Как составить малекулярное уравнение

Как составить молекулярное уравнение реакции

Химические реакции, то есть взаимодействия веществ, которые сопровождаются изменением их состава, можно описать молекулярными уравнениями. У некоторых может возникнуть вопрос: как же составить это молекулярное уравнение?

Инструкция

Реакция должна быть возможна, то есть ее протекание допустимо с точки зрения общеизвестных физических и химических законов. Например:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 – такая реакция между цинком и соляной кислотой возможна;

2Au + 6HCl = 2AuCl3 + 3H2 — а вот эта реакция между золотом и соляной кислотой невозможна, хотя и, цинк и золото – металлы. Причина в расположении цинка и золота в «электрохимическом ряду напряжений». Цинк располагается намного левее водорода, а золото, соответственно, намного правее.

В левой части уравнения записываются формулы веществ, вступающих в реакцию («исходные вещества»), а в правой части уравнения – формулы веществ, получающихся в результате реакции («продукты»).

Хотя речь идет об уравнениях, надо твердо запомнить: математическое правило «От перемены мест слагаемых сумма не меняется» здесь не действует. Иными словами, в молекулярном уравнении химической реакции ни в коем случае нельзя менять местами левую и правую часть. От этого совершенно изменится его смысл. Например:
AgNO3 + KBr = KNO3 + AgBr (осадок) — реакцию в таком виде записать можно, она протекает до конца, так как образуется малорастворимое вещество – бромистое серебро;

AgBr + KNO3 = AgNO3 + KBr — а вот в таком виде (хотя вы всего лишь поменяли местами левую и правую части) она не пойдет.

Коэффициенты необходимо подобрать так, чтобы количество атомов любого элемента в левой и правой частях было одинаковым. Например:
Na2SO4 + 2BaCl = 2NaCl + BaSO4.
Легко можно убедиться, что и в левой, и в правой части уравнения содержатся по два атома натрия, четыре атома кислорода, два атома бария, два атома хлора и одному атому серы.

Чтобы было легче составлять молекулярные уравнения реакций, надо сразу запомнить простое правило: реакция идет до конца, если хотя бы один из продуктов реакции покидает реакционную зону, то есть улетучивается в виде газа или выпадает в осадок, если является малорастворимым веществом. Например:
H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + H2CO3.

Образующаяся угольная кислота (Н2СО3) настолько нестойкая, что практически мгновенно разлагается на углекислый газ и воду. Поэтому реакцию можно сразу же написать в конечном виде:
H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + H2O + CO2.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Как составлять ионные уравнения. Задача 31 на ЕГЭ по химии

Достаточно часто школьникам и студентам приходится составлять т. н. ионные уравнения реакций. В частности, именно этой теме посвящена задача 31, предлагаемая на ЕГЭ по химии. В данной статье мы подробно обсудим алгоритм написания кратких и полных ионных уравнений, разберем много примеров разного уровня сложности.

Зачем нужны ионные уравнения

Напомню, что при растворении многих веществ в воде (и не только в воде!) происходит процесс диссоциации — вещества распадаются на ионы. Например, молекулы HCl в водной среде диссоциируют на катионы водорода (H + , точнее, H 3 O + ) и анионы хлора (Cl — ). Бромид натрия (NaBr) находится в водном растворе не в виде молекул, а в виде гидратированных ионов Na + и Br — (кстати, в твердом бромиде натрия тоже присутствуют ионы).

Записывая «обычные» (молекулярные) уравнения, мы не учитываем, что в реакцию вступают не молекулы, а ионы. Вот, например, как выглядит уравнение реакции между соляной кислотой и гидроксидом натрия:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Разумеется, эта схема не совсем верно описывает процесс. Как мы уже сказали, в водном растворе практически нет молекул HCl, а есть ионы H + и Cl — . Так же обстоят дела и с NaOH. Правильнее было бы записать следующее:

H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O. (2)

Это и есть полное ионное уравнение . Вместо «виртуальных» молекул мы видим частицы, которые реально присутствуют в растворе (катионы и анионы). Не будем пока останавливаться на вопросе, почему H 2 O мы записали в молекулярной форме. Чуть позже это будет объяснено. Как видите, нет ничего сложного: мы заменили молекулы ионами, которые образуются при их диссоциации.

Впрочем, даже полное ионное уравнение не является безупречным. Действительно, присмотритесь повнимательнее: и в левой, и в правой частях уравнения (2) присутствуют одинаковые частицы — катионы Na + и анионы Cl — . В процессе реакции эти ионы не изменяются. Зачем тогда они вообще нужны? Уберем их и получим краткое ионное уравнение:

H + + OH — = H 2 O. (3)

Как видите, все сводится к взаимодействию ионов H + и OH — c образованием воды (реакция нейтрализации).

Все, полное и краткое ионные уравнения записаны. Если бы мы решали задачу 31 на ЕГЭ по химии, то получили бы за нее максимальную оценку — 2 балла.

Итак, еще раз о терминологии:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O — молекулярное уравнение («обычное» уравнения, схематично отражающее суть реакции);
• H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O — полное ионное уравнение (видны реальные частицы, находящиеся в растворе);
• H + + OH — = H 2 O — краткое ионное уравнение (мы убрали весь «мусор» — частицы, которые не участвуют в процессе).

Алгоритм написания ионных уравнений

1. Составляем молекулярное уравнение реакции.
2. Все частицы, диссоциирующие в растворе в ощутимой степени, записываем в виде ионов; вещества, не склонные к диссоциации, оставляем «в виде молекул».
3. Убираем из двух частей уравнения т. н. ионы-наблюдатели, т. е. частицы, которые не участвуют в процессе.
4. Проверяем коэффициенты и получаем окончательный ответ — краткое ионное уравнение.

Пример 1 . Составьте полное и краткое ионные уравнения, описывающие взаимодействие водных растворов хлорида бария и сульфата натрия.

Решение . Будем действовать в соответствии с предложенным алгоритмом. Составим сначала молекулярное уравнение. Хлорид бария и сульфат натрия — это две соли. Заглянем в раздел справочника «Свойства неорганических соединений». Видим, что соли могут взаимодействовать друг с другом, если в ходе реакции образуется осадок. Проверим:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl.

Таблица растворимости подсказывает нам, что BaSO 4 действительно не растворяется в воде (направленная вниз стрелка, напомню, символизирует, что данное вещество выпадает в осадок). Молекулярное уравнение готово, переходим к составлению полного ионного уравнения. Обе соли, присутствующие в левой части, записываем в ионной форме, а вот в правой части оставляем BaSO 4 в «молекулярной форме» (о причинах этого — чуть позже!) Получаем следующее:

Ba 2+ + 2Cl — + 2Na + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2Cl — + 2Na + .

Осталось избавиться от балласта: убираем ионы-наблюдатели. В данном случае в процессе не участвуют катионы Na + и анионы Cl — . Стираем их и получаем краткое ионное уравнение:

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.

А теперь поговорим подробнее о каждом шаге нашего алгоритма и разберем еще несколько примеров.

Как составить молекулярное уравнение реакции

Должен сразу вас разочаровать. В этом пункте не будет однозначных рецептов. Действительно, вряд ли можно рассчитывать, что я смогу разобрать здесь ВСЕ возможные уравнения реакций, которые могут встретиться вам на ЕГЭ или ОГЭ по химии.

Ваш помощник — раздел «Свойства неорганических соединений». Если вы хорошо знакомы с четырьмя базовыми классами неорганических веществ (оксиды, основания, кислоты, соли), если вам известны химические свойства этих классов и методы их получения, можете на 95% быть уверены в том, что у вас не будет проблем на экзамене с написанием молекулярных уравнений.

Оставшиеся 5% — это некоторые «специфические» реакции, которые мы не сможем перечислить. Не будем лить слез по поводу этих 5%, а вспомним лучше номенклатуру и химические свойства базовых классов неорганических веществ. Три задания для самостоятельной работы:

Упражнение 1 . Напишите молекулярные формулы следующих веществ: оксид фосфора (V), нитрат цезия, сульфат хрома (III), бромоводородная кислота, карбонат аммония, гидроксид свинца (II), фосфат стронция, кремниевая кислота. Если при выполнении задания у вас возникнут проблемы, обратитесь к разделу справочника «Названия кислот и солей».

Упражнение 2 . Дополните уравнения следующих реакций:

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

Упражнение 3 . Напишите молекулярные уравнения реакций (в водном растворе) между: а) карбонатом натрия и азотной кислотой, б) хлоридом никеля (II) и гидроксидом натрия, в) ортофосфорной кислотой и гидроксидом кальция, г) нитратом серебра и хлоридом калия, д) оксидом фосфора (V) и гидроксидом калия.

Искренне надеюсь, что у вас не возникло проблем с выполнением этих трех заданий. Если это не так, необходимо вернуться к теме «Химические свойства основных классов неорганических соединений».

Как превратить молекулярное уравнение в полное ионное уравнение

Начинается самое интересное. Мы должны понять, какие вещества следует записывать в виде ионов, а какие — оставить в «молекулярной форме». Придется запомнить следующее.

В виде ионов записывают:

• растворимые соли (подчеркиваю, только соли хорошо растворимые в воде);
• щелочи (напомню, что щелочами называют растворимые в воде основания, но не NH 4 OH);
• сильные кислоты (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , . ).

Как видите, запомнить этот список совсем несложно: в него входят сильные кислоты и основания и все растворимые соли. Кстати, особо бдительным юным химикам, которых может возмутить тот факт, что сильные электролиты (нерастворимые соли) не вошли в этот перечень, могу сообщить следующее: НЕвключение нерастворимых солей в данный список вовсе не отвергает того, что они являются сильными электролитами.

Все остальные вещества должны присутствовать в ионных уравнениях в виде молекул. Тем требовательным читателям, которых не устраивает расплывчатый термин «все остальные вещества», и которые, следуя примеру героя известного фильма, требуют «огласить полный список» даю следующую информацию.

В виде молекул записывают:

• все нерастворимые соли;
• все слабые основания (включая нерастворимые гидроксиды, NH 4 OH и сходные с ним вещества);
• все слабые кислоты (H 2 СO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, практически все органические кислоты . );
• вообще, все слабые электролиты (включая воду. );
• оксиды (всех типов);
• все газообразные соединения (в частности, H 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 S, CO);
• простые вещества (металлы и неметаллы);
• практически все органические соединения (исключение — растворимые в воде соли органических кислот).

Уф-ф, кажется, я ничего не забыл! Хотя проще, по-моему, все же запомнить список N 1. Из принципиально важного в списке N 2 еще раз отмечу воду.

Пример 2 . Составьте полное ионное уравнение, описывающие взаимодействие гидроксида меди (II) и соляной кислоты.

Решение . Начнем, естественно, с молекулярного уравнения. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание. Все нерастворимые основания реагируют с сильными кислотами с образованием соли и воды:

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O.

А теперь выясняем, какие вещества записывать в виде ионов, а какие — в виде молекул. Нам помогут приведенные выше списки. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание (см. таблицу растворимости), слабый электролит. Нерастворимые основания записывают в молекулярной форме. HCl — сильная кислота, в растворе практически полностью диссоциирует на ионы. CuCl 2 — растворимая соль. Записываем в ионной форме. Вода — только в виде молекул! Получаем полное ионное уравнение:

Сu(OH) 2 + 2H + + 2Cl — = Cu 2+ + 2Cl — + 2H 2 O.

Пример 3 . Составьте полное ионное уравнение реакции диоксида углерода с водным раствором NaOH.

Решение . Диоксид углерода — типичный кислотный оксид, NaOH — щелочь. При взаимодействии кислотных оксидов с водными растворами щелочей образуются соль и вода. Составляем молекулярное уравнение реакции (не забывайте, кстати, о коэффициентах):

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 — оксид, газообразное соединение; сохраняем молекулярную форму. NaOH — сильное основание (щелочь); записываем в виде ионов. Na 2 CO 3 — растворимая соль; пишем в виде ионов. Вода — слабый электролит, практически не диссоциирует; оставляем в молекулярной форме. Получаем следующее:

СO 2 + 2Na + + 2OH — = Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Пример 4 . Сульфид натрия в водном растворе реагирует с хлоридом цинка с образованием осадка. Составьте полное ионное уравнение данной реакции.

Решение . Сульфид натрия и хлорид цинка — это соли. При взаимодействии этих солей выпадает осадок сульфида цинка:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl.

Я сразу запишу полное ионное уравнение, а вы самостоятельно проанализируете его:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl — = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl — .

Предлагаю вам несколько заданий для самостоятельной работы и небольшой тест.

Упражнение 4 . Составьте молекулярные и полные ионные уравнения следующих реакций:

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

Упражнение 5 . Напишите полные ионные уравнения, описывающие взаимодействие: а) оксида азота (V) с водным раствором гидроксида бария, б) раствора гидроксида цезия с иодоводородной кислотой, в) водных растворов сульфата меди и сульфида калия, г) гидроксида кальция и водного раствора нитрата железа (III).

В следующей части статьи мы научимся составлять краткие ионные уравнения и разберем большое количество примеров. Кроме того, мы обсудим специфические особенности задания 31, которое вам предстоит решать на ЕГЭ по химии.

Как составлять уравнения ионных реакций

Знания, необходимые для составления уравнений ионных реакций:

• умение отличать электролит от неэлектролита;
• умение составлять уравнения диссоциации электролитов;
• умение устанавливать значение зарядов ионов.

Таблица растворимости:

Таблица электрохимического ряда напряжений металлов:

В ионных уравнениях химические формулы веществ записывают в двух видах — в виде ионов, либо в виде молекул. Возникает естественный вопрос, — когда то или иное вещество надо записывать в виде иона или молекулы?

В виде ионов записывают формулы следующих веществ:

• сильные кислоты: H₂SO₄, HNO₃, HI. ;
• сильные основания: KOH, NaOH, Ba(OH)₂. ;
• растворимые в воде соли: KNO₃, BaCl₂, NaBr.

В виде молекул записывают формулы следующих веществ:

В случае, если среди продуктов реакции имеются нерастворимые или малорастворимые вещества (осадок), возле таких веществ ставят стрелку вниз (↓). Газообразные и летучие соединения соответственно обозначаются стрелкой, направленной вверх (↑).

Алгоритм составления уравнения ионных реакций

• Записать уравнение в молекулярной форме:
• В тех случаях, когда реакция идет не до конца, у продуктов реакции, выпадающих в осадок или выделяющихся в виде газа, ставят стрелку:
• Записывают уравнение в ионном виде для тех веществ, которые диссоциируют на ионы, с указанием их зарядов:
• Определяют наличие одинаковых ионов в левой и правой части уравнения — это ионы, не принимающие участия в реакции, поэтому, их можно убрать, такая форма записи ионного уравнения называется сокращенной:

• ионы водорода и металлов имеют положительный заряд;
• ионы гидроксония и кислотных остатков — отрицательный заряд;
• как правило, заряд иона численно равен валентности атома.

Составление молекулярных уравнений по ионным

Теперь рассмотрим обратную задачу — как составить молекулярное уравнение, если известно сокращенное ионное уравнение.

• Дано сокращенное ионное уравнение взаимодействия между фосфором и хлором:
• По таблице Растворимостей (см. выше) подбираем соответствующие вещества, содержащие нужный катион и анион — хлорид натрия (NaCl) и нитрат свинца (II) (Pb(NO₃)₂);
• Пишем формулы выбранных веществ, которые должны прореагировать:
• Пишем формулы получившихся в результате реакции веществ:
• Осталось расставить стехиометрические коэффициенты, чтобы уравнять кол-во вещества в левой и правой части уравнения:

Реакции обмена в водных растворах электролитов могут протекать до конца (необратимые реакции)) или же одновременно протекать в противоположных направлениях (обратимые реакции).

Условия протекания необратимых реакций:

• образование осадка;
• выделение газа;
• образование малодиссоциирующего вещества (например, воды).

В случае, если в растворе нет ионов, способных связаться между собой, реакция является обратимой, т.е., не протекает до конца.

Пример необратимой реакции с выпадением осадка был приведен выше — взаимодействие хлорида натрия и нитрата свинца (II).

Пример необратимой реакции с выделением газа — взаимодействие карбоната натрия и соляной кислоты:

Пример необратимой реакции с образованием воды — взаимодействие гидроксида калия и азотной кислоты:

Пример обратимой реакции взаимодействия слабого электролита (CH₃COOH) и нерастворимого основания (Cu(OH)₂):

Если в реакцию вступают сильные электролиты, не дающие в результате взаимодействия малорастворимых или малодиссоциирующих веществ, то такие реакции не протекают — в растворе образуется смесь ионов, которые никак не взаимодействуют друг с другом:

Левая и правая части уравнения содержат абсолютные одинаковые ионы, которые можно сократить, поэтому никакой реакции не происходит.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Алгоритм составления ионно-молекулярных уравнений (ИМУ)

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Тема «Ионные уравнения»

Обязательно используем для работы таблицу растворимости .

Слабые электролиты – нерастворимые ↓: основания, кислота H ₂ SiO ₃ , соли ;

— все оксиды , H ₂ O.

Сильные электролиты – растворимые основания (щелочи), соли;

— кислоты H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , HCl, HBr, HI.

Некоторые вещества при получении распадаются, вместо них пишем две формулы продуктов распада: H ₂ CO ₃ = H ₂ O + CO ₂ ↑ H ₂ SO ₃ = H ₂ O + SO ₂ ↑

Помним, что при составлении формул веществ применяем правило:

формулы ионов – заряды ионов – индексы (делаем «крест-накрест», если нужно)

Все заряды ионов есть в таблице растворимости!

Алгоритм составления ионно-молекулярных уравнений (ИМУ)

правильно составляя формулы, и подбираем

2. Под каждой формулой пишем сильный или

слабый электролит, проверяя по табл.раств.

сил . сил . слаб . сил .

3. Составляем ИМУ: формулы сильных

электролитов делим на ионы (с ЗАРЯДАМИ!),

формулы слабых пишем целиком.

2Na + + SO ₄ 2- + Ba 2+ + 2Cl — = BaSO ₄ ↓ + 2Na + + 2Cl —

это полное ионно-молекулярное уравнение (ИМУ)

4. Зачеркиваем формулы одинаковых ионов,

которые есть и в левой части ур-ия, и в правой.

2Na + + SO ₄ 2- + Ba 2+ + 2Cl — = BaSO ₄ ↓ + 2Na + + 2Cl —

5. Переписываем оставшееся, ничего не теряя,

ни заряды, ни коэффициенты.

Определение возможности протекания реакции ионного обмена

II ) + гидроксид калия

2. Проверяем по табл.раств. другое сочетание ионов.

3. Если при этом получается одно

нерастворимое вещество (или вода, или газ),

4. Если оба вещества получаются растворимые,

реакция НЕ ИДЕТ. Знак = зачеркиваем,

формулы продуктов не пишем.

нитрат меди ( II ) + хлорид калия

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 945 человек из 80 регионов

Курс повышения квалификации

Инструменты онлайн-обучения на примере программ Zoom, Skype, Microsoft Teams, Bandicam

• Курс добавлен 31.01.2022
• Сейчас обучается 25 человек из 16 регионов

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

• Сейчас обучается 40 человек из 24 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Дистанционные курсы для педагогов

«Взбодрись! Нейрогимнастика для успешной учёбы и комфортной жизни»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 592 335 материалов в базе

Материал подходит для УМК

«Химия», Габриелян О.С.

§ 38. Ионные уравнения

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

33 конкурса для учеников 1–11 классов и дошкольников от проекта «Инфоурок»

«Психологические методы развития навыков эффективного общения и чтения на английском языке у младших школьников»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Другие материалы

• 07.09.2020
• 281
• 3

• 05.09.2020
• 684
• 21

• 04.06.2020
• 226
• 2

• 12.04.2020
• 295
• 1

• 23.02.2020
• 772
• 28

• 11.02.2020
• 533
• 7

• 04.02.2020
• 1092
• 67

• 15.11.2019
• 311
• 4

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Добавить в избранное

• 07.10.2020 1334
• DOCX 19.6 кбайт
• 11 скачиваний
• Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Андреева Ирина Ивановна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

• На сайте: 1 год и 4 месяца
• Подписчики: 0
• Всего просмотров: 3277
• Всего материалов: 6

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

В ростовских школах рассматривают гибридный формат обучения с учетом эвакуированных

Время чтения: 1 минута

Новые курсы: функциональная грамотность, ФГОС НОО, инклюзивное обучение и другие

Время чтения: 15 минут

Приемная кампания в вузах начнется 20 июня

Время чтения: 1 минута

В приграничных пунктах Брянской области на день приостановили занятия в школах

Время чтения: 0 минут

Курские власти перевели на дистант школьников в районах на границе с Украиной

Время чтения: 1 минута

В Белгородской области отменяют занятия в школах и детсадах на границе с Украиной

Время чтения: 0 минут

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Химия – это наука о веществах, их свойствах и превращениях.
То есть, если с окружающими нас веществами ничего не происходит, то это не относится к химии. Но что значит, «ничего не происходит»? Если в поле нас вдруг застала гроза, и мы все промокли, как говорится «до нитки», то это ли не превращение: ведь одежда была сухой, а стала мокрой.

Если, к примеру взять железный гвоздь, обработать его напильником, а затем собрать  железные опилки (Fe), то это ли так же не превращение: был гвоздь – стал порошок. Но если после этого собрать прибор и провести получение кислорода (О₂): нагреть перманганат калия (КМпО₄) и собрать в пробирку кислород, а затем в неё поместить раскалённые «до красна» эти железные опилки, то они вспыхнут ярким пламенем и после сгорания превратятся в порошок бурого цвета. И это так же превращение. Так где же химия? Несмотря на то, что в этих примерах меняется форма (железный гвоздь) и состояние одежды (сухая, мокрая) – это не превращения. Дело в том, что сам по себе гвоздь как был веществом (железо), так им и остался, несмотря на другую свою форму, а воду от дождя как впитала наша одежда, так потом его и испарила в атмосферу. Сама вода не изменилась. Так что же такое превращения с точки зрения химии?

Превращениями с точки зрения химии называются такие явления, которые сопровождаются изменением состава вещества. Возьмём в качестве примера тот же гвоздь. Не важно, какую форму он принял после обработки напильником, но после того как собранные от него железные опилки поместили в атмосферу кислорода — он превратился в оксид железа (Fe₂O₃). Значит, что-то всё-таки изменилось? Да, изменилось. Было вещество гвоздь, но под воздействием кислорода сформировалось новое вещество – оксид элемента железа. Молекулярное уравнение этого превращения можно отобразить следующими химическими символами:

4Fe + 3O₂  = 2Fe₂O₃                   (1)

Для непосвящённого в химии человека сразу возникают вопросы. Что такое «молекулярное уравнение», что такое Fe? Почему поставлены цифры «4», «3», «2»? Что такое маленькие цифры «2» и «3» в формуле Fe₂O₃ ? Это значит, наступило время во всём разобраться по порядку.

Знаки химических элементов.

Несмотря на то, что химию начинают изучать в 8-м классе, а некоторые даже раньше, многим известен великий русский химик  Д. И. Менделеев. И конечно же, его знаменитая «Периодическая система химических элементов». Иначе, проще, её называют «Таблица Менделеева».

В этой таблице, в соответствующем порядке, располагаются элементы. К настоящему времени их известно около 120. Названия многих элементов нам были известны  ещё давно. Это: железо, алюминий, кислород, углерод, золото, кремний. Раньше  мы не задумываясь применяли эти слова, отождествляя их с предметами: железный болт, алюминиевая проволока, кислород в атмосфере, золотое кольцо и т.д. и  т.д. Но на самом деле все эти вещества (болт, проволока, кольцо) состоят из соответствующих им элементов. Весь парадокс состоит в том, что элемент нельзя потрогать, взять в руки. Как же так? В таблице Менделеева они есть, а взять их нельзя! Да, именно так. Химический элемент – это абстрактное (то есть отвлечённое) понятие, и используется в химии, впрочем как и в других науках, для расчётов, составления уравнений, при решении задач. Каждый элемент отличается от другого тем, что для него характерна своя электронная конфигурация атома. Количество протонов в ядре атома равно количеству электронов в его  орбиталях. К примеру, водород – элемент №1. Его атом состоит из 1-го протона и 1-го электрона. Гелий – элемент №2. Его атом состоит из 2-х протонов и 2-х электронов. Литий – элемент №3. Его атом состоит из 3-х протонов и 3-х электронов. Дармштадтий – элемент №110. Его атом состоит из 110-и протонов и 110-и электронов.

Каждый элемент обозначается определённым символом, латинскими буквами, и имеет определённое прочтение в переводе с латинского. Например, водород имеет символ «Н», читается как «гидрогениум» или «аш». Кремний имеет символ «Si» читается как «силициум». Ртуть имеет  символ «Нg» и читается как «гидраргирум». И так далее. Все эти обозначения можно найти в любом учебнике химии за 8-й класс. Для нас сейчас главное уяснить то, что при составлении химических уравнений, необходимо оперировать указанными символами элементов.

Простые и сложные вещества.

Обозначая единичными символами химических элементов различные вещества (Hg ртуть, Fe железо, Cu медь, Zn цинк, Al алюминий) мы по сути обозначаем простые вещества, то есть вещества, состоящие из атомов одного вида (содержащие одно и то же количество протонов и нейтронов в атоме). Например, если во взаимодействие вступают вещества железо и сера, то уравнение примет следующую форму записи:

Fe + S = FeS              (2)

К простым веществам относятся металлы (Ва, К, Na, Mg,  Ag), а так же неметаллы (S, P, Si, Cl₂, N₂, O₂, H₂). Причём следует обратить 
особое внимание на то, что все металлы обозначаются единичными символами: К, Ва, Са, Аl,  V, Mg  и т.д., а неметаллы – либо простыми символами: C,S,P или могут иметь различные индексы, которые указывают на их молекулярное строение: H₂, Сl₂, О₂, J₂, P₄, S₈. В дальнейшем это будет иметь очень большое значение при составлении уравнений. Совсем не трудно догадаться, что сложными веществами являются вещества, образованные из атомов разного вида, например,

1). Оксиды:
оксид алюминия   Al₂O₃,
оксид натрия   Na₂O,  
оксид меди   CuO,
оксид цинка   ZnO,  
оксид титана   Ti₂O₃ ,  
угарный газ или оксид углерода (+2)  CO,
оксид серы (+6)  SO₃

2). Основания:
гидроксид железа (+3)   Fe(OH)₃,
гидроксид меди   Cu(OH)₂ ,
гидроксид калия или щёлочь калия   КOH, 
гидроксид натрия   NaOH.

3). Кислоты: 
соляная кислота   HCl, 
сернистая кислота   H₂SO₃,
азотная кислота   HNO₃

4). Соли:
тиосульфат натрия    Na₂S₂O₃,  
сульфат натрия или глауберова соль    Na₂SO₄ ,
карбонат кальция или известняк   СаCO_3, 
хлорид меди   CuCl₂

5). Органические вещества:
ацетат натрия СН₃СООNa,
метан СН₄,
ацетилен С₂Н₂ , 
глюкоза С₆Н₁₂О₆

Наконец, после того как мы выяснили структуру различных веществ, можно приступать к составлению химических уравнений.

Химическое уравнение.

Само слово «уравнение» производное от слова «уравнять», т.е. разделить нечто на равные части. В математике уравнения составляют чуть ли не самую сущность этой науки. К примеру, можно привести такое простое уравнение, в котором левая и правая части будут равны «2» :

40 : (9 + 11) = (50 х 2) : ( 80 – 30 );

И в химических уравнениях тот же принцип: левая и правая части уравнения должны соответствовать одинаковым количествам атомов, участвующим в них элементов.  Или, если приводится  ионное уравнение, то в нём число частицтак же должно соответствовать этому требованию. Химическим уравнением называется условная запись химической реакции с помощью химических формул и математических знаков . Химическое уравнение по своей сути отражает ту или иную химическую реакцию, то есть процесс взаимодействия веществ, в процессе которых возникают новые вещества. Например, необходимо написать молекулярное уравнение  реакции, в которой принимают участие хлорид бария ВаСl₂  и серная кислота H₂SO_4. В  результате этой реакции образуется нерастворимый осадок – сульфат бария ВаSO₄  и  соляная кислота НСl :

ВаСl₂ + H₂SO₄  = BaSO₄ + 2НСl                   (3)

Прежде всего необходимо уяснить, что большая цифра «2», стоящая перед веществом НСlназывается коэффициентом, а малые цифры «2», «4» под формулами  ВаСl₂, H₂SO₄ ,BaSO₄   называются индексами. И коэффициенты и индексы в химических уравнениях выполняют роль множителей, а не слагаемых. Что бы правильно записать химическое уравнение, необходимо расставить коэффициенты в уравнении реакции. Теперь приступим к подсчёту атомов элементов в левой и правой частях уравнения.  В левой части уравнения: в веществе ВаСl₂ содержатся  1 атом бария (Ва), 2 атома хлора (Сl). В веществе H₂SO₄:  2 атома водорода (Н), 1 атом серы (S) и 4 атома кислорода (О) . В правой части уравнения: в веществе BaSO₄ 1 атом бария (Ва) 1 атом серы (S) и 4 атома кислорода (О), в веществе  НСl: 1 атом водорода (Н) и 1 атом хлора (Сl). Откуда следует, что в правой части уравнения количество атомов водорода и хлора вдвое меньше, чем в левой части. Следовательно, перед формулой  НСl в правой части уравнения необходимо поставить коэффициент «2». Если теперь сложить количества атомов элементов, участвующих в данной реакции, и слева и справа, то получим следующий баланс:

В обеих частях уравнения количества атомов элементов, участвующих в реакции, равны, следовательно оно составлено правильно.

Химические уравнение и химические реакции

Как мы уже выяснили, химические уравнения  являются отражением химических реакций. Химическими реакциями называются такие явления, в процессе которых происходит превращение одних веществ в другие. Среди их многообразия можно выделить два основных типа:

1). Реакции соединения
2). Реакции разложения.

В подавляющем своём большинстве химические реакции принадлежат к реакциям присоединения, поскольку с отдельно взятым веществом редко могут происходить изменения  в его составе, если оно не  подвергается    воздействиям извне (растворению, нагреванию, действию света). Ничто так не характеризует химическое явление, или реакцию, как изменения, происходящие при взаимодействии двух и более веществ. Такие явления могут осуществляться самопроизвольно и сопровождаться повышением или понижением  температуры, световыми эффектами, изменением цвета, образованием осадка, выделением газообразных продуктов, шумом.

Для наглядности приведём несколько уравнений, отражающих процессы реакций соединения, в процессе которых получаются хлорид натрия (NaCl), хлорид цинка (ZnCl₂), осадок хлорида серебра (AgCl), хлорид алюминия (AlCl₃)

Cl₂ + 2Nа = 2NaCl                                             (4)

СuCl₂+ Zn= ZnCl₂ + Сu                                      (5)

AgNO₃ + КCl  = AgCl+ 2KNO₃                             (6)

3HCl+ Al(OH)₃ = AlCl₃  + 3Н₂О                            (7)

Cреди реакций соединения следует особым образом отметить следующие: замещения (5), обмена (6), и как частный случай реакции обмена – реакцию нейтрализации (7).

К реакциям замещения относятся такие, при осуществлении которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. В примере (5) атомы цинка замещают из раствора СuCl₂ атомы меди, при этом цинк переходит в растворимую соль ZnCl₂, а медь выделяется из раствора в металлическом состоянии.

К реакциям обмена относятся такие реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.В случае реакции (6) растворимые соли AgNO₃  и  КCl  при сливании обоих растворов образуют нерастворимый осадок соли AgCl. При этом они обмениваются своими составными частями – катионами и анионами. Катионы калия  К⁺ присоединяются к анионам NO₃, а катионы серебра  Ag⁺ – к анионам Cl^—.

К особому, частному случаю, реакций обмена относится реакция нейтрализации. К реакциям нейтрализации относятся такие реакции, в процессе которых кислоты реагируют с основаниями, в результате образуется соль и вода. В примере (7) соляная кислота HCl, реагируя с основанием  Al(OH)₃  образует соль AlCl₃ и воду. При этом катионы алюминия Al³⁺ от основания обмениваются с анионами Сl^—  от кислоты. В итоге происходит нейтрализация соляной кислоты.

К реакциям разложения относятся такие, при котором из одного сложного  образуются два и более новых простых или сложных веществ, но более простого состава. В качестве реакций можно привести такие, в процессе которых разлагаются 1). Нитрат калия(КNO₃) с образованием нитрита калия (КNO₂) и кислорода (O₂); 2). Перманганат калия (KMnO₄): образуются  манганат калия (К₂МnO₄), оксид марганца (MnO₂) и кислород (O₂); 3). Карбонат кальция или мрамор; в процессе образуются углекислый газ (CO₂) и оксид кальция (СаО)

2КNO₃ =2КNO₂ + O₂                                                            (8)
2KMnO₄   = К₂МnO₄ + MnO₂ + O₂                           (9)
СаCO₃ = CaO + CO₂                                                             (10)

В реакции  (8)  из  сложного вещества образуется одно сложное и одно простое. В реакции (9) – два сложных и  одно простое. В реакции (10) – два сложных вещества , но более простых по составу

Разложению подвергаются все классы сложных веществ:

1). Оксиды: оксид серебра 2Ag₂O = 4Ag + O₂                                          (11)

2). Гидроксиды: гидроксид железа 2Fe(OH)₃  = Fe₂O₃ + 3H₂O        (12)

3). Кислоты: серная кислота H₂SO₄  = SO₃ + H₂O                           (13)

4). Соли: карбонат кальция СаCO₃ = СаO + CO₂                            (14)

5). Органические вещества: спиртовое брожение глюкозы

С₆Н₁₂О₆  = 2С₂Н₅ОH + 2CO₂                                                 (15)  

Согласно другой классификации, все химические реакции можно разделить на два типа: реакции, идущие с выделением теплоты, их называют экзотермические, и реакции, идущие с поглощением теплоты – эндотермические. Критерием таких процессов является тепловой эффект реакции. Как правило, к экзотермическим реакциям относятся реакции окисления, т.е. взаимодействия с кислородом, например сгорание метана:

СН₄ + 2O₂  = СО₂ + 2Н₂О + Q                                              (16)

а к эндотермическим реакциям – реакции разложения, уже приводимые выше (11) – (15). Знак  Q в конце уравнения указывает на то, выделяется ли теплота в процессе реакции (+Q) или поглощается (-Q):

СаCO₃ = СаO+CO₂ — Q                                              (17)

Можно так же рассматривать все химические реакции по типу изменения степени окисления, участвующих в их превращениях элементов.  К примеру, в реакции (17) участвующие в ней элементы не меняют свои степени окисления:

Са⁺²C⁺⁴O₃^-2 = Са⁺²O^-2+C⁺⁴O₂^-2                                         (18)

А в реакции (16) элементы меняют свои степени окисления:

2Mg⁰  +  O₂⁰   = 2Mg⁺²O^-2

Реакции такого типа относятся к окислительно-восстановительным. Они будут рассматриваться отдельно. Для составления уравнений по реакциям такого типа необходимо использовать метод полуреакцийи применять уравнение электронного баланса.

После приведения различных типов химических реакций, можно приступать к принципу составлений химических уравнений, иначе, подбору коэффициентов в левой и правой их частях.

СЛОЖНА-А-А 🙀 Ты же знаешь, что если не разобраться в теме сейчас, то потом придется исправлять оценки. Беги на бесплатное онлайн-занятие с репетитором (подробности тут + 🎁).

Механизмы составления химических уравнений.

К какому бы типу ни относилась та или иная химическая реакция,  её запись ( химическое уравнение) должна соответствовать условию равенства количества атомов до реакции и после реакции.

Существуют такие уравнения (17), которые не требуют уравнивания, т.е. расстановки коэффициентов. Но в большинстве случаях, как в примерах (3), (7), (15), необходимо предпринимать  действия, направленные на уравнивание левой и правой частей уравнения. Какими же принципами необходимо руководствоваться в таких случаях? Существует ли какая ни будь система в подборе коэффициентов? Существует, и не одна. К таковым системам относятся:

1). Подбор коэффициентов по заданным формулам.

2). Составление по валентностям реагирующих веществ.

3). Составление по степеням окисления  реагирующих веществ.

В первом случае полагается, что нам известны формулы реагирующих веществ как до реакции, так и после. К примеру,  дано следующее уравнение:

N₂ + О₂ →N₂О₃                                                    (19)

Принято считать, что пока не установлено равенство между атомами элементов до реакции и после, знак  равенства (=) в уравнении не ставится, а заменяется стрелкой (→). Теперь приступим к собственно уравниванию. В левой части уравнения имеются 2 атома азота (N₂) и два атома кислорода (О₂), а в правой – два атома азота (N₂) и три атома кислорода (О₃). По количеству атомов азота его уравнивать не надо, но по кислороду необходимо добиться равенства, поскольку до реакции их участвовало два атома, а после реакции стало три атома. Составим следующую схему:

до реакции           после реакции
         О₂                     О₃

Определим наименьшее кратное между данными количествами атомов, это будет «6».

            О₂         О₃
                  6   /

Разделим это число в левой  части уравнения по кислороду на «2». Получим число «3», поставим его в решаемое уравнение:

N₂ + 3О₂ →N₂О₃

Так же разделим число «6» для правой части уравнения на «3». Получим число «2», так же поставим его в решаемое уравнение:

N₂ + 3О₂ → 2N₂О₃

Количества атомов кислорода и в левой и в правой частях уравнения стали равны, соответственно по 6 атомов:

3О₂ → 2О₃

Но количество атомов азота в обеих частях уравнения не будут соответствовать друг другу:

N₂→   2N₂

В  левой – два атома, в правой – четыре атома. Следовательно, что бы добиться равенства, необходимо удвоить количество азота в левой части уравнения, поставив коэффициент «2»:

2N₂→ 2N₂

Таким образом, равенство по азоту соблюдено и в целом, уравнение примет вид:

2N₂ + 3О₂ → 2N₂О₃

Теперь в уравнении можно вместо стрелки поставит знак равенства:

2N₂ + 3О₂ = 2N₂О₃                                       (20)

Приведём другой пример. Дано следующее уравнение реакции:

Р + Cl₂→ РCl₅

В левой части уравнения имеется 1 атом фосфора (Р) и два атома хлора (Cl₂), а в правой – один атом  фосфора (Р) и пять атомов  кислорода (Cl₅). По количеству атомов фосфора его уравнивать не надо, но по хлору необходимо добиться равенства, поскольку до реакции их участвовало два атома, а после реакции стало пять атома. Составим следующую схему:

до реакции           после реакции
        Cl₂                     Cl₅

Определим наименьшее кратное между данными количествами атомов, это будет «10».

 Cl₂         Cl₅
       10  /

Разделим это число в левой части уравнения по хлору на «2». Получим число «5», поставим его в решаемое уравнение:

Р + 5Cl₂→ РCl₅

Так же разделим число «10» для правой части уравнения на «5». Получим число «2», так же поставим его в решаемое уравнение:

Р + 5Cl₂→ 2РCl₅

Количества атомов хлора и в левой и в правой  частях уравнения стали равны, соответственно по 10 атомов:

5Cl₂→ 2Cl₅

Но количество атомов фосфора  в обеих  частях уравнения не будут соответствовать друг другу:

Р → 2Р

Следовательно, что бы добиться равенства, необходимо удвоить количество фосфора в левой части уравнения, поставив коэффициент «2»:

2Р → 2Р

Таким образом, равенство по фосфору соблюдено и в целом, уравнение примет вид:

2Р + 5Cl₂= 2РCl₅                           (21)

При составлении уравнений по валентностям необходимо дать определение валентности и установить значения для наиболее известных элементов. Валентность – это одно из ранее применяемых понятий, в настоящее время в ряде школьных программ не используется. Но при его помощи легче объяснить принципы составления уравнений химических реакций. Под валентностью понимают число химических связей, которые тот или иной атом может образовывать с другим, или другими  атомами. Валентность не имеет знака ( + или — ) и обозначается римскими цифрами, как правило, над символами химических элементов, например:

I       II     III    IV     V

H       O      N     S      Р

Откуда берутся эти значения? Как их применять при составлении химических уравнений? Числовые значения валентностей элементов совпадают с их номером группы Периодической системы химических элементов  Д. И. Менделеева (Таблица 1).

Для других элементов значения валентностей могут иметь иные значения, но никогда не больше номера группы, в которой они расположены. Причём для чётных номеров групп (IV и VI ) валентности элементов принимают только чётные значения, а для нечётных – могут иметь как чётные, так и нечётные значения (Таблица.2).

Конечно же, в значениях валентностей для некоторых элементов имеются исключения, но в каждом конкретном случае эти моменты обычно оговариваются. Теперь рассмотрим общий принцип составления химических уравнений по заданным валентностям для тех или иных элементов. Чаще всего данный метод приемлем в случае составления уравнений химических реакций соединения простых веществ, например, при взаимодействии с кислородом (реакции окисления). Допустим, необходимо отобразить реакцию окисления алюминия. Но напомним, что металлы обозначаются единичными атомами (Al), а неметаллы, находящиеся в газообразном состоянии – с индексами «2» — (О₂). Сначала напишем общую схему реакции:

Al  + О₂ →AlО

На данном этапе ещё не известно, какое правильное написание должно быть у оксида алюминия. И вот именно на данном этапе нам на помощь придёт знание валентностей элементов. Для алюминия и кислорода проставим их над предполагаемой формулой этого оксида:

III     II
Al     О

После чего «крест»-на-«крест» у этих символов элементов поставим внизу соответствующие индексы:

III  II
Al₂  О₃

Состав химического соединения Al₂О₃  определён. Дальнейшая схема уравнения реакции примет вид:

Al+ О₂ →Al₂О₃

Остаётся только уравнять левую и правую его части. Поступим таким же способом, как в случае составления уравнения (19). Количества атомов кислорода уравняем, прибегая к нахождению наименьшего кратного:

до реакции      после реакции

       О₂             О₃
                 6     /

Разделим это число в левой  части уравнения по кислороду на «2». Получим число «3», поставим его в решаемое уравнение. Так же разделим число «6» для правой части уравнения на «3». Получим число «2», так же поставим его в решаемое уравнение:

Al + 3О₂ → 2Al₂О₃

Что бы добиться равенства по алюминию, необходимо скорректировать его количество в левой части уравнения, поставив коэффициент «4»:

4Al + 3О₂ → 2Al₂О₃

Таким образом, равенство по алюминию и кислороду  соблюдено и в целом, уравнение примет окончательный вид:

4Al + 3О₂ = 2Al₂О₃                                                               (22)

Применяя метод валентностей, можно прогнозировать, какое вещество образуется в процессе химической реакции, как будет выглядеть его формула. Допустим, в реакцию соединения вступили азот и водород с соответствующими валентностями III и I. Напишем общую схему реакции:

N₂  + Н₂ → NН

Для азота и водорода проставим валентности над предполагаемой формулой этого соединения:

III    I
N    Н

Как и прежде  «крест»-на-«крест» у этих символов элементов поставим внизу соответствующие индексы:

III  I
 N  Н₃

Дальнейшая схема уравнения реакции примет вид:

N₂  + Н₂ → NН₃

Уравнивая уже известным способом, через наименьшее кратное для водорода, равное «6»,получим искомые коэффициенты, и уравнение в целом:

N₂ + 3Н₂ = 2NН₃                                       (23)

При составлении уравнений по степеням окисления  реагирующих веществ необходимо напомнить, что степенью окисления того или иного элемента называется число принятых или отданных в процессе химической реакции электронов. Степень окисления в соединениях  в основном, численно совпадает со значениями валентностей элемента. Но отличаются знаком. Например, для водорода валентность равна I, а степень окисления (+1) или (-1). Для кислорода валентность равна II, а степень окисления (-2). Для азота валентности равны I,II,III,IV,V, а степени окисления (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) и т.д. Степени окисления наиболее часто применяемых в уравнениях элементов, приведены в таблице 3.

В случае реакций соединения принцип составления уравнений по степеням окисления такой же, как и при составлении по валентностям. Например, приведём уравнение реакции окисления хлора кислородом, в которой хлор образует соединение со степенью окисления +7. Запишем предполагаемое уравнение:

Cl₂ + О₂ →ClО 

Поставим над предполагаемым соединением ClО степени окисления соответствующих атомов:

+7   -2
Cl     О

Как и в предыдущих случаях установим, что искомая формула соединения примет вид:

+7   -2
  Cl₂О₇

Уравнение реакции примет следующий вид:

Cl₂ + О₂ → Cl₂О₇

Уравнивая по кислороду, найдя наименьшее кратное между двумя и семи, равное «14», установим в итоге равенство:

2Cl₂ + 7О₂  = 2Cl₂О₇                                                 (24)

Несколько иной способ необходимо применять со степенями окисления при составлении реакций обмена, нейтрализации, замещения. В ряде случаев предоставляется затруднительным узнать: какие соединения образуются при взаимодействии сложных веществ?

Как узнать: что получится в процессе реакции?

Действительно, как узнать: какие продукты реакции могут возникнут в ходе конкретной реакции? К примеру, что образуется при взаимодействии нитрата бария и сульфата калия?

Ва(NО₃) ₂ + К₂SO₄ → ?

Может быть ВаК₂(NО₃) ₂ + SO₄ ?Или Ва + NО₃SO₄ + К₂? Или ещё что-то?  Конечно же, в процессе этой реакции образуются соединения: ВаSO₄ и  КNО₃  . А откуда это известно? И как правильно написать формулы веществ? Начнём с того, что чаще всего упускается из вида: с самого  понятия «реакция обмена». Это значит, что при данных реакциях вещества меняются друг с другом составными частями. Поскольку реакции обмена в большинстве своём осуществляются межу основаниями, кислотами или солями, то частями, которыми они будут меняться, являются катионы металлов  ( Na⁺, Mg²⁺,Al³⁺,Ca²⁺,Cr³⁺), ионов Н⁺ или ОН^—, анионов – остатков кислот,(Cl^—, NO₃^2-,SO₃^2-,  SO₄^2-,  CO₃^2-,  PO₄^3-). В общем виде реакцию обмена можно привести в следующей записи:

Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1               (25)

Где Kt1 и Kt2 – катионы металлов (1) и (2), а An1 и An2 – соответствующие им анионы (1) и (2). При этом обязательно надо учитывать, что в соединениях до реакции и после реакции на первом месте всегда устанавливаются катионы, а анионы – на втором. Следовательно, если в реакцию вступит хлорид калия и нитрат серебра, оба в растворённом состоянии

KCl + AgNO₃→

то в процессе её образуются вещества KNO₃ и AgClи соответствующее уравнение примет вид:

KCl + AgNO₃=KNO₃ + AgCl                              (26)

При реакциях нейтрализации протоны от кислот (Н⁺) будут соединяться с анионами гидроксила (ОН^—) с образованием воды (Н₂О):

НCl + КОН = КCl  + Н₂O                                   (27)

Степени окисления катионов металлов и заряды анионов кислотных остатков указаны в таблице растворимости веществ (кислот, солей и оснований в воде). По горизонтали приведены катионы металлов, а по вертикали – анионы кислотных остатков.

Исходя из этого, при составлении уравнения реакции обмена, необходимо вначале в левой его части установить степени окисления принимающих в этом химическом процессе частиц. Например, требуется написать уравнение взаимодействия между хлоридом кальция и карбонатом натрия.Составим исходную схему этой реакции:

СаCl + NаСО₃ →

Над катионами и анионами проставим соответствующие заряды:

Са²⁺Cl^— + Nа⁺СО₃^2- →

Совершив уже известное действие «крест»-на-«крест», определим реальные формулы исходных веществ:

СаCl₂ + Nа₂СО₃ →

Исходя из принципа обмена катионами и анионами (25), установим предварительные формулы образующихся в ходе реакции веществ:

СаCl₂ + Nа₂СО₃ → СаСО₃ + NаCl 

Над их катионами и анионами проставим соответствующие заряды:

Са²⁺СО₃^2-  + Nа⁺Cl^—

Формулы веществ записаны правильно, в соответствии с зарядами катионов и анионов. Составим полное уравнение, уравняв левую и правую его части по натрию и хлору:

СаCl₂ + Nа₂СО₃ = СаСО₃ + 2NаCl                    (28)

В качестве другого примера приведём уравнение реакции нейтрализации между гидроксидом бария и ортофосфорной кислотой:

ВаОН + НРО₄ →

Над катионами и анионами проставим соответствующие заряды:

Ва²⁺ ОН^— + Н⁺РО₄^3- →

Определим реальные формулы исходных веществ:

Ва(ОН)₂ + Н₃РО₄ →

Исходя из принципа обмена катионами и анионами (25), установим предварительные формулы образующихся в ходе реакции веществ, учитывая, что при реакции обмена одним из веществ обязательно должна быть вода:

Ва(ОН)₂ + Н₃РО₄ → Ва²⁺ РО₄^3- + Н₂O

Определим правильную запись формулы соли, образовавшейся в процессе реакции:

Ва(ОН)₂ + Н₃РО₄ → Ва₃(РО₄)₂ + Н₂O

Уравняем левую часть уравнения по барию:

3Ва (ОН)₂ + Н₃РО₄ → Ва₃(РО₄)₂ + Н₂O

Поскольку в правой части уравнения остаток ортофосфорной кислоты взят дважды, (РО₄)₂, то слева необходимо также удвоить её количество:    

3Ва (ОН)₂ + 2Н₃РО₄ → Ва₃(РО₄)₂ + Н₂O

Осталось привести в соответствие количество атомов водорода и кислорода в правой части у воды. Так как слева общее количество атомов водорода равно 12, то справа оно так же должно соответствовать двенадцати, поэтому перед формулой воды необходимо поставить коэффициент «6» (поскольку в молекуле воды уже имеется 2 атома водорода). По кислороду так же соблюдено равенство: слева 14 и справа 14. Итак, уравнение имеет правильную форму записи:

3Ва (ОН)₂ + 2Н₃РО₄  → Ва₃(РО₄)₂ + 6Н₂O    (29)

Возможность осуществления химических реакций

Мир состоит из великого множества веществ. Неисчислимо так же количество вариантов химических реакций между ними. Но можем ли мы, написав на бумаге то или иное уравнение утверждать, что ему будет соответствовать химическая реакция? Существует ошибочное мнение, что если правильно расставить коэффициенты  в уравнении, то оно будет осуществимо и на практике. Например, если взять раствор серной кислоты и опустить в него цинк, то можно наблюдать процесс выделения водорода:

Zn+ H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂                                      (30)

Но если в этот же раствор опустить медь, то процесс выделения газа наблюдаться не будет. Реакция не осуществима.

