Что показывает уравнение реакции

Химическое уравнение

Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов.

Уравнение химической реакции даёт качественную и количественную информацию о химической реакции, реагентах и продуктах реакции; его составление основывается на законах стехиометрии, в первую очередь, законе сохранения массы веществ в химических реакциях. Кроме уравнений используются полные и краткие схемы химических реакций – условные записи, дающие представление о природе реагентов и продуктов, т. е. качественную информацию о химической реакции.

Содержание

История

Сначала не было представления о химических уравнениях, ещё не были известны основные химические законы, но уже в стародавние времена, в алхимический период развития химии начали обозначать химические элементы символами.

С дальнейшим развитием химии менялись представления о символике химических элементов, расширялись знания об их соединениях. С открытием множества химических явлений возникла необходимость в переходе от их словесного описания к более удобной математической записи, используя химические формулы. Первым предложил использовать химические уравнения Жан Бегун (Jean Beguin) в 1615 году в первом учебнике по химии Tyrocinium Chymicum («Начала химии»).

Правила составления

1. Перед формулой простого вещества можно записывать дробный коэффициент, который показывает количество вещества реагирующих и образующихся веществ.

2. Если в схеме реакции есть формула соли, то вначале уравнивают число ионов, образующих соль.

4. Если в схеме реакции имеется несколько формул солей, то необходимо начинать уравнивание с ионов, входящих в состав соли, содержащей большее их число.

Символы в химических уравнениях

Для обозначения различных типов реакций используются следующие символы:

Расстановка коэффициентов в уравнениях

1CH₄ + O₂ CO₂ + H₂O

1CH₄ + O₂ CO₂ + 2H₂O

Проверка правильности расстановки коэффициентов в любом химическом уравнении производится подсчетом количества атомов кислорода, если в левой и правой части количество атомов кислорода одинаково, значит коэффициенты расставлены правильно.

1CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O

Перед молекулами CH₄ и CO₂ коэффициент 1 опускают.

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.

Восстановлением называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается. При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента. Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель.

При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо определить восстановитель, окислитель и число отдаваемых и принимаемых электронов. Как правило, коэффициенты подбирают, используя либо метод электронного баланса, либо метод электронно-ионного баланса (иногда последний называют методом полуреакций).

Подбор коэффициентов методом электронного баланса.

В простых уравнениях коэффициенты подбирают поэлементно в соответствии с формулой конечного продукта. В более сложных уравнениях окислительно-восстановительных реакций подбор коэффицентов проводят методом электронного баланса:

1. Записывают схему реакции (формулу реагентов и продуктов), а затем находят элементы, которые повышают и понижают свои степени окисления, и выписывают их отдельно;

2. Составляют уравнения полуреакций восстановления и окисления, соблюдая законы сохранения числа атомов и заряда в каждой полуреакции;

3. Подбирают дополнительные множители для уравнивания полуреакций так, чтобы закон сохранения заряда выполнялся для реакции в целом, для чего число принятых элементов в полуреакциях восстановления делают равным числу отданных элементов в полуреакции окисления;

4. Проставляют (по найденным множителям) стехиометрические коэффициенты в схему реакции (коэффициент 1 опускается);

5. Уравнивают числа атомов тех элементов, которые не изменяют своей степени окисления при протекании реакции (если таких элементов два, то достаточно уравнять число атомов одного из них, а по второму провести проверку). Получают уравнения химической реакции;

6. Проводят проверку по элементу, который не менял свою степень окисления (чаще всего это кислород).

Расстановка коэффициентов в ионных уравнениях

CaCl₂(ж) + 2AgNO₃(ж) Ca(NO₃)₂(ж) + 2AgCl(тв)

полное ионное уравнение:

Ca 2+ + 2Cl − + 2Ag + + 2NO₃ − Ca 2+ + 2NO₃ − + 2AgCl(тв)

сокращенное ионное уравнение:

2Cl − (ж) + 2Ag + (ж) 2AgCl(тв)

Ag + + Cl − AgCl(тв)

Ионы Ca 2+ и NO₃ − остаются в растворе, поэтому не являются участниками химической реакции. В реакциях нейтрализации ионное уравнение реакции выглядит следующим образом:

H + + OH − H₂O

Существует несколько реакций нейтрализации, которые дают еще одно мало диссоциирующее вещество помимо воды. Примером может служить реакция гидроксида бария с фосфорной кислотой, так как образуется нерастворимый в воде фосфат бария.

Источник

Что показывает уравнение реакции

Когда химические вещества вступают во взаимодействие, химические связи между их атомами разрушаются и образуются новые, уже в других сочетаниях. В результате одни вещества превращаются в другие.

Рассмотрим реакцию горения метана, происходящую в конфорке газовой плиты:

Молекула метана (CH₄) и две молекулы кислорода (2O₂) вступают в реакцию, образуя молекулу углекислого газа (CO₂) и две молекулы воды (2H₂O). Связи между атомами углерода (С) и водорода (H) в метане, а также между атомами кислорода (O) разрываются, и образуются новые связи между атомами углерода и кислорода в молекуле углекислого газа (CO₂) и между атомами водорода и кислорода в молекуле воды (H₂O).

Картинка даёт наглядное представление о том, что произошло в ходе реакции. Но зарисовывать сложные химические процессы такими схемами неудобно. Вместо этого учёные используют уравнения химических реакций.

Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью формул и символов.

Их записывают в виде схемы, в которой отражён процесс превращения. В левой части располагаются формулы реагентов — веществ, вступающих в реакцию. Завершается уравнение продуктами реакции — веществом или веществами, которые получились в результате.

Новые вещества образуются потому, что изменяются связи между атомами, но сами атомы не возникают из ниоткуда и не исчезают в никуда. На рисунке видно, что атом углерода из состава метана перешёл в состав углекислого газа, атом водорода — в состав воды, а атомы кислорода распределились между молекулами углекислого газа и воды. Число атомов не изменилось.

Согласно закону сохранения массы, общая масса реагентов всегда равна общей массе продуктов реакции. Именно поэтому запись химической реакции называют уравнением.

Виды химических реакций

Вещества вступают в реакции по-разному, можно выделить четыре наиболее частых варианта:

Сложное вещество негашёная известь соединяется с водой, и образуется новое сложное вещество — гашёная известь:

Стрелка вверх означает, что образовался газ. Он улетучивается и больше не участвует в реакции.

В примере атомы цинка замещают атомы водорода в составе хлороводорода, и образуется хлорид цинка:

Стрелка вниз означает, что вещество выпало в осадок, поскольку оно нерастворимо.

Коэффициенты в уравнениях химических реакций

Чтобы составить уравнение химической реакции, важно правильно подобрать коэффициенты перед формулами веществ.

Коэффициент в химических уравнениях означает число молекул (формульных единиц) вещества, необходимое для реакции. Он обозначается числом перед формулой (например, 2NaCl в последнем примере).

Коэффициент не следует путать с индексом (числом под символом химического элемента, например, О₂). Индекс обозначает количество атомов этого элемента в молекуле (формульной единице).

Чтобы узнать общее число атомов элемента в формуле, нужно умножить его индекс на коэффициент вещества. В примере на картинке (2H₂O) — четыре атома водорода и два кислорода.

Подобрать коэффициент — значит определить, сколько молекул данного вещества должно участвовать в реакции, чтобы она произошла. Далее мы расскажем, как это сделать.

Алгоритм составления уравнений химических реакций

Для начала составим схему химической реакции. Например, образование оксида магния (MgO) в процессе горения магния (Mg) в кислороде (O₂). Обозначим реагенты и продукт реакции:

Чтобы схема стала уравнением, нужно расставить коэффициенты. В левой части схемы два атома кислорода, а в правой — один. Уравняем их, увеличив число молекул продукта:

Теперь число атомов кислорода до и после реакции одинаковое, а число атомов магния — нет. Чтобы уравнять их, добавим ещё одну молекулу магния. Когда количество атомов каждого из химических элементов в составе веществ уравнено, вместо стрелки можно ставить равно:

Уравнение химической реакции составлено.

Рассмотрим реакцию разложения. Нитрат калия (KNO₃) разлагается на нитрит калия (KNO₂) и кислород (О₂):

В обеих частях схемы по одному атому калия и азота, а атомов кислорода до реакции 3, а после — 4. Необходимо их уравнять.

Для начала удвоим коэффициент перед реагентом:

Теперь в левой части схемы шесть атомов кислорода, два атома калия и два атома азота. В левой по-прежнему по одному атому калия и азота и четыре атома кислорода. Чтобы уравнять их, в правой части схемы нужно удвоить коэффициент перед нитритом калия.

Снова посчитаем число атомов каждого химического элемента в составе веществ до и после реакции: два атома калия, два атома азота и шесть атомов кислорода. Равенство достигнуто.

Химические уравнения не только позволяют предсказать, что произойдёт при взаимодействии тех или иных веществ, но и помогают рассчитать их количественное соотношение, необходимое для реакции.

Учите химию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду CHEMISTRY892021 вы получите бесплатный недельный доступ к курсам химии за 8 класс и 9 класс.

У нас вы сможете учиться в удобном темпе, делать упор на любимые предметы и общаться со сверстниками по всему миру.

Попробовать бесплатно

Интересное по рубрике

Найдите необходимую статью по тегам

Подпишитесь на нашу рассылку

Мы в инстаграм

Домашняя онлайн-школа
Помогаем ученикам 5–11 классов получать качественные знания в любой точке мира, совмещать учёбу со спортом и творчеством

Посмотреть

Рекомендуем прочитать

Реальный опыт семейного обучения

Звонок по России бесплатный

Посмотреть на карте

Если вы не нашли ответ на свой вопрос на нашем сайте, включая раздел «Вопросы и ответы», закажите обратный звонок. Мы скоро свяжемся с вами.

Источник

Урок 8 Бесплатно Химическая реакция- уравнение и типы

Начало

Продолжим изучение химической реакции как одной из основ химической науки.

Ведь полноценное понимание этой темы нужно для дальнейшего изучения химии, и в то же время это сделает вас образованнее не только в научном плане, но и в бытовом!

Уравнение химической реакции

Вся информация о протекающей химической реакции (исходные вещества, продукты реакции, условия протекания, тепловой эффект) на письме фиксируется в виде уравнения реакции.

Уравнение можно записать для любой реакции. Для этого нужно знать состав молекул исходных веществ и продуктов.

Всё это записывается в виде химических формул.

Всё происходит как в математике: в левой части записываются формулы исходных веществ, а в правой – формулы продуктов.

Только вместо знака «равно» чаще всего ставят стрелку: она показывает, что реакция идёт именно в этом направлении.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

В некоторых случаях возможно протекание реакции при одних и тех же условиях в обоих направлениях. В таком случае обычно ставят две стрелки в обе стороны, но также и допустимо ставить знак «равно».

В некоторых случаях (когда это требуется) указывают условия протекания реакции и тепловой эффект реакции.

Условия протекания записывают над стрелкой, а тепловой эффект – в виде количества теплоты в левой части, если реакция эндотермическая, и в правой части, если экзотермическая.

Для примера запишем уравнение реакции водорода с кислородом:

Зигзаг обозначает искру – условие для начала реакции, а «+ Q» – то, что в результате реакции выделяется энергия.

В зависимости от конкретных задач условия протекания и тепловой эффект могут вообще не отмечать или отмечать конкретное числовое значение теплового эффекта.

Если среди продуктов реакции есть газ, около его формулы пишут стрелку вверх.

Например, когда мы капаем на рану перекись водорода, под действием ферментов крови она разлагается с выделением кислорода:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Кислород обладает обеззараживающим действием и способствует более быстрой свёртываемости крови!

Перекись водорода может разлагаться не только под воздействием ферментов крови, но и многих других веществ.

Разложение перекиси водорода в присутствии оксида марганца (IV) (Оксид марганца (IV) в химической реакции не участвует).

Если реакция идет в растворе и в результате выпадает осадок, то пишут стрелку вниз.

Садовые деревья весной обрабатывают от паразитов «бордосской жидкостью». Чтобы её приготовить, смешивают растворы извести и медного купороса.

При этом наблюдается выпадение хлопьев, которые состоят сразу из двух нерастворимых веществ: гидроксида меди и сульфата кальция.

Получившийся сульфат кальция, гипс, образует корку, которая будет дольше держаться на стволе дерева, и поэтому такая смесь дольше защищает его от вредителей.

Запишем уравнение этой реакции

Как правильно читать уравнение химической реакции?

В химии принято делать это примерно так: «один моль сульфата меди реагирует с одним молем гидроксида кальция с образованием одного моля гидроксида меди и одного моля сульфата кальция».

То есть коэффициент перед формулой вещества считают количеством вещества в молях, а не количеством молекул.

Ведь в реальной жизни мы наблюдаем реакцию не единичных молекул, а большого объема веществ.

