Как решать химические формулы: Уравнения химических реакций: свойства, коэффициенты и схемы - Управленческое образование

Содержание

Уравнения химических реакций: свойства, коэффициенты и схемы

Что такое химические уравнения

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:

Соединение. Два или несколько реагентов образуют один продукт. В реакцию могут вступать как простые вещества, так и сложные. Например, простые вещества водород и кислород взаимодействуют и образуют сложное — воду:

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

Разложение. Обратный процесс: одно вещество распадается на несколько более простых. Например, если нагреть известняк, получаются негашёная известь и углекислый газ:

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

Замещение. В реакции участвуют два вещества — простое и сложное. Если атомы химического элемента в простом веществе более активны, они замещают атомы одного из менее активных химических элементов в составе сложного вещества.

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

Обмен. Два сложных вещества обмениваются составными частями, в результате получаются два новых сложных вещества. В такой реакции обязательно образуется вода, газ или осадок.

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

CHEMISTRY892020 вы получите бесплатный недельный доступ к курсам химии за 8 класс и 9 класс.

Как составляются уравнения химических реакций?

☰

Для описания протекающих химических реакций составляются уравнения химических реакций. В них слева от знака равенства (или стрелки →) записываются формулы реагентов (веществ, вступающих в реакцию), а справа — продукты реакции (вещества, которые получились после химической реакции). Поскольку говорится об уравнении, то количество атомов в левой части уравнения должно быть равным тому, что есть в правом. Поэтому после составления схемы химической реакции (записи реагентов и продуктов) производят подстановку коэффициентов, чтобы уравнять количество атомов.

Коэффициенты представляют собой числа перед формулами веществ, указывающие на число молекул, которые вступают в реакцию.

Например, пусть в химической реакции газ водород (H₂) реагирует с газом кислородом (O₂). В результате образуется вода (H₂O). Схема реакции будет выглядеть так:

H₂ + O₂

→ H₂O

Слева находится по два атома водорода и кислорода, а справа два атома водорода и только один кислорода. Предположим, что в результате реакции на одну молекулу водорода и одну кислорода образуется две молекулы воды:

H₂ + O₂ → 2H₂O

Теперь количество атомов кислорода до и после реакции уравнено. Однако водорода до реакции в два раза меньше, чем после. Следует сделать вывод, что для образования двух молекул воды надо две молекулы водорода и одну кислорода. Тогда получится такая схема реакции:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Здесь количество атомов разных химических элементов одинаково до и после реакции. Значит, это уже не просто схема реакции, а уравнение реакции. В уравнениях реакций часто стрелку заменяют на знак равенства, чтобы подчеркнуть что, число атомов разных химических элементов уравнено:

2H₂ + O₂ = 2H

Рассмотрим такую реакцию:

NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + H₂O

После реакции образовался фосфат, в который входит три атома натрия. Уравняем количество натрия до реакции:

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + H₂O

Количество водорода до реакции шесть атомов (три в гидроксиде натрия и три в фосфорной кислоте). После реакции — только два атома водорода. Разделив шесть на два, получим три. Значит, перед водой надо поставить число три:

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

Количество атомов кислорода до реакции и после совпадает, значит дальнейший расчет коэффициентов можно не делать.

Урок 13. Составление химических уравнений – HIMI4KA

У нас вышел новый курс, где всё объясняется ещё проще. Подробннее по ссылке

В уроке 13 «Составление химических уравнений» 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.

Химическое уравнение

В результате реакции горения метана CH₄ в кислороде O₂ образуются диоксид углерода CO₂ и вода H₂O. Эта реакция может быть описана химическим уравнением:

CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O (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 O₂ расходуется в расчете на 1 молекулу CH₄ и сколько молекул CO₂ и h3O 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.

