Что такое сумма коэффициентов в уравнении химической реакции

Химические реакции

Добро пожаловать в мир явлений, давайте на минутку представим, что с веществами ничего не происходит, они не двигаются, не меняют свою окраску, не горит огонь, не течёт в кране вода и т.д. Это трудно представить, мы не будем наблюдать яркие краски осени, еда не будет иметь вкуса. Земля станет однообразной, если в ней не будут происходить изменения. Эти изменения принято называть явлениями, которые условно называют физические и химические. Подробно разберём данные понятия в нашем уроке

План урока:

Введение

Изменения в веществах принято называть явлениями, которые условно называют физические и химические. Давайте подробно разберём данные понятия, и выделим, в чём состоит их отличие.

Чтобы ответить на данный вопрос, проделаем опыт. Возьмите форму для льда, налейте воды с крана и поставьте в морозилку на пару часов. Не трудно предположить, что вода замёрзнет. Почему? Температура замерзания воды 0°C. Если кусочек льда оставить в комнате, то он растает и снова будет жидкостью. Что произошло с водой? Первое, она поменяла форму, жидкость принимает форму сосуда, а также агрегатное состояние жидкость – твёрдое – жидкость. Но вода осталась водой, т.е. не изменился качественный и количественный состав.

Меняя условия (температуру среды), вода меняет только агрегатное состояние, но никакие больше изменения с ней не происходят, не меняется состав вещества. Такие явления рассматриваются на уроках физики, и они носят название физические.

Примеры данных явлений Вам известен с детства, во время лепки пластилина, от теплоты рук он смягчается. А вспомните свой любимый праздник День Рождения, восковые свечи, которые ставите в торт, если долго придумываете желание, то они станут мягкими. Но что происходит со свечой, когда мы её зажигаем, чтобы загадать желание? Какие процессы происходят во время её горения? В руках она просто смягчается, а во время горения свеча «исчезает», при этом выделяется свет, тепло и газ. Происходят необратимые процессы – образование новых веществ.

Или запишем химическим языком данное явление

Обратите внимание, что качественный состав никак не изменился. Как до, так и после реакции имеется только три элемента: С, О, Н.

Из этого следует, что явления, при которых образуются новые вещества – это химические

Ежесекундно происходят тысячи явлений, мир не стоит на месте, с веществами происходят процессы. Рассмотрим, по каким признакам отличаются физические и химические явления.

Возьмём, к примеру, круговорот воды в природе. Меняя своё агрегатное состояние, она всё также остаётся водой. Самое главное отличие: при физических процессах не образуются новые вещества.

Чтобы понять суть химических явлений предлагаем Вам выполнить ещё один опыт:

Возьмите два стакана, один наполните водой, второй молоком, и оставьте их в тёплом месте на ночь. Проснувшись утром, Вы обнаружите, что внешний вид молока изменился, и не только вид, а вкус и запах. Это яркий пример химической реакции, во время которой происходит изменения вкуса и запаха. Если к образовавшемуся кефиру добавить щепотку соды, наблюдаем выделение пузырьков газа, происходит ещё одна реакция «гашение соды».

Другой пример: качество воды, а именно её твёрдость, легко определить по образованию осадка известняка на чайнике, который легко растворяется в кислоте: уксусной, лимонной. Это также является признаком химической реакции, также как и образование накипи при кипячении.

Следовательно, чтобы отнести какое-либо явление к химическим, сравниваем по следующим признакам:

Физические явления характеризуются сменой агрегатного состояния. Во время химического явления происходят явные изменения, по которым мы можем судить об образовании других веществ.

Уравнения химических реакций

Вещества образуются во время химических процессов. Каждое соединение имеет химическую формулу. Чтобы описать происходящий процесс языком химии, используют уравнения реакций.

Используя постулаты атомно-молекулярного учения, можем сказать, что образование новых веществ является следствием перегруппировки атомов.

Возьмём медную проволоку и нагреем в пламени горелки. Медь металл красного цвета, после нагревания становится чёрной. Что с ней произошло?

Кислород О₂ и медь Cu относятся к простым соединениям, образуют сложное соединение CuO.Чтобы описать данный процесс, используем символы в схеме реакции. Слева от стрелки реагенты, справа находятся продукты реакции.

Обратите внимание на рисунок и на схему. Согласно рисунку, чтобы произошла реакция, берут два атома Меди и одну молекулу кислорода О₂. В следствии образуется две молекулы CuO оксида меди (II). Схема показывает, что до реакции 1 атом меди и молекула кислорода образуют сложное вещество CuO. Так как не появился новый вид атомов, а произошла только их перегруппировка, то их количество должно быть равно. Посмотрев на схему, можно увидеть, что количество отличается:

Как вычислить сумму всех коэффициентов в уравнении реакции

Химическими реакциями называют явления, при которых одни вещества превращаются в другие.

Химическим уравнением называют условную запись химической реакции с помощью формул веществ и коэффициентов.

Признаками химических реакций являются:

• выделение газа
• выпадение или исчезновение осадка
• изменение цвета
• изменение запаха
• выделение тепла и света

Давайте порассуждаем вместе

1. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между оксидом магния и оксидом азота (V) равна

Ответ: Составим уравнение реакции MgO + N₂O₅ = Mg(NO₃)₂ Сумма коэффициентов в уравнении равна 1 + 1 + 1 = 3

2. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между оксидом фосфора (V) и оксидом натрия

Ответ: 3Na₂O + P₂O₅ = 2Na₃PO₄ сумма коэффициентов равна 3+1+2 = 6

3. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между магнием и оксидом углерода (IV)

Ответ: 2Mg + CO₂ = 2MgO + C сумма коэффициентов равна 2 + 1 + 2 + 1 = 6

4. Сумма коэффициентов в левой части уравнения реакции между оксидом железа (II) и алюминием

Ответ: 3FeO + 2Al = Al₂O₃ + 3Fe сумма коэффициентов в левой части равна 3 + 2 = 5

5. Сумма коэффициентов в правой части уравнения реакции термического разложения перманганата калия

Ответ: 2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ сумма коэффициентов в правой части равна 1+ 1 + 1 = 3

6. Сумма коэффициентов в правой части уравнения реакции между оксидом железа (III) и водородом

Ответ: Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O сумма коэффициентов в правой части равна 2 + 3 = 5

7. К физическим явлениям относится процесс

2) плавление свинца

3) скисание молока

4) разложение малахита

Ответ: к физическим явлениям относится процесс плавления свинца, т.к. при физических явлениях изменяется агрегатное состояние, а само вещество не меняется.

Расчёты по уравнениям химических реакций.

Стехиометрия – количественные соотношения между вступающими в реакцию веществами.

Если реагенты вступают в химическое взаимодействие в строго определенных количествах, а в результате реакции образуются вещества, количество которых можно расчитать, то такие реакции называются стехиометрическими.

Законы стехиометрии:

Коэффициенты в химических уравнениях перед формулами химических соединений называются стехиометрическими.

Все расчёты по химическим уравнениям основаны на использовании стехиометрических коэффициентов и связаны с нахождением количеств вещества (чисел молей).

Количество вещества в уравнении реакции (число молей) = коэффициенту перед соответствующей молекулой.

Моль – это такое количество вещества, в котором содержится определённое число частиц (молекул, атомов, ионов), равное постоянной Авогадро:

Выход реакции η – отношение реальной массы продукта m_p к теоретически возможной m_т, выраженное в долях единицы или в процентах.

Если в условии выход продуктов реакции не указан, то в расчетах его принимают равным 100% (количественный выход).

Схема расчёта по уравнениям химических реакций:

1. Составить уравнение химической реакции.
2. Над химическими формулами веществ написать известные и неизвестные величины с единицами измерения.
3. Под химическими формулами веществ с известными и неизвестными записать соответствующие значения этих величин, найденные по уравнению реакций.
4. Составить и решить пропорцию.

Пример. Вычислить массу и количество вещества оксида магния, образовавшегося при полном сгорании 24 г магния.

1. Составим уравнение химической реакции:

2. Под формулами веществ укажем количество вещества (число молей), которое соответствует стехиометрическим коэффициентам:

3. Определим молярную массу магния:

Относительная атомная масса магния Ar_(Mg) = 24.

Т.к. значение молярной массы равно относительной атомной или молекулярной массе, то M_(Mg) = 24 г/моль.

4. По массе вещества, заданной в условии, вычислим количество вещества:

5. Над химической формулой оксида магния MgO, масса которого неизвестна, ставим x моль, над формулой магния Mg пишем его молярную массу:

6. Составим пропорцию:

По правилам решения пропорции:

Количество оксида магния ν_(MgO) = 1 моль.

Как расставлять коэффициенты в химических уравнениях

Содержание:

Все химические реакции, проходящие в окружающем мире можно описать при помощи специальных уравнений, представляющих собой химические формулы и математические знаки с коэффициентами. И от правильно расставленных коэффициентов в химических уравнениях порой зависит не много не мало, а то какой собственно и будет химическая реакция и будет ли она вообще. В нашей статье мы расскажем о том, как правильно расставлять коэффициенты в химии, чтобы химические уравнения были записаны верно.

Пример разбора простых реакций

Главное правило, которым следует руководствоваться при составлении химических уравнений – принцип сохранения энергии вещества, то есть, сколько есть атомов каждого химического элемента в левой части уравнения, столько должно быть и в правой части того же уравнения.

Для примера возьмем химическую реакцию взаимодействия кальция (Ca) с кислородом (O₂)_. Но для начала объясним, почему вообще кислород (как и некоторые другие химических элементы) в химических уравнениях записывается с индексом «2». Дело в том, что одна молекула кислорода имеет 2 атома, поэтому его записывают как O_2. В свою очередь, к примеру, одна молекула воды, состоящая из кислорода и водорода, имеет всем известную формулу H₂O. Это означает, что каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Заметьте, что по своему усмотрению индексы в химических уравнениях и формулах менять нельзя, так как они изначально должны быть написаны правильно.

Теперь вернемся к нашему простому примеру реакции взаимодействия кальция и кислорода. Ее можно записать следующим образом:

О чем говорит эта запись? О том, что в результате химической реакции взаимодействия кальция с кислородом образуется оксид кальция, который записан формулой CaO. Но также обратите внимание, что в правой части оксид кальция мы записали с коэффициентом 2 – 2CaO. Это значит, что каждый из двух атомов кислорода сцепился со своим атомом кальция, но тогда происходит несоответствие – в правой стороне у нас два атома кальция, в то время как в левой только лишь один. А значит, чтобы запись была правильной в левой части мы должны перед кальцием поставить коэффициент 2:

Теперь мы можем проверить наше уравнение – с левой стороны у нас два атома кальция и с правой тоже два, а значит между обеими частями можно вполне справедливо поставить знак равенства:

Разберем еще один простой пример, из взаимодействия кислорода и водорода как мы знаем, рождается одно из самых ценным и необычных веществ во Вселенной (и это без преувеличения) – вода, основа жизни на нашей планете. Образование воды можно записать следующим уравнением:

Но где же здесь закралась ошибка? Давайте разберем: в левой части у нас два атома кислорода, а в правой только один. Значит перед формулой воды необходимо поставить коэффициент 2:

Умножение 2 молекул воды на 2 атома водорода даст нам 4 атома водорода с правой стороны, но ведь с левой стороны атомов водорода лишь два! Значить перед водородом в уравнении мы также должны поставить коэффициент 2 и теперь получим правильное химическое уравнение, где вместо стрелочки → можно уже смело поставить знак равенства.

Пример разбора сложной реакции

Теперь давайте разберем то, как проставлять коэффициенты в более сложных химических уравнениях:

Перед вами запись так званой реакции нейтрализации – взаимодействие кислоты и основания, в результате которого образуются соли и вода.

Что же мы имеем тут: с левой стороны у нас один атом натрия (Na), а с правой индекс говорит, что атомов натрия уже стало два. Значит логично, что химическую формулу основания гидроксида натрия NaOH надо умножить на 2. Или другими словами поставить перед ней коэффициент 2:

Количество серы в серной кислоте (H₂SO₄) и соли сульфате натрия (Na₂SO₄) у нас одинаковое, тут все хорошо, а вот с количеством кислорода и водорода опять несоответствие, с левой стороны кислорода 6, а с правой 5. Водорода с правой стороны 4, а с левой только 2, непорядок. Чтобы правильно записать это химическое уравнение надо сравнять количество кислорода и водорода в левой и правой части уравнения, к счастью тут сделать это просто, надо перед H₂O поставить коэффициент 2.

Таким образом, количество всех химических элементов в правой и левой части уравнения у нас сравнялись, а значит, мы неспроста поставили знак равенства.

Для закрепления материала разберем еще один пример сложного уравнения.

Это уравнение отображает химическую реакцию гидроксида бария (Ba(OH)₂) с азотной кислотой (HNO₃) в результате которой образуется нитрат бария (Ba(NO₃)₂) и вода.

Пример этот нам интересен тем, что тут используются скобки. Они означают, что если множитель стоит за скобками, то каждый элемент умножается на него. Начнем же разбирать это уравнение, первое, что бросается в глаза, несоответствие азота N, слева он один, а вот справа, если принимать во внимание скобки, его уже два. Получим следующее:

Теперь у нас слева стало 4 атома водорода, а справа только 2. Значит, перед формулой воды также ставим коэффициент 2.

Теперь все элементы уравнены, и мы справедливо поставили знак равенства.

Видео

И чтобы окончательно закрепить материал, рекомендуем посмотреть это образовательное видео.

Химическое уравнение

Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов.

Уравнение химической реакции даёт качественную и количественную информацию о химической реакции, реагентах и продуктах реакции; его составление основывается на законах стехиометрии, в первую очередь, законе сохранения массы веществ в химических реакциях. Кроме уравнений используются полные и краткие схемы химических реакций – условные записи, дающие представление о природе реагентов и продуктов, т. е. качественную информацию о химической реакции.

Содержание

История

Сначала не было представления о химических уравнениях, ещё не были известны основные химические законы, но уже в стародавние времена, в алхимический период развития химии начали обозначать химические элементы символами.

С дальнейшим развитием химии менялись представления о символике химических элементов, расширялись знания об их соединениях. С открытием множества химических явлений возникла необходимость в переходе от их словесного описания к более удобной математической записи, используя химические формулы. Первым предложил использовать химические уравнения Жан Бегун (Jean Beguin) в 1615 году в первом учебнике по химии Tyrocinium Chymicum («Начала химии»).

