Протекание химической реакции всегда сопровождается выделением или поглощением энергии (ответ 2). Давайте разберёмся, почему именно это утверждение является универсальным, а остальные — нет.
1) Изменение агрегатного состояния
Изменение агрегатного состояния (например, из твёрдого в жидкое или из жидкого в газообразное) действительно может происходить в процессе химической реакции, но это необязательный признак. Многие реакции протекают, не сопровождаясь изменением агрегатного состояния. Например, взаимодействие двух газов (водорода и кислорода) для образования воды в виде пара или реакция между солями в растворе. Следовательно, изменение агрегатного состояния не является обязательным признаком химической реакции.
2) Выделение/поглощение энергии
Выделение или поглощение энергии — универсальный и обязательный признак химической реакции. В любой реакции происходит разрыв одних химических связей и образование новых, что связано с изменением энергии.
- Если энергии выделяется больше, чем затрачивается на разрыв связей, реакция будет экзотермической (например, горение угля или взаимодействие кислоты с металлом).
- Если, наоборот, требуется больше энергии для разрыва связей, чем выделяется при образовании новых, реакция будет эндотермической (например, фотосинтез или термическое разложение).
Таким образом, изменение энергетического состояния является неизбежным при протекании химической реакции.
3) Изменение цвета вещества
Изменение цвета вещества может быть признаком химической реакции, но это не всегда происходит. Например:
- Взаимодействие кислот и щелочей (нейтрализация) часто протекает без изменения цвета, если не используются индикаторы.
- Горение водорода в кислороде приводит к образованию воды, но при этом никакого изменения цвета не наблюдается.
Таким образом, изменение цвета — это лишь возможный, но не обязательный сопутствующий эффект химической реакции.
4) Изменение занимаемого объёма
Изменение объёма также может сопровождать химическую реакцию, но это не является обязательным признаком. Например, в реакциях, протекающих в растворе, объём может оставаться практически неизменным. Также в случае образования твёрдых осадков из жидких растворов общий объём системы может не меняться. Следовательно, изменение объёма — это необязательный признак.
Итог:
Единственным обязательным признаком химической реакции является выделение или поглощение энергии (ответ 2). Все остальные варианты могут сопутствовать реакции, но не являются универсальными характеристиками.