}\).

\[ \ce{CaO + CO2 -> CaCO3}; \qquad \ce{2SO2 + O2 <=>[V2O5] 2SO3}; \qquad \ce{4P + 5O2 -> 2P2O5}; \qquad \ce{NH3 + HCl -> NH4Cl} \]

Реакция разложения — из одного сложного вещества образуются два или несколько: \(\ce{AB -> A + B}\). Разлагаются при нагревании нерастворимые гидроксиды, карбонаты (кроме карбонатов щелочных металлов), нитраты, соли аммония:

\[ \ce{CaCO3 ->[t^\circ] CaO + CO2 ^}; \qquad \ce{Cu(OH)2 ->[t^\circ] CuO + H2O}; \qquad \ce{2KNO3 ->[t^\circ] 2KNO2 + O2 ^} \]

Реакция замещения — атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе: простое + сложное \(\rightarrow\) простое + сложное.

\[ \ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2 ^}; \qquad \ce{Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu}; \qquad \ce{Cl2 + 2KBr -> 2KCl + Br2} \]

Реакция обмена — два сложных вещества обмениваются составными частями: \(\ce{AB + CD -> AD + CB}\). Частный случай — нейтрализация, реакция кислоты с основанием:

\[ \ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O}; \qquad \ce{BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl}; \qquad \ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^} \]

Не каждая реакция укладывается в эти четыре типа. Например, \(\ce{2FeCl3 + Cu -> 2FeCl2 + CuCl2}\) — простое вещество вступает в реакцию, но не вытесняет другое простое, поэтому замещением она не является.

По изменению степеней окисления

Вспомним понятие степени окисления (тема «Валентность и степень окисления»): это условный заряд атома при допущении, что все связи ионные. Если в ходе реакции степени окисления каких-то атомов меняются, реакция окислительно-восстановительная (ОВР); если не меняются — реакция протекает без изменения степеней окисления.

• Все реакции замещения — ОВР: простое вещество (степень окисления 0) превращается в сложное, и наоборот.
• Реакции обмена никогда не бывают ОВР: ионы просто меняют партнёров.
• Реакции соединения и разложения бывают и теми и другими. Соединение \(\ce{2SO2 + O2 -> 2SO3}\) — ОВР (сера \(+4 \rightarrow +6\)), а \(\ce{SO3 + H2O -> H2SO4}\) — нет. Разложение \(\ce{2KMnO4 ->[t^\circ] K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}\) — ОВР, а \(\ce{CaCO3 ->[t^\circ] CaO + CO2 ^}\) — нет.