Как правильно писать химические уравнения. Уравнения химических реакций
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цель урока: помочь обучающимся сформировать знания о химическом уравнении как об условной записи химической реакции с помощью химических формул.
Задачи:
Образовательные:
- систематизировать ранее изученный материал;
- обучать умению составлять уравнения химических реакций.
Воспитательные:
- воспитывать коммуникативные навыки (работа в паре, умение слушать и слышать).
Развивающие:
- развивать учебно-организационные умения, направленные на выполнение поставленной задачи;
- развивать аналитические навыки мышления.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, оценочные листы, карта рефлексии, “набор химических знаков”, тетрадь с печатной основой, реактивы: гидроксид натрия, хлорид железа(III), спиртовка, держатель, спички, лист ватмана, разноцветные химические знаки.
Презентация урока (приложение 3)
Структура урока.
І. Организационный момент.
ІІ. Актуализация знаний и умений.
ІІІ. Мотивация и целеполагание.
ІV. Изучение нового материала:
4.1 реакция горения алюминия в кислороде;
4.2 реакция разложения гидроксида железа (III);
4.3 алгоритм расстановки коэффициентов;
4.4 минута релаксации;
4.5 расставь коэффициенты;
V. Закрепление полученных знаний.
VІ. Подведение итогов урока и выставление оценок.
VІІ. Домашнее задание.
VІІІ. Заключительное слово учителя.
Ход урока
Химическая натура сложной частицы
определяется натурой элементарных
составных частей,
количеством их и
химическим строением.
Д.И.Менделеев
Учитель.
Здравствуйте, ребята. Садитесь.
Обратите внимание: у вас на столе лежит тетрадь с печатной основой
(Приложение 2),
в которой вы сегодня будете
работать, и оценочный лист, в нем вы будете фиксировать свои достижения,
подпишите его.
Актуализация знаний и умений.
Учитель.
Мы с вами познакомились с физическими и химическими
явлениями, химическими реакциями и признаками их протекания. Изучили закон
сохранения массы веществ.
Давайте проверим ваши знания. Я предлагаю вам открыть тетради с печатной основой
и выполнить задание 1. На выполнение задания вам дается 5 минут.
Тест по теме “Физические и химические явления. Закон сохранения массы веществ”.
1.Чем химические реакции отличаются от физических явлений?
- Изменение формы, агрегатного состояния вещества.
- Образование новых веществ.
- Изменение местоположения.
2. Каковы признаки химической реакции?
- Образование осадка, изменение цвета, выделение газа.
3. В соответствии с каким законом составляются уравнения химических реакций?
- Закон постоянства состава вещества.
- Закон сохранения массы вещества.
- Периодический закон.
- Закон динамики.
- Закон всемирного тяготения.
4. Закон сохранения массы вещества открыл:
- Д.И. Менделеев.
- Ч. Дарвин.
- М.В. Ломоносов.
- И. Ньютон.
- А.И. Бутлеров.
5. Химическим уравнением называют:
- Условную запись химической реакции.
Учитель. Вы выполнили работу. Я предлагаю вам осуществить ее проверку. Поменяйтесь тетрадями и осуществите взаимопроверку. Внимание на экран. За каждый правильный ответ – 1 балл. Общее количество баллов занесите в оценочные листы.
Мотивация и целеполагание.
Учитель. Используя эти знания, мы сегодня будем составлять уравнения химических реакций, раскрывая проблему “Является ли закон сохранения массы веществ основой для составления уравнений химических реакций”
Изучение нового материала.
Учитель. Мы привыкли считать, что уравнение-это математический пример, где есть неизвестное, и это неизвестное нужно вычислить. А вот в химических уравнениях обычно ничего неизвестного не бывает: в них просто записывается все формулами: какие вещества вступают в реакцию и какие получаются в ходе этой реакции. Посмотрим опыт.
(Реакция соединения серы и железа.) Приложение 3
Учитель. С точки зрения массы веществ, уравнение реакции соединения железа и серы понимается следующим образом
Железо + сера → сульфид железа (II) (задание 2 тпо)
Но в химии слова отражаются химическими знаками. Запишите это уравнение химическими символами.
Fe + S → FeS
(Один ученик пишет на доске, остальные в ТПО.)
Учитель.
Теперь прочитайте.
Обучающиеся.
Молекула железа взаимодействует с молекулой серы, получается
одна молекула сульфида железа (II).
Учитель.
В данной реакции мы видим, что количество исходных веществ равно
количеству веществ в продукте реакции.
Всегда надо помнить, что при составлении уравнений реакций ни один атом не
должен потеряться или неожиданно появиться. Поэтому иногда, записав все формулы
в уравнении реакции, приходиться уравнивать число атомов в каждой части
уравнения – расставлять коэффициенты. Посмотрим еще один опыт
(Горение алюминия в кислороде.) Приложение 4
Учитель. Запишем уравнение химической реакции (задание 3 в ТПО)
Al + O 2 → Al +3 O -2
Чтобы записать правильно формулу оксида, вспомним что
Обучающиеся. Кислород в оксидах имеет степень окисления -2, алюминий – химический элемент с постоянной степенью окисления +3. НОК = 6
Al + O 2 → Al 2 O 3
Учитель.
Мы видим, что в реакцию вступает 1 атом алюминия, образуется
два атома алюминия. Вступает два атома кислорода, образуется три атома
кислорода.
Просто и красиво, но неуважительно по отношению к закону сохранения массы
веществ – она разная до и после реакции.
Поэтому нам необходимо расставить коэффициенты в данном уравнении химической
реакции. Для этого найдем НОК для кислорода.
Обучающиеся. НОК = 6
Учитель. Перед формулами кислорода и оксида алюминия ставим коэффициенты, чтобы число атомов кислорода слева и справа было равно 6.
Al + 3 O 2 → 2 Al 2 O 3
Учитель. Теперь получаем, что в результате реакции образуется четыре атома алюминия. Следовательно, перед атомом алюминия в левой части ставим коэффициент 4
Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3Еще раз пересчитаем все атомы до реакции и после нее. Ставим равно.
4Al + 3O 2 _ = 2 Al 2 O 3
Учитель. Рассмотрим еще один пример
(Учитель демонстрирует опыт по разложению гидроксида железа (III).)
Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O
Учитель. Расставим коэффициенты. В реакцию вступает 1 атом железа, образуется два атома железа. Следовательно, перед формулой гидроксида железа (3) ставим коэффициент 2.
Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 OУчитель. Получаем, что в реакцию вступает 6 атомов водорода (2х3), образуется 2 атома водорода.
Обучающиеся. НОК =6. 6/2 = 3. Следовательно, у формулы воды ставим коэффициент 3
2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3 H 2 O
Учитель. Считаем кислород.
Обучающиеся. Слева – 2х3 =6; справа – 3+3 = 6
Обучающиеся. Количество атомов кислорода,вступивших в реакцию, равно количеству атомов кислорода, образовавшихся в ходе реакции. Можно ставить равно.
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 +3 H 2 O
Учитель. Теперь давайте обобщим все сказанное ранее и познакомимся с алгоритмом расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций.
- Подсчитать количество атомов каждого элемента в правой и левой части уравнения химической реакции.
- Определить, у какого элемента количество атомов меняется, найти НОК.
- Разделить НОК на индексы – получить коэффициенты. Поставить их перед формулами.
- Пересчитать количество атомов, при необходимости действие повторить.
- Последним проверить количество атомов кислорода.
Учитель.
Вы хорошо потрудились и, наверное, устали. Я предлагаю вам
расслабиться, закрыть глаза и вспомнить какие-либо приятные моменты жизни. У
каждого из вас они разные. Теперь откройте глаза и сделайте круговые движения
ими сначала по часовой стрелке, затем – против. Теперь интенсивно подвигайте
глазами по горизонтали: направо – налево, и вертикали: вверх – вниз.
А сейчас активизируем мыслительную деятельность и помассируем мочки ушей.
Учитель.
Продолжаем работу.
В тетрадях с печатной основой выполним задание 5. Работать вы будете в парах.
Вам необходимо расставить коэффициенты в уравнених химических реакций. На
выполнение задания дается 10 минут.
- P + Cl 2 →PCl 5
- Na + S → Na 2 S
- HCl + Mg →MgCl 2 + H 2
- N 2 + H 2 →NH 3
- H 2 O → H 2 + O 2
Учитель.
Проверим выполнение задания (учитель опрашивает и выводит
на слайд правильные ответы)
. За каждый правильно поставленный коэффициент –
1 балл.
С заданием вы справились. Молодцы!
Учитель.
Теперь давайте вернемся к нашей проблемы.
Ребята, как вы считаете, является ли закон сохранения массы веществ основой для
составления уравнений химических реакций.
Обучающиеся. Да, в ходе урока мы доказали, что закон сохранения массы веществ – основа для составления уравнений химических реакций.
Закрепление знаний.
Учитель. Все основные вопросы мы изучили. Теперь выполним небольшой тест, который позволит увидеть, как вы освоили тему. Вы должны на него отвечать только “да” или “нет”. На работу дается 3 минуты.
Утверждения.
- В реакции Ca + Cl 2 → CaCl 2 коэффициенты не нужны. (Да)
- В реакции Zn + HCl → ZnCl 2 + H 2 коэффициент у цинка 2. (Нет)
- В реакции Ca + O 2 → CaO коэффициент у оксида кальция 2. (Да)
- В реакции CH 4 → C + H 2 коэффициенты не нужны. (Нет)
- В реакции CuO + H 2 → Cu + H 2 O коэффициент у меди 2. (Нет)
- В реакции C + O 2 → CO коэффициент 2 надо поставить и у оксида углерода (II) , и у углерода. (Да)
- В реакции CuCl 2 + Fe → Cu + FeCl 2 коэффициенты не нужны. (Да)
Учитель. Проверим выполнение работы. За каждый правильный ответ – 1 балл.
Итог урока.
Учитель. Вы справились хорошо с заданием. Сейчас подсчитайте общее количество набранных баллов за урок и поставьте себе оценку согласно рейтингу, который вы видите на экране. Сдайте мне оценочные листы для выставления вашей оценки в журнал.
Домашнее задание.
Учитель. Наш урок подошел к концу, в ходе которого мы смогли доказать, что закон сохранения массы веществ является основой для составления уравнений реакций, и научились составлять уравнения химических реакций. И, как финальная точка, запишите домашнее задание
§ 27, упр. 1 – для тех, кто получил оценку “3”
упр. 2– для тех, кто получил оценку “4”
упр. 3 – для тех, кто получил оценку
“5”
Заключительное слово учителя.
Учитель. Я благодарю вас за урок. Но прежде чем вы покинете кабинет, обратите внимание на таблицу (учитель показывает на лист ватмана с изображением таблицы и разноцветными химическими знаками). Вы видите химические знаки разного цвета. Каждый цвет символизирует ваше настроение.. Я предлагаю вам составить свою таблицу химических элементов (она будет отличаться от ПСХЭ Д.И.Менделеева) – таблицу настроения урока. Для этого вы должны подойти к нотному листу, взять один химический элемент, согласно той характеристике, которую вы видите на экране, и прикрепить в ячейку таблицы. Я сделаю это первой, показав вам свою комфортность от работы с вами.
F Мне было на уроке комфортно, я получил ответ на все интересующие меня
вопросы.
F Мне на уроке было скучно, я ничего не узнал нового .
В уроке 13 «» из курса «Химия для чайников » рассмотрим для чего нужны химические уравнения; научимся уравнивать химические реакции, путем правильной расстановки коэффициентов. Данный урок потребует от вас знания химических основ из прошлых уроков. Обязательно прочитайте об элементном анализе, где подробно рассмотрены эмпирические формулы и анализ химических веществ.
В результате реакции горения метана CH 4 в кислороде O 2 образуются диоксид углерода CO 2 и вода H 2 O. Эта реакция может быть описана химическим уравнением :
- CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O (1)
Попробуем извлечь из химического уравнения больше сведений, чем просто указание продуктов и реагентов реакции. Химичекое уравнение (1) является НЕполным и потому не дает никаких сведений о том, сколько молекул O 2 расходуется в расчете на 1 молекулу CH 4 и сколько молекул CO 2 и H2 O получается в результате. Но если записать перед соответствующими молекулярными формулами численные коэффициенты, которые укажут сколько молекул каждого сорта принимает участие в реакции, то мы получим полное химическое уравнение реакции.
Для того, чтобы завершить составление химического уравнения (1), нужно помнить одно простое правило: в левой и правой частях уравнения должно присутствовать одинаковое число атомов каждого сорта, поскольку в ходе химической реакции не возникает новых атомов и не происходит уничтожение имевшихся. Данное правило основывается на законе сохранения массы, который мы рассмотрели в начале главы.
Нужно для того, чтобы из простого химического уравнения получить полное. Итак, перейдем к непосредственному уравниванию реакции (1): еще раз взгляните на химическое уравнение, в точности на атомы и молекулы в правой и левой части. Нетрудно заметить, что в реакции участвуют атомы трех сортов: углерод C, водород H и кислород O. Давайте подсчитаем и сравним количество атомов каждого сорта в правой и левой части химического уравнения.
Начнем с углерода. В левой части один атом С входит в состав молекулы CH 4 , а в правой части один атом С входит в состав CO 2 . Таким образом в левой и в правой части количество атомов углерода совпадает, поэтому его мы оставляем в покое. Но для наглядности поставим коэффициент 1 перед молекулами с углеродом, хоть это и не обязательно:
- 1CH 4 + O 2 → 1CO 2 + H 2 O (2)
Затем переходим к подсчету атомов водорода H. В левой части присутствуют 4 атома H (в количественном смысле H 4 = 4H) в составе молекулы CH 4 , а в правой – всего 2 атома H в составе молекулы H 2 O, что в два раза меньше чем в левой части химического уравнения (2). Будем уравнивать! Для этого поставим коэффициент 2 перед молекулой H 2 O. Вот теперь у нас и в реагентах и в продуктах будет по 4 молекулы водорода H:
- 1CH 4 + O 2 → 1CO 2 + 2H 2 O (3)
Обратите свое внимание, что коэффициент 2, который мы записали перед молекулой воды H 2 O для уравнивания водорода H, увеличивает в 2 раза все атомы, входящие в ее состав, т.е 2H 2 O означает 4H и 2O. Ладно, с этим вроде бы разобрались, осталось подсчитать и сравнить количество атомов кислорода O в химическом уравнении (3). Сразу бросается в глаза, что в левой части атомов O ровно в 2 раза меньше чем в правой. Теперь-то вы уже и сами умеете уравнивать химические уравнения, поэтому сразу запишу финальный результат:
- 1CH 4 + 2O 2 → 1CO 2 + 2H 2 O или СH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (4)
Как видите, уравнивание химических реакций не такая уж и мудреная штука, и важна здесь не химия, а математика. Уравнение (4) называется полным уравнением химической реакции, потому что в нем соблюдается закон сохранения массы, т.е. число атомов каждого сорта, вступающих в реакцию, точно совпадает с числом атомов данного сорта по завершении реакции. В каждой части этого полного химического уравнения содержится по 1 атому углерода, по 4 атома водорода и по 4 атома кислорода. Однако стоит понимать пару важных моментов: химическая реакция — это сложная последовательность отдельных промежуточных стадий, и потому нельзя к примеру истолковывать уравнение (4) в том смысле, что 1 молекула метана должна одновременно столкнуться с 2 молекулами кислорода. Процессы происходящие при образовании продуктов реакции гораздо сложнее. Второй момент: полное уравнение реакции ничего не говорит нам о ее молекулярном механизме, т.е о последовательности событий, которые происходят на молекулярном уровне при ее протекании.
Коэффициенты в уравнениях химических реакций
Еще один наглядный пример того, как правильно расставить коэффициенты в уравнениях химических реакций: Тринитротолуол (ТНТ) C 7 H 5 N 3 O 6 энергично соединяется с кислородом, образуя H 2 O, CO 2 и N 2 . Запишем уравнение реакции, которое будем уравнивать:
- C 7 H 5 N 3 O 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2 (5)
Проще составлять полное уравнение, исходя из двух молекул ТНТ, так как в левой части содержится нечетное число атомов водорода и азота, а в правой — четное:
- 2C 7 H 5 N 3 O 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2 (6)
Тогда ясно, что 14 атомов углерода, 10 атомов водорода и 6 атомов азота должны превратиться в 14 молекул диоксида углерода, 5 молекул воды и 3 молекулы азота:
- 2C 7 H 5 N 3 O 6 + O 2 → 14CO 2 + 5H 2 O + 3N 2 (7)
Теперь в обеих частях содержится одинаковое число всех атомов, кроме кислорода. Из 33 атомов кислорода, имеющихся в правой части уравнения, 12 поставляются двумя исходными молекулами ТНТ, а остальные 21 должны быть поставлены 10,5 молекулами O 2 . Таким образом полное химическое уравнение будет иметь вид:
- 2C 7 H 5 N 3 O 6 + 10,5O 2 → 14CO 2 + 5H 2 O + 3N 2 (8)
Можно умножить обе части на 2 и избавиться от нецелочисленного коэффициента 10,5:
- 4C 7 H 5 N 3 O 6 + 21O 2 → 28CO 2 + 10H 2 O + 6N 2 (9)
Но этого можно и не делать, поскольку все коэффициенты уравнения не обязательно должны быть целочисленными. Правильнее даже составить уравнение, исходя из одной молекулы ТНТ:
- C 7 H 5 N 3 O 6 + 5,25O 2 → 7CO 2 + 2,5H 2 O + 1,5N 2 (10)
Полное химическое уравнение (9) несет в себе много информации. Прежде всего оно указывает исходные вещества — реагенты , а также продукты реакции. Кроме того, оно показывает, что в ходе реакции индивидуально сохраняются все атомы каждого сорта. Если умножить обе части уравнения (9) на число Авогадро N A =6,022·10 23 , мы сможем утверждать, что 4 моля ТНТ реагируют с 21 молями O 2 с образованием 28 молей CO 2 , 10 молей H 2 O и 6 молей N 2 .