Cu+ H₂SO₄≠

В случае, если будет взята концентрированная серная кислота, она будет реагировать с медью:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2Н₂O             (31)

В реакции (23) между газами азотом и водородом наблюдается  термодинамическое равновесие,  т.е. сколько молекул аммиака NН₃ образуется в единицу времени, столько же их и распадётся обратно на азот и водород. Смещение химического равновесия можно добиться повышением  давления  и понижением  температуры

N₂ + 3Н₂ = 2NН₃

Если взять раствор гидроксида калия и прилить к нему раствор сульфата натрия, то никаких изменений наблюдаться не будет, реакция будет не осуществима:

КОН + Na₂SO₄ ≠

Раствор хлорида натрия при взаимодействии с бромом не будет образовывать бром, несмотря на то, что данная реакция может быть отнесена к реакции замещения:

NаCl + Br₂≠

В чём же причины таких несоответствий? Дело в том, что оказывается недостаточно только правильно определять формулы соединений, необходимо знать специфику взаимодействия  металлов с кислотами, умело пользоваться таблицей растворимости веществ, знать правила замещения в ряду активности металлов и галогенов. В этой статье излагаются только самые основные принципы как расставить коэффициенты в уравнениях реакций, как написать молекулярные уравнения, как определить состав химического соединения.

Химия, как наука, чрезвычайно разнообразна и многогранна. В приведённой статье отражена лишь малая часть процессов, происходящих в реальном мире. Не рассмотрены типы окислительно-восстановительных реакций, термохимические уравнения, электролиз, процессы органического синтеза и многое, многое другое. Но об этом в следующих статьях.

Молодец! Раз ты дочитал это до конца, вероятно, ты все отлично усвоил.  Но если вдруг что-то еще непонятно — попробуй онлайн-занятие с репетитором (подробности тут + 🎁).

© blog.tutoronline.ru,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Составление молекулярных уравнений по ионно-молекулярным

Чтобы составить
молекулярное уравнение по сокращенному
ионно-молекулярному, необходимо
определить, какой сильный электролит
соответствует каждому иону, так как
ионы – это остатки сильных электролитов.

Пример.
Составьте по два молекулярных уравнения,
которые выражаются следующим
ионно-молекулярным уравнением:

Zn²⁺
+ CO₃^2–
= ZnCO₃

Решение.
При составлении молекулярных уравнений
следует подобрать к ионам Zn²⁺
и СО₃^2–
сильные электролиты:

Zn²⁺:
растворимые соли ZnSO₄,
ZnCl₂,
Zn(NO₃)₂;

CO₃^2–:
растворимые
соли
Na₂CO₃,
K₂CO₃,
(NH₄)₂CO_3.

ZnSO₄
+ Na₂CO₃
= ZnCO₃
+ Na₂SO₄

ZnCl₂
+ (NH₄)₂CO₃
= ZnCO₃
+ 2NH₄Cl

5.3. Гидролиз солей Ионное произведение воды. Водородный показатель

Вода слабо диссоциирует
на ионы Н⁺
и ОН^–:

Н₂О

Н⁺
+ ОН^–

При диссоциации
абсолютно чистой воды концентрации Н⁺
и ОН^–
равны. Концентрацию ионов выражают в
моль/л. Установлено, что при 298 К

Н⁺
= ОН^–
= 10^–7
моль/л.

Произведение Н⁺
• ОН^–
называется ионным
произведением воды
и численно равно 10^–14
при 298 К.

К_в
= Н⁺
• ОН^–
= 10^–14

В кислом растворе
Н⁺>10^–7
моль/л, ОН^–<10^–7
моль/л.

В щелочном растворе
Н⁺<10^–7
моль/л, ОН^–>10^–7
моль/л.

Для характеристики
среды, кислотности, щелочности введено
понятие водородного
показателя рН,
который равен отрицательному десятичному
логарифму концентрации ионов водорода

рН = -lg[H⁺]

В нейтральном растворе
рН=7;

в кислых растворах
рН<7;

в щелочных растворах
рН>7.

рОН – гидроксильный
показатель, он равен

рОН = -lg[OH^–]

рН + рОН = 14

Реакцию среды на
практике можно определить при помощи
кислотно-основных индикаторов, которые
меняют свой цвет в зависимости от рН
раствора. К наиболее распространенным
относятся лакмус, фенолфталеин и
метилоранж.

Окраска индикаторов
в различных средах

Индикатор	Цвет индикатора в средах
в кислой	в нейтральной	в щелочной
Метилоранж	красный	оранжевый	желтый
Фенолфталеин	бесцветный	бесцветный	малиновый
Лакмус	красный	фиолетовый	синий

Типы гидролиза солей

Химическое взаимодействие
ионов соли с ионами воды, приводящее к
образованию слабого электролита и
сопровождающееся изменением рН раствора,
называется гидролизом
солей.

Любую соль можно
представить как продукт взаимодействия
кислоты и основания. Тип гидролиза соли
зависит от природы основания и кислоты,
образующих соль. Возможны 3 типа гидролиза
солей.

Гидролиз по аниону
идет, если соль образована катионом
сильного основания и анионом слабой
кислоты.

Например, соль СН₃СООNa
образована сильным основанием NaOH и
слабой одноосновной кислотой СН₃СООН.
Гидролизу подвергается ион слабого
электролита СН₃СОО^–.

Ионно-молекулярное
уравнение гидролиза соли:

СН₃СОО^–
+ НОН 
СН₃СООН
+ ОН^–

Ионы Н⁺
воды связываются с анионами СН₃СОО^–
в слабый электролит СН₃СООН,
ионы ОН^–
накапливаются в растворе, создавая
щелочную среду (рН>7).

Молекулярное уравнение
гидролиза соли:

CH₃COONa
+ H₂O

CH₃COOH
+ NaOH

Гидролиз солей
многоосновных кислот протекает по
стадиям, образуя в качестве промежуточных
продуктов кислые соли.

Например, соль K₂S
образована сильным основанием КОН и
слабой двухосновной кислотой H₂S.
Гидролиз этой соли протекает в две
стадии.

1 стадия:
S^2–
+ HOH 
HS^–
+ OH^–

K₂S
+ H₂O

KHS + KOH

2 стадия:
HS^-–
+ HOH 
H₂S
+ OH^–

KHS
+ H₂O

H₂S
+ KOH

Реакция среды щелочная
(pH>7),
т.к. в растворе накапливаются ОН^–-ионы.
Гидролиз соли идет тем сильнее, чем
меньше константа диссоциации образующейся
при гидролизе слабой кислоты (табл.3).
Таким образом, водные растворы солей,
образованных сильным основанием и
слабой кислотой, характеризуются
щелочной реакцией среды.

Гидролиз по катиону
идет, если соль образована катионом
слабого основания и анионом сильной
кислоты. Например, соль CuSO₄
образована слабым двухкислотным
основанием Cu(OH)₂
и сильной кислотой H₂SO₄.
Гидролиз идет по катиону Cu²⁺
и протекает в две стадии с образованием
в качестве промежуточного продукта
основной соли.

1 стадия: Cu²⁺
+ HOH

CuOH⁺
+ H⁺

2CuSO₄
+ 2H₂O

(CuOH)₂SO₄
+ H₂SO₄

2 стадия:
CuOH⁺
+ HOH 
Cu(OH)₂
+ H⁺

(CuOH)₂SO₄
+ 2H₂O

2Cu(OH)₂
+ H₂SO₄

Ионы водорода Н⁺
накапливаются в растворе, создавая
кислую среду (рН<7). Чем меньше константа
диссоциации образующегося при гидролизе
основания, тем сильнее идет гидролиз.

Таким образом, водные
растворы солей, образованных слабым
основанием и сильной кислотой,
характеризуются кислой реакцией среды.

Гидролиз по катиону
и аниону идет,
если соль образована катионом слабого
основания и анионом слабой кислоты.
Например, соль CH₃COONH₄
образована слабым основанием NH₄OH
и слабой кислотой СН₃СООН.
Гидролиз идет по катиону NH₄⁺
и аниону СН₃СОО^–:

NH₄⁺
+ CH₃COO^–
+ HOH

NH₄OH
+ CH₃COOH

Водные растворы такого
типа солей, в зависимости от степени
диссоциации образующихся слабых
электролитов имеют нейтральную,
слабокислую или слабощелочную среду.

При смешивании растворов
солей, например CrCl₃
и Na₂S
каждая из солей гидролизуется необратимо
до конца с образованием слабого основания
и слабой кислоты.

Гидролиз соли CrCl₃
идет по катиону:

Cr³⁺
+ HOH

CrOH²⁺
+ H⁺

Гидролиз соли Na₂S
идет по аниону:

S^2–
+ HOH

HS^–
+ OH^–

При смешивании растворов
солей CrCl₃
и Na₂S
происходит взаимное усиление гидролиза
каждой из солей, так как ионы Н⁺
и ОН^–
образуют слабый электролит Н₂О
и ионное равновесие каждой соли смещается
в сторону образования конечных продуктов:
гидроксида хрома Cr(OH)₃
и сероводородной кислоты H₂S.

Ионно-молекулярное
уравнение совместного гидролиза солей:

2Cr³⁺
+ 3S^2–
+ 6H₂O
= 2Cr(OH)₃
+ 3H₂S

Молекулярное
уравнение:

2CrCl₃
+ 3Na₂S
+ 6H₂O
= 2Cr(OH)₃
+ 3H₂S
+ 6NaCl

Соли,
образованные катионами сильных оснований
и анионами сильных кислот, гидролизу
не подвергаются, так как ни один из ионов
соли не образует с ионами Н⁺
и ОН^–
воды слабых электролитов. Водные растворы
таких солей имеют нейтральную среду.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

На
основании закона сохранения массы веществ составляют уравнения химических
реакций. Химическое уравнение – условная запись
химической реакции с помощью химических формул и знаков.

В
левой части уравнения записывают формулы или формулу веществ,
которые вступили в химическую реакцию. Их называют исходными веществами,
между ними знак «плюс», в правой части уравнения записывают формулы или
формулу продуктов реакции, т.е. веществ, которые образуются в результате
реакции, между ними тоже ставят знак «плюс», а между левой и правой частью
уравнения ставят стрелку.

Химическую
реакцию можно изобразить молекулярным уравнением. Т.е. молекулярное
уравнение – это уравнение, в котором исходные вещества и продукты реакции
записаны в виде молекул. Если в результате реакции образуется осадок, то
возле него справа ставят стрелку, направленную вниз (↓), а если
выделяется газ, то возле него справа ставят стрелку, направленную вверх
(↑).

После
записи схемы уравнения находят коэффициенты,
т.е. цифры, стоящие перед формулами веществ, чтобы число атомов до и после
реакции было одинаковым.

Например,
запишем уравнение реакции водорода с кислородом. Вначале укажем формулы
веществ, вступивших в химическую реакцию – это водород (Н₂) и
кислород (О₂), между ними ставим знак «плюс», в результате реакции
образуется вода – Н₂О. Между веществами левой и правой части ставим
стрелку. Посмотрим, сколько атомов водорода в левой и правой части. Получается
два атома водорода до и после реакции, а кислорода до реакции 2 атома, после
реакции – один атом. Поэтому в правой части уравнения перед формулой воды
ставим коэффициент 2. Но теперь в правой части уравнения стало 4 атома
водорода, а в левой только 2. Чтобы уровнять число атомов водорода, необходимо
в левой части уравнения перед водородом поставить коэффициент 2. Т.к. мы
уровняли число всех атомов в левой и правой части уравнения, то теперь ставим
не стрелку, а знак равенства.

Для
правильного подбора коэффициентов в уравнении реакции следует выполнять
некоторые условия:

·                  
Перед
формулой простого вещества можно записывать дробный коэффициент.
Например, в реакции горения бутана:

С₄Н₁₀
+ О₂ → СО₂ + Н₂О. Перед формулой СО₂
ставим коэффициент 4, т.к. в реакцию вступает 4 атома углерода, перед формулой воды
ставим коэффициент 5, т.к. в реакцию вступает 10 атомов водорода. В результате
реакции образуется 13 атомов кислорода, а до реакции 2 атома, значит перед
формулой кислорода необходимо поставить коэффициент 6,5. А так как, коэффициент
показывает не только число атомов, но и молекул, то следует удвоить коэффициент
в уравнении. Получается, уравнение будет иметь вид: 2С₄Н₁₀
+ 13О₂ → 8СО₂ + 10Н₂О.

·                  
Если
в схеме реакции есть соль, то сначала уравнивают число ионов, образующих
соль. Например, в результате реакции фосфорной кислоты и гидроксида кальция
образуется соль – фосфат кальция и вода.

Н₃РО₄
+ Са(ОН)₂ → Са₃(РО₄)₂ + Н₂О.
Эта соль состоит из фосфат-ионов с зарядом 3- и ионов кальция с зарядом 2+.
Уравняем их число, записав перед формулой фосфорной кислоты коэффициент 2, а
перед формулой гидроксида кальция – коэффициент 3.

·                  
Если
в схеме реакции есть атомы водорода и кислорода, то сначала уравниваются
атомы водорода, а только потом кислорода. Из предыдущей схемы видно, что в
левой части уравнения 12 атомов водорода, в правой – только 2, значит, перед
формулой воды необходимо поставить коэффициент 6. Подсчитаем число атомов
кислорода. До реакции их 14, после реакции тоже 14. Поэтому можно вместо
стрелки поставить знак равенства.

·                  
Если
в схеме реакции имеется несколько формул солей, то начинать уравнивание
следует с ионов, входящих в состав соли, содержащей большее их число.
Например, в реакции нитрата бария и сульфата алюминия образуется две соли –
сульфат бария и нитрат алюминия. Наибольшее число ионов содержит соль – нитрат
алюминия, поэтому сначала нужно уравнять ионы, которыми образована эта соль,
т.е. ионы алюминия и нитрат-ионы. Ba(NO₃)₂
+ Al₂(SO₄)₃
→ BaSO₄
+ Al(NO₃)₃.
У алюминия заряд 3+, у нитрат-ионов  – 1-. Поэтому в левой части уравнения
перед формулой Ba(NO₃)₂
ставим коэффициент 3. Перед формулой Al₂(SO₄)₃
нужно поставить коэффициент 1, но он не ставится. Уравниваем остальные
ионы. Ионов бария до реакции 3, после реакции 1, поэтому перед формулой BaSO₄
ставим коэффициент 3, нитрат-ионов до реакции 6, поэтому в правой части
уравнения перед Al(NO₃)₃
ставим коэффициент 2. Число атомов алюминия до и после реакции одинаково, т.е.
2. Ионов бария и сульфат-ионов до реакции и после реакции одинаково – по 3.

·                  
Если
число атомов какого-то элемента в одной части схемы уравнения четное, а в
другой нечетное, то необходимо перед формулой с нечетным числом атомов
поставить коэффициент 2, а затем уровнять число всех атомов. Например,
расставим коэффициенты в реакции алюминия с кислородом. Al
+ O₂ → Al₂O₃.
В результате реакции образуется оксид алюминия – Al₂O₃.
Число атомов кислорода до реакции четное, т.е. равно двум, а после реакции
нечетное – 3. Поэтому перед формулой оксида алюминия ставим коэффициент 2. В
результате у нас стало 6 атомов кислорода после реакции, значит, в левой части
уравнения перед формулой кислорода ставим коэффициент 3. Начинаем уравнивать
число атомов алюминия до и после реакции. До реакции 1 атом, после реакции – 4.
Следовательно, в левой части уравнения перед формулой алюминия ставим
коэффициент 4. Теперь число атомов каждого химического элемента в левой и
правой части схемы уравнения одинаково, и стрелку следует заменить знаком
равенства.