Составить уравнения реакций по химии. Схема химической реакции. Закон сохранения массы веществ при химической реакции. Химическое уравнение. Расчет по уравнениям химических реакций с использованием понятия количества вещества

Для описания протекающих химических реакций составляются уравнения химических реакций. В них слева от знака равенства (или стрелки →) записываются формулы реагентов (веществ, вступающих в реакцию), а справа - продукты реакции (вещества, которые получились после химической реакции). Поскольку говорится об уравнении, то количество атомов в левой части уравнения должно быть равным тому, что есть в правом. Поэтому после составления схемы химической реакции (записи реагентов и продуктов) производят подстановку коэффициентов, чтобы уравнять количество атомов.

Коэффициенты представляют собой числа перед формулами веществ, указывающие на число молекул, которые вступают в реакцию.

Например, пусть в химической реакции газ водород (H 2) реагирует с газом кислородом (O 2). В результате образуется вода (H 2 O). Схема реакции будет выглядеть так:

H 2 + O 2 → H 2 O

Слева находится по два атома водорода и кислорода, а справа два атома водорода и только один кислорода. Предположим, что в результате реакции на одну молекулу водорода и одну кислорода образуется две молекулы воды:

H 2 + O 2 → 2H 2 O

Теперь количество атомов кислорода до и после реакции уравнено. Однако водорода до реакции в два раза меньше, чем после. Следует сделать вывод, что для образования двух молекул воды надо две молекулы водорода и одну кислорода. Тогда получится такая схема реакции:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

Здесь количество атомов разных химических элементов одинаково до и после реакции. Значит, это уже не просто схема реакции, а уравнение реакции . В уравнениях реакций часто стрелку заменяют на знак равенства, чтобы подчеркнуть что, число атомов разных химических элементов уравнено:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Рассмотрим такую реакцию:

NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O

После реакции образовался фосфат, в который входит три атома натрия. Уравняем количество натрия до реакции:

3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O

Количество водорода до реакции шесть атомов (три в гидроксиде натрия и три в фосфорной кислоте). После реакции - только два атома водорода. Разделив шесть на два, получим три. Значит, перед водой надо поставить число три:

3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O

Количество атомов кислорода до реакции и после совпадает, значит дальнейший расчет коэффициентов можно не делать.

Химические реакции это химические взаимодействия веществ. Изображение реакций при помощи химических формул и математических знаков называется химическим уравнением.

При химических реакциях из атомов вступивших в реакцию веществ образуются новые вещества, и число атомов каждого элемента до реакции равно числу атомов этих элементов после реакции, т.е. в левой и в правой частях уравнения число атомов всех элементов должно быть одинаковым − закон сохранения массы веществ .

Составим уравнение реакции растворения гидроксида алюминия в избытке серной кислоты. Схема реакции:

Для составления уравнения реакции в схеме реакции необходимо подобрать коэффициенты. Подбор коэффициентов обычно начинают с формулы вещества, содержащего наибольшее число атомов элементов, независимо от того, где находится вещество – справа или слева от знака равенства. Уравниваем число атомов алюминия:

2 Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.

Уравниваем число атомов серы:

2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.

Уравниваем число атомов водорода:

2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6 H 2 O.

Подсчитаем число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения реакции (проверим правильность подбора коэффициентов).

Уравнение реакции по стадиям записано для того, чтобы показать последовательность в подборе коэффициентов. На практике записывают только одну схему, которую путём подбора коэффициентов превращают в уравнение реакции.

Классификация химических реакций

Химические реакции классифицируют по следующим признакам:

1. по признаку изменения числа и состава исходных веществ и продуктов реакции делятся на следующие типы (или группы) реакций:

− реакции соединения;

− реакции разложения;

− реакции замещения;

− реакции обмена.

2 . по обратимости реакции подразделяются на:

− необратимые реакции;

− обратимые реакции.

3. по тепловому эффекту реакции подразделяются на:

− экзотермические реакции;

− эндотермические реакции.

4. по изменению степеней окисления атомов элементов в ходе химической реакции подразделяются на:

− реакции без изменения степеней окисления;

− реакции с изменением степеней окисления (или окислительно-восстановительные).

Рассмотрим эти типы химических реакций.

1. Классификация по признаку изменения числа и состава исходных веществ и продуктов реакции.

Реакции соединения – это реакции, в результате которых из двух или нескольких веществ образуется одно новое вещество, например:

2H 2 +O 2 → 2H 2 O,

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 ,

2Cu + O 2 2CuO,

CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 ,

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3 .

Реакции разложения – это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два или несколько новых веществ, например:

Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 +CO 2 + H 2 O,

Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O,

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 ,

CaCO 3 CaO + CO 2 ,

2AgNO 3 2Ag + 2NO 2 + O 2 ,

4KClO 3 3KClO 4 + KCl.

Реакции замещения – это реакции между простыми и сложными веществами, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы сложного вещества (при составлении уравнений реакций этого типа нужно помнить о правилах замещения и пользоваться приложением В1), например:

Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4 ,

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ,

Cl 2 + 2KI → I 2 + 2KCl,

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2 .

Реакции обмена – это реакции между двумя сложными веществами, в результате которых два вещества обмениваются своими ионами, образуя два новых вещества. Реакции обмена протекают, если в результате обмена ионами образуются малорастворимые вещества (осадки), газообразные вещества или растворимые малодиссоциирующие вещества (слабые электролиты), например:

ВaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2NaCl,

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O,

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O,

(реакция нейтрализации).

При написании ионных уравнений реакций обмена слабые электролиты, труднорастворимые и газообразные вещества записывают в недиссоциированном виде (в виде молекул).

2. Классификация по признаку обратимости

Химические реакции по признаку обратимости подразделяются на обратимые и необратимые.

Обратимые химические реакции – это химические реакции, которые одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях, в прямом и обратном, например: 2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3 ,

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 ,

H 2 + I 2 ↔ 2HI.

Необратимые химические реакции – это химические реакции, которые протекают в одном направлении и завершаются полным превращением исходных реагирующих веществ в конечные вещества (образующиеся продукты уходят из сферы реакции – выпадают в виде осадка, выделяются в виде газа, образуются малодиссоцированные соединения или реакция сопровождается большим выделением энергии), например:

H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O,

AgNO 3 + NaBr → AgBr↓ + NaNO 3 ,

Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 +2H 2 O.

3. Классификация по тепловому эффекту реакции

По тепловому эффекту (Q или ∆Н; ∆Н – изменение энтальпии (теплового эффекта реакции)) химические реакции делятся на экзотермические и эндотермические.

Экзотермические химические реакции (∆Н < 0) – это химические реакции, происходящие с выделением теплоты (энергии), теплосодержание системы уменьшается, например: Fe + S → FeS, ∆Н = − 96 кДж,

С + О 2 → СО 2 , ∆Н = − 394 кДж.

Эндотермические химические реакции (∆Н > 0) – это химические реакции, происходящие с поглощением теплоты (энергии), теплосодержание системы возрастает, например: 2Hg → 2Hg + O 2 , ∆Н = + 18 кДж,

CaCO 3 → CaO + CO 3 , ∆Н = + 1200 кДж.

Экзотермическими реакциями являются многие реакции соединения. Эндотермическими реакциями являются многие реакции разложения.

4. Классификация по признаку изменения степеней окисления атомов элементов реагирующих веществ.

Химические реакции по признаку изменения степеней окисления атомов элементов в молекулах в ходе химической реакции делятся на две группы:

1. реакции, которые протекают без изменения степеней окисления атомов элементов, например: .

2. реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов элементов (окислительно-восстановительные реакции), например:

Реакции соединения с участием простых веществ, а также реакции замещения являются окислительно-восстановительными реакциями.

Реакции разложения, соединения сложных веществ могут происходить как без изменения степеней окисления элементов, так и с изменением степеней окисления атомов элементов.

Реакции обмена всегда происходят без изменения степеней окисления (таблица 2).

Таблица 2 – Примеры реакций различных типов, протекающих с изменением и без изменений степеней окисления

Классификация химических реакций имеет большое значение в химии. Она помогает обобщать, систематизировать знания о реакциях и устанавливать закономерности их протекания.

Каждую химическую реакцию можно охарактеризовать по нескольким признакам, например: реакция , ∆Н = − 92 кДж

имеет следующие характеристики:

это реакция 1) соединения;

2) экзотермическая;

3) обратимая;

4) окислительно-восстановительная.

Вопросы и задачи для самоконтроля

1) Какой объем займут: а) 1 г водорода; б) 32 г кислорода; в) 14 г азота при нормальных условиях?

2) Вычислить массу в граммах при нормальных условиях:

а) 1 л азота; б) 8 л СО 2 ; в) 1 м 3 кислорода.

3) Какой объем займут 9,03 × 10 23 молекул хлора при нормальных условиях?

4) Сколько молекул содержится в 16 г кислорода?

5) Сколько молей серной кислоты (H 2 SO 4) содержится в 196 г её?

6) Сколько молей карбоната натрия (Na 2 CO 3) содержится в 53 г его?

7) Сколько молей гидроксида натрия (NaOH) содержится в 160 г его?

8) Определить степень окисления хлора в следующих соединениях:

NaClO, NaClO 2 , NaClO 4 , CaCl 2 , Cl 2 O 7 , KClO 3 , HCl.

9) Определить степень окисления фосфора в следующих соединениях:

H 3 PO 4 , PH 3 , KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , HPO 3 , H 4 P 2 O 7 .

10) Определить степень окисления марганца в следующих соединениях:

MnO, Mn(OH) 4 , KMnO 4 ,K 2 MnO 4 , K 2 MnO 3 .

11) Какие типы химических реакций вам известны? Приведите примеры.

12) Какая реакция: соединения, разложения, замещения или обмена происходит при образовании воды:

а) в результате горения водорода на воздухе;

б) в результате взаимодействия водорода с оксидом меди (II);

в) в результате нагревания гидроксида железа (III);

г) при взаимодействии гидрокарбоната калия с гидроксидом калия.

История

Титульный лист Tyrocinium Chymicum.

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:

1CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O

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:

1CH 4 + O 2 CO 2 + 2H 2 O

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.

1CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O

Перед молекулами CH 4 и CO 2 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:

CaCl 2 (ж) + 2AgNO 3 (ж) Ca(NO 3) 2 (ж) + 2AgCl(тв)

полное ионное уравнение:

Ca 2+ + 2Cl − + 2Ag + + 2NO 3 − Ca 2+ + 2NO 3 − + 2AgCl(тв)

сокращенное ионное уравнение:

2Cl − (ж) + 2Ag + (ж) 2AgCl(тв)

ионное уравнение:

Ag + + Cl − AgCl(тв)

Ионы Ca 2+ и NO 3 − остаются в растворе, поэтому не являются участниками химической реакции. В реакциях нейтрализации ионное уравнение реакции выглядит следующим образом:

H + + OH − H 2 O

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.

Литература

1. Левицкий М. Язык химиков // Химия и жизнь. – 2000. –№1. – С.50-52.
2. Кудрявцев А.А. Составление химических уравнений - 4-е издание, перераб. и доп., 1968 - 359с.
3. Берг Л.Г. Громаков С.Д. Зороацкая И.В. Аверко-Антонович И.Н. Способы подбора коэффициентов в химических уравнениях - Казань: изд-во Казанского ун-та, 1959.- 148 с.
4. Леенсон И.А. Чет или нечет - М.: Химия, 1987. - 176с.
5. Химия, учебник 8 класса. Издательство ARC. 2003.
6. Химия, учебник 8 класса. Издательство Дрофа. 2009.
7. Химия, учебник 8 класса. Издательство "Мектеп" алматы. 2012.
8. Химия, учебник 9 класса. Издательство "Просвещение" 2008.

См. также

Ссылки

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Тема: Химическая связь. Электролитическая диссоциация

Урок: Составление уравнений реакций ионного обмена

Составим уравнение реакции между гидроксидом железа (III) и азотной кислотой.

Fe(OH) 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

(Гидроксид железа (III) является нерастворимым снованием, поэтому не подвергается . Вода - малодиссоциируемое вещество, на ионы в растворе практически недиссоциировано.)

Fe(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 - = Fe 3+ + 3NO 3 - + 3H 2 O

Зачеркнем одинаковое количество нитрат-анионов слева и справа, запишем сокращенное ионное уравнение:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Данная реакция протекает до конца, т.к. образуется малодиссоциируемое вещество - вода.

Составим уравнение реакции между карбонатом натрия и нитратом магния.

Na 2 CO 3 + Mg(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Запишем данное уравнение в ионной форме:

(Карбонат магния является нерастворимым в воде веществом, следовательно, на ионы не распадается.)

2Na + + CO 3 2- + Mg 2+ + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + MgCO 3 ↓

Зачеркнем одинаковое количество нитрат-анионов и катионов натрия слева и справа, запишем сокращенное ионное уравнение:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

Данная реакция протекает до конца, т.к. образуется осадок - карбонат магния.

Составим уравнение реакции между карбонатом натрия и азотной кислотой.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Углекислый газ и вода - продукты разложения образующейся слабой угольной кислоты.)

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + CO 2 + H 2 O

CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O

Данная реакция протекает до конца, т.к. в результате нее выделяется газ и образуется вода.

Составим два молекулярных уравнения реакций, которым соответствует следующее сокращенное ионное уравнение: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Сокращенное ионное уравнение показывает сущность реакции ионного обмена. В данном случае можно сказать, что для получения карбоната кальция необходимо, чтобы в состав первого вещества входили катионы кальция, а в состав второго - карбонат-анионы. Составим молекулярные уравнения реакций, удовлетворяющих этому условию:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3

1. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. - М.: АСТ: Астрель, 2007. (§17)

2. Оржековский П.А. Химия: 9-ый класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§9)

3. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009.

4. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003.

Дополнительные веб-ресурсы

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме): ().

2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь»: ().

Домашнее задание

1. Отметьте в таблице знаком «плюс» пары веществ, между которыми возможны реакции ионного обмена, идущие до конца. Составьте уравнения реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

2. с. 67 №№ 10,13из учебника П.А. Оржековского «Химия: 9-ый класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013.

Для характеристики определенной химической реакции необходимо уметь составить запись, которая будет отображать условия протекания химической реакции, показывать какие вещества вступили в реакцию, а какие образовались. Для этого используют схемы химических реакций.

Схема химической реакции – условная запись, показывающая, какие вещества вступают в реакцию, какие продукты реакции образуются, а также условия протекания реакции Рассмотрим в качестве примера реакцию взаимодействия угля и кислорода. Схема данной реакции записывается следующим образом:

С + О2 → СО2

уголь взаимодействует с кислородом с образованием углекислого газа

Углерод и кислород – в данной реакции реагенты, а полученный углекислый газ – продукт реакции. Знак «→ » обозначает протекание реакции. Часто над стрелкой пишут условия, при которых происходит реакция

• Знак « t° → » обозначает, что реакция протекает при нагревании.
• Знак « Р → » обозначает давление
• Знак « hv → » – что реакция протекает под действием света. Также над стрелкой могут указывать дополнительные вещества, участвующие в реакции.
• Например, « О2 → ». Если в результате химической реакции образуется газообразное вещество, то в схеме реакции, после формулы этого вещества записывают знак «→ ». Если при протекании реакции образуется осадок, его обозначают знаком «→ ».
• Например, при нагревании порошка мела (он содержит вещество с химической формулой CaCO3), образуются два вещества: негашеная известь CaO и углекислый газ. Схема реакции записывается так:

СaCO3 t° → CaO + CO2

Так, природный газ, в основном состоит из метана CH4, при его нагревании до 1500°С он превращается в два других газа: водород Н2 и ацетилен С2Н2. Схема реакции записывается так:

CH4 t° → C2H2 + H2.

Важно не только уметь составлять схемы химических реакций, но и понимать, что они обозначают. Рассмотрим, еще одну схему реакции:

H2O эл.ток → Н2 + О2

Данная схема означает, что под действием электрического тока, вода разлагается на два простых газообразных вещества: водород и кислород. Схема химической реакции является подтверждением закона сохранения массы и показывает, что химические элементы во время химической реакции не исчезают, а только перегруппировываются в новые химические соединения.

Уравнения химических реакций

Согласно закону сохранения массы исходная масса продуктов всегда равна массе полученных реагентов. Количество атомов элементов до и после реакции всегда одинаковое, атомы только перегруппировываются и образуют новые вещества. Вернемся к схемам реакций, записанным ранее:

СaCO3 t° → CaO + CO2

С + О2 СО2.

В данных схемах реакций знак «→ » можно заменить на знак «=», так как видно, что количество атомов до и после реакций одинаковое. Записи будут иметь следующий вид:

СaCO3 = CaO + CO2

С + О2 = СО2.

Именно такие записи называют уравнениями химических реакций, то есть, это – записи схем реакций, в которых количество атомов до и после реакции одинаковое.

Уравнение химической реакции – условная запись химической реакции посредством химических формул, которая соответствует закону сохранения массы вещества

Если мы рассмотрим другие, приведенные ранее схемы уравнений, можно заметить, что на первый взгляд, закон сохранения массы в них не выполняется:

CH4 t° → C2H2 + H2.

Видно, что в левой части схемы, атом углерода один, а в правой – их два. Атомов водорода поровну и в левой и правой частях их по четыре. Превратим данную схему в уравнение. Для этого необходимо уравнять количество атомов углерода. Уравнивают химические реакции при помощи коэффициентов, которые записывают перед формулами веществ. Очевидно, чтобы количество атомов углерода стало одинаковым слева и справа, в левой части схемы, перед формулой метана, необходимо поставить коэффициент 2:

2CH4 t° → C2H2 + H2

Видно, что атомов углерода слева и справа теперь поровну, по два. Но теперь неодинаково количество атомов водорода. В левой части уравнения их 2∙4 = 8. В правой части уравнения атомов водорода 4 (два из них в молекуле ацетилена, и еще два – в молекуле водорода). Если поставить коэффициент перед ацетиленом, нарушится равенство атомов углерода. Поставим перед молекулой водорода коэффициент 3:

2CH4 = C2H2 + 3H2

Теперь количество атомов углерода и водорода в обеих частях уравнения одинаковое. Закон сохранения массы выполняется! Рассмотрим другой пример. Схему реакции Na + H2O → NaOH + H2 необходимо превратить в уравнение. В данной схеме различным является количество атомов водорода. В левой части два, а в правой – три атома. Поставим коэффициент 2 перед NaOH.

Na + H2O → 2NaOH + H2

Тогда атомов водорода в правой части станет четыре, следовательно, коэффициент 2 необходимо добавить и перед формулой воды:

Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Уравняем и количество атомов натрия:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Теперь количество всех атомов до и после реакции одинаковое. Таким образом, можно сделать вывод: чтобы превратить схему химической реакции в уравнение химической реакции, необходимо уравнять количество всех атомов, входящих в состав реагентов и продуктов реакции при помощи коэффициентов. Коэффициенты ставятся перед формулами веществ. Подведем итоги об Уравнения химических реакций

• Схема химической реакции – условная запись, показывающая, какие вещества вступают в реакцию, какие продукты реакции образуются, а также условия протекания реакции
• В схемах реакций используют обозначения, указывающие на особенности их протекания
• Уравнение химической реакции – условная запись химической реакции посредством химических формул, которая соответствует закону сохранения массы вещества
• Схему химической реакции превращают в уравнение путем расстановки коэффициентов перед формулами веществ