Есть еще одна фишка. При помощи таблицы Менделеева определяем молекулярные массы всех этих веществ:
- C 7 H 5 N 3 O 6 = 227,13 г/моль
- O2 = 31,999 г/моль
- CO2 = 44,010 г/моль
- H2 O = 18,015 г/моль
- N2 = 28,013 г/моль
Теперь уравнение 9 укажет еще, что 4·227,13 г = 908,52 г ТНТ требуют для осуществления полной реакции 21·31,999 г = 671,98 г кислорода и в результате образуется 28·44,010 г = 1232,3 г CO 2 , 10·18,015 г = 180,15 г H 2 O и 6·28,013 г = 168,08 г N 2 . Проверим, выполняется ли в этой реакции закон сохранения массы:
| Реагенты | Продукты | |
| 908,52 г ТНТ | 1232,3 г CO2 | |
| 671,98 г CO2 | 180,15 г H2 O | |
| 168,08 г N2 | ||
| Итого | 1580,5 г | 1580,5 г |
Но необязательно в химической реакции должны участвовать индивидуальные молекулы. Например, реакция известняка CaCO3 и соляной кислоты HCl, с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl2 и диоксида углерода CO2 :
- CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (11)
Химическое уравнение (11) описывает реакцию карбоната кальция CaCO 3 (известняка) и хлористоводородной кислоты HCl с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl 2 и диоксида углерода CO 2 . Это уравнение полное, так как число атомов каждого сорта в его левой и правой частях одинаково.
Смысл этого уравнения на макроскопическом (молярном) уровне таков: 1 моль или 100,09 г CaCO 3 требует для осуществления полной реакции 2 моля или 72,92 г HCl, в результате чего получается по 1 молю CaCl 2 (110,99 г/моль), CO 2 (44,01 г/моль) и H 2 O (18,02 г/моль). По этим численным данным нетрудно убедиться, что в данной реакции выполняется закон сохранения массы.
Интерпретация уравнения (11) на микроскопическом (молекулярном) уровне не столь очевидна, поскольку карбонат кальция представляет собой соль, а не молекулярное соединение, а потому нельзя понимать химическое уравнение (11) в том смысле, что 1 молекула карбоната кальция CaCO 3 реагирует с 2 молекулами HCl. Тем более молекула HCl в растворе вообще диссоциирует (распадается) на ионы H + и Cl — . Таким образом более правильным описанием того, что происходит в этой реакции на молекулярном уровне, дает уравнение:
- CaCO 3 (тв.) + 2H + (водн.) → Ca 2+ (водн.) + CO 2 (г.) + H 2 O(ж.) (12)
Здесь в скобках сокращенно указано физическое состояние каждого сорта частиц (тв. — твердое, водн. — гидратированный ион в водном растворе, г. — газ, ж. — жидкость).
Уравнение (12) показывает, что твердый CaCO 3 реагирует с двумя гидратированными ионами H + , образуя при этом положительный ион Ca 2+ , CO 2 и H 2 O. Уравнение (12) как и другие полные химические уравнения не дает представления о молекулярном механизме реакции и менее удобно для подсчета количества веществ, однако, оно дает лучшее описание происходящего на микроскопическом уровне.
Закрепите полученные знания о составлении химических уравнений, самостоятельно разобрав пример с решением:
Надеюсь из урока 13 «Составление химических уравнений » вы узнали для себя что-то новое. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Цель: научить учащихся составлять химические уравнения. Научить их уравнивать с помощью коэффициентов на основе знания закона сохранения массы вещества М.В. Ломоносова.
Задачи:
- Образовательные
:
- продолжить изучение физических и химических явлений с введением понятия «химическая реакция»,
- ввести понятие «химическое уравнение»;
- научить учащихся составлять химические уравнения, уравнивать уравнения с помощью коэффициентов.
- Развивающие
:
- продолжить развивать творческий потенциал личности учащихся через создание ситуации проблемного обучения, наблюдения, проведения опытов химических реакций.
- Воспитательная
:
- воспитать умение работать в команде, группе.
Оборудование: табличный материал, справочники, алгоритмы, набор заданий.
Д/О: «Горение бенгальских огней»:, спички, сухое горючее, железный лист/ ТБ при работе с огнём.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
Определение цели урока.
II. Повторение
1) На доске набор физических и химических явлений: испарение воды; фильтрование; ржавление; горение дров; скисание молока; таяние льда; извержение вулкана; растворение сахара в воде.
Задание :
Дать пояснение каждому явлению, назвать практическое применение данного явления в жизни человека.
2) Задание:
На доске нарисована капля воды. Создать полную схему превращения воды из одного агрегатного состояния в другое. Как называется данное явление в природе и каково его значение в жизни нашей планеты и всего живого?
III. Д/О «Горение бенгальских огней»
1. Что происходит с магнием, который составляет
основу бенгальского огня?
2. Что явилось основной причиной такого явления?
3. К какому типу относится данная химическая
реакция?
4. Попробуйте схематично изобразить химическую
реакцию, которую вы наблюдали в этом опыте.
– Предлагаю попробовать составить схему данной реакции:
Mg + воздух = другое вещество
– Как мы узнали, что получилось другое
вещество? (По признакам химической реакции:
изменение окраски, появление запаха.)
– Какой газ находится в воздухе, который
поддерживает горение? (Кислород – О)
IV. Новый материал
Химическую реакцию можно записывать с помощью
химического уравнения.
Можно вспомнить понятия «уравнение», которое
дается в математике. В чем суть самого уравнения?
Что-то уравнивают, какие-то части.
Попробуем дать определение «химического
уравнения», можно смотреть на схему и попытаться
дать определение:
Химическое уравнение – это условная запись
химической реакции с помощь химических знаков,
формул и коэффициентов.
Химические уравнения записываются на основе
Закона сохранения массы вещества, открытого
М.В.Ломоносовым в 1756 году, который гласит (учебник
стр. 96): «Масса веществ, вступивших в реакцию,
равна массе веществ, получившихся в результате
её».
– Надо научиться уравнивать химические
уравнения с помощью коэффициентов.
– Для того чтобы хорошо научиться составлять
химические уравнения, нам необходимо вспомнить:
– Что такое коэффициент?
– Что такое индекс?
Не забываем алгоритм «Составление химических
формул».
Предлагаю пошаговый алгоритм составления химического уравнения:
V. Составления химического уравнения
1. Записываю в левой части уравнение вступающие в реакцию вещества: Al + O 2
2. Ставлю знак «=» и записываю образующиеся вещества в правой части уравнения – продукты реакции: Al + O 2 = Al 2 O 3
3. Уравнивать начинаю с того химического элемента, которого больше или с кислорода, затем составляю конструкцию:
Al + O 2 = Al 2 O 3
2 /6 3
вступило кислорода «2», а получилось «3», их число не равно.
4. Ищу НОК (наименьшее общее кратное) двух цифр «2» и «3» – это «6»
5. Делю НОК «6» на число «2» и «3»и выставляю в качестве коэффициентов перед формулами.
Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
6 = 6
6. Начинаю уравнивать следующие химические элементы – Al, рассуждаю так же. Вступило Al «1», а получилось «4», ищу НОК
Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
1 /4 4
4 = 4
4 Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
Коэффициент «1» в уравнениях не пишется, но учитывается при составлении уравнения.
7. Читаю всю запись химического уравнения.
Такое долгое рассуждение позволяет быстро научиться уравнивать в химических уравнениях, учитывая, что правильное составление уравнений реакций для химии имеет большое значение: решение задач, написание химических реакций.
VI. Задание на закрепление
Фосфор + кислород = оксид фосфора (V)
Серная кислота + алюминий = сульфат алюминия +
водород
Вода = водород + кислород
– Работает на доске один сильный ученик.
Zn + O 2 = ZnO;
H 2 + O 2 = H 2 O;
Ba + O 2 = BaO;
S + O 2 = SO 2 ;
Na + O 2 = Na 2 O 2 ;
Fe + O 2 = Fe 3 O 4
– Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакций.
Химические уравнения отличаются по типам, но это мы рассмотрим на следующем уроке.
VII. Подведение итогов урока
Вывод. Выставление оценок.
VIII. Домашнее задание: § 27, упр. 2, с. 100.
Дополнительный материал: Р.т.с. 90-91, упражнение 2 – индивидуально.
Для характеристики определенной химической реакции необходимо уметь составить запись, которая будет отображать условия протекания химической реакции, показывать какие вещества вступили в реакцию, а какие образовались. Для этого используют схемы химических реакций.
Схема химической реакции – условная запись, показывающая, какие вещества вступают в реакцию, какие продукты реакции образуются, а также условия протекания реакции
Рассмотрим в качестве примера реакцию взаимодействия угля и кислорода. Схема данной реакции записывается следующим образом:
С + О2 → СО2.
уголь взаимодействует с кислородом с образованием углекислого газа
Углерод и кислород – в данной реакции реагенты, а полученный углекислый газ – продукт реакции. Знак «→ » обозначает протекание реакции. Часто над стрелкой пишут условия, при которых происходит реакция
Например, знак « t° → » обозначает, что реакция протекает при нагревании. Знак « Р → » обозначает давление, а знак « hv → » – что реакция протекает под действием света. Также над стрелкой могут указывать дополнительные вещества, участвующие в реакции. Например, « О2 → ».
Если в результате химической реакции образуется газообразное вещество, то в схеме реакции, после формулы этого вещества записывают знак «→ ». Если при протекании реакции образуется осадок, его обозначают знаком «→ ».
