Найпростіші хімічні рівняння. Складання і рішення хімічних рівнянь. Приклад реакції заміщення

клас: 8

Презентація до уроку

Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно в ознайомлювальних цілях і може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, Будь ласка, завантажте повну версію.

Мета уроку: допомогти учням сформувати знання про хімічний рівнянні як про умовну записи хімічної реакції за допомогою хімічних формул.

завдання:

освітні:

• систематизувати раніше вивчений матеріал;
• навчати вмінню складати рівняння хімічних реакцій.

виховні:

• виховувати комунікативні навички (робота в парі, вміння слухати і чути).

Розвиваючі:

• розвивати навчально-організаційні вміння, спрямовані на виконання поставленого завдання;
• розвивати аналітичні навички мислення.

Тип уроку: комбінований.

устаткування: комп'ютер, мультимедійний проектор, екран, оціночні листи, карта рефлексії, "набір хімічних знаків", зошит з друкованою основою, реактиви: гідроксид натрію, хлорид заліза (III), спиртівка, тримач, сірники, аркуш ватману, різнокольорові хімічні знаки.

Презентація уроку (додаток 3)

Структура уроку.

І. Організаційний момент.
ІІ. Актуалізація знань і умінь.
ІІІ. Мотивація і цілепокладання.
ІV. Вивчення нового матеріалу:
4.1 реакція горіння алюмінію в кисні;
4.2 реакція розкладання гідроксиду заліза (III);
4.3 алгоритм розстановки коефіцієнтів;
4.4 хвилина релаксації;
4.5 розстав коефіцієнти;
V. Закріплення отриманих знань.
VІ. Підведення підсумків уроку і виставлення оцінок.
VІІ. Домашнє завдання.
VІІІ. Заключне слово вчителя.

Хід уроку

Хімічна натура складної частинки
визначається натурою елементарних
складових частин,
кількістю їх і
хімічною будовою.
Д. І. Менделєєв

Учитель. Привіт, хлопці. Сідайте.
Зверніть увагу: у вас на столі лежить зошит з друкованою основою (Додаток 2), в якій ви сьогодні будете працювати, і оціночний лист, в ньому ви будете фіксувати свої досягнення, підпишіть його.

Актуалізація знань і умінь.

Учитель. Ми з вами познайомилися з фізичними та хімічними явищами, хімічними реакціями і ознаками їх протікання. Вивчили закон збереження маси речовин.
Давайте перевіримо ваші знання. Я пропоную вам відкрити зошити з друкованою основою і виконати завдання 1. На виконання завдання вам дається 5 хвилин.

Тест по темі "Фізичні та хімічні явища. Закон збереження маси речовин ".

1.Чем хімічні реакції відрізняються від фізичних явищ?

1. Зміна форми, агрегатного стану речовини.
2. Утворення нових речовин.
3. Зміна місця розташування.

2. Які ознаки хімічної реакції?

1. Утворення осаду, зміна кольору, виділення газу.

Намагнічення, випаровування, коливання.

Ріст і розвиток, рух, розмноження.

3. Відповідно до якого закону складаються рівняння хімічних реакцій?

1. Закон сталості складу речовини.
2. Закон збереження маси речовини.
3. Періодичний закон.
4. Закон динаміки.
5. Закон всесвітнього тяжіння.

4. Закон збереження маси речовини відкрив:

1. Д.І. Менделєєв.
2. Ч. Дарвін.
3. М.В. Ломоносов.
4. І. Ньютон.
5. А.І. Бутлеров.

5. Хімічним рівнянням називають:

1. Умовну запис хімічної реакції.

Умовну запис складу речовини.

Запис умови хімічної завдання.

Учитель. Ви виконали роботу. Я пропоную вам здійснити її перевірку. Поміняйтеся зошитами і здійсните взаємоперевірку. Увага на екран. За кожну правильну відповідь - 1 бал. Загальна кількість балів занесіть в оціночні листи.

Мотивація і цілепокладання.

Учитель.Використовуючи ці знання, ми сьогодні будемо складати рівняння хімічних реакцій, розкриваючи проблему "Чи є закон збереження маси речовин основою для складання рівнянь хімічних реакцій"

Вивчення нового матеріалу.

Учитель. Ми звикли вважати, що рівняння-це математичний приклад, де є невідоме, і це невідоме потрібно обчислити. А ось в хімічних рівняннях зазвичай нічого невідомого не буває: в них просто записується все формулами: які речовини вступають в реакцію і які виходять в ході цієї реакції. Подивимося досвід.

(Реакція сполуки сірки і заліза.) Додаток 3

Учитель. З точки зору маси речовин, рівняння реакції з'єднання заліза і сірки розуміється в такий спосіб

Залізо + сірка → сульфід заліза (II) (завдання 2 ТПО)

Але в хімії слова відображаються хімічними знаками. Запишіть це рівняння хімічними символами.

Fe + S → FeS

(Один учень пише на дошці, інші в ТПО.)

Учитель. Тепер прочитайте.
Ті, що навчаються. Молекула заліза взаємодіє з молекулою сірки, виходить одна молекула сульфіду заліза (II).
Учитель. В даній реакції ми бачимо, що кількість вихідних речовин дорівнює кількості речовин в продукті реакції.
Завжди треба пам'ятати, що при складанні рівнянь реакцій жоден атом не повинен загубитися або несподівано з'явитися. Тому іноді, записавши все формули в рівнянні реакції, доводитися зрівнювати число атомів в кожній частині рівняння - розставляти коефіцієнти. Подивимося ще один досвід

(Горіння алюмінію в кисні.) Додаток 4

Учитель.Запишемо рівняння хімічної реакції (завдання 3 в ТПО)

Al + O 2 → Al +3 O -2

Щоб записати правильно формулу оксиду, згадаємо що

Ті, що навчаються. Кисень в оксидах має ступінь окислення -2, алюміній - хімічний елемент з постійною ступенем окислення +3. НОК \u003d 6

Al + O 2 → Al 2 O 3

Учитель.Ми бачимо, що в реакцію вступає 1 атом алюмінію, утворюється два атома алюмінію. Вступає два атома кисню, утворюється три атома кисню.
Просто і красиво, але нешанобливо по відношенню до закону збереження маси речовин - вона різна до і після реакції.
Тому нам необхідно розставити коефіцієнти в даному рівнянні хімічної реакції. Для цього знайдемо НОК для кисню.

Ті, що навчаються.НОК \u003d 6

Учитель.Перед формулами кисню і оксиду алюмінію ставимо коефіцієнти, щоб число атомів кисню зліва і справа дорівнювало 6.

Al + 3 O 2 → 2 Al 2 O 3

Учитель.Тепер отримуємо, що в результаті реакції утворюється чотири атома алюмінію. Отже, перед атомом алюмінію в лівій частині ставимо коефіцієнт 4

Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Ще раз перерахуємо всі атоми до реакції і після неї. Ставимо одно.

4Al + 3O 2 _ \u003d 2 Al 2 O 3

Учитель.Розглянемо ще один приклад

(Учитель демонструє досвід з розкладання гідроксиду заліза (III).)

Fe (OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O

Учитель.Розставимо коефіцієнти. У реакцію вступає 1 атом заліза, утворюється два атома заліза. Отже, перед формулою гідроксиду заліза (3) ставимо коефіцієнт 2.

Fe (OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O

Учитель.Отримуємо, що в реакцію вступає 6 атомів водню (2х3), утворюється 2 атома водню.

Ті, що навчаються. НОК \u003d 6. 6/2 \u003d 3. Отже, у формули води ставимо коефіцієнт 3

2Fe (OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3 H 2 O

Учитель. Вважаємо кисень.

Ті, що навчаються.Зліва - 2х3 \u003d 6; праворуч - 3 + 3 \u003d 6

Ті, що навчаються.Кількість атомів кисню, що вступили в реакцію, дорівнює кількості атомів кисню, що утворилися в ході реакції. Можна ставити одно.

