|
|
|
Учебник для 8 класса ХИМИЯ
§ 28. Химические уравненияЗакон сохранения массы веществ, открытый М. В. Ломоносовым в 1748 г., гласит:
Материальными носителями массы веществ являются атомы химических элементов, из которых состоят как вступившие в реакцию вещества (реагенты), так и образовавшиеся в результате её новые вещества (продукты реакции). Поскольку при химических реакциях атомы не образуются и не разрушаются, а происходит лишь их перегруппировка, то становится очевидным справедливость открытого М. В. Ломоносовым и подтверждённого позднее А. Лавуазье закона. В справедливости закона сохранения массы веществ можно легко убедиться на простом опыте. Поместим в колбу немного красного фосфора, закроем её пробкой и взвесим на весах (рис. 96). Затем колбу осторожно нагреем. О том, что произошла химическая реакция, можно определить по появлению в колбе густого белого дыма, состоящего из оксида фосфора (V), который образовался при взаимодействии фосфора с кислородом. При повторном взвешивании колбы с продуктами этой реакции мы убедимся, что масса веществ в колбе не изменилась, хотя и произошло превращение фосфора в его оксид.
Рис. 96. Этот же вывод будет нами сделан и при проведении ещё одного простого, но очень наглядного опыта. В специальный сосуд нальём отдельно соляную кислоту и раствор щёлочи, например гидроксида натрия (рис. 97). К раствору щёлочи добавим несколько капель индикатора — фенолфталеина, отчего раствор окрасится в малиновый цвет. Закроем прибор пробкой, уравновесим гирями на весах, отметим массу, а затем сольём растворы. Малиновая окраска исчезнет, потому что кислота и щёлочь прореагировали друг с другом. Масса же сосуда с полученными продуктами реакции не изменилась.
Рис. 97. Аналогичное наблюдение сделал и автор закона сохранения массы веществ М. В. Ломоносов, который проводил опыты в запаянных стеклянных сосудах, «дабы исследовать, прибывает ли вес металла от чистого жару», и обнаружил, что «без пропущения внешнего воздуха вес металлов остаётся в одной мере». На основании этого закона пишут химические предложения, т. е. составляют уравнения химических реакций с помощью химических слов — формул.
В левой части уравнения записывают формулы (формулу) веществ, вступивших в реакцию, соединяя их знаком «плюс». В правой части уравнения записывают формулы (формулу) образующихся веществ, также соединённых 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. Запишем, например, уравнение реакции водорода с кислородом. Сначала составим схему реакции — укажем формулы веществ, вступающих в реакцию (водород Н2 и кислород O2) и образующихся в результате её (вода Н2O), и соединим их стрелкой: Н2 + O2 → Н2O (рис. 98, а).
Рис. 98. Так как число атомов кислорода в левой части вдвое больше, чем в правой, запишем перед формулой воды коэффициент 2: Н2 + O2 → 2Н2O (рис. 98, б). Но теперь в правой части уравнения стало четыре атома водорода, а в левой их осталось два. Чтобы уравнять число атомов водорода, запишем перед его формулой в левой части коэффициент 2. Так как мы уравняли число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения, заменим стрелку на знак равенства: 2Н2 + O2 = 2Н2O (рис. 98, в). Теперь, наверное, вам понятно, почему такую запись называют уравнением (рис. 99).
Рис. 99. 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. Так, для рассмотренного выше примера: Н2 + O2 → Н2O число атомов кислорода в правой и левой частях уравнения можно сделать равными с помощью коэффициента 1/2, поставив его перед формулой кислорода: H2 + 1/2O2 = H2O Но так как коэффициент показывает не только количество вещества, но и число молекул (атомов), а половину молекулы взять невозможно, лучше переписать приведённое уравнение, удвоив все коэффициенты в нём: 2Н2 + O2 = 2Н2O. Приведём ещё пример составления уравнения реакции горения этана С2Н6, содержащегося в природном газе. Известно, что в результате этого процесса образуются углекислый газ и вода. Схема этой реакции: С2Н6 + O2 → СO2 + Н2O. Уравняем число атомов углерода и водорода: С2Н6 + O2 → 2СO2 + ЗН2O. Теперь в правой части уравнения реакции 7 атомов кислорода, а в левой — только 2. Уравняем число атомов кислорода, записав перед формулой 02 коэффициент 3,5 (7:2 = 3,5): С2Н6 + 3,5O2 = 2СO2 + ЗН2O. И наконец, перепишем полученное уравнение реакции, удвоив коэффициенты перед формулами всех участников реакции: 2С2Н6 + 7O2 = 4СO2 + 6Н2O. 2. Если в схеме реакции есть формула соли, то вначале уравнивают число ионов, образующих соль. Например, взаимодействие серной кислоты и гидроксида алюминия описывают схемой: H2SO4 + Аl(OН)3 → Al2(SO4)3 + Н2O. Образующаяся в результате реакции соль — сульфат алюминия Al2(SO4)3 — состоит из ионов алюминия Аl3+ и сульфат-ионов 3H2SO4 + 2Аl(OН)3 → Al2(SO4)3 + Н2O. Чтобы уравнять число атомов водорода и кислорода, воспользуемся третьим правилом. 3. Если участвующие в реакции вещества содержат водород и кислород, то атомы водорода уравнивают в предпоследнюю очередь, а атомы кислорода — в последнюю. Следовательно, уравняем число атомов водорода. В левой части схемы реакции 12 атомов водорода, а в правой — только 2, поэтому перед формулой воды запишем коэффициент 6: 3H2SO4 + 2Аl(OН)3 → Al2(SO4)3 + 6Н2O. Индикатором верности расстановки коэффициентов является равенство числа атомов кислорода в левой и правой частях уравнения реакции — по 24 атома кислорода. Поэтому заменим стрелку на знак равенства: 3H2SO4 + 2Аl(OН)3 = Al2(SO4)3 + 6Н2O. 4. Если в схеме реакции имеется несколько формул солей, то необходимо начинать уравнивание с ионов, входящих в состав соли, содержащей большее их число. Например, взаимодействие растворов фосфата натрия и нитрата кальция описывают схемой: Na3PO4 + Ca(NO3)2 → Ca3(PO4)2 + NaNO3. Наибольшее число ионов содержит один из продуктов реакции — фосфат кальция Са3(РO4)2, поэтому уравнивают ионы, которыми образована эта соль, — Са2+ и 2Na3PO4 + 3Ca(NO3)2 → Ca3(PO4)2 + NaNO3. и, наконец, ионы Na+ и N0-3: 2Na3PO4 + 3Ca(NO3)2 → Ca3(PO4)2 + 6NaNO3. Ключевые слова и словосочетания
Работа с компьютером
Вопросы и задания
|
. Уравняем их число, записав перед формулами H2SO4 и Аl(OН)3 соответственно коэффициенты 3 и 2:
|
|