§10. Химические уравнения
Вопрос в начале параграфа
✓ Если символы химических элементов − это буквы «химического алфавита», а химические формулы − «химические слова», что выступает в роли «химических предложений»?
Ответ:
В роли «химических предложений» выступают химические уравнения.
Лабораторный опыт 8
1. На электронные весы поставьте химический стакан, налейте в него 3−4 мл раствора едкого натра NaOH и добавьте 1−2 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? Рядом на весы поставьте стакан с раствором серной кислоты $H_{2}$ $SO_{4}$. Запишите показания весов. Добавьте из второго стакана в первый раствор кислоты до исчезновения окраски. Поставьте стакан с оставшейся кислотой на весы. Запишите показания весов. Какой вывод можно сделать из проведенного эксперимента? Запишите схему, а затем уравнение химической реакции, зная, что продуктами реакции являются сульфат натрия $Na_{2}$ $SO_{4}$ и вода $H_{2}$ O.
Ответ:
NaOH = $Na^{+}$ + $OH^{-}$
При диссоциации гидроксида натрия образуются анионы OH, они образуют щелочную среду. Фенолфталеин в щелочной среде имеет малиновый цвет.
Из проведенного эксперимента можно сделать вывод, что щелочи реагируют с кислотами.
Запишем уравнение химической реакции:
2NaOH + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$H_{2}$ O
Лабораторный опыт 9
1. На электронные весы поставьте химический стакан, налейте в него 3−4 мл раствора сульфата железа (III) $Fe_{2}$ ($SO_{4})$ $_ {3}$ . Рядом на весы поставьте стакан с 4−6 мл раствора едкого натра NaOH. Запишите показания весов. Слейте два раствора в один стакан. Что наблюдаете? Пустой стакан оставьте на весах. Запишите показания весов. Какой вывод следует сделать из проделанного опыта? Запишите схему, а затем уравнение химической реакции, зная, что продуктами реакции являются сульфат натрия $Na_ {2}$ $SO_{4}$ и гидроксид железа (III) $Fe(OH)_{3}$, который выпадает в осадок. В уравнении рядом с формулой нерастворимого вещества нарисуйте стрелку, направленную вниз.
Ответ:
Запишем уравнение химической реакции:
$Fe_{2}$ ($SO_{4}$ $)_ {3}$ + 6NaOH = 3$Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$Fe(OH)_{3}$↓
При сливании двух растворов образуется осадок красновато−коричневого цвета.
Вывод: из проделанного эксперимента можно сделать вывод, что масса реагирующих веществ равна массе продуктов.
Проверьте свои знания
1. Что представляет собой химическое уравнение? Какому основному закону химии оно должно соответствовать?
Ответ:
Химическим уравнением называют условную запись химической реакции с помощью химических формул и математических знаков.
Химические уравнения соответствуют основному закону химии − закону сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в химическую реакцию (реагентов), равна массе веществ, получившихся в результате её (продуктов реакции).
2. В каких количественных отношениях взаимодействуют фосфор и кислород?
Ответ:
Фосфор и кислород взаимодействуют в соотношении 4 : 5:
5$O_{2}$ + 4P = 2$P_{2}$ $О_{5}$
3. Перечислите, какую информацию несёт уравнение химической реакции.
Ответ:
Химическое уравнение показывает:
1) Какие вещества вступают в химическую реакцию и какие вещества образуются в её результате.
2) Число молекул (формульных единиц) реагентов и число молекул (формульных единиц) продуктов реакции.
3) Тип химической реакции.
Примените свои знания
4. Составьте уравнения химических реакций по описанию: а) при взаимодействии оксида железа(III) $Fe_{2}$ $O_{3}$ с водородом образуется железо и вода; б) хлор $Cl_{2}$ взаимодействует с алюминием с образованием хлорида алюминия $AlCl_{3}$; в) реакция между натрием и азотом $N_{2}$ приводит к образованию нитрида натрия $Na_{3}$N
Ответ:
а) При взаимодействии оксида железа(III) $Fe_{2}$ $O_{3}$ с водородом образуется железо и вода:
$Fe_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$ = 2Fe + 3$H_{2}$O
б) Хлор $Cl_{2}$ взаимодействует с алюминием с образованием хлорида алюминия $AlCl_{3}$:
3$Cl_{2}$ + 2Al = 2$AlCl_{3}$
в) Реакция между натрием и азотом $N_{2}$ приводит к образованию нитрида натрия $Na_{3}$N:
6Na + $N_{2}$ = 2$Na_{3}$N
5. Расставьте коэффициенты в схемах реакций.