При составлении уравнений химики опираются на два основных закона природы: закона сохранения массы и закона постоянства состава веществ.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Источник

Химические уравнения и расчеты по ним

Согласно атомно-молекулярной теории, всякая химическая реакция заключается в том, что молекулы одних веществ превращаются в молекулы других, состоящие; из тех же атомов, что и прореагировавшие молекулы.

Зная состав молекул вступающих в реакцию веществ и веществ, образующихся в результате реакции, мы можем выра­зить любую реакцию химическим уравнением.

Что такое химические уравнения

Химическое уравнение — это сокращенная запись реакции при помощи химических формул. В таком уравнении слева от знака равенства пишут формулы взятых для реакции веществ, а справа — формулы продуктов реакции. Так как общее число атомов при реакции остается неизменным, то в правильно составленном уравнении число атомов каждого элемента слева и справа от знака равенства должно быть одинаковым.

Чтобы составить уравнение реакции, необходимо точно знать, какие вещества вступают в реакцию и какие образуются в ре­зультате реакции. Химическое уравнение является выражением фактов, установленных экспериментальным путем.

Нельзя, напи­сав в левой части уравнения формулы молекул взятых веществ, по своему усмотрению комбинировать из них в правой части уравнения любые новые молекулы.
В тех случаях, когда аналогичные реакции уже хорошо изу­чены, можно заранее предвидеть, каковы будут продукты взаи­модействия взятых веществ.

Известно, например, что при взаимо­действии кислоты со щелочью или с окисью металла всегда полу­чаются соль и вода, что при действии кислоты на соль обычно получается новая соль и новая кислота и т. д. Однако и здесь возможны неожиданности.

Так, при действии соляной и разбав­ленной серной кислот на многие металлы выделяется водород и получаются соли взятых металлов, например:

Но если бы мы на этом основании составили аналогичное уравнение для реакции взаимодействия азотной кислоты с цин­ком, то сделали бы грубую ошибку, так как при действии азот­ной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

Этот пример показывает, что выводы «по аналогии» не всегда надежны и поэтому их следует, по возможности, избегать.

При составлении уравнений необходимо всегда помнить, что, уравнивая число атомов в левой и правой половинах равенства, мы не имеем права изменять формулы веществ. Уравнивание достигается только правильным подбором коэффициентов.

Иногда вместо полного уравнения реакции дается только схема ее, указывающая, какие вещества вступают в реакцию и какие получаются в результате реакции. В таких случаях мы бу­дем заменять знак равенства стрелкой, направленной в сторону образующихся при реакции веществ. Например, схема реакции горения сероводорода имеет следующий вид:

Для чего нужны химические уравнения

Химические уравнения служат на практике для производства различных расчетов, связанных с той или иной реакцией. На­помним, что каждая формула в химическом уравнении изобра­жает не только одну молекулу, но и определенное весовое коли­чество вещества, отвечающее его молекулярному весу, например одну граммолекулу.

Заменяя формулы граммолекулярными количествами веществ, мы узнаем весовые соотношения между всеми участвующими в реакции веществами. Так, например, уравнение реакции образования воды из водорода и кислорода можно расшифровать следующим образом:

Из уравнения видно, что 4 г водорода, соединяясь с 32 г кислорода, дают 36 г воды.

Таким образом, составив уравнение реакции и определив по нему граммолекулярные количества реагирующих веществ, мы можем делать всевозможные расчеты, необходимые для воспро­изведения данной реакции в лаборатории или на производстве.

В тех случаях, когда в реакции участвуют газообразные ве­щества, уравнение реакций дает представление не только о ве­совых количествах, но и об относительных объемах реагирую­щих газов, что видно из следующего примера:

Поэтому, если по условиям задачи требуется узнать объем вступающего в реакцию или образующегося в результате реак­ции газа, то нет необходимости предварительно вычислять его вес. По уравнению реакции мы можем непосредственно рассчи­тать требуемый объем.

Пример решения химического уравнения

Сколько литров кислорода можно получить, разлагая 100 г бертолетовой соли?
Составляем уравнение реакции и отмечаем под формулой бертолетовой соли ее удвоенный граммолекулярный вес, а под формулой кислорода его объем в литрах:

Затем, как обычно, составляем пропорцию и находим из нее искомый объем, минуя вычисление веса полученного кислорода и перевод его в литры:

Полученный объем относится, конечно, к 0° и 760 мм давления; если в задаче указана иная температура и иное давление, то необходимо сделать со­ответствующий пересчет.

Статья на тему Химические уравнения и расчеты по ним

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Источник