Уравнения химических реакций 8. Составление и решение химических уравнений

как решать химические уравнения по химии 8 класс объясните пожалуйста

1 год назад
Определим массу воды, образовавшуюся в результате сгорания водорода в 3,2 г кислорода.
Чтобы решить эту задачу, сначала необходимо составить уравнение химической реакции и записать над ним данные условия задачи.
Если бы мы знали количество вещества вступившего в реакцию кислорода, то смогли бы определить количество вещества воды. А затем, рассчитали бы массу воды, зная ее количество вещества и молярную массу. Чтобы найти количество вещества кислорода, нужно массу кислорода разделить на его молярную массу.
Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе. Для кислорода это значение составляет 32. Подставим в формулу: количество вещества кислорода равно отношению 3,2 г к 32 г/моль. Получилось 0,1 моль.
Для нахождения количества вещества воды оставим пропорцию, используя мольное соотношение участников реакции:
на 0,1 моль кислорода приходится неизвестное количество вещества воды, а на 1 моль кислорода приходится 2 моля воды.
Отсюда количество вещества воды равно 0,2 моль.
Чтобы определить массу воды, нужно найденное значение количества воды умножить на ее молярную массу, т. е. умножаем 0,2 моль на 18 г/моль, получаем 3,6 г воды.
Составление уравнения химической реакции
Процесс составления уравнения химической реакции состоит из двух стадий (этапов).
1. Составление схемы реакции. Схема показывает, какие вещества вступили во взаимодействие и какие получились в результате реакции. Надо помнить, что молекулы простых газообразных веществ почти всегда состоят из двух атомов (O2, Cl2, H2 и т. д.)
2. Подбор коэффициентов к формулам веществ. Необходимо подобрать коэффициенты так, чтобы число атомов каждого элемента в левой и правой частях было одинаково.
Правила подбора коэффициентов:
Если число атомов элемента в одной части схемы реакции четное, а в другой нечетное, то перед формулой с нечетным числом атомов надо поставить коэффициент 2, а затем уравнивать число всех атомов.
Расстановку коэффициентов следует начинать с наиболее сложного по составу вещества и делать это в следующей последовательности:
сначала надо уравнять число атомов металлов, затем кислотных остатков (атомов неметаллов), затем атомов водорода, и последним атомов кислорода.

Если число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, то коэффициенты определены верно.
После этого стрелку между частями уравнения можно заменить знаком равенства.
Коэффициенты в уравнении химической реакции не должны иметь общих делителей.
Пример. Составим уравнение химической реакции между гидроксидом железа (III) и серной кислотой с образованием сульфата железа (III).
1. Составим схему реакции:

Fe(OH)3 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O
2. Подберем коэффициенты к формулам веществ. Мы знаем, что надо начать с наиболее сложного вещества и последовательно уравнять во всей схеме сначала атомы металлов, потом кислотных остатков, затем водорода и в конце кислорода. В нашей схеме наиболее сложное вещество - Fe2(SO4)3. В нем два атома железа, а в составе Fe(OH)3 один атом железа. Значит, перед формулой Fe(OH)3 надо поставить коэффициент 2:
2Fe(OH)3 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O
Теперь уравниваем число кислотных остатков SO4. В составе соли Fe2(SO4)3 три кислотных остатка SO4. Значит, в левой части перед формулой H2SO4 ставим коэффициент 3:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O.
Теперь уравниваем число атомов водорода. В левой части схемы в гидроксиде железа 2Fe(OH)3 6 атомов водорода (2
3), в серной кислоте 3H2SO4 тоже 6 атомов водорода. Всего в левой части 12 атомов водорода. Значит, в правой части перед формулой воды H2O ставим коэффициент 6 и теперь в правой части тоже 12 атомов водорода:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O.
Осталось уравнять число атомов кислорода. Но делать это уже не надо, потому что в левой и правой частях схемы уже одинаковое число атомов кислорода по 18 в каждой части. Это значит, что схема записана полностью, и мы можем стрелку заменить знаком равенства:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O.

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.

Решение уравнений химический реакций вызывают затруднения у немалого количества учеников средней школы во-многом благодаря большому разнообразию участвующих в них элементов и неоднозначности их взаимодействия. Но так как основная часть курса общей химии в школе рассматривает именно взаимодействие веществ на основе их уравнений реакций, то ученикам необходимо обязательно ликвидировать пробелы в данной области и научиться решать химические уравнения, чтобы избежать проблем с предметом в дальнейшем.

Уравнением химической реакции называется символьная запись, отображающая взаимодействующие химические элементы, их количественное соотношение и получающиеся в результате взаимодействия вещества. Данные уравнения отражают сущность взаимодействия веществ с точки зрения атомно-молекулярного или электронного взаимодействия.

В самом начале школьного курса химии учат решать уравнения на основе понятия валентности элементов периодической таблицы. На основе данного упрощения рассмотрим решение химического уравнения на примере окисления алюминия кислородом. Алюминий, взаимодействуя с кислородом, образует оксид алюминия. Обладая указанными исходными данными составим схему уравнения.
Al + O 2 → AlO

В данном случае мы записали примерную схему химической реакции, которая лишь частично отражает ее сущность. В левой части схемы записываются вещества, вступающую в реакцию, а в правой результат их взаимодействия. Кроме того, кислород и другие типичные окислители, обычно записываются правее металлов и других восстановителей в обоих частях уравнения. Стрелка показывает направление реакции.
Чтобы данная составленная схема реакции приобрела законченный вид и соответствовала закону сохранения массы веществ, необходимо:
- Проставить индексы в правой части уравнения у вещества, получившегося в результате взаимодействия.
- Уровнять количество участвующих в реакции элементов с количеством получившегося вещества в соответствии с законом сохранения массы веществ.
Начнем с приостановки индексов в химической формуле готового вещества. Индексы устанавливаются в соответствии с валентностью химических элементов. Валентностью называют способность атомов образовывать соединения с другими атомами за счет соединения их неспаренных электронов, когда одни атомы отдают свои электроны, а другие присоединяют их себе на внешний энергетический уровень. Принято считать, что валентность химического элемента определяет его группой (колонкой) в периодической таблице Менделеева. Однако на практике взаимодействие химических элементов происходит гораздо сложнее и разнообразнее. Например, атом кислорода во всех реакциях имеет валентность Ⅱ, несмотря на то, что в периодической таблице находится в шестой группе.
Чтобы помочь вам сориентироваться в этом многообразии, предлагаем вам следующий небольшой справочный помощник, который поможет определить валентность химического элемента. Выберите интересующий вас элемент и вы увидите возможные значения его валентности. В скобках указаны редкие для выбранного элемента валентности.
Вернемся к нашему примеру. Запишем в правой части схемы реакции сверху над каждым элементом его валентность.
Для алюминия Al валентность будет равна Ⅲ, а для молекулы кислорода O 2 валентность равна Ⅱ. Находим наименьшее общее кратное к этим числам. Оно будет равно шести. Делим наименьшее общее кратное на валентность каждого элемента и получаем индексы. Для алюминия шесть делим на валентность получаем индекс 2, для кислорода 6/2=3. Химическая формула оксида алюминия, полученного в результате реакции, примет вид Al 2 O 3 .
Al + O 2 → Al 2 O 3
После получения правильной формулы готового вещества необходимо проверить и в большинстве случаев уравнять правые и левые части схемы согласно закона сохранения массы, так как продукты реакции образуются из тех же атомов, которые изначально входили в состав исходных веществ, участвующих в реакции.
Закон сохранения массы гласит, что количество атомов вступивших в реакцию должно равняться количеству атомов получившихся в результате взаимодействия. В нашей схеме во взаимодействии участвуют один атом алюминия и два атома кислорода. В результате реакции получаем два атома алюминия и три кислорода. Очевидно, что схему необходимо уровнять, используя коэффициенты для элементов и вещества, чтобы соблюдался закон сохранения массы.
Уравнивание выполняют также через нахождение наименьшего общего кратного, которое находится между элементами, обладающими наибольшими индексами. В нашем примере это будет кислород с индексом в правой части равным 3 и в левой части равным 2. Наименьшее общее кратное и в этом случае будет равно 6. Теперь разделим наименьшее общее кратное на значение наибольшего индекса в левой и правой частях уравнения и получим следующие индексы для кислорода.
Al + 3∙O 2 → 2∙Al 2 O 3
Теперь остается уравнять только алюминий в правой части. Для этого в левую часть поставим коэффициент 4.
4∙Al + 3∙O 2 = 2∙Al 2 O 3
После расстановки коэффициентов уравнение химической реакции соответствует закону сохранения массы и между его левой и правой частями можно поставить знак равенства. Расставленные коэффициенты в уравнении обозначают число молекул веществ, участвующих в реакции и получающихся в результате нее, или соотношение данных веществ в молях.

После выработки навыков решения химических уравнений на основе валентностей взаимодействующих элементов, школьный курс химии знакомит с понятием степени окисления и теорией окислительно-восстановительных реакций. Данный тип реакций является наиболее распространенным и в дальнейшем химические уравнения чаще всего решают на основе степеней окисления взаимодействующих веществ. О том, рассказано в соответствующей статье на нашем сайте.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА ПО ТЕМЕ: «УРАВНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ».

Тип урока: изучение нового материала

Учебник : Габриелян О.С. «Химия. 8 класс»,Из-во «Дрофа»

Номер урока по планированию -№35, в теме «Изменения, происходящие с веществами»- №2.

Задачи:

1. Образоватетельные: 1) сформировать понятие об уравнениях химических реакций; 2)начать формировать умение составлять уравнения химических реакций.

2. Развивающие: 1) развивать у учащихся умение наблюдать и анализировать увиденное; 2) формировать навыки самоконтроля усвоения изученного материала; 3) развивать позн авательный интерес и эмоции учащихся, внося в содержание урока элемент новизны знаний, связь их с другими предметами, с жизнью; 4) активизировать мышление учащихся с помощью беседы и эксперимента.

3 .Воспитывающие: 1) применение полученных знаний на следующих уроках (типы химических реакций);2) содействовать профилактике утомляемости школьников в ходе урока, используя такие приемы поддержания работоспособности, как применение разнообразных видов работы, демонстрации опытов.

ЦЕЛЬ: Сформировать понятие об уравнениях химических реакций как об условной записи, отражающей превращения веществ. Начать формировать у учащихся умение составлять уравнения химических реакций.

ХОД УРОКА.

1.Организация начала урока (2 мин.).

Тема сегодняшнего урока: «Уравнения химических реакций».

Задача: Мы сегодня с вами познакомимся с условной записью химических реакций – уравнениями. Научимся составлять уравнения химических реакций, а также расставлять коэффициенты в них.

2.Проверка домашнего задания(5 мин.).

Давайте с вами повторим, какие явления называются физическими?

Физическими явлениями называются такие, при которых могут изменяться размеры, форма тел и агрегатное состояние веществ, но состав их остается постоянным.

А какие явления называются химическими?

Явления, в результате которых из одних веществ образуются другие, называются химическими явлениями, или химическими реакциями.

Какие признаки химических реакций вы знаете?

Изменение окраски
Появление запаха
Образование осадка
Растворение осадка
Выделение газа
Выделение или поглощение тепла, иногда выделяется свет.

А теперь, попробуйте догадаться, о каких явлениях в этих стихах идет речь.

3.Подготовка к усвоению новых знаний(5-7 мин.).

Сейчас я проведу несколько опытов, и мы с вами попробуем составить схему наблюдаемого превращения.

Опыт 1. Горение магния.

Что вы наблюдаете? Составим схему наблюдаемого явления.

Магний + кислород → оксид магния

Исходные вещества продукт реакции

Mg+O 2 → MgO

Эта условная запись называется схемой реакции. В левой части схемы записывают исходные вещества (т. е. те вещества, которые были взяты для взаимодействия), в правой части - продукты реакции (т. е. те вещества, которые образовались в результате взаимодействия).

Опыт 2. Получение углекислого газа

В пробирку положим кусочек мела, нальем 1-2 мл раствора соляной кислоты. Что мы наблюдаем? Что происходит? Каковы признаки этих реакций?

Составим с помощью химических формул схему наблюдаемого превращения:

карбонат кальция + соляная кислота →

исходные вещества

СаСО 3 + HCl→

Хлорид кальция + вода +углекислый газ

продукты реакции

СаСl 2 + Н 2 О + СО 2

4.Усвоение нового материала (10-15мин).

Формирование понятия «коэффициенты и умения расставлять коэффициенты в уравнении химической реакции.

Сейчас мы с вами узнаем о законе сохранения массы веществ, который открыл М.В.Ломоносов в 1756г.

Закон сохранения массы веществ (Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате ее).

Материальными носителями массы веществ являются атомы химических элементов, т.к. они при химических реакциях не образуются и не разрушаются, а происходит их перегруппировка, то становится очевидным справедливость этого закона.

Число атомов одного элемента в левой части уравнения должно быть равно числу атомов этого элемента в правой части уравнения.

Задание 1 (для групп). Определите число атомов каждого химического элемента, участвующего в реакции. 1. Вычислите число атомов:

а) водорода: 8NH 3 , NaOH, 6NaOH, 2NaOH, Н з РО 4 , 2H 2 SO 4 , 3H 2 S0 4 , 8H 2 SO 4 ;

6) кислорода: C0 2 , 3C0 2 , 2C0 2 , 6CO, H 2 SO 4 , 5H 2 SO 4 , 4H 2 S0 4 , HN0 3 .

2. Вычислите число атомов: а) водорода:

1) NaOH + HCl 2)CH 4 +H 2 0 3)2Na+H 2

б) кислорода:

1) 2СО + 0 2 2) С0 2 + 2Н.О. 3)4NO 2 + 2H 2 O + O 2

Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций (источник: Боровских Т. А. Рабочая тетрадь по химии: 8 класс: к учебнику Г. Е. Рудзитиса, Ф. Г. Фельдмана «Химия. 8 класс», М. «Экзамен», 2011г )

Порядок выполнения операций	пример
1. Определить число атомов	А1 + О 2 → А1 2 О 3 А1-1 атом А1-2 атома О-2 атома 0-3 атома
	О-2 атома слева О-3 атома справа
3. Найти наименьшее общее кратное (НОК) числа атомов этого элемента в левой в правой части уравнения	НОК = 6
4. Разделить НОК левой части уравнения, получить коэффициент для левой части уравнения	6:2 = 3 Аl + ЗО 2 → Аl 2 О 3
5. Разделить НОК в правой части уравнения, получить коэффициент для правой части уравнения	6:3 = 2 А1 + ЗО 2 → 2 А1 2 О 3
	А1 + ЗО 2 → 2 А1 2 О 3 А1 - 1 атом А1 - 4 атома НОК = 4 4:1=4 4:4=1 4А1 + ЗО 2 → 2 А1 2 О 3

5.Первичная проверка усвоения знаний(8-10 мин.) . Формирование

В левой части схемы два атома кислорода, а в правой - один. Число атомов нужно выровнять с помощью коэффициентов. Число атомов нужно выровнять с помощью коэффициентов . Подведем итог работы на уроке:

1)2Mg+O 2 →2MgO

2) СаСО 3 + 2HCl→ СаСl 2 + Н 2 О + СО 2

Задание 2

Mg + N 2 → Mg 3 N 2 ;

Al + S → A1 2 S 3 ;

A1 + С → A1 4 C 3 ;

Ca + P → Ca 3 P 2 ;

С + H 2 → CH 4 ;

Ca + С → СаС 2 ;

Fe + O 2 → Fe 3 O 4 ;

Si + Mg → Mg 2 Si;

Na + S → Na 2 S;

CaO + С → CaC 2 + CO;

Ca + N 2 → Ca 3 N 2 ;

Si + C1 2 → SiCl 4 ;

Ag + S → Ag 2 S;

Упражнение (резерв)3.

Н 2 + С1 2 → НС1;

N 2 + O 2 → NO;

СО 2 + С → СО;

HI → Н 2 + 1 2 ;

Mg + НС1 → MgCl 2 + Н 2 ;

Zn+ HC1 → ZnCl 2 + H 2 ;

Br 2 + KI → KBr+ I 2 ;

KC1O 3 + S → KC1+ SO 2 ;

C1 2 + KBr → KC1 + Br 2 ;

SiO 2 + С → Si + CO;

SiO 2 + С → SiC + CO;

Mg + SiO 2 → Mg 2 Si + MgO

6.Подведение итогов(2 мин.).

Итак, мы сегодня с вами познакомились с понятием «уравнение химических реакций», учились расставлять коэффициенты в этих уравнениях на основе закона сохранения массы.

Что такое уравнение химической реакции?

Что записывают в правой части уравнения? А в левой?

Что означает знак «+» в уравнении?

Зачем расставляют коэффициенты в уравнениях химических реакций?

7.Домашнеее задание. § 27, упр. 1,3(пис.).

Оценки за урок.

Раздаточный материал:

Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций

Порядок выполнения операций	пример
1. Определить число атомов каждого элемента в левой и правой частях схемы реакции	А1 + О 2 → А1 2 О 3 А1-1 атом А1-2 атома О-2 атома 0-3 атома
2. Среди элементов с разным числом атомов в левой и правой частях схемы выбрать тот, число атомов которого больше	О-2 атома слева О-3 атома справа
3. Найти наименьшее общее кратное (НОК) числа атомов этого элемента в левой части уравнения и числа атомов этого элемента в правой части уравнения	НОК = 6
4. Разделить НОК на число атомов этого элемента в левой части уравнения, получить коэффициент для левой части уравнения	6:2 = 3 Аl + ЗО 2 → Аl 2 О 3
5. Разделить НОК на число атомов этого элемента в правой части уравнения, получить коэффициент для правой части уравнения	6:3 = 2 А1 + ЗО 2 → 2 А1 2 О 3
6. Если выставленный коэффициент изменил число атомов еще какого-либо элемента, то действия 3, 4, 5 повторить еще раз.	А1 + ЗО 2 → 2 А1 2 О 3 А1 - 1 атом А1 - 4 атома НОК = 4 4:1=4 4:4=1 4А1 + ЗО 2 → 2 А1 2 О 3

Упражнение 2

Расставьте коэффициенты в уравнениях химических реакций (обратите внимание, что коэффициент изменяет число атомов только одного элемента):

Fe 2 O 3 + А1 → А1 2 О 3 + Fe;