2Fe (OH) 3 \u003d Fe 2 O 3 +3 H 2 O

Учитель.Тепер давайте узагальнимо все сказане раніше і познайомимося з алгоритмом розстановки коефіцієнтів у рівняннях хімічних реакцій.

1. Підрахувати кількість атомів кожного елемента в правій і лівій частині рівняння хімічної реакції.
2. Визначити, у якого елемента кількість атомів змінюється, знайти НОК.
3. Розділити НОК на індекси - отримати коефіцієнти. Поставити їх перед формулами.
4. Перерахувати кількість атомів, при необхідності дію повторити.
5. Останнім перевірити кількість атомів кисню.

Учитель. Ви добре попрацювали і, напевно, втомилися. Я пропоную вам розслабитися, закрити очі і згадати будь-які приємні моменти життя. У кожного з вас вони різні. Тепер відкрийте очі і зробіть кругові рухи ними спочатку за годинниковою стрілкою, потім - проти. Тепер інтенсивно порухайте очима по горизонталі: направо - наліво, і вертикалі: вгору - вниз.
А зараз активізуємо розумову діяльність і помассіруем мочки вух.

Учитель.Продовжуємо роботу.
У зошитах з друкованою основою виконаємо завдання 5. Працювати ви будете в парах. Вам необхідно розставити коефіцієнти в рівняннях хімічних реакцій. На виконання завдання дається 10 хвилин.

• P + Cl 2 → PCl 5
• Na + S → Na 2 S
• HCl + Mg → MgCl 2 + H 2
• N 2 + H 2 → NH 3
• H 2 O → H 2 + O 2

Учитель.Перевіримо виконання завдання ( учитель опитує і виводить на слайд правильні відповіді). За кожен правильно поставлений коефіцієнт - 1 бал.
Із завданням ви впоралися. Молодці!

Учитель.Тепер давайте повернемося до нашої проблеми.
Хлопці, як ви вважаєте, чи є закон збереження маси речовин основою для складання рівнянь хімічних реакцій.

Ті, що навчаються. Так, в ході уроку ми довели, що закон збереження маси речовин - основа для складання рівнянь хімічних реакцій.

Закріплення знань.

Учитель.Всі основні питання ми вивчили. Тепер виконаємо невеликий тест, який дозволить побачити, як ви освоїли тему. Ви повинні на нього відповідати тільки "так" або "ні". На роботу дається 3 хвилини.

Твердження.

1. В реакції Ca + Cl 2 → CaCl 2 коефіцієнти не потрібні.(Так)
2. В реакції Zn + HCl → ZnCl 2 + H 2 коефіцієнт у цинку 2. (Ні)
3. В реакції Ca + O 2 → CaO коефіцієнт у оксиду кальцію 2.(Так)
4. В реакції CH 4 → C + H 2 коефіцієнти не потрібні.(Ні)
5. В реакції CuO + H 2 → Cu + H 2 O коефіцієнт у міді 2. (Ні)
6. В реакції C + O 2 → CO коефіцієнт 2 треба поставити і у оксиду вуглецю (II), і у вуглецю. (Так)
7. В реакції CuCl 2 + Fe → Cu + FeCl 2 коефіцієнти не потрібні.(Так)

Учитель. Перевіримо виконання роботи. За кожну правильну відповідь - 1 бал.

Підсумок уроку.

Учитель.Ви впоралися добре із завданням. Зараз підрахуйте загальну кількість набраних балів за урок і поставте собі оцінку згідно з рейтингом, який ви бачите на екрані. Здайте мені оціночні листи для виставлення вашої оцінки в журнал.

Домашнє завдання.

Учитель.Наш урок підійшов до кінця, в ході якого ми змогли довести, що закон збереження маси речовин є основою для складання рівнянь реакцій, і навчилися складати рівняння хімічних реакцій. І, як фінальна точка, запишіть домашнє завдання

§ 27, упр. 1 - для тих, хто отримав оцінку "3"
упр. 2 для тих, хто отримав оцінку "4"
упр. 3 - для тих, хто отримав оцінку“5”

Заключне слово вчителя.

Учитель. Я дякую вам за урок. Але перш ніж ви покинете кабінет, зверніть увагу на таблицю (Вчитель показує на аркуш ватману із зображенням таблиці і різнокольоровими хімічними знаками).Ви бачите хімічні знаки різного кольору. Кожен колір символізує ваш настрій .. Я пропоную вам скласти свою таблицю хімічних елементів (вона буде відрізнятися від ПСХЕ Д. І. Менделєєва) - таблицю настрою уроку. Для цього ви повинні підійти до нотного аркушу, взяти один хімічний елемент, згідно з тією характеристиці, яку ви бачите на екрані, і прикріпити в клітинку таблиці. Я зроблю це першої, показавши вам свою комфортність від роботи з вами.

F Мені було на уроці комфортно, я отримав відповідь на всі питання, що цікавлять мене питання.

F На уроці я досяг мети наполовину.
F Мені на уроці було нудно, я нічого не дізнався нового.

частина I

1. Закон Ломоносова-Лавуазьє - закон збереження маси речовин:

2. Рівняння хімічної реакції - це умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул і математичних знаків.

3. Хімічне рівняння має відповідати закону збереження маси речовин, що досягається розстановкою коефіцієнтів в рівнянні реакції.

4. Що показує хімічне рівняння?
1) Які речовини вступають в реакцію.
2) Які речовини утворюються в результаті.
3) Кількісні відносини речовин в реакції, т. Е. Кількості реагуючих і виникають речовин в реакції.
4) Тип хімічної реакції.

5. Правила розстановки коефіцієнтів у схемі хімічної реакції на прикладі взаємодії гідроксиду барію і фосфорної кислоти з утворенням фосфату барію і води.
а) Запишіть схему реакції, т. е. формули реагують і утворюються речовин:

б) починайте зрівнювати схему реакції з формули солі (якщо вона є). При цьому пам'ятайте, що кілька складних іонів в складі підстави або солі позначаються дужками, а їх число - індексами за дужками:

в) водень зрівняйте в передостанню чергу:

г) кисень зрівняйте останнім - це індикатор вірною розстановки коефіцієнтів.
Перед формулою простого речовини можливий запис дробового коефіцієнта, після чого рівняння необхідно переписати з подвоєними коефіцієнтами.

частина II

1. Складіть рівняння реакцій, схеми яких:

2. Напишіть рівняння хімічних реакцій:

3. Установіть відповідність між схемою і сумою коефіцієнтів в хімічній реакції.

4. Установіть відповідність між вихідними речовинами і продуктами реакції.

5. Що показує рівняння наступної хімічної реакції:

1) Вступили в реакцію гідроксид міді і соляна кислота;
2) Утворилися в результаті реакції сіль і вода;
3) Коефіцієнти перед вихідними речовинами 1 і 2.

6. За допомогою такої схеми складіть рівняння хімічної реакції, використовуючи подвоєння дрібного коефіцієнта:

7. Рівняння хімічної реакції:
4P + 5O2 \u003d 2P2O5
показує кількість речовини вихідних речовин і продуктів, їх масу чи обсяг:
1) фосфору - 4 моль або 124 г;
2) оксиду фосфору (V) - 2 моль, 284 г;
3) кисню - 5 моль або 160 л.

Досить часто школярам і студентам доводиться складати т. Н. іонні рівняння реакцій. Зокрема, саме цій темі присвячена завдання 31, пропонована на ЄДІ з хімії. У даній статті ми докладно обговоримо алгоритм написання коротких і повних іонних рівнянь, розберемо багато прикладів різного рівня складності.