Конец XVIII — начало XIX вв.-становление законов стехиометрии. У истоков этих исследований стоял немецкий ученый И. В. Рихтер. В студенческие годы на него большое впечатление произвели слова его учителя — философа И. Канта о том, что в отдельных направлениях естественных наук истинной науки столько, сколько в ней математики. Рихтер посвятил свою диссертацию использованию математики в химии. Не будучи в сущности химиком, Рихтер ввел первые количественные уравнения химических реакций, стал использовать термин стехиометрия.

Правила составления

В левой части уравнения записывают формулы(формулу) веществ, вступивших в реакцию, соединяя их знаком «плюс». В правой части уравнения записывают формулы(формулу) образовавшихся веществ, также соединенных знаком «плюс». Между частями уравнения ставят стрелку. Затем находят коэффициенты — числа, стоящие перед формулами веществ, чтобы число атомов одинаковых элементов в левой и правой частях уравнения было равным.

Для составления уравнений химических реакций , кроме знания формул реагентов и продуктов реакции, необходимо верно подобрать коэффициенты. Это можно сделать, используя несложные правила:

1. Перед формулой простого вещества можно записывать дробный коэффициент, который показывает количество вещества реагирующих и образующихся веществ.

2. Если в схеме реакции есть формула соли, то вначале уравнивают число ионов, образующих соль.

3. Если участвующие в реакции вещества содержат водород и кислород, то атомы водорода уравнивают в предпоследнюю очередь, а атомы кислорода — в последнюю.

4. Если в схеме реакции имеется несколько формул солей, то необходимо начинать уравнивание с ионов, входящих в состав соли, содержащей большее их число.

Символы в химических уравнениях

Для обозначения различных типов реакций используются следующие символы:

Расстановка коэффициентов в уравнениях

Закон сохранения массы гласит, что количество вещества каждого элемента до реакции равняется количеству вещества каждого элемента после реакции. Таким образом, левая и правая части химического уравнения должны иметь одинаковое количество атомов того или иного элемента. Химическое уравнение должно быть электронейтрально, то есть сумма зарядов в левой и правой части уравнения в сумме должны давать ноль. Одним из способов уравнивания количества атомов в химическом уравнении является подбор коэффициентов методом проб и ошибок. Для более сложных случаев следует использовать систему линейных алгебраических уравнений. Как правило,химические уравнения записываются с наименьшими целочисленными коэффициентами. В случае если перед химической формулой нет коэффициента, подразумевается что он равен единице. Проверка материального баланса, то есть количества атомов с левой и правой части, может быть следующей: перед самой сложной химической формулой ставится коэффициент 1. Далее расставляются коэффициенты перед формулами таким образом, что бы количество атомов каждого из элементов в левой и правой части уравнения было равно. Если один из коэффициентов — дробный, то следует умножить все коэффициенты на число стоящее в знаменателе дробного коэффициента. Если перед формулой коэффициент 1, то его опускают. Пример, расстановка коэффициентов в химической реакции горение метана:

1CH₄ + O₂ CO₂ + H₂O

Количество атомов углерода с левой и правой сторон одинаково. Следующий элемент, который следует уравнять — водород. Слева 4 атома водорода, справа 2, чтобы уравнять количество атомов водорода следует поставить коэффициент 2 перед водой, в результате:

1CH₄ + O₂ CO₂ + 2H₂O

Проверка правильности расстановки коэффициентов в любом химическом уравнении производится подсчетом количества атомов кислорода, если в левой и правой части количество атомов кислорода одинаково, значит коэффициенты расставлены правильно.

1CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O

Перед молекулами CH₄ и CO₂ коэффициент 1 опускают.

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.

Окисление — процесс отдачи электронов, с увеличением степени окисления. При окислении вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества называются донорами электронов, а атомы окислителя — акцепторами электронов. Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель.

Восстановлением называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается. При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента. Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель.

При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо определить восстановитель, окислитель и число отдаваемых и принимаемых электронов. Как правило, коэффициенты подбирают, используя либо метод электронного баланса, либо метод электронно-ионного баланса (иногда последний называют методом полуреакций).

Подбор коэффициентов методом электронного баланса.

В простых уравнениях коэффициенты подбирают поэлементно в соответствии с формулой конечного продукта. В более сложных уравнениях окислительно-восстановительных реакций подбор коэффицентов проводят методом электронного баланса:

1. Записывают схему реакции (формулу реагентов и продуктов), а затем находят элементы, которые повышают и понижают свои степени окисления, и выписывают их отдельно;

2. Составляют уравнения полуреакций восстановления и окисления, соблюдая законы сохранения числа атомов и заряда в каждой полуреакции;

3. Подбирают дополнительные множители для уравнивания полуреакций так, чтобы закон сохранения заряда выполнялся для реакции в целом, для чего число принятых элементов в полуреакциях восстановления делают равным числу отданных элементов в полуреакции окисления;

4. Проставляют (по найденным множителям) стехиометрические коэффициенты в схему реакции (коэффициент 1 опускается);

5. Уравнивают числа атомов тех элементов, которые не изменяют своей степени окисления при протекании реакции (если таких элементов два, то достаточно уравнять число атомов одного из них, а по второму провести проверку). Получают уравнения химической реакции;

6. Проводят проверку по элементу, который не менял свою степень окисления (чаще всего это кислород).

Расстановка коэффициентов в ионных уравнениях

Ионные уравнения — это химические уравнения, в которых электролиты записаны в виде диссоциировавших ионов. Ионные уравнения используются для записи реакций замещения и реакций обмена в водных растворах. Пример, реакция обмена, взаимодействие хлорида кальция и нитрата серебра с образованием осадка хлорида серебра:

CaCl₂(ж) + 2AgNO₃(ж) Ca(NO₃)₂(ж) + 2AgCl(тв)

полное ионное уравнение:

Ca 2+ + 2Cl − + 2Ag + + 2NO₃ − Ca 2+ + 2NO₃ − + 2AgCl(тв)

сокращенное ионное уравнение:

2Cl − (ж) + 2Ag + (ж) 2AgCl(тв)

Ag + + Cl − AgCl(тв)

Ионы Ca 2+ и NO₃ − остаются в растворе, поэтому не являются участниками химической реакции. В реакциях нейтрализации ионное уравнение реакции выглядит следующим образом:

H + + OH − H₂O

Существует несколько реакций нейтрализации, которые дают еще одно мало диссоциирующее вещество помимо воды. Примером может служить реакция гидроксида бария с фосфорной кислотой, так как образуется нерастворимый в воде фосфат бария.

Расчеты по уравнениям химических реакций

С помощью стехиометрических коэффициентов схема химической реакции переходит в ее уравнение, которое в явном виде отражает закон сохранения количества атомов каждого вида при переходе от исходных веществ (реагентов) к продуктам реакции.

Стехиометрические коэффициенты позволяют установить связь между количествами участвующих в реакции веществ на основе следующего правила:

коэффициенты в химическом уравнении задают молярные пропорции (отношения), в которых вступают в реакцию исходные вещества (реагенты) и образуются продукты реакции.

Рассмотрим в качестве примера реакцию синтеза аммиака:

для которой согласно приведенному правилу можно записать

где индексы «пр.» и «обр.» соответствуют количествам прореагировавших и образовавшихся веществ. Последнее соотношение можно представить в ином виде:

или в другой форме ;

б) для веществ H₂ и NH₃: или ;

в) для веществ N₂ и NH₃: или .

Легко видеть, что все пропорции можно объединить и записать в виде:

Последнее равенство является основным расчетным уравнением, связывающим количества прореагировавших веществ и образовавшихся продуктов реакции. При необходимости в это уравнение можно из условия задачи ввести массы и объемы участников реакции, используя обычные соотношения.

Например, для реакции

основное расчетное уравнение имеет вид:

и если в него ввести обычно задаваемые в задачах для твердых веществ их массы, а для газов – объемы, то оно примет следующую форму:

Методика вычисленийс использованием основного расчетного уравнения химической реакции включает в себя несколько общих моментов:

1) Прежде всего определяют опорное вещество,по количеству которого проводят весь последующий расчет. В условии задачи для него задана или масса, или объем, или концентрация, которые, в свою очередь, позволяют вычислить число молей опорного вещества. Как правило, это не составляет большого труда, а исключение относится к так называемым задачам на избыток и недостаток, когда опорное веществонужно выбрать из двух исходных. Дело в том, что при приготовлении реакционной смеси исходные вещества можно смешивать в любых пропорциях, но реагировать друг с другом они будут всегда в строго определенных пропорциях, которые устанавливают для них стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции. В этих условиях вполне возможна ситуация, когда одно из исходных веществ прореагирует полностью, а часть другого останется не прореагировавшей и тогда говорят, что первое вещество взято в недостатке по отношению ко второму и, наоборот, второе вещество находится в избытке по отношению к первому. В данном случае в качестве опорного вещества следует выбрать исходное вещество, взятое в недостатке, поскольку именно его количество будет определять как окончание реакции, так и количества образующихся продуктов.

Как определить опорное вещество, если в задаче указаны данные (массы, объемы и др.) для обоих исходных веществ? Пусть в реакцию вступают два вещества А и В

аА + вВ → продукты реакции ,

а исходные количества этих веществ n₀ (А) и n₀ (В) можно вычислить из условия задачи.

Для ответа на поставленный вопрос нужно сравнить два числа , где возможны три варианта:

I вар. , тогда исходная реакционная смесь называется стехиометрической и в качестве опорного вещества может быть выбрано любое из них – А или В;

II вар. , тогда вещество А взято в избытке и опорным будет вещество В;

III вар. , тогда вещество В будет в избытке и опорным является вещество А.

Окончание необратимых химических реакций в первом варианте происходит в момент одновременного исчезновения обоих исходных веществ, а в двух других – в момент исчезновения вещества, взятого в недостатке, причем в конечной смеси веществ, наряду с продуктами реакции, будет присутствовать не прореагировавший остаток вещества, взятого в избытке.

2) Из основного расчетного уравнения вытекает простоеправило определения числа молейвступивших в реакцию исходных веществ и образовавшихся продуктов по числу молей опорного вещества:

для определения числа молей прореагировавшего или образовавшегося в реакции вещества необходимо число молей опорного вещества разделить на его стехиометрический коэффициент и этот результат умножить на стехиометрический коэффициент определяемого вещества.

Для реакции 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + H₂­,

где опорным веществом, например, является алюминий можно записать:

Определив количества интересующих нас веществ, легко рассчитать их массы, объемы и концентрации, то есть те характеристики участников химической реакции, которые фигурируют в условии задачи.

Таким образом, общая схема расчета по уравнению химической реакции может быть представлена в виде:

1. Необратимая реакция.

Пусть и начальные количества реагентов А и В и , т.е. вещество А взято в избытке, тогда

Правила определения коэффициентов в уравнениях химических реакций

Закон сохранения массы веществ в химических реакциях иллюстрируют уравнения реакций. Уравнение химической реакции записывают с помощью формул веществ и цифр, которые называют коэффициентами. Коэффициенты записывают перед формулами веществ.

Коэффициенты – это множители увеличивающие число атомов элементов в формулах в соответствующее число раз. Они могут быть целыми числами и дробными.

Назначение коэффициентов в том, чтобы увеличить числа атомов каждого элемента в целях достижения их равенства в обеих частях уравнения.

Правило 1. Уравняйте атомы всех элементов кроме водорода Н и кислорода О.

Правило 2. Уравняйте атомы водорода Н.

Правило 3. Уравняйте атомы кислорода О.

Правило 4. Проставьте знак равенства в схему химической реакции.

Рассмотрим расстановку коэффициентов на примерах.

Примеры рассуждений при выполнении упражнений

Задание 1. Расставьте коэффициенты в схеме реакции: Fe 2 (SO 4 ) 3 + Ba(OH) 2  Fe(OH) 3 + BaSO 4

Что необходимо сделать и пояснения:

1. Уравняйте атомы всех элементов ( Fe, S, Ba ) кроме водорода Н и кислорода О.

Уравняйте число атомов железа Fe. Считаем число атомов железа Fe в левой и правой частях схемы.

Число атомов железа в левой и правой частях схемы неравное.

В правой части атомов железа меньше, поэтому, перед формулой Fe(OH) 3 надо поставить коэффициент 2.

Fe 2 (SO 4 ) 3 + Ba(OH) 2  Fe(OH) 3 + BaSO 4

железа нет железа нет

1 • 2 = 2 атома железа 1 • 1 =1 атом железа

2 + 0 = 2 1 + 0 = 1

Fe 2 (SO 4 ) 3 + Ba(OH) 2  2Fe(OH) 3 + BaSO 4

железа нет железа нет

1 • 2 = 2 атома железа 2 • 1 =2 атома железа

Уравняйте атомы серы S.

Считаем число атомов серы S в левой и правой частях схемы.

Число атомов серы в левой и правой частях схемы неравное.

В правой части атомов серы меньше, поэтому, перед формулой BaSO 4 надо поставить коэффициент 3.

Fe 2 (SO 4 ) 3 + Ba(OH) 2  2Fe(OH) 3 + BaSO 4

серы нет серы нет

1 • 1 • 3 = 3 1 • 1 = 1

атома серы атом серы

3 + 0 = 3 0 + 1 = 1

Fe 2 (SO 4 ) 3 + Ba(OH) 2  2Fe(OH) 3 + 3BaSO 4

серы нет серы нет

1 • 1 • 3 = 3 3 • 1 = 3

атома серы Уравнено ! атома серы

Уравняйте атомы бария Ba.

Считаем число атомов бария Ва в левой и правой частях схемы.

Число атомов бария в левой и правой частях схемы неравное.

В левой части атомов бария меньше, поэтому, перед формулой Ba(OH) 2 надо поставить коэффициент 3.

Fe 2 (SO 4 ) 3 + Ba(OH) 2  2Fe(OH) 3 + 3BaSO 4

бария нет бария нет

1 • 1 = 1 3 • 1 = 3

атом бария атома бария

0 + 1 = 1 0 + 3 = 3

Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Ba(OH) 2  2Fe(OH) 3 + 3BaSO 4

бария нет бария нет

3 • 1 = 3 3 • 1 = 3

атома бария Уравнено ! атома бария

2. Уравняйте атомы водорода Н.

Считаем число атомов водорода Н в левой и правой частях схемы.

Число атомов водорода равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.

Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Ba(OH) 2  2Fe(OH) 3 + 3BaSO 4

водорода нет водорода нет

3 • 1•2 = 6 2 • 1•3 = 6

атомов водорода атомов водорода

0 + 6 = 6 6 + 0 = 6

3. Уравняйте атомы кислорода О.

Считаем число атомов кислорода ( О ) в левой и правой частях схемы.

Число атомов кислорода равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.

Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Ba(OH) 2  2Fe(OH) 3 + 3BaSO 4

1 • 4•3 3 • 1 • 2 2 • 1 • 3 3 • 4

атомов кислорода атомов кислорода

4. Поставьте знак равенства в схему реакции, поскольку, сумма чисел атомов каждого элемента слева равно сумме чисел атомов каждого элемента справа.

Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Ba(OH) 2 = 2Fe(OH) 3 + 3BaSO 4

Существуют более сложные схемы реакций, в которых общий порядок уравнивания числа атомов элементов может не привести к успеху. В любом случае водород уравнивается предпоследним, а кислород — последним.

Задание 2. Расставьте коэффициенты в схеме реакции: K 3 PO 4 + CaCl 2  KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

Что необходимо сделать и пояснения:

1. Уравняйте атомы всех элементов ( K, P, Cl, Ca ) кроме водорода Н и кислорода О.

В этой реакции сначала лучше уравнять число атомов кальция Са или атомов фосфора Р. Если попробовать начать уравнивать число атомов калия К или атомов хлора Сl, то после не удастся уравнять атомы кальция Са и атомы фосфора Р. Убедитесь в этом сами.

1. Уравняйте атомы кальция Сa.

Считаем число атомов кальция Са в левой и правой частях схемы. Число атомов кальция в левой и правой частях схемы неравное.

В левой части атомов кальция меньше, поэтому, перед формулой CaCl 2 надо поставить коэффициент 3.

K 3 PO 4 + CaCl 2  KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

кальция 1 • 1 = 1 кальция 1 • 3 = 3

1 атом кальция 3 атома кальция

0 + 1 = 1 0 + 3 = 3

K 3 PO 4 + 3CaCl 2  KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

кальция нет кальция нет

3 • 1 = 3 1 • 3 = 3

3 атома кальция Уравнено! 3 атома кальция

Уравняйте атомы хлора Сl.

Считаем число атомов хлора Cl в левой и правой частях схемы.

Число атомов хлора в левой и правой частях схемы неравное.

В правой части атомов хлора меньше, поэтому, перед формулой КCl надо поставить коэффициент 6.

K 3 PO 4 + 3CaCl 2  KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

хлора 3 • 2 = 6 1 • 1 = 1 хлора

6 атомов хлора 1 атом хлора

0 + 6 = 6 1 + 0 = 1

K 3 PO 4 + 3CaCl 2  6KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

хлора нет хлора нет

3 • 2 = 6 6 • 1 = 6

6 атомов хлора Уравнено ! 6 атомов хлора

Уравняйте атомы калия К.

Считаем число атомов калия К в левой и правой частях схемы.

Число атомов калия в левой и правой частях схемы неравное.

В левой части атомов калия меньше, поэтому, перед формулой К 3 PO 4 надо поставить коэффициент 2.

K 3 PO 4 + 3CaCl 2  6KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

1 • 3 = 3 калия 6 • 1 = 6 калия

3 атома калия 6 атомов калия

3 + 0 = 3 6 + 0 = 6

2K 3 PO 4 + 3CaCl 2  6KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

калия нет калия нет

2 • 3 = 6 6 • 1 = 6

6 атомов калия Уравнено ! 6 атомов калия

Уравняйте атомы фосфора Р.

Считаем число атомов фосфора Р в левой и правой частях схемы.

Число атомов фосфора в левой и правой частях схемы равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.

2K 3 PO 4 + 3CaCl 2  6KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

2 • 1 = 2 фосфора фосфора 1 • 1 • 2= 2

2 атома фосфора 2 атома фосфора

2 + 0 = 2 0 + 2 = 2

2. Уравняйте атомы водорода Н.

Уравнивать атомы водорода Н не требуется, так как их нет.

3. Уравняйте атомы кислорода О.

Считаем число атомов кислорода О в левой и правой частях схемы.

Число атомов кислорода равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.

2K 3 PO 4 + 3CaCl 2  6KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

2 • 4 = 8 кислорода кислорода 1 • 4• 2= 8

8 атомов кислорода 8 атомов кислорода

8 + 0 = 8 0 + 8 = 8

4. Поставьте знак равенства в схему реакции, поскольку, сумма чисел атомов каждого элемента слева равно сумме чисел атомов каждого элемента справа.

2K 3 PO 4 + 3CaCl 2 = 6KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2

Задания для самостоятельной проверки знаний

Задание 1Т. В каких уравнениях реакций правильно расставлены коэффициенты:

а) K 2 S + CuCl 2 = 2KCl + CuS

б) 2AgNO 3 + Zn = Zn(NO 3 ) 2 + Ag

в) 2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2

г) 2KOH + SO 2 = K 2 SO 3 + H 2 O

д) 3CO 2 + 2Na 2 O = 2Na 2 CO 3

Задание 2Т. В каких уравнениях реакций неправильно расставлены коэффициенты:

а) Cu(NO 3 ) 2 + NaOH = Cu(OH) 2 + 2NaNO 3

б) CаO + SO 2 = CaSO 3

в) K 3 PO 4 + 3ZnCl 2 = 3KCl + Zn 3 (PO 4 ) 2

г) 3Na + 2H 3 PO 4 = Na 3 PO 4 + 3H 2

д) 3H 2 SO 4 + Al 2 O 3 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O

Задание 3Т. В каких уравнениях реакций правильно расставлены коэффициенты:

а) 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O

б) Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3Na 2 SO 4

в) 2Na + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2

г) CO 2 + 6KOH = 3K 2 CO 3 + 3H 2 O

д) 3Na 2 SO 3 + 2H 3 PO 4 = 2Na 3 PO 4 + 3SO 2 + 3H 2 O

Задание 4Т. В каких уравнениях реакций неправильно расставлены коэффициенты:

а) 2Fe + CuSO 4 = 2FeSO 4 + 2Cu

б) Cr 2 O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2 O

в) N 2 O 5 + 2KOH = 2KNO 3 + H 2 O

г) Na 3 PO 4 + 3ZnCl 2 = Zn 3 (PO 4 ) 2 + 3NaCl

д) MgSO 3 + 2H 3 PO 4 = Mg 3 (PO 4 ) 2 + SO 2 + 3H 2 O

Задание 5. Уравняйте схемы реакций:

а) MgSO 4 + K 3 PO 4  K 2 SO 4 + Mg 3 (PO 4 ) 2

б) H 3 PO 4 + Al  AlPO 4 + H 2

в) HCl + Fe(OH) 2  FeCl 2 + H 2 O

г) SO 3 + KOH  K 2 SO 4 + H 2 O

д) Fe + Cu(NO 3 ) 2  Cu + Fe(NO 3 ) 2

Задание 6. Уравняйте схемы реакций:

а) Cr(OH) 3 + HNO 3  Cr(NO 3 ) 3 + H 2 O

б) SO 3 + Na 2 O  Na 2 SO 4

в) BaO + H 3 PO 4  Ba 3 (PO 4 ) 2 + H 2 O

г) Ca(OH) 2 + FeCl 3  CaCl 2 + Fe(OH) 3

д) Сr 2 S 3 + H 2 SO 4  Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2 S

Уравняйте схемы реакций:

Уравняйте схемы реакций:

а) P 2 O 5 + NaOH  Na 3 PO 4 + H 2 O

б) Al 2 (SO 4 ) 3 + CаCl 2  AlCl 3 + CaSO 4

в) Cu(NO 3 ) 2 + NaOH  Cu(OH) 2 + NaNO 3

г) BaO + P 2 O 5  Ba 3 (PO 4 ) 2

д) K 2 CO 3 + HCl  KCl + CO 2 + H 2 O

а) FeCl 3 + AgNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + AgCl

б) HCl + Zn  ZnCl 2 + H 2

в) H 2 SO 4 + Fe 2 O 3  Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O

г) Zn + AgNO 3  Zn(NO 3 ) 2 + Ag

д) Cr 2 O 3 + HNO 3  Cr(NO 3 ) 3 + H 2 O

Похожие документы:

Приказ от 2013г. № Протокол Управляющего Совета от 2013 года №

. химических реакциях. Химические уравнения. Коэффициенты в уравнениях химических реакций как отношения количества веществ, вступающих и образующихся в результате химической реакции. Простейшие расчёты по уравнениям химических реакций .

Методические рекомендации к лабораторным работам по дисциплине «Химия» для студентов всех форм обучения Бийск

. наступлением состояния химического равновесия. В этом состоянии выполняется (по определению) условие . степенях их стехиометрических коэффициентов) веществ в правой и левой частях уравнения химической реакции представляет постоянную величину. .

Приказ № от 2013 г. «Согласовано» Заместитель директора по увр и. Н. Ищук (1)

. сохранения массы веществ. Химические уравнения. Значение индексов и коэффициентов. Составление уравнений химических реакций. Расчеты по химическим уравнениям. Решение задач .

Образовательная программа основного общего образования (фгос ооо)

. химических реакциях. Химические уравнения. Коэффициенты в уравнениях химических реакций как отношения количества веществ, вступающих и образующихся в результате химической реакции. Простейшие расчёты по уравнениям химических реакций .

Основная образовательная программа основного общего образования образовательного учреждения в соответствии с требованиями Стандарта содержит три раздела: целевой, содержательный и организационный. Целевой

. химических реакциях. Химические уравнения. Коэффициенты в уравнениях химических реакций как отношения количества веществ, вступающих и образующихся в результате химической реакции. Простейшие расчёты по уравнениям химических реакций .

Расчеты по уравнениям химических реакций

Химические превращения записывают в виде схем и уравнений реакций. Например, при реакции меди с раствором нитрата серебра на поверхности меди оседает серебро, а раствор принимает голубую окраску, так как в нем появляется новая соль — нитрат меди. Зная формулы веществ, можно написать следующую схему реакции:

Схема показывает исходные вещества (реагенты) слева от стрелки и продукты реакции справа от стрелки. Но здесь еще не учтен принцип сохранения атомов.

Число атомов каждого химического элемента при химических реакциях не изменяется.

Поэтому схему реакции следует преобразовать в уравнение, поставив перед формулами веществ стехиометрические коэффициенты v:

В данном случае главной «зацепкой» для нахождения коэффициентов послужило наличие двух групп N0₃ в формуле нитрата меди справа. На этом основании поставлен коэффициент 2 перед формулой нитрата серебра слева. После этого оставалось поставить коэффициент 2 перед формулой серебра. Формулы остальных веществ имеют коэффициент 1 (не пишется). Под каждой формулой в уравнении реакции нодразумеваегся любое одинаковое число структурных единиц N, соответствующее конкретной задаче, опыту, рассуждению. Следовательно, уравнение означает, что 2N формульных единиц нитрата серебра реагируют с iV атомов меди, превращаясь в N формульных единиц нитрата меди и 2N атомов серебра. Мы уже знаем, что число структурных единиц адекватно заменяется количеством вещества. Поэтому столь же правильно сказать, что в данной реакции 2п моль нитрата серебра реагируют с п моль меди, превращаясь в п моль нитрата меди и 2п моль серебра.

Если каждой формуле в уравнении реакции соответствует 1 моль вещества, то такое превращение составляет один оборот (1 моль) химической реакции. В конкретных опытах осуществляется различное число ? (кси) оборотов реакции. Наряду с термином «оборот реакции» используют также термины «пробег реакции» и «моль реакции».

Пример 2.13. В результате проведения обменной реакции в растворе

образовалось 56,4 г светло-желтого осадка бромида серебра. Сколько осуществлено оборотов данной реакции?

Решение. Найдем количество вещества продукта реакции AgBr:

Образование 2 моль AgBr — 1 оборот реакции;

образование 0,3 моль AgBr — ?, оборотов реакции.

Ответ: данное количество вещества AgBr соответствует 0,15 оборота реакции.

Вещества реагируют между собой в количествах, пропорциональных стехиометрическим коэффициентам. В то же самое время они могут быть смешаны в совершенно произвольных количествах. Отсюда возникает представление о стехиометрических и нестехиометрических смесях или порциях веществ.

Порции исходных веществ, в которых количество вещества каждого реагента пропорционально стехиометрическому коэффициенту, называются стехиометрическими.

Пример 2.14. В два сосуда помещены растворы, содержащие 68,0 и 34,0 г нитрата серебра. В растворы опущены пластинки меди массой по 12,7 г. Являются ли количества исходных веществ стехиометрическими?

Решение. Возьмем химическую реакцию, приведенную выше. Под формулами веществ впишем молярные массы и массы веществ из условия. По формуле (2.5) вычислим количество вещества:

Мы видим, что в первой смеси количества вещества относятся как 2:1, и следовательно, эта смесь стехиометрическая. Вещества могут прореагировать без остатка. Во второй смеси уменьшено количество нитрата серебра; отношение составляет 1:1. Смесь нестехиометрическая. Нитрат серебра оказался в недостатке. После окончания реакции останется не вступившая в реакцию медь.

Расчеты по уравнениям химических реакций быстро выполняются и коротко записываются на основе следующего стехиометрического правила.

Для всех веществ в уравнении химической реакции отношения количества вещества (вступившего в реакцию или образовавшегося) к стехиометрическому коэффициенту равны между собой:

Величина п’ называется приведенным количеством вещества.

Рассмотрим на нескольких примерах применение стехиометрического правила к расчетам по уравнениям химических реакций.

Пример 2.15. Какая масса хлора необходима для образования хлорида алюминия А1С1₃ при реакции с 10,8 г алюминия?

Решение. Напишем уравнение реакции и молярные массы веществ иод формулами:

На основании стехиометрического правила

Делаем подстановку, используя формулу (2.5):

Преобразуем уравнение для вычисления массы хлора и подставляем числовые значения:

Решение можно представить также в виде матрицы, размещенной под формулами веществ в уравнении реакции:

В таблице подчеркнута масса алюминия, данная в условии задачи. Последовательность операций показана стрелками. Стрелка в последней строчке означает применение стехиометрического правила, т.е. приведенное количество вещества хлора должно быть равно приведенному количеству вещества алюминия. Ответ выделен жирным шрифтом и взят в рамку, которую можно нарисовать до начала вычислений. При табличной записи решения становится не обязательным фиксировать на бумаге простейшие расчетные выражения по уравнениям (2.5) и (2.6).

Пример 2.16. При смешивании растворов хлорида кальция и нитрата серебра образовалось 2,01 г осадка хлорида серебра. Какие массы исходных веществ вступили в реакцию?

Решение. Применим еще раз два варианта записи решения. Для сокращения записи введем индексы в порядке расположения веществ в уравнении реакции.

Уравнением химической реакции задается соотношение между количествами вещества (следовательно, и массами) реагирующих веществ и образующихся продуктов. При практическом осуществлении реакций исходные вещества не обязательно берутся в стехиометрическом соотношении. Это делается по ряду причин. Часто для полного превращения одного вещесгва необходим избыток второго реагирующего вещества. Химическая реакция может проводиться с целью уничтожения какого-то ядовитого вещества, попавшего в окружающую среду. Точно определить его количество в этом случае невозможно, и реактивы для обезвреживания берут заведомо в избытке. Возникновение реакции может носить случайный характер в природе или при каких-либо авариях в быту, лабораториях и на заводах. При этом также получаются нестехиометрические смеси реагирующих веществ. Одни вещества оказываются в избытке, другие — в недостатке. Но во всех этих случаях реакции протекают в соответствии со своими уравнениями.

Количество вещества продуктов реакции определяется количеством реагента, взятого в недостатке.

Пример 2.17. Какая масса сульфида хрома Cr₂S₃ образуется в результате реакции в смеси 4,0 г порошка хрома с избытком измельченной серы?

Решение. Указание об избытке серы означает, что весь взятый хром вступит в реакцию. Для сокращения записи нумеруем вещества. Рассчитываем по недостатку:

Пример 2.18. Какая масса осадка фосфата кальция Са₃(Р0₄)2 образуется но обменной реакции в растворе между 118,9 г фосфата калия К₃Р0₄ и 99,9 г хлорида кальция?

Решение. Условием задачи заданы массы обоих реагирующих веществ. Возможно, что одно из веществ взято в недостатке, и масса продукта будет рассчитываться по нему. Запишем решение в виде матрицы:

Из сравнения значений п’ реагентов очевидно, что прореагировать может по 0,28 моль вещества, и столько же образуется продукта реакции. Хлорид кальция оказался в избытке.

Стехиометрическое правило можно применять также для решения задач на элементный состав химических соединений. В этом случае количество вещества элемента делят на его индекс в химической формуле.

Пример 2.19. Какая масса алюминия содержится в 200 г сульфида алюминия A1₂S₃?

Решение. Согласно стехиометрическому правилу

Пример 2.20. Массы углерода, фтора и хлора в одном из химических соединений относятся как 1 : 3,17 : 5,92. Установите простейшую формулу вещества. Проверьте правильность полученной формулы, учитывая валентность атомов.

Решение. Запишем формулу вещества в виде С_ЯР^С1^. На основе стехиометрического правила для массы вещества, содержащей 1 г углерода, 3,17 г фтора (Л,.= 19) и 5,92 г хлора (Л_;. = 35,5), можно написать:

Индекс «а» оказался наименьшим. Принимая а = 1, получим: b = 2,d=2. Получается формула CF₂C1₂. Поскольку углерод четырехвалентен, а фтор и хлор одновалентны, полученная формула не вызывает сомнений.

Коэффициенты в химических уравнениях — как правильно расставлять и уравнивать

Не только ответственные ученики старших классов, но и студенты, которые решили заняться изучением базовых элементов сложной и интересной науки, стремятся научиться расставлять коэффициенты в химических уравнениях, чтобы итоговый результат соответствовал всем требованиям. Эта тема имеет много интересных фактов и правил, которые позволяют хорошо усвоить направление. Если правильно разобраться во всех нюансах, то в будущем не возникнет проблем с решением сложных задач.

Краткое описание

Всем достоверно известно, что диоксид углерода (СО2) и вода (Н2О) образуются в результате горения метана (СН4) в кислороде (О2). Это химическое явление элементарное и вполне логическое. Саму реакцию можно обозначить следующим уравнением: СН4+О2→СО2+Н2О. Если ученик решил более углублённо заняться изучением этой удивительной науки, то наверняка ему будет интересно постараться извлечь из этого примера химического уравнения гораздо больше ценной информации, нежели просто просмотреть запись всех реагентов, а также продуктов реакции.

Уравнение относится к категории неполных, из-за чего неподготовленный ученик не может быстро посчитать, сколько именно молекул О2 уходит на одну молекулу метана, а также какое количество молекул диоксид углерода и воды можно получить в сумме. В такой ситуации может помочь дополнительная запись данных перед соответствующими молекулярными формулами (численные стехиометрические коэффициенты).

Указанные цифры будут обозначать, сколько именно молекул каждого вида будет принимать активное участие в химической реакции. В химии часто используется стехиометрия (направление науки, которое занимается изучением количественного соотношения между веществами, вступившими в реакцию и сформированными во время этого процесса продуктами) для переноса зарядов.

Чтобы ученик мог логическим образом закончить составление уравнения, необходимо усвоить одно, но очень важное правило: в обеих частях примера должно присутствовать равное число атомов каждой разновидности. Во время химических реакций не образуются новые атомы, а также не происходит ликвидация имеющихся молекул. Именно это правило базируется на законе сохранения массы, что тоже нужно запомнить.

Востребованные сегодня онлайн-калькуляторы позволяют найти ответы на самые сложные задания, а также выстроить поэтапно алгоритм решения более сложных упражнений.

Правильная запись реакций

Различные примеры того, как можно уравнивать химические реакции позволяют ученикам лучше усвоить то, каким именно образом принято расставлять коэффициенты в уравнениях. Для избежания грубых ошибок нужно подробно разобраться во всех нюансах. Если ученику необходимо записать правильное уравнение, которое сможет подтвердить базовые характеристики метана, тогда ему следует выбрать один из следующих вариантов:

Стоит отметить, что для первого варианта в левой части пишут первоначальное вещество, а вот в правой подробно описаны полученные во время реакции продукты. После тщательной проверки количества атомов можно сформировать оптимальную финальную запись происходящего процесса. Во время произведённых экспериментов специалистами было доказано, что в результате горения метана в кислороде неизбежно происходит своеобразный экзотермический процесс. В итоге возникает углекислый газ и водяной пар.

Чтобы уметь правильно расставлять коэффициенты в химических уравнениях, необходимо прибегнуть к действующему закону сохранения массы веществ.

Лучше всего начинать процесс уравнения с определения точного количества атомов углерода. На финальном этапе остаётся только выполнить все необходимые расчёты для водорода, чтобы после этого иметь возможность проверить количество кислорода. Базовые значения задействованных элементов можно узнать из специальной таблицы.