Уравнивание химических реакций

Уравнивание химических реакций 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 CH₄, а в правой части один атом С входит в состав CO₂. 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:

1CH₄ + O₂ → 1CO₂ + H₂O (2)

Затем переходим к подсчету атомов водорода H. В левой части присутствуют 4 атома H (в количественном смысле H₄ = 4H) в составе молекулы CH₄, а в правой – всего 2 атома H в составе молекулы H₂O, что в два раза меньше чем в левой части химического уравнения (2). Будем уравнивать! Для этого поставим коэффициент 2 перед молекулой H₂O. Вот теперь у нас и в реагентах и в продуктах будет по 4 молекулы водорода H:

1CH₄ + O₂ → 1CO₂ + 2H₂O (3)

Обратите свое внимание, что коэффициент 2, который мы записали перед молекулой воды H₂O для уравнивания водорода H, увеличивает в 2 раза все атомы, входящие в ее состав, т.е 2H₂O 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:

1CH₄ + 2O₂ → 1CO₂ + 2H₂O или СH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (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) C₇H₅N₃O₆ энергично соединяется с кислородом, образуя H₂O, CO₂ и N₂. Запишем уравнение реакции, которое будем уравнивать:

C₇H₅N₃O₆ + O₂ → CO₂ + H₂O + N₂ (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:

2C₇H₅N₃O₆ + O₂ → CO₂ + H₂O + N₂ (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:

2C₇H₅N₃O₆ + O₂ → 14CO₂ + 5H₂O + 3N₂ (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 O₂. Таким образом полное химическое уравнение будет иметь вид:

2C₇H₅N₃O₆ + 10,5O₂ → 14CO₂ + 5H₂O + 3N₂ (8)

Можно умножить обе части на 2 и избавиться от нецелочисленного коэффициента 10,5:

4C₇H₅N₃O₆ + 21O₂ → 28CO₂ + 10H₂O + 6N₂ (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:

C₇H₅N₃O₆ + 5,25O₂ → 7CO₂ + 2,5H₂O + 1,5N₂ (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=6,022·10²³, мы сможем утверждать, что 4 моля ТНТ реагируют с 21 молями O₂ с образованием 28 молей CO₂, 10 молей H₂O и 6 молей N₂.

Есть еще одна фишка. При помощи таблицы Менделеева определяем молекулярные массы всех этих веществ:

C7H5N3O6 = 227,13 г/моль
O2 = 31,999 г/моль
CO2 = 44,010 г/моль
h3O = 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 CO₂, 10·18,015 г = 180,15 г H₂O и 6·28,013 г = 168,08 г N₂. 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 h3O
		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:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O (11)

Химическое уравнение (11) описывает реакцию карбоната кальция CaCO₃ (известняка) и хлористоводородной кислоты HCl с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl₂ и диоксида углерода CO₂. 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 CaCO₃ требует для осуществления полной реакции 2 моля или 72,92 г HCl, в результате чего получается по 1 молю CaCl₂ (110,99 г/моль), CO₂ (44,01 г/моль) и H₂O (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 CaCO₃ 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:

CaCO₃(тв.) + 2H⁺(водн.) → Ca²⁺(водн.) + CO₂(г.) + H₂O(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 CaCO₃ реагирует с двумя гидратированными ионами H⁺, образуя при этом положительный ион Ca²⁺, CO₂ и H₂O. 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.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Разбор химической формулы в Python

Я пытаюсь решить эту проблему: https://leetcode.com/articles/number-of-atoms / #approach-1-recursion-accepted .

Вопрос в следующем: учитывая формулу типа C(Mg2(OH)4)2 , верните таблицу hash с элементами и их количеством. Имена элементов всегда начинаются с заглавной буквы и могут сопровождаться строчной.

Я подумал, что сначала начну с решения самого простого случая: никаких скобок.

def bracket_hash(formula):
    element = ""
    atom_count = 0
    element_hash = {}

    for x in formula:
        if x.isupper():
            if element!="":
                element_hash[element] = 1
                element = ""
            element = x

        elif x.islower():
            element += x            

        else: 
            element_count = int(x)
            element_hash[element] = element_count
            element_count = 0
            element = ""

    if element!="":
        element_hash[element] = 1

    return element_hash

Этот код отлично работает в таких случаях, как:

print(bracket_hash("h3O"))
print(bracket_hash("CO2"))
print(bracket_hash("Mg2O4"))
print(bracket_hash("OH"))

Теперь я подумал , что каким-то образом стеки должны использоваться для обработки случая нескольких скобок, таких как OH(Ag3(OH)2)4, здесь число Ag должно быть 3*4, а число O и H будет 2*4 + 1.

До сих пор я начинал с чего-то вроде этого:

def formula_hash(formula):
    stack = []
    final_hash = {}
    cur = ""
    i = 0

    while i < len(formula):
        if formula[i] == '(':
            j = i
            while formula[j]!=')':
                j = j + 1
            cur = formula[i:j]
            stack.append(bracket_hash(cur))
            cur = ""
            i = j + 1

но теперь я застрял.

Я как бы застреваю по мере того, как проблемы кодирования становятся все длиннее и требуют решения множества структур данных. Здесь они используют таблицу Hash и стек.

Поэтому мой вопрос таков: как разбить эту проблему на управляемые части и решить ее. Если я действительно решаю эту проблему, я должен сопоставить ее с управляемыми сегментами кода. Любая помощь будет очень признательна.

Спасибо.

python algorithm data-structures hash stack
Поделиться Источник mourinho 27 февраля 2018 в 12:44
2 ответа
Разбор химической формулы из строки в C#?
Я пытаюсь разобрать химическую формулу (в формате, например: Al2O3 или O3 или C или C11h32O12 ) в C# из строки. Он прекрасно работает, если только нет только одного атома определенного элемента (например, атома кислорода в h3O ).), как я могу решить эту проблему, и, кроме того, есть ли лучший…
Разбор химической формулы
Синтаксический анализ: напишите функцию, которая возьмет строку, представляющую химический вид , и вернет список кортежей, состоящих из элементов и соответствующих индексов. При отсутствии подстрочного индекса подстрочный индекс должен быть равен 1. Пример: вызов вашей функции с вводом: h3SO4…

4

Я думаю, что вы можете использовать рекурсивность для решения этой проблемы. Вот как должна работать ваша функция:
Делайте то же, что и в первом коде, пока не столкнетесь с открывающей скобкой.
Когда вы столкнетесь с открывающей скобкой, найдите соответствующую закрывающую скобку. Это можно сделать с помощью счетчика: инициализируйте его до 1, затем, когда вы сталкиваетесь с новой открывающей скобкой, вы увеличиваете счетчик, а когда вы сталкиваетесь с закрывающей скобкой, вы уменьшаете его. Когда счетчик равен 0, вы нашли соответствующую закрывающую скобку.
Вырежьте строку между скобками и вызовите ту же функцию с этой строкой (вот рекурсивный аспект).
Добавьте значения в возвращенном словаре в текущий словарь, умноженные на число, которое следует за скобкой.

Если у вас возникли проблемы с реализацией некоторых частей этого решения, сообщите мне, и я дам более подробную информацию.
EDIT: о подходе к стеку Подход к стеку просто имитирует рекурсивность. Вместо того, чтобы снова вызывать функцию и иметь локальный счетчик, у нее есть стек счетчиков. Когда открывающая скобка открыта, она считается в этом контексте, а когда она закрыта, она сливается с контекстом, который ее содержит, с соответствующей кратностью.
Я предпочитаю рекурсивный подход, который более естественен.
Поделиться nyr1o 27 февраля 2018 в 12:57

1

Возможно, вы захотите поискать в Google python parser generator . Генератор парсеров -это библиотека, которая помогает разработчикам создавать парсеры для любого вида формулы или языка (технически, любого «grammar»), не выполняя всю работу с нуля.

Возможно, вам придется немного почитать, чтобы понять, какого типа grammar придерживается химическая формула.
Интересный обзор для Python заключается в следующем .
Поделиться DCS 27 февраля 2018 в 13:17
Похожие вопросы:

Вычислите молекулярную массу на основе химической формулы
Я пытаюсь написать программу, которая вычислит молекулярную массу данной молекулы на основе ее химической формулы. Этот код может разделить молекулярную формулу, такую как Ch4OH , на массив {C H 3 O…

разбор химической формулы со смесями элементов
Я хотел бы использовать boost::spirit для того, чтобы извлечь стехиометрию соединений, состоящих из нескольких элементов, из грубой формулы. В пределах данного соединения мой парсер должен быть…

LaTeX-формулы в Python
Я хотел бы напечатать формулы LaTeX mathmode на изображениях (предпочтительно без сохранения на жесткий диск) в Python. Я уже нашел matplotlib, но, похоже, нельзя динамически уменьшить размер…

Разбор химической формулы из строки в C#?
Я пытаюсь разобрать химическую формулу (в формате, например: Al2O3 или O3 или C или C11h32O12 ) в C# из строки. Он прекрасно работает, если только нет только одного атома определенного элемента…

Разбор химической формулы
Синтаксический анализ: напишите функцию, которая возьмет строку, представляющую химический вид , и вернет список кортежей, состоящих из элементов и соответствующих индексов. При отсутствии…

Python: разбор формулы из электронной таблицы
Я хочу сделать что-то вроде простой электронной таблицы с python. Мне нужно разобрать формулу из строки. () Формулы всегда будут начинаться с=….

Замена текста в строке химической формулы
У меня возникли проблемы с написанием функции, которая возьмет строку химической формулы, такую как NiNFe(AsO2)2, и удалит один из элементов. моя нынешняя попытка: pattern = new RegExp(symbol, g)…

Как определить приоритет химической реакции?
Если в контейнере происходит более одной химической реакции, как определить порядок среди этих реакций? Например, в одном стакане находятся три химических вещества, называемые А,В и C. Химическое…

Преобразование химической формулы в ее название iupac
У меня есть периодическая таблица, которую я закодировал в java, и я работаю над созданием простых соединений (только бинарных соединений) и возвращением информации о них, но у меня возникли…

Как извлечь число водородов из химической формулы (т. е. из C18h46P1, чтобы получить 36) с помощью Pandas
Я хотел бы иметь возможность сделать новую колонку в pandas dataframe, которая содержит количество водородов из химической формулы. Получение числа водородов из этой химической формулы C18h46P1S1…

Простые химические уравнения. Как составить уравнение химической реакции: последовательность действий
Поговорим о том, как составить уравнение химической реакции. Именно этот вопрос в основном вызывает серьезные затруднения у школьников. Одни не могут понять алгоритм составления формул продуктов, другие неправильно расставляют коэффициенты в уравнении. Учитывая, что все количественные вычисления осуществляются именно по уравнениям, важно понять алгоритм действий. Попробуем выяснить, как составлять уравнения химических реакций.
Составление формул по валентности
Для того чтобы правильно записывать процессы, происходящие между различными веществами, нужно научиться записывать формулы. Бинарные соединения составляют с учетом валентностей каждого элемента. Например, у металлов главных подгрупп она соответствует номеру группы. При составлении конечной формулы между этими показателями определяется наименьшее кратное, затем расставляются индексы.
Что такое уравнение
Под ним понимают символьную запись, которая отображает взаимодействующие химические элементы, их количественные соотношения, а также те вещества, которые получаются в результате процесса. Одно из заданий, предлагаемых ученикам девятого класса на итоговой аттестации по химии, имеет следующую формулировку: «Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства предложенного класса веществ». Для того чтобы справиться с поставленной задачей, ученики должны владеть алгоритмом действий.
Алгоритм действий
Например, нужно написать процесс горения кальция, пользуясь символами, коэффициентами, индексами. Поговорим о том, как составить уравнение химической реакции, воспользовавшись порядком действий. В левой части уравнения через «+» записываем знаками вещества, которые участвуют в данном взаимодействии. Так как горение происходит с участием кислорода воздуха, который относится к двухатомным молекулам, его формулу пишем О2.
За знаком равенства формируем состав продукта реакции, используя правила расстановки валентности:
2Ca + O2 = 2CaO.
Продолжая разговор о том, как составить уравнение химической реакции, отметим необходимость использования закона постоянства состава, а также сохранения состава веществ. Они позволяют проводить процесс уравнивания, расставлять в уравнении недостающие коэффициенты. Данный процесс является одним из простейших примеров взаимодействий, происходящих в неорганической химии.
Важные аспекты
Для того чтобы понять, как составить уравнение химической реакции, отметим некоторые теоретические вопросы, касающиеся этой темы. Закон сохранения массы веществ, сформулированный М. В. Ломоносовым, объясняет возможность расстановки коэффициентов. Так как количество атомов каждого элемента до и после взаимодействия остается неизменным, можно проводить математические расчеты.
При уравнивании левой и правой частей уравнения используют наименьшее общее кратное, аналогично тому, как составляется формула соединения с учетом валентностей каждого элемента.
Окислительно-восстановительные взаимодействия
После того как у школьников будет отработан алгоритм действий, они смогут составить уравнение реакций, характеризующих химические свойства простых веществ. Теперь можно переходить к разбору более сложных взаимодействий, например протекающих с изменением степеней окисления у элементов:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.
Существуют определенные правила, согласно которым расставляют степени окисления в простых и сложных веществах. Например, у двухатомных молекул этот показатель равен нулю, в сложных соединениях сумма всех степеней окисления также должна быть равна нулю. При составлении электронного баланса определяют атомы или ионы, которые отдают электроны (восстановитель), принимают их (окислитель).
Между этими показателями определяется наименьшее кратное, а также коэффициенты. Завершающим этапом разбора окислительно-восстановительного взаимодействия является расстановка коэффициентов в схеме.
Ионные уравнения
Одним из важных вопросов, который рассматривается в курсе школьной химии, является взаимодействие между растворами. Например, дано задание следующего содержания: «Составьте уравнение химической реакции ионного обмена между хлоридом бария и сульфатом натрия». Оно предполагает написание молекулярного, полного, сокращенного ионного уравнения. Для рассмотрения взаимодействия на ионном уровне необходимо по таблице растворимости указать ее для каждого исходного вещества, продукта реакции. Например:
BaCl2 + Na2SO4 = 2NaCl + BaSO4
Вещества, которые не растворяются на ионы, записывают в молекулярном виде. Реакция обмена ионами протекает полностью в трех случаях:
образование осадка;
выделение газа;
получение малодиссоциируемого вещества, например воды.
При наличии у вещества стереохимического коэффициента он учитывается при написании полного ионного уравнения. После того как будет написано полное ионное уравнение, проводят сокращение тех ионов, которые не были связаны в растворе. Конечным итогом любого задания, предполагающего рассмотрение процесса, протекающего между растворами сложных веществ, будет запись сокращенной ионной реакции.
Заключение
Химические уравнения позволяют объяснять с помощью символов, индексов, коэффициентов те процессы, которые наблюдаются между веществами. В зависимости от того, какой именно протекает процесс, существуют определенные тонкости записи уравнения. Общий алгоритм составления реакций, рассмотренный выше, основывается на валентности, законе сохранения массы веществ, постоянстве состава.
Реакции между разного рода химическими веществами и элементами являются одним из главных предметов изучения в химии. Чтобы понять, как составить уравнение реакции и использовать их в своих целях необходимо достаточно глубокое понимание всех закономерностей при взаимодействии веществ, а также процессов с химическими реакциями.
Составление уравнений
Одним из способов выражения химической реакции является – химическое уравнение. В нем записывается формула исходного вещества и продукта, коэффициенты, которые показывают, какое количество молекул имеет каждое вещество. Все известные химические реакции разделяются на четыре типа: замещение, соединение, обмен и разложение. Среди них выделяют: окислительно-восстановительные, экзогенные, ионные, обратимые, необратимые и т.д.
Подробнее о том, как составлять уравнения химических реакций:
Необходимо определить, название веществ, взаимодействующих между собой в реакции. Пишем их в левой части нашего уравнения. В качестве примера рассмотрим химическую реакцию, которая образовалась между серной кислотой и алюминием. Реагенты располагаем слева: h3SO4+Al. Далее пишем знак «равно». В химии вы можете повстречать знак «стрелочка», которая указывает вправо, или же направленные противоположно две стрелки, они означают «обратимость». Результат взаимодействия металла и кислоты – соль и водород. Полученные после реакции продукты запиши после знака «равно», то есть справа. h3SO4+Al= h3+ Al2(SO4)3. Итак, у нас видна схема реакции.
Для составления химического уравнения обязательно нужно найти коэффициенты. Вернемся к предыдущей схеме. Посмотрим на левую ее часть. В составе серной кислоты содержатся атомы водорода, кислорода и серы, в примерном соотношении 2:4:1. В правой части – 3 атома серы и 12 атомов кислорода в соли. Два атома водорода содержится в молекуле газа. В левой части соотношение этих элементов составляет2:3:12
Для уравнивания количества атомов кислорода и серы, которые в составе сульфата алюминия (III), необходимо поставить перед кислотой в левую часть уравнения коэффициент 3. Теперь у нас в левой части имеется 6 атомов водорода. Для того чтобы сравнять количество элементов водорода, нужно поставить 3 перед водородом в правой части уравнения.
Теперь осталось лишь уравнять количество алюминия. Поскольку в состав соли входит два атома металла, то в левой части перед алюминием выставляем коэффициент 2. В итоге, мы получим уравнение реакции этой схемы: 2Al+3h3SO4=Al2(SO4)3+3h3
Поняв основные принципы как составить уравнение реакции химических веществ, в дальнейшем не вызовет особого труда записать любую, даже самую экзотическую, с точки зрения химии, реакцию.
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.
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.
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.
После выработки навыков решения химических уравнений на основе валентностей взаимодействующих элементов, школьный курс химии знакомит с понятием степени окисления и теорией окислительно-восстановительных реакций. Данный тип реакций является наиболее распространенным и в дальнейшем химические уравнения чаще всего решают на основе степеней окисления взаимодействующих веществ. О том, рассказано в соответствующей статье на нашем сайте.
Как легко решать химические уравнения. Как уравнять химическое уравнение: правила и алгоритм
Реакции между разного рода химическими веществами и элементами являются одним из главных предметов изучения в химии. Чтобы понять, как составить уравнение реакции и использовать их в своих целях необходимо достаточно глубокое понимание всех закономерностей при взаимодействии веществ, а также процессов с химическими реакциями.
Составление уравнений
Одним из способов выражения химической реакции является – химическое уравнение. В нем записывается формула исходного вещества и продукта, коэффициенты, которые показывают, какое количество молекул имеет каждое вещество. Все известные химические реакции разделяются на четыре типа: замещение, соединение, обмен и разложение. Среди них выделяют: окислительно-восстановительные, экзогенные, ионные, обратимые, необратимые и т.д.
Подробнее о том, как составлять уравнения химических реакций:
Необходимо определить, название веществ, взаимодействующих между собой в реакции. Пишем их в левой части нашего уравнения. В качестве примера рассмотрим химическую реакцию, которая образовалась между серной кислотой и алюминием. Реагенты располагаем слева: h3SO4+Al. Далее пишем знак «равно». В химии вы можете повстречать знак «стрелочка», которая указывает вправо, или же направленные противоположно две стрелки, они означают «обратимость». Результат взаимодействия металла и кислоты – соль и водород. Полученные после реакции продукты запиши после знака «равно», то есть справа. h3SO4+Al= h3+ Al2(SO4)3. Итак, у нас видна схема реакции.
Для составления химического уравнения обязательно нужно найти коэффициенты. Вернемся к предыдущей схеме. Посмотрим на левую ее часть. В составе серной кислоты содержатся атомы водорода, кислорода и серы, в примерном соотношении 2:4:1. В правой части – 3 атома серы и 12 атомов кислорода в соли. Два атома водорода содержится в молекуле газа. В левой части соотношение этих элементов составляет2:3:12
Для уравнивания количества атомов кислорода и серы, которые в составе сульфата алюминия (III), необходимо поставить перед кислотой в левую часть уравнения коэффициент 3. Теперь у нас в левой части имеется 6 атомов водорода. Для того чтобы сравнять количество элементов водорода, нужно поставить 3 перед водородом в правой части уравнения.
Теперь осталось лишь уравнять количество алюминия. Поскольку в состав соли входит два атома металла, то в левой части перед алюминием выставляем коэффициент 2. В итоге, мы получим уравнение реакции этой схемы: 2Al+3h3SO4=Al2(SO4)3+3h3
Поняв основные принципы как составить уравнение реакции химических веществ, в дальнейшем не вызовет особого труда записать любую, даже самую экзотическую, с точки зрения химии, реакцию.
Поговорим о том, как составить уравнение химической реакции. Именно этот вопрос в основном вызывает серьезные затруднения у школьников. Одни не могут понять алгоритм составления формул продуктов, другие неправильно расставляют коэффициенты в уравнении. Учитывая, что все количественные вычисления осуществляются именно по уравнениям, важно понять алгоритм действий. Попробуем выяснить, как составлять уравнения химических реакций.
Составление формул по валентности
Для того чтобы правильно записывать процессы, происходящие между различными веществами, нужно научиться записывать формулы. Бинарные соединения составляют с учетом валентностей каждого элемента. Например, у металлов главных подгрупп она соответствует номеру группы. При составлении конечной формулы между этими показателями определяется наименьшее кратное, затем расставляются индексы.
Что такое уравнение
Под ним понимают символьную запись, которая отображает взаимодействующие химические элементы, их количественные соотношения, а также те вещества, которые получаются в результате процесса. Одно из заданий, предлагаемых ученикам девятого класса на итоговой аттестации по химии, имеет следующую формулировку: «Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства предложенного класса веществ». Для того чтобы справиться с поставленной задачей, ученики должны владеть алгоритмом действий.
Алгоритм действий
Например, нужно написать процесс горения кальция, пользуясь символами, коэффициентами, индексами. Поговорим о том, как составить уравнение химической реакции, воспользовавшись порядком действий. В левой части уравнения через «+» записываем знаками вещества, которые участвуют в данном взаимодействии. Так как горение происходит с участием кислорода воздуха, который относится к двухатомным молекулам, его формулу пишем О2.
За знаком равенства формируем состав продукта реакции, используя правила расстановки валентности:
2Ca + O2 = 2CaO.
Продолжая разговор о том, как составить уравнение химической реакции, отметим необходимость использования закона постоянства состава, а также сохранения состава веществ. Они позволяют проводить процесс уравнивания, расставлять в уравнении недостающие коэффициенты. Данный процесс является одним из простейших примеров взаимодействий, происходящих в неорганической химии.
Важные аспекты
Для того чтобы понять, как составить уравнение химической реакции, отметим некоторые теоретические вопросы, касающиеся этой темы. Закон сохранения массы веществ, сформулированный М. В. Ломоносовым, объясняет возможность расстановки коэффициентов. Так как количество атомов каждого элемента до и после взаимодействия остается неизменным, можно проводить математические расчеты.
При уравнивании левой и правой частей уравнения используют наименьшее общее кратное, аналогично тому, как составляется формула соединения с учетом валентностей каждого элемента.
Окислительно-восстановительные взаимодействия
После того как у школьников будет отработан алгоритм действий, они смогут составить уравнение реакций, характеризующих химические свойства простых веществ. Теперь можно переходить к разбору более сложных взаимодействий, например протекающих с изменением степеней окисления у элементов:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.
Существуют определенные правила, согласно которым расставляют степени окисления в простых и сложных веществах. Например, у двухатомных молекул этот показатель равен нулю, в сложных соединениях сумма всех степеней окисления также должна быть равна нулю. При составлении электронного баланса определяют атомы или ионы, которые отдают электроны (восстановитель), принимают их (окислитель).
Между этими показателями определяется наименьшее кратное, а также коэффициенты. Завершающим этапом разбора окислительно-восстановительного взаимодействия является расстановка коэффициентов в схеме.
Ионные уравнения
Одним из важных вопросов, который рассматривается в курсе школьной химии, является взаимодействие между растворами. Например, дано задание следующего содержания: «Составьте уравнение химической реакции ионного обмена между хлоридом бария и сульфатом натрия». Оно предполагает написание молекулярного, полного, сокращенного ионного уравнения. Для рассмотрения взаимодействия на ионном уровне необходимо по таблице растворимости указать ее для каждого исходного вещества, продукта реакции. Например:
BaCl2 + Na2SO4 = 2NaCl + BaSO4
Вещества, которые не растворяются на ионы, записывают в молекулярном виде. Реакция обмена ионами протекает полностью в трех случаях:
образование осадка;
выделение газа;
получение малодиссоциируемого вещества, например воды.
При наличии у вещества стереохимического коэффициента он учитывается при написании полного ионного уравнения. После того как будет написано полное ионное уравнение, проводят сокращение тех ионов, которые не были связаны в растворе. Конечным итогом любого задания, предполагающего рассмотрение процесса, протекающего между растворами сложных веществ, будет запись сокращенной ионной реакции.
Заключение
Химические уравнения позволяют объяснять с помощью символов, индексов, коэффициентов те процессы, которые наблюдаются между веществами. В зависимости от того, какой именно протекает процесс, существуют определенные тонкости записи уравнения. Общий алгоритм составления реакций, рассмотренный выше, основывается на валентности, законе сохранения массы веществ, постоянстве состава.
Имеет валентность равную двум, но в некоторых соединениях может проявлять высшую валентность. Если будет написана неправильно, то может не уравняться.
После правильного написания получившихся формул расставляем коэффициенты. Они для уравнения элементов. Суть уравнивания заключается в том, чтобы число элементов до реакции равнялось числу элементов после реакции. Начинать уравнивание стоит всегда с . Расставляем коэффициенты согласно индексам в формулах. Если с одной стороны реакции имеет индекс два, а с другой не имеет (принимает значение единицы), то во втором случае перед формулой ставим двойку.
Как только перед веществом поставлен коэффициент, значения всех элементов в этом увеличиваются в значение коэффициента. Если элемент обладает индексом, то сумма получившихся будет равняться произведению индекса и коэффициента.
После уравнивания металлов переходим к неметаллам. Затем переходим к кислотным остаткам и гидроксильным группам. Далее уравниваем водород. В самом конце проверяем реакцию по уравненному кислороду.
Химические реакции – это взаимодействие веществ, сопровождаемое изменением их состава. Иными словами, вещества, вступающие в , не соответствуют веществам, получающимся в результате реакции. С подобными взаимодействиями человек сталкивается ежечасно, ежеминутно. Ведь процессы, протекающие в его организме (дыхание, синтез белков, пищеварение и т.д.) – это тоже химические реакции.
Инструкция
Итак, запишите в левой части реакции исходные вещества: СН4 + О2.
В правой, соответственно, будут продукты реакции: СО2 + Н2О.
Предварительная запись этой химической реакции будет следующей: СН4 + О2 = СО2 + Н2О.
Уравняйте вышенаписанную реакцию, то есть добейтесь выполнения основного правила: количество атомов каждого элемента в левой и правой частях химической реакции должно быть одинаковым.
Вы видите, что количество атомов углерода совпадает, а количество атомов кислорода и водорода разное. В левой части 4 атома водорода, а в правой — только 2. Поэтому поставьте перед формулой воды коэффициент 2. Получите: СН4 + О2 = СО2 + 2Н2О.
Атомы углерода и водорода уравнены, теперь осталось сделать то же самое с кислородом. В левой части атомов кислорода 2, а в правой – 4. Поставив перед молекулой кислорода коэффициент 2, получите итоговую запись реакции окисления метана: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О.
Как неудивительна природа для человека: зимой она окутывает землю снежным пуховым одеялом, весной — раскрывает, словно хлопья поп корна, все живое, летом — бушует буйством красок, осенью поджигает рыжим огнем растения… И только если вдуматься и присмотреться, можно увидеть, что стоят за всеми этими столь привычными изменениями сложные физические процессы и ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. А чтобы исследовать все живое, необходимо уметь решать химические уравнения. Основным требованием при уравнивании химических уравнений — знание закона сохранения количества вещества: 1)количество вещества до реакции равно количеству вещества после реакции; 2)общее количество вещества до реакции равно общему количеству вещества после реакции.
Инструкция
Чтобы уравнять «пример» необходимо выполнить несколько шагов.
Записать уравнение реакции в общем виде. Для этого неизвестные коэффициенты перед обозначить буквами латинского (х, y, z, t и тд). Пусть требуется уравнять реакцию соединения водорода и , в результате которой получится вода. Перед молекулами водорода, кислорода и воды поставить латинские
Часть I
1. Закон Ломоносова-Лавуазье – закон сохранения массы веществ:
2. Уравнения химической реакции – это условная запись химической реакции с помощью химических формул и математических знаков.
3. Химическое уравнение должно соответствовать закону сохранения массы веществ, что достигается расстановкой коэффициентов в уравнении реакции.
4. