Chemical Reactions · ⁨Химические реакции⁩

Цель обучения 4.1.A: Определить признаки химических и физических изменений вещества.

• 4.1.A.1 Физическое изменение происходит, когда вещество претерпевает изменение свойств, но не изменения состава. Изменение агрегатного состояния вещества (твердое, жидкое, газообразное) или образование/разделение смесей веществ являются типичными физическими изменениями.
• 4.1.A.2 Химическое изменение происходит, когда вещества превращаются в новые вещества, обычно с другим составом. Выделение тепла или света, образование газа, образование осадка и/или изменение цвета могут служить признаками того, что произошло химическое изменение.

Цель обучения 4.2.A: Изобразить изменения вещества с помощью сбалансированного химического или ионного уравнения: i. Для физических изменений. ii. При заданной информации об идентификаторе реагентов и/или продуктов. iii. Для ионов в данной химической реакции.

• 4.2.A.1 Все физические и химические процессы можно изобразить символически с помощью сбалансированных уравнений.
• 4.2.A.2 Химические уравнения представляют химические изменения. Эти изменения являются результатом перестановки атомов в новые комбинации; таким образом, любое представление химического изменения должно содержать одинаковое количество атомов каждого элемента до и после发生的 изменения. Таким образом, уравнения демонстрируют сохранение массы и заряда в химических реакциях.
• 4.2.A.3 Сбалансированные молекулярные, полные ионные и нетто-ионные уравнения — это различные символические формы, используемые для представления химической реакции. Используемая форма зависит от контекста, в котором она будет применяться.

Цель обучения 4.3.A: Изобразить данную химическую реакцию или физический процесс с помощью согласованной частичной модели.

• 4.3.A.1 Сбалансированные химические уравнения в различных формах можно перевести в символические частичные представления.

Цель обучения 4.4.A: Объяснить связь между макроскопическими характеристиками и взаимодействиями связей для: i. Химических процессов. ii. Физических процессов.

• 4.4.A.1 Процессы, включающие разрыв и/или образование химических связей, обычно классифицируются как химические процессы. Процессы, включающие только изменения межмолекулярных взаимодействий, такие как фазовые переходы, обычно классифицируются как физические процессы.
• 4.4.A.2 Иногда физические процессы включают разрыв химических связей. Например, можно привести убедительные аргументы в том, что растворение соли в воде, рассматриваемое либо как физический, либо как химический процесс, включает разрыв ионных связей и образование ион-дипольных взаимодействий между ионами и растворителем.

Цель обучения 4.5.A: Объяснить изменения количеств реагентов и продуктов на основе сбалансированного уравнения реакции для химического процесса.

• 4.5.A.1 Поскольку атомы должны сохраняться во время химического процесса, возможно рассчитать количество продуктов, используя известные количества реагентов, или рассчитать количества реагентов, зная известные количества продуктов.
• 4.5.A.2 Коэффициенты сбалансированных химических уравнений содержат информацию о пропорциональности количеств веществ, участвующих в реакции. Эти значения можно использовать в химических расчетах, связанных с понятием моля.
• 4.5.A.3 Стохиометрические расчеты можно объединить с законом идеального газа и расчетами, связанными с молярностью, для количественного изучения газов и растворов.

Цель обучения 4.6.A: Определить точку эквивалентности при титровании на основе количеств титранта и аналита, предполагая, что реакция титрования протекает до конца.

• 4.6.A.1 Титрование может использоваться для определения количества аналита в растворе. Титрант имеет известную концентрацию вещества, которое специфически и количественно реагирует с аналитом. Точка эквивалентности титрования достигается, когда аналит полностью расходуется реагирующим веществом из титранта. Точка эквивалентности часто определяется изменением свойства (например, цвета), которое происходит при ее наступлении. Это наблюдаемое событие называется точкой окончания титрования.

Цель обучения 4.7.A: Определять реакцию как кислотно-основную, окислительно-восстановительную или реакцию осаждения.

• 4.7.A.1 Кислотно-основные реакции включают перенос одного или нескольких протонов ($\text{H}^+$-ионов) между химическими видами.
• 4.7.A.2 Окислительно-восстановительные (окислительно-восстановительные) реакции включают перенос одного или нескольких электронов между химическими видами, что отражается в изменении степеней окисления участвующих видов. Горение является важным подклассом окислительно-восстановительных реакций, при котором вещество реагирует с газообразным кислородом. В случае углеводородов продуктами полного горения являются углекислый газ и вода.
• 4.7.A.3 В окислительно-восстановительной реакции электроны передаются от вида, который окисляется, к виду, который восстанавливается.
  • Исключение: Значения терминов «восстановитель» и «окислитель» не будут проверяться на экзамене AP.
• 4.7.A.4 Степени окисления могут быть присвоены каждому из атомов в реактантах и продуктах; это часто является эффективным способом identification окисленных и восстановленных видов в окислительно-восстановительной реакции.
• 4.7.A.5 Реакции осаждения часто включают смешивание ионов в водном растворе для получения нерастворимого или малорастворимого ионного соединения. Все соли натрия, калия, аммония и нитраты растворимы в воде.
  • Исключение: Заучивание наизусть «правил растворимости», кроме тех, которые следуют из 4.7.A.5, не будет проверяться на экзамене AP.

Цель обучения 4.8.A: Определять виды как кислоты и основания Бренстеда-Лоури и/или сопряженные кислотно-основные пары на основе переноса протонов, вовлекающих эти виды.

• 4.8.A.1 По определению, кислота по Бренстеду-Лоури — это донор протона, а основание по Бренстеду-Лоури — это акцептор протона.
• 4.8.A.2 Только в водных растворах вода играет важную роль во многих кислотно-основных реакциях, поскольку её молекулярная структура позволяет ей принимать протоны от и отдавать протоны растворённым видам.
• 4.8.A.3 При ионизации кислоты или основания в воде можно определить сопряженные кислотно-основные пары и сравнить их относительную силу.
  • Исключение: Концепция кислот и оснований Льюиса не будет проверяться на экзамене AP. Акцент в химии AP делается на реакциях в водном растворе.

Цель обучения 4.9.A: Представлять уравнение сбалансированной окислительно-восстановительной реакции с использованием полуреакций.

• 4.9.A.1 Уравнения сбалансированных химических реакций для окислительно-восстановительных процессов могут быть составлены из полуреакций.