а) Al + S → $Al_{2}$ $S_{3}$
б) K + $H_{2}$O → KOH + $H_{2}$↑
в) $AgNO_{3}$ + $CaCl_{2}$ → AgCl↓ + $Ca(NO_{3}$ $)_{2}$
г) $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$ + KOH → $K_{2}$ $SO_{4}$ + $Al(OH)_{3}$↓
Ответ:
а) 2Al + 3S = $Al_{2}$ $S_{3}$
б) 2K + 2$H_{2}$O = 2KOH + $H_{2}$↑
в) 2$AgNO_{3}$ + $CaCl_{2}$ = 2AgCl↓ + $Ca(NO_{3}$ $)_{2}$
г) $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$ + 6KOH = 3$K_{2}$ $SO_{4}$ + 2$Al(OH)_{3}$↓
6. Расставьте коэффициенты в схемах химических реакций. Укажите два уравнения, сумма коэффициентов в которых одинакова:
а) $Al(OH)_ {3}$ + HCl → $AlCl_{3}$ + $H_{2}$O
б) $Fe_{2}$ $O_{3}$ + Al → $Al_{2}$ $O_{3}$ + Fe
в) Mg + HBr → $MgBr_{2}$ + $H_{2}$↑
г) $Fe(OH)_ {3}$ → $Fe_{2}$ $O_{3}$ + $H_{2}$O
Ответ:
а) $Al(OH)_ {3}$ + 3HCl = $AlCl_ {3}$ + 3$H_{2}$O
Сумма коэффициентов: 1 + 3 + 1 + 3 = 8
б) $Fe_{2}$ $O_{3}$ + 2Al = $Al_{2}$ $O_{3}$ + 2Fe
Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 2 = 6
в) Mg + 2HBr = $MgBr_{2}$ + $H_{2}$↑
Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 1 = 5
г) 2$Fe(OH)_ {3}$ = $Fe_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$O
Сумма коэффициентов: 2 + 1 + 3 = 6
Ответ: сумма коэффициентов одинакова в уравнениях б и г.
7. Выберите схемы реакций, в которых нужно расставить коэффициенты. Составьте уравнения этих реакций.
а) $H_{2}$ + $Br_{2}$ → HBr
б) $Fe(OH)_ {2}$ → FeO + $H_{2}$O
в) CO + $O_{2}$ → $CO_{2}$
г) P + $Cl_{2}$ → $PCl_{3}$
Ответ:
а) $H_{2}$ + $Br_{2}$ = 2HBr
б) $Fe(OH)_ {2}$ = FeO + $H_{2}$O
в) 2CO + $O_{2}$ = 2$CO_{2}$
г) 2P + 3$Cl_{2}$ = 2$PCl_{3}$
Ответ: коэффициенты нужно расставить в схемах а, в и г.
8. В каких количественных отношениях взаимодействуют сульфат железа (III) и едкий натр? Как соотносятся между собой коэффициенты перед формулами продуктов реакции?
Ответ:
$Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ − сульфат железа (III)
NaOH − едкий натр
Напишем химическое уравнение:
$Fe_ {2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ + 6NaOH = 2$Fe(OH)_ {3}$ + 3$Na_{2}$ $SO_{4}$
Ответ: Сульфат железа (III) и едкий натр взаимодействуют в соотношении 1 : 6. Коэффициенты перед формулами продуктов реакции соотносятся между собой, как 2 : 3.
Используйте дополнительную информацию
9. Подготовьте сообщение о развитии «химической письменности»
Ответ:
Химия имеет свой профессиональный язык. В Древнем Египте для обозначения некоторых веществ применялись определенные иероглифы.
В 1615 году французский алхимик Жан Беген впервые предложил использовать химические уравнения для описания химических процессов.
С конца 18 века активно начинает развиваться стехиометрия, а значит, количественные соотношения между элементами стали иметь значение. По мере накопления знаний о закономерностях протекания химических реакций, строении атома и валентности, язык химических формул дополнялся и уточнялся, пока в 20 веке не пришел к привычному для нас виду.