在中学知识范围内,化学反应类型众多,既会遇到无机物的化学反应,例如酸、碱、盐的合成与分解,又会遇到有机物的化学反应,例如蜡烛的燃烧……
化学反应类型有无机反应和有机反应两大类。
一、无机反应
无机反应就是只有无机物参加的反应,它和有机反应相比,具有反应时间短、副反应相对少等特点。
无机反应有五种主要化学反应:
1,异构化
异构化:(AB):化合物形成结构重组而不改变化学组成物。
2,化学合成
化学合成(化合反应):简记为:A+B=C,二种以上元素或化合物合成一个复杂产物。(即由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。)
3,化学分解
化学分解(分解反应):简记为:A=B+C,化合物分解为构成元素或小分子。(即化合反应的逆反应。它是指一种化合物在特定条件下分解成两种或两种以上较简单的单质或化合物的反应。)
4,置换反应
置换反应(单取代反应):简记为:A+BC=B+AC,表示额外的反应元素取代化合物中的一个元素。(即指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应。)
(置换关系是指组成化合物的某种元素被组成单质的元素所替代。置换反应必为氧化还原反应,但氧化还原反应不一定为置换反应。)
根据反应物和生成物中单质的类别,置换反应有以下4种情况:
①较活泼的金属置换出较不活泼的金属或氢气
②较活泼的非金属置换出较不活泼的非金属
③非金属置换出金属
④金属置换出非金属
5,复分解反应
复分解反应(双取代反应):简记为:AB+CD=AD+CB;在水溶液中(又称离子化的)两个化合物交换元素或离子形成不同的化合物。(即由两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应。)
复分解反应的本质是溶液中的离子结合成难电离的物质(如水)、难溶的物质或挥发性气体,而使复分解反应趋于完成。酸、碱、盐溶液间发生的反应一般是两种化合物相互交换成分而形成的,即参加反应的化合物在水溶液中发生电离离解成自由移动的离子,离子间重新组合成新的化合物,因此酸、碱、盐溶液间的反应一般是复分解反应。复分解反应是离子或者离子团的重新组合,因为此类反应前后各元素的化合价都没有变化,所以复分解反应都不是氧化还原反应。
二、有机反应
有机反应是指涉及有机化合物的化学反应,是有机合成的基础。
有机反应的十二种类型:
1、取代反应
取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
包括:卤代反应、硝化反应、磺化反应、卤代烃的水解反应、酯化反应、酯的水解反应等。由于取代反应广泛存在,几乎所有的有机物都能发生取代反应。
2、加成反应
加成反应是指有机物分子中不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
包括:与氢气的加成反应(烯、炔和苯环的催化加氢;醛、酮催化加氢;油脂的加氢硬化)、与卤素单质的加成反应、与卤化氢的加成反应、与水的加成反应等。只有不饱和有机物才能发生加成反应。
3、消去反应
消去反应是指有机物在适当条件下,从一个分子脱去一个小分子(如水、HX等),而生成不饱和(双键或三键)化合物的反应。包括醇的消去反应和卤代烃的消去反应。在中学阶段,酚不能发生消去反应,并不是所有的醇或卤代烃都能发生消去反应。
4、脱水反应
脱水反应是指有机物在适当条件下,脱去相当于水的组成的氢氧元素的反应。包括分子内脱水(消去反应)和分子间脱水(取代反应)。脱水反应不一定是消去反应,比如乙醇脱水生成乙醚就不属于消去反应。
5、水解反应
广义的水解反应,指的凡是与水发生的反应。中学有机化学里能够与水发生水解反应的物质,一般指的卤代烃水解、酯的水解、油脂的水解(含皂化)、糖类的水解、多肽或蛋白质的水解等。
6、氧化反应
氧化反应是指有机物加氧或去氢的反应。包括:
①醇的催化氧化:羟基的O—H键断裂,与羟基相连的碳原子的C—H键断裂,去掉氢原子形成C=O键;
②醛类及含醛基的化合物与新制碱性Cu(OH)2或银氨溶液的反应;
③乙烯在催化剂存在下氧化成CH3CHO;
④有机物的燃烧、不饱和烃和苯的同系物质使酸性KMnO4溶液褪色等。
⑤苯酚在空气中放置转化成粉红色物质(醌)。
7、还原反应
还原反应指的是有机物加氢或去氧的反应。包括醛、酮、烯、炔、苯及其同系物、酚、不饱和油脂等有机物的催化加氢。
8、酯化反应
酯化反应是指酸和醇作用生成酯和水的反应。酯化反应属于取代反应,但是并非所有生成酯的反应都属于酯化反应,比如CH3COONa+CH3CH2Br----CH3COOCH2CH3+NaBr的反应就不属于酯化反应
9、聚合反应
聚合反应是指由小分子单体相互发生反应生成高分子化合物的反应。包括加聚反应(烯烃、炔烃和二烯烃的加聚反应)和缩聚反应(羟基酸和氨基酸的缩聚反应、二元羧酸和二元醇的缩聚反应和苯酚和甲醛的羟醛缩合反应)。
10、裂化反应
裂化反应是指在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的长链烃,断裂为相对分子质量小、沸点低的短链烃的反应。深度裂化叫裂解。
11、硝化反应
硝化反应是是向有机化合物分子中引入硝基(-NO2)的反应。硝化反应属于取代反应的一类。中学化学的硝化反应包括苯和甲苯的硝化反应。
12、显色反应
显色反应是指将试样中被测组分转变成有色化合物的化学反应。显色反应包括
①苯酚溶液滴加氯化铁溶液后显紫色。
②淀粉溶液加碘水后显蓝色。
③蛋白质(分子中含苯环的)加浓硝酸后显黄色(黄蛋白反应)
化学反应类型中,还有氧化反应、还原反应、氧化还原反应等等……
一、氧化反应
狭义的氧化反应指物质与氧化合;狭义的还原反应指物质失去氧的作用。氧化时氧化值升高;还原时氧化值降低。氧化、还原都指反应物(分子、离子或原子)。氧化也称氧化作用或氧化反应。
广义上来说,失电子为氧化反应,得电子为还原反应。
有机物反应时,把有机物引入氧或脱去氢的作用叫氧化;引入氢或失去氧的作用叫还原。
物质与氧缓慢反应缓缓发热而不发光的氧化叫缓慢氧化,如金属锈蚀、生物呼吸等。
剧烈的发光发热的氧化叫燃烧。
氧化反应特征:
1.物质与氧气发生的化学反应是氧化反应的一种。
2,氧气可以和许多物质发生化学反应。得电子的作用叫还原。
3.一般物质与氧气发生氧化时放热,但是,个别可能吸热如氮气与氧气的反应。电化学中,阳极发生氧化,阴极发生还原。
4.根据氧化剂和氧化工艺的不同,氧化反应主要分为空气(氧气)氧化和化学试剂氧化。
5.化学试剂氧化所用的氧化剂有无机氧化剂和有机氧化剂,无机氧化剂包括:高价金属氧化物、高价金属盐、硝酸、硫酸、氯酸钠、臭氧、过氧化氢等;有机氧化剂一般是缓和的氧化剂,包括硝基物、亚硝基物、过氧酸以及与无机氧化物形成的复合氧化剂。
6.物质所含元素化合价升高的反应,例如,氢气中的氢元素,化合价为0,发生氧化反应时变成+1价的氢离子。这是失去电子(化合价升高)的反应。
二、还原反应、氧化还原反应
还原反应定义:
化学上把物质氧化数降低(得电子)的反应叫作还原反应。
氧化还原反应定义:
氧化还原反应是在反应前后,某种元素的氧化数有变化的化学反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成,即氧化反应和还原反应。
氧化还原反应本质上是发生了电子转移(或偏移),但不局限于不同种元素之间。
氧化还原反应的本质:
氧化还原反应的本质是氧化数有变化,即电子有转移。氧化数升高,即失电子的半反应是氧化反应;氧化数降低,得电子的反应是还原反应。氧化数升高的物质还原对方,自身被氧化,因此叫还原剂,其产物叫氧化产物;氧化数降低的物质氧化对方,自身被还原,因此叫氧化剂,其产物叫还原产物。
即:
还原剂+氧化剂氧化产物+还原产物
一般来说,同一反应中还原产物的还原性比还原剂弱,氧化产物的氧化性比氧化剂弱,这就是所谓“强还原剂制弱还原剂,强氧化剂制弱氧化剂”。
举例:原电池
每一个氧化还原反应都可以做成一个原电池。其中发生氧化反应的一极为阳极,即外电路的负极;还原反应的一极为阴极,即外电路的正极。两个电极之间有电势差(电化学上通常叫电动势),因此反应可以进行,同时可以用来做功。
举例:工业炼铁的反应
这个反应中,三氧化二铁是氧化剂,而一氧化碳是还原剂。
其中,氧化反应最早是指金属或非金属与氧结合形成氧化物的反应,这类反应中另一种元素的氧化数总是升高。还原反应最早是指金属从其化合物中被提炼出来的反应,这类反应中金属的氧化数总是降低。
举例:有机反应
在有机化学中,使有机物分子中碳原子总的氧化态降低的反应称为还原反应。
需要厘清的知识点:
1,大多数无机复分解反应都不是氧化还原反应,因为这些复分解反应中的离子互相交换,不存在电子的转移,各元素的氧化数没有变化
2,置换反应都是氧化还原反应。
3,有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
4,有单质参加反应的化学反应不一定是氧化还原反应。例如,氧气生成臭氧。(仅中学阶段可以如此认为。)
(实际上,氧气生成臭氧,由于存在电子偏移,仍然可以算是氧化还原反应。)
举个具体例子:
蜡烛的燃烧,
既有物理反应又有化学反应。
蜡烛熔化是物理反应,燃烧是化学反应。
物理反应是指物质的状态或存在的形式发生了改变,而物质本身的性质没有变化。
物质的形状和状态发生了变化,但它们的本质没有变化,即没有生成其它新物质。物质发生变化时没有生成新物质,这种变化叫作物理变化。例如,冰融化成水,水加热变成水蒸气,水蒸气遇冷变成小水滴,小水滴受冻变成小冰点。
蜡烛在燃烧受热时,一部分蜡烛发生融化,由固态变成液态,产生流动性,这部蜡烛油流动滴落下来,这就是物理反应。
蜡烛顶部在蜡烛线芯附近,由于被点燃,产生发光、发热的燃烧现象,是化学反应中的氧化反应现象。
具体深入分析:
蜡烛是一种高级脂肪烃组成的混合物,其组成元素是碳和氢。燃烧时,碳会被氧化成二氧化碳或一氧化碳,而氢会被氧化成水。无论产物是什么,产物都不可能只有一种,这就表明蜡烛燃烧的反应一定不是化合反应。而燃烧中有氧气参与且氧元素价态降低所以是氧化反应。
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