Ключевые нюансы

Для правильного решения поставленных задач ученики обязательно должны знать, что собой представляет балансировка химических уравнений. Элементарное уравнение необходимо для того, чтобы из самого обычного примера получить максимально развёрнутый результат.

Проще всего начинать изучение этой темы с углерода. В левой части присутствует всего один атом С, который является неотъемлемым компонентом состава молекулы СН4. А вот с правой стороны содержится одна молекула С, которая дополняет состав СО2. Это значит, что в двух присутствующих частях итоговое количество атомов углерода максимально совпадает, из-за чего нет необходимости выполнять какие-либо действия. Просто для лучшего понимания всех нюансов можно поставить единицу в качестве коэффициента перед молекулами с углеродом. Итоговая формула примет следующий вид: 1СН4+О2→1СО2+Н2О.

После всех проделанных манипуляций можно подсчитать количество атомов водорода. С левой стороны присутствует четыре атома H в составе СН4, а вот с правой — только два атома, которые входят в состав Н2О. После этого остаётся только всё уровнять. Для этих целей достаточно записать коэффициент 2 перед молекулой Н2О. В итоге не только в реагентах, но и в полученных продуктах будет по четыре молекулы водорода. Формула будет выглядеть так: 1СН4+О2→1СО2+2Н2О.

Во время расстановки коэффициентов методом электронного баланса очень важно не только разбираться в химии, но и владеть элементарными математическими навыками. Если изучить этот пример — 1СН4+2О2→1СО2+2Н2О, то можно понять, как выглядит полноценное уравнение исследуемой химической реакции. В этом случае полностью соблюдается закон о сохранении имеющейся массы.

Число атомов, которые вступают в сложную реакцию, максимально совпадает с итоговым количеством веществ определённого сорта по окончании реакции. Но ученику нужно хорошо понимать тот факт, что возникающая реакция представляет собой весьма специфическую последовательность отдельных промежуточных стадий. Но даже успешное уравнение не может раскрыть всю информацию об изучаемом молекулярном механизме.

Понятие ОВР в химии

В учебной литературе подробно описано то, что даже самые сложные уравнения можно уровнять. Но для этих целей понадобятся знания в сфере того, как управлять методом электронного баланса либо полуреакций. Существует определённая последовательность всех манипуляций, которая была разработана специалистами для поэтапной расстановки всех коэффициентов в реакциях двух категорий:

Для избежания грубых ошибок на первом этапе правильно расставляют степени окисления возле каждого задействованного элемента. В этом случае нужно учитывать ряд рекомендаций:

• Показатель окисления всегда равен нулю у простых компонентов.
• Если в состав соединения входит три и более элемента, тогда у первого вещества проявляется положительная характеристика, а вот у крайнего только отрицательное. Необходимый центральный элемент высчитывают исключительно при помощи математических знаний, но в итоге должен получиться ноль.
• В соединении бинарного типа степень окисления соответствует нулю.

После проделанных манипуляций учащемуся нужно выбрать те ионы либо атомы, показатель степени окисления которых можно преобразовать. Количеством электронов можно показывать при помощи знаков + и -. А также нельзя забывать о необходимости определить наименьшее кратное. Во время деления НОК можно находить максимально достоверный результат.

Определение коэффициентов

Лучше всего разобраться во всех нюансах на конкретном примере. Специалисты рекомендуют рассмотреть тринитротолуол (ТНТ) С7Н5 N 3О6. Этот элемент отлично соединяется с кислородом, благодаря чему образуется Н2О, СО2, а также N2. Чтобы не запутаться, данные могут записаться в виде обычного уравнения реакций, с которым нужно будет активно работать: C7H5N3O6+O2→CO2+H2O+N2.

Гораздо проще самостоятельно составлять максимально развёрнутую химическую задачу, базируясь во время этого на двух молекулах тринитротолуола, так как с левой стороны содержится нечётное количество атомов азота и водорода, а с правой записывают чётное число молекул. Если изучить приведённый пример, то становится понятно, что атомы углерода, водорода и азота содержатся в соотношении 14:10:6. Но после нехитрых действий они подвергнутся изменениям. В итоге можно будет получить молекулы воды, диоксид углерода и азота (соотношение 5:14:3).

Полное химическое уравнение примет следующий вид — 4C7H5N3O6 + 21O2 → 28CO2 + 10H2O + 6N2. Пример несёт в себе много полезной информации, которая первым делом указывает на исходные вещества — конкретные реагенты, а также другие химические продукты. Во время реакции индивидуально сохраняются абсолютно все атомы каждого сорта.

Если попробовать умножить обе части уравнения на число Авогадро (NA=6,022·10 23 ), то в итоге можно будет смело утверждать, что 4 моля ТНТ реагируют на 21 моль О2. После такого «контакта» могут сформироваться 28 молей СО2, 10 молей Н2О, а также 6 молей N2.

Решение классической задачи

Если учащемуся необходимо определить точный объём раствора хлороводорода 10%, стандартная плотность которого находится в пределах 1,05 г/мл, тогда нужно знать, что эта жидкость идеально подходит для полной ликвидации гидроксида кальция, неизбежно формирующегося в процессе гидролиза его карбида. Из химии всем хорошо известно, что во время этой процедуры в воздух выделяется специфический газ, объём которого составляет 8,96 л. Чтобы решить поставленную задачу без единой ошибки, нужно первым делом постараться составить уравнение для гидролиза карбида кальция.

Эта задача не является сложной, но только в том случае, если ученик хорошо усвоит все основные правила. Гидроксид кальция вступает во взаимодействие с хлороводородом, из-за чего происходит полноценная нейтрализация. На финальном этапе формула примет такой вид: Са (ОН)2+2HCI = CaCl2+2H2O. Обязательно нужно записать точную массу кислоты, так как она неизбежно понадобится для дальнейших действий. Остаётся установить объём задействованного раствора хлороводорода.

Абсолютно все расчёты по этой задаче должны выполняться в соответствии с коэффициентами стереохимического типа, что лишний раз подтверждает их актуальность.

Дополнительная информация

Если учитывать то, что в большинстве случаев расстановка коэффициентов вызывает определённые затруднения, тогда нужно отработать схему действий на конкретных примерах. Для лучшего понимания всех нюансов следует рассмотреть уравнение, которое связано с расстановкой важных данных в классической реакции окислительно-восстановительного типа. Нужно разобраться со следующей формулой: Н2S+HMnO4=S+MnO2…

Ключевая особенность этой задачи в том, что ученику нужно максимально дополнить утерянный продукт реакции, чтобы в итоге иметь возможность перейти к указанию всех необходимых коэффициентов. После правильной расстановки на положенные места базовых степеней окисления у каждого вещества в соединениях можно выполнить логический вывод, что первоначальные свойства проявляет только марганец, который понижает валентность. Восстановительную способность в этой реакции лучшим образом демонстрирует сера, которая восстанавливается до простого вещества.

После окончательного составления электронного баланса остаётся правильно расставить коэффициенты в предполагаемую схему химического процесса. На этом задачу можно считать выполненной.

Необходимо дополнительно поработать над нахождением наименьшего общего кратного, чтобы правильно делить, а также умножать числа. Расстановке коэффициентов в уравнениях обязательно нужно уделять должное внимание, так как это одна из основных тем в многогранной и интересной химии.