Например, при нагревании порошка мела (он содержит вещество с химической формулой CaCO3), образуются два вещества: негашеная известь CaO
и углекислый газ.
СaCO3 t° → CaO + CO2
.
В тех случаях, когда и реагенты и продукты реакции, например, являются газами, знак «» не ставят. Так, природный газ, в основном состоит из метана CH4, при его нагревании до 1500°С он превращается в два других газа: водород Н2 и ацетилен С2Н2. Схема реакции записывается так:
CH4 t° → C2H2 + H2.
Важно не только уметь составлять схемы химических реакций, но и понимать, что они обозначают. Рассмотрим, еще одну схему реакции:
H2O эл.ток → Н2 + О2
Данная схема означает, что под действием электрического тока, вода разлагается на два простых газообразных вещества: водород и кислород. Схема химической реакции является подтверждением закона сохранения массы и показывает, что химические элементы во время химической реакции не исчезают, а только перегруппировываются в новые химические соединения.
Уравнения химических реакций
Согласно закону сохранения массы исходная масса продуктов всегда равна массе полученных реагентов. Количество атомов элементов до и после реакции всегда одинаковое, атомы только перегруппировываются и образуют новые вещества.
Вернемся к схемам реакций, записанным ранее:
СaCO3 t° → CaO + CO2; С + О2 СО2.
В данных схемах реакций знак «→ » можно заменить на знак «=», так как видно, что количество атомов до и после реакций одинаковое. Записи будут иметь следующий вид:
СaCO3 = CaO + CO2; С + О2 = СО2.
Именно такие записи называют уравнениями химических реакций, то есть, это – записи схем реакций, в которых количество атомов до и после реакции одинаковое.
Уравнение химической реакции – условная запись химической реакции посредством химических формул, которая соответствует закону сохранения массы вещества
Если мы рассмотрим другие, приведенные ранее схемы уравнений, можно заметить, что на первый взгляд, закон сохранения массы в них не выполняется:
CH4 t° → C2H2 + H2.
Видно, что в левой части схемы, атом углерода один, а в правой – их два. Атомов водорода поровну и в левой и правой частях их по четыре. Превратим данную схему в уравнение. Для этого необходимо уравнять количество атомов углерода. Уравнивают химические реакции при помощи коэффициентов, которые записывают перед формулами веществ.
Очевидно, чтобы количество атомов углерода стало одинаковым слева и справа, в левой части схемы, перед формулой метана, необходимо поставить коэффициент 2:
2CH4 t° → C2H2 + H2
Видно, что атомов углерода слева и справа теперь поровну, по два. Но теперь неодинаково количество атомов водорода. В левой части уравнения их 2∙4 = 8. В правой части уравнения атомов водорода 4 (два из них в молекуле ацетилена, и еще два – в молекуле водорода). Если поставить коэффициент перед ацетиленом, нарушится равенство атомов углерода. Поставим перед молекулой водорода коэффициент 3:
2CH4 = C2H2 + 3H2
Теперь количество атомов углерода и водорода в обеих частях уравнения одинаковое. Закон сохранения массы выполняется!
Рассмотрим другой пример. Схему реакции Na + H2O → NaOH + H2 необходимо превратить в уравнение.
В данной схеме различным является количество атомов водорода. В левой части два, а в правой – три атома. Поставим коэффициент 2 перед NaOH.
Na + H2O → 2NaOH + H2
Тогда атомов водорода в правой части станет четыре, следовательно, коэффициент 2 необходимо добавить и перед формулой воды:
Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Уравняем и количество атомов натрия:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Теперь количество всех атомов до и после реакции одинаковое.
Таким образом, можно сделать вывод: чтобы превратить схему химической реакции в уравнение химической реакции, необходимо уравнять количество всех атомов, входящих в состав реагентов и продуктов реакции при помощи коэффициентов. Коэффициенты ставятся перед формулами веществ.
Подведем итоги об Уравнения химических реакций
- Схема химической реакции – условная запись, показывающая, какие вещества вступают в реакцию, какие продукты реакции образуются, а также условия протекания реакции
- В схемах реакций используют обозначения, указывающие на особенности их протекания
- Уравнение химической реакции – условная запись химической реакции посредством химических формул, которая соответствует закону сохранения массы вещества
- Схему химической реакции превращают в уравнение путем расстановки коэффициентов перед формулами веществ
Решение уравнений химический реакций вызывают затруднения у немалого количества учеников средней школы во-многом благодаря большому разнообразию участвующих в них элементов и неоднозначности их взаимодействия. Но так как основная часть курса общей химии в школе рассматривает именно взаимодействие веществ на основе их уравнений реакций, то ученикам необходимо обязательно ликвидировать пробелы в данной области и научиться решать химические уравнения, чтобы избежать проблем с предметом в дальнейшем.
Уравнением химической реакции называется символьная запись, отображающая взаимодействующие химические элементы, их количественное соотношение и получающиеся в результате взаимодействия вещества. Данные уравнения отражают сущность взаимодействия веществ с точки зрения атомно-молекулярного или электронного взаимодействия.
- В самом начале школьного курса химии учат решать уравнения на основе понятия валентности элементов периодической таблицы. На основе данного упрощения рассмотрим решение химического уравнения на примере окисления алюминия кислородом. Алюминий, взаимодействуя с кислородом, образует оксид алюминия. Обладая указанными исходными данными составим схему уравнения.
Al + O 2 → AlO
В данном случае мы записали примерную схему химической реакции, которая лишь частично отражает ее сущность. В левой части схемы записываются вещества, вступающую в реакцию, а в правой результат их взаимодействия. Кроме того, кислород и другие типичные окислители, обычно записываются правее металлов и других восстановителей в обоих частях уравнения. Стрелка показывает направление реакции.
- Чтобы данная составленная схема реакции приобрела законченный вид и соответствовала закону сохранения массы веществ, необходимо:
- Проставить индексы в правой части уравнения у вещества, получившегося в результате взаимодействия.
- Уровнять количество участвующих в реакции элементов с количеством получившегося вещества в соответствии с законом сохранения массы веществ.
- Проставить индексы в правой части уравнения у вещества, получившегося в результате взаимодействия.
- Начнем с приостановки индексов в химической формуле готового вещества. Индексы устанавливаются в соответствии с валентностью химических элементов. Валентностью называют способность атомов образовывать соединения с другими атомами за счет соединения их неспаренных электронов, когда одни атомы отдают свои электроны, а другие присоединяют их себе на внешний энергетический уровень. Принято считать, что валентность химического элемента определяет его группой (колонкой) в периодической таблице Менделеева. Однако на практике взаимодействие химических элементов происходит гораздо сложнее и разнообразнее. Например, атом кислорода во всех реакциях имеет валентность Ⅱ, несмотря на то, что в периодической таблице находится в шестой группе.
- Чтобы помочь вам сориентироваться в этом многообразии, предлагаем вам следующий небольшой справочный помощник, который поможет определить валентность химического элемента. Выберите интересующий вас элемент и вы увидите возможные значения его валентности. В скобках указаны редкие для выбранного элемента валентности.
- Вернемся к нашему примеру. Запишем в правой части схемы реакции сверху над каждым элементом его валентность.
Для алюминия Al валентность будет равна Ⅲ, а для молекулы кислорода O 2 валентность равна Ⅱ. Находим наименьшее общее кратное к этим числам. Оно будет равно шести. Делим наименьшее общее кратное на валентность каждого элемента и получаем индексы. Для алюминия шесть делим на валентность получаем индекс 2, для кислорода 6/2=3. Химическая формула оксида алюминия, полученного в результате реакции, примет вид Al 2 O 3 .
Al + O 2 → Al 2 O 3
- После получения правильной формулы готового вещества необходимо проверить и в большинстве случаев уравнять правые и левые части схемы согласно закона сохранения массы, так как продукты реакции образуются из тех же атомов, которые изначально входили в состав исходных веществ, участвующих в реакции.
- Закон сохранения массы гласит, что количество атомов вступивших в реакцию должно равняться количеству атомов получившихся в результате взаимодействия. В нашей схеме во взаимодействии участвуют один атом алюминия и два атома кислорода. В результате реакции получаем два атома алюминия и три кислорода. Очевидно, что схему необходимо уровнять, используя коэффициенты для элементов и вещества, чтобы соблюдался закон сохранения массы.
- Уравнивание выполняют также через нахождение наименьшего общего кратного, которое находится между элементами, обладающими наибольшими индексами. В нашем примере это будет кислород с индексом в правой части равным 3 и в левой части равным 2. Наименьшее общее кратное и в этом случае будет равно 6. Теперь разделим наименьшее общее кратное на значение наибольшего индекса в левой и правой частях уравнения и получим следующие индексы для кислорода.
Al + 3∙O 2 → 2∙Al 2 O 3
- Теперь остается уравнять только алюминий в правой части. Для этого в левую часть поставим коэффициент 4.
4∙Al + 3∙O 2 = 2∙Al 2 O 3
- После расстановки коэффициентов уравнение химической реакции соответствует закону сохранения массы и между его левой и правой частями можно поставить знак равенства. Расставленные коэффициенты в уравнении обозначают число молекул веществ, участвующих в реакции и получающихся в результате нее, или соотношение данных веществ в молях.