Навіщо потрібні іонні рівняння

Нагадаю, що при розчиненні багатьох речовин у воді (і не тільки у воді!) Відбувається процес дисоціації - речовини розпадаються на іони. Наприклад, молекули HCl у водному середовищі дисоціюють на катіони водню (H +, точніше, H 3 O +) і аніони хлору (Cl -). Бромід натрію (NaBr) знаходиться в водному розчині не у вигляді молекул, а в вигляді гідратованих іонів Na + і Br - (до речі, в твердому броміді натрію теж присутні іони).

Записуючи "звичайні" (молекулярні) рівняння, ми не враховуємо, що в реакцію вступають не молекули, а іони. Ось, наприклад, як виглядає рівняння реакції між соляною кислотою і гідроксидом натрію:

HCl + NaOH \u003d NaCl + H 2 O. (1)

Зрозуміло, ця схема не зовсім чітко визначає процес. Як ми вже сказали, у водному розчині практично немає молекул HCl, а є іони H + і Cl -. Так само йдуть справи і з NaOH. Правильніше було б записати наступне:

H + + Cl - + Na + + OH - \u003d Na + + Cl - + H 2 O. (2)

Це і є повне іонне рівняння. Замість "віртуальних" молекул ми бачимо частинки, які реально присутні в розчині (катіони і аніони). Не будемо поки зупинятися на питанні, чому H 2 O ми записали в молекулярній формі. Трохи пізніше це буде пояснено. Як бачите, немає нічого складного: ми замінили молекули іонами, які утворюються при їх дисоціації.

Втім, навіть повне іонне рівняння не є бездоганним. Дійсно, придивіться уважніше: і в лівій, і в правій частинах рівняння (2) присутні однакові частки - катіони Na \u200b\u200b+ і аніони Cl -. В процесі реакції ці іони не змінюються. Навіщо тоді вони взагалі потрібні? Приберемо їх і отримаємо короткий іонне рівняння:

H + + OH - \u003d H 2 O. (3)

Як бачите, все зводиться до взаємодії іонів H + і OH - c утворенням води (реакція нейтралізації).

Все, повне і коротке іонні рівняння записані. Якби ми вирішували завдання 31 на ЄДІ з хімії, то отримали б за неї максимальну оцінку - 2 бали.

Отже, ще раз про термінологію:

• HCl + NaOH \u003d NaCl + H 2 O - молекулярне рівняння ( "звичайне" рівняння, схематично відображає суть реакції);
• H + + Cl - + Na + + OH - \u003d Na + + Cl - + H 2 O - повне іонне рівняння (видно реальні частки, що знаходяться в розчині);
• H + + OH - \u003d H 2 O - короткий іонне рівняння (ми прибрали весь "сміття" - частинки, які не беруть участі в процесі).

Алгоритм написання іонних рівнянь

1. Складаємо молекулярне рівняння реакції.
2. Всі частинки, диссоциирующие в розчині в відчутною мірою, записуємо у вигляді іонів; речовини, не схильні до дисоціації, залишаємо "у вигляді молекул".
3. Прибираємо з двох частин рівняння т. Н. іони-спостерігачі, т. е. частки, які не беруть участі в процесі.
4. Перевіряємо коефіцієнти і отримуємо остаточну відповідь - короткий іонне рівняння.

приклад 1. Складіть повне і коротке іонні рівняння, що описують взаємодію водних розчинів хлориду барію і сульфату натрію.

Рішення. Будемо діяти відповідно до запропонованого алгоритму. Складемо спочатку молекулярне рівняння. Хлорид барію і сульфат натрію - це дві солі. Заглянемо в розділ довідника "Властивості неорганічних сполук". Бачимо, що солі можуть взаємодіяти один з одним, якщо в ході реакції утворюється осад. перевіримо:

Вправа 2. Доповніть рівняння наступних реакцій:

1. KOH + H 2 SO 4 \u003d
2. H 3 PO 4 + Na 2 O \u003d
3. Ba (OH) 2 + CO 2 \u003d
4. NaOH + CuBr 2 \u003d
5. K 2 S + Hg (NO 3) 2 \u003d
6. Zn + FeCl 2 \u003d

Вправа 3. Напишіть молекулярні рівняння реакцій (у водному розчині) між: а) карбонатом натрію і азотною кислотою, б) хлоридом нікелю (II) і гідроксидом натрію, в) ортофосфорної кислотою і гідроксидом кальцію, г) нітратом срібла і хлоридом калію, д) оксидом фосфору (V) і гідроксидом калію.

Щиро сподіваюся, що у вас не виникло проблем з виконанням цих трьох завдань. Якщо це не так, необхідно повернутися до теми "Хімічні властивості основних класів неорганічних сполук".

Як перетворити молекулярне рівняння в повне іонне рівняння

Починається найцікавіше. Ми повинні зрозуміти, які речовини слід записувати у вигляді іонів, а які - залишити в "молекулярній формі". Доведеться запам'ятати наступне.

У вигляді іонів записують:

• розчинні солі (Підкреслюю, тільки солі добре розчинні у воді);
• луги (нагадаю, що лугами називають розчинні у воді підстави, але не NH 4 OH);
• сильні кислоти (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ...).

Як бачите, запам'ятати цей список зовсім нескладно: в нього входять сильні кислоти і підстави і всі розчинні солі. До речі, особливо пильним юним хімікам, яких може обурити той факт, що сильні електроліти (нерозчинні солі) не увійшли до цього переліку, можу повідомити наступне: невключення нерозчинних солей в даний список зовсім не відкидає того, що вони є сильними електролітами.

Всі інші речовини повинні бути присутніми в іонних рівняннях у вигляді молекул. Тим вимогливим читачам, яких не влаштовує розпливчастий термін "всі інші речовини", і які, наслідуючи приклад героя відомого фільму, вимагають "оголосити повний список"Даю таку інформацію.

У вигляді молекул записують:

• всі нерозчинні солі;
• всі слабкі підстави (включаючи нерозчинні гідроксиди, NH 4 OH і подібні до них речовини);
• всі слабкі кислоти (H 2 СO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, практично всі органічні кислоти ...);
• взагалі, всі слабкі електроліти (включаючи воду !!!);
• оксиди (всіх типів);
• всі газоподібні сполуки (зокрема, H 2, CO 2, SO 2, H 2 S, CO);
• прості речовини (метали і неметали);
• практично все органічні сполуки (Виняток - розчинні у воді солі органічних кислот).

Уф-ф, здається, я нічого не забув! Хоча простіше, по-моєму, все ж запам'ятати список N 1. З принципово важливого в списку N 2 ще раз зазначу воду.

Давайте тренуватися!

приклад 2. Складіть повне іонне рівняння, що описують взаємодію гідроксиду міді (II) і соляної кислоти.

Рішення. Почнемо, природно, з молекулярного рівняння. Гідроксид міді (II) - нерозчинна основа. Все нерозчинні підстави реагують з сильними кислотами з утворенням солі і води:

Cu (OH) 2 + 2HCl \u003d CuCl 2 + 2H 2 O.

А тепер з'ясовуємо, які речовини записувати у вигляді іонів, а які - у вигляді молекул. Нам допоможуть наведені вище списки. Гідроксид міді (II) - нерозчинна основа (див. Таблицю розчинності), слабкий електроліт. нерозчинні підстави записують в молекулярній формі. HCl - сильна кислота, в розчині практично повністю дисоціює на іони. CuCl 2 - розчинна сіль. Записуємо в іонної формі. Вода - тільки у вигляді молекул! Отримуємо повне іонне рівняння:

Сu (OH) 2 + 2H + + 2Cl - \u003d Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.

приклад 3. Складіть повне іонне рівняння реакції діоксиду вуглецю з водним розчином NaOH.

Рішення. Діоксид вуглецю - типовий кислотний оксид, NaOH - луг. При взаємодії кислотних оксидів з водними розчинами лугів утворюються сіль і вода. Складаємо молекулярне рівняння реакції (не забувайте, до речі, про коефіцієнти):

CO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 - оксид, газоподібна сполука; зберігаємо молекулярну форму. NaOH - серйозна причина (луг); записуємо у вигляді іонів. Na 2 CO 3 - розчинна сіль; пишемо у вигляді іонів. Вода - слабкий електроліт, практично не дисоціюють; залишаємо в молекулярній формі. Отримуємо наступне:

СО2 + 2Na + + 2OH - \u003d Na 2 + + CO 3 2 + H 2 O.

приклад 4. Сульфід натрію у водному розчині реагує з хлоридом цинку з утворенням осаду. Складіть повне іонне рівняння даної реакції.

Рішення. Сульфід натрію і хлорид цинку - це солі. При взаємодії цих солей випадає осад сульфіду цинку:

Na 2 S + ZnCl 2 \u003d ZnS ↓ + 2NaCl.

Я відразу запишу повне іонне рівняння, а ви самостійно проаналізуєте його:

2Na + + S 2 + Zn 2+ + 2Cl - \u003d ZnS ↓ + 2Na + + 2Cl -.

Пропоную вам кілька завдань для самостійної роботи і невеликий тест.

Вправа 4. Складіть молекулярні та повні іонні рівняння наступних реакцій:

1. NaOH + HNO 3 \u003d
2. H 2 SO 4 + MgO \u003d
3. Ca (NO 3) 2 + Na 3 PO 4 \u003d
4. CoBr 2 + Ca (OH) 2 \u003d

Вправа 5. Напишіть повні іонні рівняння, що описують взаємодію: а) оксиду азоту (V) з водним розчином гідроксиду барію, б) розчину гідроксиду цезію з іодоводородной кислотою, в) водних розчинів сульфату міді і сульфіду калію, г) гідроксиду кальцію і водного розчину нітрату заліза (III).

Хімія - це наука про речовинах, їх властивості та перетвореннях .
Тобто, якщо з оточуючими нас речовинами нічого не відбувається, то це не відноситься до хімії. Але що значить, «нічого не відбувається»? Якщо в поле нас раптом застала гроза, і ми всі промокли, як то кажуть «до нитки», то це чи не перетворення: адже одяг була сухою, а стала мокрою.

Якщо, наприклад взяти залізний цвях, обробити його напилком, а потім зібрати залізні ошурки (Fe) , То це так само не перетворення: був цвях - став порошок. Але якщо після цього зібрати прилад і провести отримання кисню (О 2): нагріти перманганат калію(КМПО 4)і зібрати в пробірку кисень, а потім в неї помістити розпечені «до красна» ці залізні ошурки, то вони спалахнуть яскравим полум'ям і після згоряння перетворяться в порошок бурого кольору. І це так само перетворення. Так де ж хімія? Незважаючи на те, що в цих прикладах змінюється форма (залізний цвях) і стан одягу (суха, мокра) - це не перетворення. Справа в тому, що сам по собі цвях як був речовиною (залізо), так ним і залишився, незважаючи на іншу свою форму, а воду від дощу як ввібрала наш одяг, так потім його і випарується в атмосферу. Сама вода не змінилася. Так що ж таке перетворення з точки зору хімії?

Перетвореннями з точки зору хімії називаються такі явища, які супроводжуються зміною складу речовини. Візьмемо як приклад той же цвях. Не важливо, яку форму він прийняв після обробки напилком, але після того як зібрані від нього залізні ошуркипомістили в атмосферу кисню - він перетворився на оксид заліза(Fe 2 O 3 ) . Значить, щось все-таки змінилося? Так, змінилося. Було речовина цвях, але під впливом кисню сформувалося нове речовина - оксид елементазаліза. молекулярне рівнянняцього перетворення можна відобразити наступними хімічними символами:

4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 (1)

Для необізнаного в хімії людини відразу виникають питання. Що таке «молекулярне рівняння», що таке Fe? Чому поставлені цифри «4», «3», «2»? Що таке маленькі цифри «2» і «3» у формулі Fe 2 O 3? Це значить, настав час в усьому розібратися по порядку.

Знаки хімічних елементів.

Незважаючи на те, що хімію починають вивчати в 8-му класі, а деякі навіть раніше, багатьом відомий великий російський хімік Д. І. Менделєєв. І звичайно ж, його знаменита «Періодична система хімічних елементів». Інакше, простіше, її називають «Таблиця Менделєєва».

У цій таблиці, у відповідному порядку, розташовуються елементи. До теперішнього часу їх відомо близько 120. Назви багатьох елементів нам були відомі ще давно. Це: залізо, алюміній, кисень, вуглець, золото, кремній. Раніше ми не замислюючись застосовували ці слова, ототожнюючи їх з предметами: залізний болт, алюмінієвий дріт, кисень в атмосфері, золоте кільце і т.д. і т.д. Але насправді всі ці речовини (болт, дріт, кільце) складаються з відповідних їм елементів. Весь парадокс полягає в тому, що елемент не можна помацати, взяти в руки. Як же так? У таблиці Менделєєва вони є, а взяти їх не можна! Так, саме так. Хімічний елемент - це абстрактне (тобто абстрактне) поняття, і використовується в хімії, втім як і в інших науках, для розрахунків, складання рівнянь, при вирішенні завдань. Кожен елемент відрізняється від іншого тим, що для нього характерна своя електронна конфігурація атома. Кількість протонів в ядрі атома дорівнює кількості електронів в його орбіталях. Наприклад, водень - елемент №1. Його атом складається з 1-го протона і 1-го електрона. Гелій - елемент №2. Його атом складається з 2-х протонів і 2-х електронів. Літій - елемент №3. Його атом складається з 3-х протонів і 3-х електронів. Дармштадтій - елемент №110. Його атом складається з 110-і протонів і 110-й електронів.

Кожен елемент позначається певним символом, латинськими літерами, І має певний прочитання в перекладі з латинської. Наприклад, водень має символ «Н», Читається як «гідрогеніумом» або «аш». Кремній має символ «Si» читається як «силіциуму». ртуть має символ «Нg» і читається як «гідраргірум». І так далі. Всі ці позначення можна знайти в будь-якому підручнику хімії за 8-й клас. Для нас зараз головне усвідомити те, що при складанні хімічних рівнянь, необхідно оперувати зазначеними символами елементів.

Прості і складні речовини.

Позначаючи одиничними символами хімічних елементів різні речовини (Hg ртуть, Fe залізо, Cu мідь, Zn цинк, Al алюміній) Ми по суті позначаємо прості речовини, тобто речовини, що складаються з атомів одного виду (що містять один і той же кількість протонів і нейтронів в атомі). Наприклад, якщо у взаємодію вступають речовини залізо і сірка, то рівняння прийме таку форму запису:

Fe + S \u003d FeS (2)

До простих речовин відносяться метали (Ва, К, Na, Mg, Ag), а так само неметали (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). Причому слід звернути
особливу увагу на те, що всі метали позначаються одиничними символами: К, Ва, Са, Аl, V, Mg і т.д., а неметали - або простими символами: C, S, P або можуть мати різні індекси, які вказують на їх молекулярну будову: H 2, Сl 2, О 2, J 2, P 4, S 8. Надалі це буде мати дуже велике значення при складанні рівнянь. Зовсім не важко здогадатися, що складними речовинами є речовини, утворені з атомів різного виду, наприклад,

1). оксиди:
оксид алюмініюAl 2 O 3,

оксид натріюNa 2 O,
оксид мідіCuO,
оксид цинкуZnO,
оксид титануTi 2 O 3,
чадний газабо оксид вуглецю (+2)CO,
оксид сірки (+6)SO 3

2). Основи:
гідроксид заліза(+3) Fe (OH) 3,
гідроксид міді Cu (OH) 2,
гідроксид калію або луг калію КOH,
гідроксид натрію NaOH.

3). кислоти:
соляна кислота HCl,
сірчиста кислотаH 2 SO 3,
азотна кислота HNO 3

4). солі:
тіосульфат натрію Na 2 S 2 O 3,
сульфат натріюабо глауберової сіль Na 2 SO 4,
карбонат кальцію або вапнякСаCO 3,
хлорид міді CuCl 2

5). Органічні речовини:
ацетат натріюСН 3 СООNa,
метан СН 4,
ацетилен З 2 Н 2,
глюкозаЗ 6 Н 12 О 6

Нарешті, після того як ми з'ясували структуру різних речовин, можна приступати до складання хімічних рівнянь.

Хімічне рівняння.

Саме слово «рівняння» похідне від слова «зрівняти», тобто розділити щось на рівні частини. В математиці рівняння складають чи не найголовнішу сутність цієї науки. Наприклад, можна привести таке просте рівняння, в якому ліва і права частини будуть рівні «2»:

40: (9 + 11) \u003d (50 х 2): (80 - 30);

І в хімічних рівняннях той же принцип: ліва і права частини рівняння повинні відповідати однаковим кількостей атомів, які беруть участь в них елементів. Або, якщо наводиться іонну рівняння, то в ньому число частиноктак само має відповідати цій вимозі. Хімічним рівнянням називається умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул і математичних знаків. Хімічне рівняння за своєю суттю відображає ту чи іншу хімічну реакцію, тобто процес взаємодії речовин, в процесі яких виникають нові речовини. Наприклад, необхідно написати молекулярне рівняння реакції, в якій беруть участь хлорид барію ВаСl 2 і сірчана кислота H 2 SO 4. В результаті цієї реакції утворюється нерозчинний осад - сульфат баріюВаSO 4 і соляна кислота НСl:

ВаСl 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2НСl (3)

Перш за все необхідно усвідомити, що велика цифра «2», що стоїть перед речовиною НСlназивается коефіцієнтом, а малі цифри «2», «4» під формулами ВаСl 2, H 2 SO 4, BaSO 4 називаються індексами. І коефіцієнти і індекси в хімічних рівняннях виконують роль множників, а не доданків. Що б правильно записати хімічне рівняння, необхідно розставити коефіцієнти в рівнянні реакції. Тепер приступимо до підрахунку атомів елементів в лівій і правій частинах рівняння. У лівій частині рівняння: в речовині ВаСl 2 містяться 1 атом барію (Ва), 2 атома хлору (Сl). У речовині H 2 SO 4: 2 атома водню (Н), 1 атом сірки (S) і 4 атома кисню (О). У правій частині рівняння: в речовині BaSO 4 1 атом барію (Ва) 1 атом сірки (S) і 4 атома кисню (О), в речовині НСl: 1 атом водню (Н) і 1 атом хлору (Сl). Звідки випливає, що в правій частині рівняння кількість атомів водню і хлору вдвічі менше, ніж в лівій частині. Отже, перед формулою НСl в правій частині рівняння необхідно поставити коефіцієнт «2». Якщо тепер скласти кількості атомів елементів, що беруть участь в даній реакції, і зліва і справа, то отримаємо наступний баланс:

В обох частинах рівняння кількості атомів елементів, що беруть участь в реакції, рівні, отже воно складено правильно.

Хімічні рівняння і хімічні реакції

Як ми вже з'ясували, хімічні рівняння є відображенням хімічних реакцій. Хімічними реакціями називаються такі явища, в процесі яких відбувається перетворення одних речовин в інші. Серед їх різноманіття можна виділити два основних типи:

1). реакції з'єднання
2). Реакції розкладу.

У переважній своїй більшості хімічні реакції належать до реакцій приєднання, оскільки з окремо взятим речовиною рідко можуть відбуватися зміни в його складі, якщо воно не піддається впливам ззовні (розчиненню, нагрівання, дії світла). Ніщо так не характеризує хімічне явище, або реакцію, як зміни, що відбуваються при взаємодії двох і більше речовин. Такі явища можуть здійснюватися мимовільно і супроводжуватися підвищенням або пониженням температури, світловими ефектами, зміною кольору, утворенням осаду, виділенням газоподібних продуктів, шумом.

Для наочності наведемо кілька рівнянь, що відображають процеси реакцій сполуки, в процесі яких виходять хлорид натрію(NaCl), хлорид цинку(ZnCl 2), осад хлориду срібла(AgCl), хлорид алюмінію (AlCl 3)

Cl 2 + 2Nа \u003d 2NaCl (4)

СuCl 2 + Zn \u003d ZnCl 2 + Сu (5)

AgNO 3 + КCl \u003d AgCl + 2KNO 3 (6)

3HCl + Al (OH) 3 \u003d AlCl 3 + 3Н 2 О (7)

Серед реакцій з'єднання слід особливим чином відзначити наступні : заміщення (5), обміну (6), і як окремий випадок реакції обміну - реакцію нейтралізації (7).

До реакцій заміщення відносяться такі, при здійсненні якої атоми простої речовини заміщають атоми одного з елементів у складній речовині. У прикладі (5) атоми цинку заміщають з розчину СuCl 2 атоми міді, при цьому цинк переходить в розчинну сіль ZnCl 2, а мідь виділяється з розчину в металевому стані.

До реакцій обміну відносяться такі реакції, при яких два складних речовина обмінюються своїми складовими частинами. У разі реакції (6) розчинні солі AgNO 3 і КCl при зливанні обох розчинів утворюють нерозчинний осад солі AgCl. При цьому вони обмінюються своїми складовими частинами - катіонами і аніонами. Катіони калію К + приєднуються до анионам NO 3, а катіони срібла Ag + - до анионам Cl -.

До особливого, окремого випадку, реакцій обміну відноситься реакція нейтралізації. До реакцій нейтралізації відносяться такі реакції, в процесі яких кислоти реагують з основами, в результаті утворюється сіль і вода. У прикладі (7) соляна кислота HCl, реагуючи з підставою Al (OH) 3 утворює сіль AlCl 3 і воду. При цьому катіони алюмінію Al 3+ від заснування обмінюються з аніонами Cl - від кислоти. В результаті відбувається нейтралізація соляної кислоти.

До реакцій розкладання відносяться такі, при якому з одного складного утворюються два і більше нових простих або складних речовин, але більш простого складу. Як реакцій можна привести такі, в процесі яких розкладаються 1). нітрат калію(КNO 3) з утворенням нітриту калію (КNO 2) і кисню (O 2); 2). перманганат калію (KMnO 4): утворюються манганат калію (К 2 МnO 4), оксид марганцю(MnO 2) і кисень (O 2); 3). Карбонат кальцію або мармур; в процесі утворюються вуглекислийгаз (CO 2) і оксид кальцію(СаО)

2КNO 3 \u003d 2КNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 \u003d К2 МnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
СаCO 3 \u003d CaO + CO 2 (10)

В реакції (8) зі складного речовини утворюється одне складне і одне просте. В реакції (9) - два складних і одне просте. В реакції (10) - два складних речовини, але більш простих за складом

До розкладання піддаються всі класи складних речовин:

1). оксиди: оксид срібла 2Ag 2 O \u003d 4Ag + O 2 (11)

2). гідроксиди: гідроксид заліза2Fe (OH) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)

3). кислоти: сірчана кислотаH 2 SO 4 \u003d SO 3 + H 2 O (13)

4). солі: карбонат кальціюСаCO 3 \u003d СаO + CO 2 (14)

5). Органічні речовини: спиртове бродіння глюкози

З 6 Н 12 О 6 \u003d 2С 2 Н 5 ОH + 2CO 2 (15)

Відповідно до іншої класифікації, всі хімічні реакції можна розділити на два типи: реакції, що йдуть з виділенням теплоти, їх називають екзотермічні, і реакції, що йдуть з поглинанням теплоти - ендотермічні. Критерієм таких процесів є тепловий ефект реакції.Як правило, до екзотермічних реакцій відносяться реакції окислення, тобто взаємодії з киснем, наприклад згоряння метану:

СН 4 + 2O 2 \u003d СО 2 + 2Н 2 О + Q (16)

а до ендотермічним реакцій - реакції розкладання, вже наведені вище (11) - (15). Знак Q в кінці рівняння вказує на те, чи виділяється теплота в процесі реакції (+ Q) або поглинається (-Q):

СаCO 3 \u003d СаO + CO 2 - Q (17)

Можна так само розглядати всі хімічні реакції за типом зміни ступеня окислення, що беруть участь в їх перетвореннях елементів. Наприклад, в реакції (17) беруть участь в ній елементи не змінюють свої ступеня окислення:

Са +2 C +4 O 3 -2 \u003d Са +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)

А в реакції (16) елементи змінюють свої ступеня окислення:

2Mg 0 + O 2 0 \u003d 2Mg +2 O -2

Реакції такого типу відносяться до окислювально-відновним . Вони будуть розглядатися окремо. Для складання рівнянь по реакціях такого типу необхідно використовувати метод напівреакційі застосовувати рівняння електронного балансу.

Після приведення різних типів хімічних реакцій, можна приступати до принципу складань хімічних рівнянь, інакше, підбору коефіцієнтів в лівій і правій їх частинах.

Механізми складання хімічних рівнянь.

До якого б типу не ставилася та чи інша хімічна реакція, її запис (хімічне рівняння) повинна відповідати умові рівності кількості атомів до реакції і після реакції.

Існують такі рівняння (17), які не вимагають вирівнювання, тобто розстановки коефіцієнтів. Але в більшості випадках, як в прикладах (3), (7), (15), необхідно вживати заходів, спрямовані на зрівняння лівої і правої частин рівняння. Якими ж принципами необхідно керуватися в таких випадках? Чи існує якась ні будь система в підборі коефіцієнтів? Існує, і не одна. До таких систем відносяться:

1). Підбір коефіцієнтів по заданих формулах.

2). Складання по валентності реагуючих речовин.

3). Складання за ступенями окислення реагують речовин.

У першому випадку потрібно було, що нам відомі формули реагуючих речовин як до реакції, так і після. Наприклад, дано таке рівняння:

N 2 + О 2 → N 2 О 3 (19)

Прийнято вважати, що поки не встановлено рівність між атомами елементів до реакції і після, знак рівності (\u003d) в рівнянні не ставиться, а замінюється стрілкою (→). Тепер приступимо до власне зрівнювання. У лівій частині рівняння є 2 атома азоту (N 2) і два атоми кисню (О 2), а в правій - два атома азоту (N 2) і три атома кисню (О3). За кількістю атомів азоту його зрівнювати не треба, але по кисню необхідно домогтися рівності, оскільки до реакції їх брало участь два атома, а після реакції стало три атома. Складемо наступну схему:

до реакції після реакції
О 2 О 3

Визначимо найменше кратне між даними кількостями атомів, це буде «6».

О 2 О 3
\ 6 /

Розділимо це число в лівій частині рівняння по кисню на «2». Отримаємо число «3», поставимо його в вирішуване рівняння:

N 2 + 3О 2 → N 2 О 3

Так само розділимо число «6» для правої частини рівняння на «3». Отримаємо число «2», так само поставимо його в вирішуване рівняння:

N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3

Кількості атомів кисню і в лівій і в правій частинах рівняння стали рівні, відповідно по 6 атомів:

Але кількість атомів азоту в обох частинах рівняння не відповідатимуть один одному:

У лівій - два атома, в правій - чотири атома. Отже, що б добитися рівності, необхідно подвоїти кількість азоту в лівій частині рівняння, поставивши коефіцієнт «2»:

Таким чином, рівність по азоту дотримано і в цілому, рівняння набуде вигляду:

2N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3

Тепер в рівнянні можна замість стрілки поставить знак рівності:

2N 2 + 3О 2 \u003d 2N 2 О 3 (20)

Наведемо ще один приклад. Дано наступне рівняння реакції:

Р + Cl 2 → РCl 5

У лівій частині рівняння є 1 атом фосфору (Р) і два атоми хлору (Cl 2), а в правій - один атом фосфору (Р) і п'ять атомів кисню (Cl 5). За кількістю атомів фосфору його зрівнювати не треба, але по хлору необхідно домогтися рівності, оскільки до реакції їх брало участь два атома, а після реакції стало п'ять атома. Складемо наступну схему:

до реакції після реакції
Cl 2 Cl 5

Визначимо найменше кратне між даними кількостями атомів, це буде «10».

Cl 2 Cl 5
\ 10 /

Розділимо це число в лівій частині рівняння по хлору на «2». Отримаємо число «5», поставимо його в вирішуване рівняння:

Р + 5Cl 2 → РCl 5

Так само розділимо число «10» для правої частини рівняння на «5». Отримаємо число «2», так само поставимо його в вирішуване рівняння:

Р + 5Cl 2 → 2РCl 5

Кількості атомів хлору і в лівій і в правій частинах рівняння стали рівні, відповідно по 10 атомів:

Але кількість атомів фосфору в обох частинах рівняння не відповідатимуть один одному:

Отже, що б добитися рівності, необхідно подвоїти кількість фосфору в лівій частині рівняння, поставивши коефіцієнт «2»:

Таким чином, рівність по фосфору дотримано і в цілому, рівняння набуде вигляду:

2Р + 5Cl 2 \u003d 2РCl 5 (21)

При складанні рівнянь за валентністю необхідно дати визначення валентності і встановити значення для найбільш відомих елементів. Валентність - це одне з раніше застосовуваних понять, в даний час в ряді шкільних програм не використовується. Але при його допомоги легше пояснити принципи складання рівнянь хімічних реакцій. Під валентністю розуміють число хімічних зв'язків, Які той чи інший атом може утворювати з іншою, або іншими атомами . Валентність не має знака (+ або -) і позначається римськими цифрами, як правило, над символами хімічних елементів, наприклад:

Звідки беруться ці значення? Як їх застосовувати при складанні хімічних рівнянь? Числові значення валентностей елементів збігаються з їх номером групи періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва (Таблиця 1).

Для інших елементів значення валентностей можуть мати інші значення, але ніколи не більше номера групи, в якій вони розташовані. Причому для парних номерів груп (IV і VI) валентності елементів приймають лише парні значення, а для непарних - можуть мати як парні, так і непарні значення (Таблиця.2).

Звичайно ж, в значеннях валентностей для деяких елементів є винятки, але в кожному конкретному випадку ці моменти зазвичай обмовляються. тепер розглянемо загальний принцип складання хімічних рівнянь за заданими валентності для тих чи інших елементів. Найчастіше даний метод прийнятний в разі складання рівнянь хімічних реакцій сполуки простих речовин, Наприклад, при взаємодії з киснем ( реакції окислення). Припустимо, необхідно відобразити реакцію окислення алюмінію. Але нагадаємо, що метали позначаються одиничними атомами (Al), а неметали, що знаходяться в газоподібному стані - з індексами «2» - (О 2). Спочатку напишемо загальну схему реакції:

Al + О 2 → AlО

На даному етапі ще не відомо, яке правильне написання має бути у оксиду алюмінію. І ось саме на даному етапі нам на допомогу прийде знання валентностей елементів. Для алюмінію і кисню проставимо їх над передбачуваної формулою цього оксиду:

III II
Al Про

Після чого «хрест» -на- «хрест» у цих символів елементів поставимо внизу відповідні індекси:

III II
Al 2 О 3

Склад хімічної сполукиAl 2 О 3 визначено. Подальша схема рівняння реакції набуде вигляду:

Al + О 2 → Al 2 О 3

Залишається тільки зрівняти ліву і праву його частини. Зробимо таким же способом, як в разі складання рівняння (19). Кількості атомів кисню зрівняємо, вдаючись до знаходження найменшого кратного:

до реакції після реакції

О 2 О 3
\ 6 /

Розділимо це число в лівій частині рівняння по кисню на «2». Отримаємо число «3», поставимо його в вирішуване рівняння. Так само розділимо число «6» для правої частини рівняння на «3». Отримаємо число «2», так само поставимо його в вирішуване рівняння:

Al + 3О 2 → 2Al 2 O 3

Що б добитися рівності по алюмінію, необхідно скоригувати його кількість в лівій частині рівняння, поставивши коефіцієнт «4»:

4Al + 3О 2 → 2Al 2 O 3

Таким чином, рівність по алюмінію і кисню дотримано і в цілому, рівняння прийме остаточний вигляд:

4Al + 3О 2 \u003d 2Al 2 O 3 (22)

Застосовуючи метод валентностей, можна прогнозувати, яка речовина утворюється в процесі хімічної реакції, як буде виглядати його формула. Припустимо, в реакцію з'єднання вступили азот і водень з відповідними валентності III і I. Напишемо загальну схему реакції:

N 2 + Н 2 → NН

Для азоту і водню проставимо валентності над передбачуваної формулою цього з'єднання:

Як і раніше «хрест» -на- «хрест» у цих символів елементів поставимо внизу відповідні індекси:

III I
N Н 3

Подальша схема рівняння реакції набуде вигляду:

N 2 + Н 2 → NН 3

Зрівнюючи вже відомим способом, через найменшу кратне для водню, рівне «6», отримаємо шукані коефіцієнти, і рівняння в цілому:

N 2 + 3Н 2 \u003d 2NН 3 (23)

При складанні рівнянь за ступенями окислення реагуючих речовин необхідно нагадати, що ступенем окислення того чи іншого елемента називається число прийнятих або відданих в процесі хімічної реакції електронів. Ступінь окислення в з'єднаннях в основному, чисельно збігається зі значеннями валентностей елемента. Але відрізняються знаком. Наприклад, для водню валентність дорівнює I, а ступінь окислення (+1) або (-1). Для кисню валентність дорівнює II, а ступінь окислення (-2). Для азоту валентності рівні I, II, III, IV, V, а ступеня окислення (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) і т.д . Ступені окислення найбільш часто вживаних в рівняннях елементів, наведені в таблиці 3.

У разі реакцій з'єднання принцип складання рівнянь за ступенями окислення такий же, як і при складанні по валентності. Наприклад, наведемо рівняння реакції окислення хлору киснем, в якій хлор утворює з'єднання зі ступенем окислення +7. Запишемо передбачуване рівняння:

Cl 2 + О 2 → ClО

Поставимо над передбачуваним з'єднанням ClО ступеня окислення відповідних атомів:

Як і в попередніх випадках встановимо, що шукана формула сполукинабуде вигляду:

7 -2
Cl 2 Про 7

Рівняння реакції прийме наступний вигляд:

Cl 2 + О 2 → Cl 2 Про 7

Зрівнюючи по кисню, знайшовши найменше кратне між двома і семи, рівне «14», встановимо в результаті рівність:

2Cl 2 + 7О 2 \u003d 2Cl 2 Про 7 (24)

Дещо інший спосіб необхідно застосовувати зі ступенями окислення при складанні реакцій обміну, нейтралізації, заміщення. У ряді випадків надається скрутним дізнатися: які сполуки утворюються при взаємодії складних речовин?

Як дізнатися: що вийде в процесі реакції?

Дійсно, як дізнатися: які продукти реакції можуть виникнуть в ході конкретної реакції? Наприклад, що утворюється при взаємодії нітрату барію і сульфату калію?

Ва (NО 3) 2 + К 2 SO 4 →?

Може бути ВАК 2 (NО 3) 2 + SO 4? Або Ва + NО 3 SO 4 + К 2? Або ще щось? Звичайно ж, в процесі цієї реакції утворюються сполуки: ВаSO 4 і КNО 3. А звідки це відомо? І як правильно написати формули речовин? Почнемо з того, що найчастіше упускається з виду: з самого поняття «реакція обміну». Це означає, що при даних реакціях речовини змінюються один з одним складовими частинами. Оскільки реакції обміну в більшості своїй здійснюються межу підставами, кислотами або солями, то частинами, якими вони будуть змінюватися, є катіони металів (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), іонів Н + або ВІН -, аніонів - залишків кислот, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). В загалом вигляді реакцію обміну можна привести в наступному записі:

Kt1An1 + Kt2An1 \u003d Kt1An2 + Kt2An1 (25)

Де Kt1 і Kt2 - катіони металів (1) і (2), а An1 і An2 - відповідні їм аніони (1) і (2). При цьому обов'язково треба враховувати, що в сполуках до реакції і після реакції на першому місці завжди встановлюються катіони, а аніони - на другому. Отже, якщо в реакцію вступить хлорид калію і нітрат срібла, Обидва в розчиненому стані

KCl + AgNO 3 →

то в процесі її утворюються речовини KNO 3 і AgClі відповідне рівняння набуде вигляду:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl (26)

При реакціях нейтралізації протони від кислот (Н +) будуть з'єднуватися з аніонами гідроксилу (ОН -) з утворенням води (Н 2 О):

НCl + КОН \u003d КCl + Н 2 O (27)

Ступені окислення катіонів металів і заряди аніонів кислотних залишків вказані в таблиці розчинності речовин (кислот, солей і підстав у воді). По горизонталі наведені катіони металів, а по вертикалі - аніони кислотних залишків.

Виходячи з цього, при складанні рівняння реакції обміну, необхідно спочатку в лівій його частині встановити ступеня окислення які беруть у цьому хімічному процесі частинок. Наприклад, потрібно написати рівняння взаємодії між хлоридом кальцію і карбонатом натрія.Составім вихідну схему цієї реакції:

СаCl + NаСО 3 →

Са 2+ Cl - + Nа + СО 3 2 →

Зробивши вже відоме дію «хрест» -на- «хрест», визначимо реальні формули вихідних речовин:

СаCl 2 + Nа 2 СО 3 →

Виходячи з принципу обміну катіонами і аніонами (25), встановимо попередні формули утворюються в ході реакції речовин:

СаCl 2 + Nа 2 СО 3 → СаСО 3 + NаCl

Над їх катіонами і аніонами проставимо відповідні заряди:

Са 2+ СО 3 2 + Nа + Cl -

формули речовинзаписані правильно, відповідно до зарядами катіонів та аніонів. Складемо повне рівняння, зрівнявши ліву і праву його частини із натрію і хлору:

СаCl 2 + Nа 2 СО 3 \u003d СаСО 3 + 2NаCl (28)

Як інший приклад наведемо рівняння реакції нейтралізації між гідроксидом барію і ортофосфорної кислотою:

ВаОН + НРО 4 →

Над катіонами і аніонами проставимо відповідні заряди:

Ва 2 ОН - + Н + РО 4 3- →

Визначимо реальні формули вихідних речовин:

Ва (ОН) 2 + Н 3 РО 4 →

Виходячи з принципу обміну катіонами і аніонами (25), встановимо попередні формули утворюються в ході реакції речовин, враховуючи, що при реакції обміну одним з речовин обов'язково повинна бути вода:

Ва (ОН) 2 + Н 3 РО 4 → Ва 2 РО 4 3- + Н 2 O

Визначимо правильну запис формули солі, що утворилася в процесі реакції:

Ва (ОН) 2 + Н 3 РО 4 → Ва 3 (РО 4) 2 + Н 2 O

Зрівняємо ліву частину рівняння по барію:

3Ва (ОН) 2 + Н 3 РО 4 → Ва 3 (РО 4) 2 + Н 2 O

Оскільки в правій частині рівняння залишок ортофосфорної кислоти взятий двічі, (РО 4) 2, то зліва необхідно також подвоїти її кількість:

3Ва (ОН) 2 + 2Н 3 РО 4 → Ва 3 (РО 4) 2 + Н 2 O

Залишилося привести у відповідність кількість атомів водню і кисню в правій частині у води. Так як зліва загальна кількість атомів водню дорівнює 12, то справа воно так само має відповідати дванадцяти, тому перед формулою води необхідно поставити коефіцієнт«6» (оскільки в молекулі води вже є 2 атома водню). За кисню так само дотримано рівність: зліва 14 і справа 14. Отже, рівняння має правильну форму запису:

3Ва (ОН) 2 + 2Н 3 РО 4 → Ва 3 (РО 4) 2 + 6Н 2 O (29)

Можливість здійснення хімічних реакцій

Світ складається з безлічі речовин. Незліченно так само кількість варіантів хімічних реакцій між ними. Але чи можемо ми, написавши на папері ту чи іншу рівняння стверджувати, що йому буде відповідати хімічна реакція? Існує помилкова думка, що якщо правильно розставити коефіцієнти в рівнянні, то воно буде здійснено і на практиці. Наприклад, якщо взяти розчин сірчаної кислотиі опустити в нього цинк, То можна спостерігати процес виділення водню:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 (30)

Але якщо в цей же розчин опустити мідь, то процес виділення газу спостерігатися не буде. Реакція не здійсненна.

Cu + H 2 SO 4 ≠

У разі, якщо буде взята концентрована сірчана кислота, вона буде реагувати з міддю:

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2Н 2 O (31)

В реакції (23) між газами азотом і воднем спостерігається термодинамічна рівновага, тобто скільки молекуламіаку NН 3 утворюється в одиницю часу, стільки ж їх і розпадеться назад на азот і водень. Зміщення хімічної рівновагиможна домогтися підвищенням тиску і зниженням температури

N 2 + 3Н 2 \u003d 2NН 3

якщо взяти розчин гідроксиду каліюі долити до нього розчин сульфату натрію, То ніяких змін спостерігатися не буде, реакція буде не здійсненна:

КОН + Na 2 SO 4 ≠

Розчин хлориду натріюпри взаємодії з бромом НЕ буде утворювати бром, незважаючи на те, що дана реакція може бути віднесена до реакції заміщення:

NаCl + Br 2 ≠

У чому ж причини таких невідповідностей? Справа в тому, що виявляється недостатньо тільки правильно визначати формули з'єднань, Необхідно знати специфіку взаємодії металів з кислотами, вміло користуватися таблицею розчинності речовин, знати правила заміщення в ряду активності металів і галогенів. У цій статті викладаються тільки найосновніші принципи як розставити коефіцієнти в рівняннях реакцій, як написати молекулярні рівняння, як визначити склад хімічної сполуки.

Хімія, як наука, надзвичайно різноманітна і багатогранна. У наведеній статті висвітлено лише мала частина процесів, що відбуваються в реальному світі. Не розглянуто типи, термохимические рівняння, електроліз,процеси органічного синтезу і багато, багато іншого. Але про це в наступних статтях.

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Поговоримо про те, як скласти рівняння хімічної реакції. Саме це питання в основному викликає серйозні труднощі у школярів. Одні не можуть зрозуміти алгоритм складання формул продуктів, інші неправильно розставляють коефіцієнти в рівнянні. З огляду на, що всі кількісні обчислення здійснюються саме за рівняннями, важливо зрозуміти алгоритм дій. Спробуємо з'ясувати, як складати рівняння хімічних реакцій.

Складання формул за валентністю

Для того щоб правильно записувати процеси, що відбуваються між різними речовинами, потрібно навчитися записувати формули. Бінарні сполуки становлять з урахуванням валентностей кожного елемента. Наприклад, у металів головних підгруп вона відповідає номеру групи. При складанні кінцевої формули між цими показниками визначається найменше кратне, потім розставляються індекси.

Що таке рівняння

Під ним розуміють символьну запис, яка відображає взаємодіючі хімічні елементи, Їх кількісні співвідношення, а також ті речовини, які утворюються в результаті процесу. Одне із завдань, пропонованих учням дев'ятого класу на підсумковій атестації з хімії, має наступне формулювання: «Складіть рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості запропонованого класу речовин ». Для того щоб впоратися з поставленим завданням, учні повинні володіти алгоритмом дій.

алгоритм дій

Наприклад, потрібно написати процес горіння кальцію, користуючись символами, коефіцієнтами, індексами. Поговоримо про те, як скласти рівняння хімічної реакції, скориставшись порядком дій. У лівій частині рівняння через "+" записуємо знаками речовини, які беруть участь в даному взаємодії. Так як горіння відбувається за участю кисню повітря, який відноситься до двоатомних молекул, його формулу пишемо О2.

За знаком рівності формуємо склад продукту реакції, використовуючи правила розстановки валентності:

2Ca + O2 \u003d 2CaO.

Продовжуючи розмову про те, як скласти рівняння хімічної реакції, відзначимо необхідність використання закону сталості складу, а також збереження складу речовин. Вони дозволяють проводити процес зрівнювання, розставляти в рівнянні відсутні коефіцієнти. Даний процес є одним з найпростіших прикладів взаємодій, що відбуваються в неорганічної хімії.

важливі аспекти

Для того щоб зрозуміти, як скласти рівняння хімічної реакції, відзначимо деякі теоретичні питання, що стосуються цієї теми. Закон збереження маси речовин, сформульований М. В. Ломоносовим, пояснює можливість розстановки коефіцієнтів. Так як кількість атомів кожного елемента до і після взаємодії залишається незмінним, можна проводити математичні розрахунки.

При зрівнюванні лівої і правої частин рівняння використовують найменше спільне кратне, аналогічно тому, як складається формула сполуки з урахуванням валентностей кожного елемента.

Окислювально-відновні взаємодії

Після того як у школярів буде відпрацьований алгоритм дій, вони зможуть скласти рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості простих речовин. Тепер можна переходити до розбору більш складних взаємодій, Наприклад протікають зі зміною ступенів окислення у елементів:

Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu.

Існують певні правила, згідно з якими розставляють ступеня окислення в простих і складних речовинах. Наприклад, у двоатомних молекул цей показник дорівнює нулю, в складних з'єднаннях сума всіх ступенів окислення також повинна бути дорівнює нулю. При складанні електронного балансу визначають атоми або іони, які віддають електрони (відновник), приймають їх (окислювач).

Між цими показниками визначається найменше кратне, а також коефіцієнти. Завершальним етапом розбору окислювально-відновного взаємодії є розстановка коефіцієнтів в схемі.

іонні рівняння

Одним з важливих питань, Який розглядається в курсі шкільної хімії, є взаємодія між розчинами. Наприклад, дано завдання такого змісту: «Складіть рівняння хімічної реакції іонного обміну між хлоридом барію і сульфатом натрію». Воно передбачає написання молекулярного, повного, скороченого іонного рівняння. Для розгляду взаємодії на іонному рівні необхідно по таблиці розчинності вказати її для кожного вихідного речовини, продукту реакції. наприклад:

BaCl2 + Na2SO4 \u003d 2NaCl + BaSO4

Речовини, які не розчиняються на іони, записують в молекулярному вигляді. Реакція обміну іонами протікає повністю в трьох випадках:

• утворення осаду;
• виділення газу;
• отримання малодіссоцііруемого речовини, наприклад води.

При наявності у речовини стереохимического коефіцієнта він враховується при написанні повного іонного рівняння. Після того як буде написано повне іонне рівняння, проводять скорочення тих іонів, які не були пов'язані в розчині. Кінцевим підсумком будь-якого завдання, що передбачає розгляд процесу, що протікає між розчинами складних речовин, буде запис скороченою іонної реакції.

висновок

Хімічні рівняння дозволяють пояснювати за допомогою символів, індексів, коефіцієнтів ті процеси, які спостерігаються між речовинами. Залежно від того, який саме протікає процес, існують певні тонкощі записи рівняння. Загальний алгоритм складання реакцій, розглянутий вище, ґрунтується на валентності, закон збереження маси речовин, сталості складу.