Схема химической реакции. Закон сохранения массы при химической реакции. Химическое уравнение.

Схема химической реакции. Закон сохранения массы при химической реакции. Химическое уравнение.

Существует несколько способов записи химических реакций. С одним из них вы ознакомились в Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач. Приводим еще один пример:

  • сера + кислород Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач сернистый газ

Такая запись дает мало информации; кроме того, он не указывает на химический состав реагентов и продуктов. Этого недостатка лишена другая запись, которую называют схемой химической реакции. В ней вместо названий веществ содержатся их химические формулы:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

В схемах реакций над стрелками часто указывают условия, при которых происходят превращения: нагревание Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач, повышенное давление Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач, освещение Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач, наличие дополнительных веществ Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач. Если продуктов реакции является газ, то после его формулы записывают стрелку, направленную вверх Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач, а если образуется осадок – стрелку, направленную вниз Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач. В случаях, когда и продукт, и реагент – газы или нерастворимые вещества, вертикальные стрелки не ставят. Иногда под формулами реагентов и продуктов указывают их названия. 

Пример схемы реакции с дополнительными обозначениями и названиями веществ:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Схема реакции дает возможность сделать важный вывод: все элементы во время реакции сохраняются.

Закон сохранения массы веществ при химической реакции

Общеизвестно, что после сжигания бумаги остается намного меньшая масса пепла. Если же сильно нагревать (прокаливать) медную пластину на воздухе, то обнаружим противоположное – масса пластины увеличится (металл покроется чёрным налетом).

Совершим оба химических превращения в закрытых сосудах. Результаты будут другими. Взвесив закрытые посудины с веществами до и после каждого эксперимента, обнаружим, что суммарная масса веществ в результате реакций не изменяется. Такую гипотезу высказал в 1748 г. российский ученый Н. В. Ломоносов, а в 1756 г. подтвердил ее, проанализировав результаты соответствующих химических экспериментов. Не зная об открытиях Ломоносова, к аналогичному выводу пришел в 1789 г. французский ученый А.-Л. Лавуазье.

Ломоносов и Лавуазье открыли закон сохранения массы вещества при химической реакции. Его формулируют так:

  • масса веществ, которые вступили в химическую реакцию, равны массе веществ, которые образовались в результате реакции.

Объясним, почему массы пепла и прокаленной меди отличаются от масс бумаги и меди до её нагревания.

В процессе горения веществ, из которых состоит бумага, участвует кислород воздуха (рис. 1, а). Во время реакции, кроме твердых веществ пепла, образуются углекислый газ и вода (в виде пара). Эти два вещества попадают в воздух и рассеиваются.

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Рис. 1. Реакции веществ бумаги (а) и меди (б) с кислородом

Поскольку их суммарная масса превышает массу кислорода, то масса пепла всегда будет меньше массы бумаги.

При нагревании меди кислород воздуха “соединяется” с ней (рис. 1, б). Металл постепенно превращается в вещество чёрного цвета (его химическая формула – Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач, а название – оксид меди (II)). Поэтому масса продукта реакции оказывается больше, чем масса меди.

Химическое уравнение

Общая масса веществ при химической реакции не меняется в результате того, что атомы химических элементов не образуются и не исчезают. Количество атомов каждого элемента до реакции равно количеству его атомов после реакции. На это указывают схемы реакций, приведенные в начале лекции. Заменим в них стрелки между левыми и правыми частями на знаки равенства:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Такие записи называют химическими уравнениями.

Химическое уравнение – это запись химической реакции при помощи формул реагентов и продуктов, которая отвечает закону сохранения массы веществ.

Схемы многих реакций не согласуются с законом Ломоносова-Лавуазье.

Это, например, касается схемы реакции образования воды из водорода и кислорода:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

В обеих частях схемы содержится одинаковое количество атомов Водорода, но разное количество атомов Кислорода. 

Превратим эту схему в химическое уравнение. Для того, чтобы в правой части было два атома Кислорода, поставим перед формулой воды коэффициент 2:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Теперь атомов Водорода в правой части стало четыре. Чтобы такое же количество атомов Водорода было и в левой части, запишем перед формулой водорода коэффициент 2. Получаем химическое уравнение:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Итак, чтобы превратить схему реакции в химическое уравнение, нужно сопоставить количества каждого элемента в левой и правой частях схемы, подобрать (при необходимости) коэффициенты для каждого вещества, записать их перед химическими формулами и заменить стрелку на знак равенства.

Возможно, кто-то из вас составит такое уравнение: Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач В нём левая и правая части содержат одинаковые количества атомов каждого элемента, но все коэффициенты можно уменьшить, поделив на 2. Это и нужно сделать.

Задача №1

Превратить схему реакции  Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач в химическое уравнение.

Решение

В левой части схемы реакции содержится один атом Алюминия, а в правой – два. Запишем перед формулой металла коэффициент 2:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Атомов Серы справа от стрелки в три раза больше, чем слева. Добавим в левую часть схемы перед формулой соединения Серы коэффициент 3:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Теперь в левой части количество атомов Водорода увеличилось до шести Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач, а в правой части таких атомов только два. Чтобы и справа их было шесть, запишем перед формулой водорода коэффициент 3:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Сопоставим количество атомов Кислорода в обеих частях схемы. Они одинаковые: Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач . Заменяем стрелку на знак равенства и получаем химическое уравнение:

Химия - примеры с решением заданий и выполнением задач

Выводы:

  • Химические реакции записывают с помощью схем реакций и химических уравнений.
  • Схема реакции содержит формулы реагентов и продуктов, а химическое уравнение зачастую – еще и коэффициенты.
  • Химическое уравнение согласуется с законом сохранения массы веществ Ломоносова-Лавуазье: масса веществ, которые вступили в химическую реакцию, равно массе веществ, которые образовались в результате реакции.
  • Атомы химических элементов при химических реакциях не возникают и не исчезают.
Справочник для школьников
Подписаться
Уведомить о
0 комментариев
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии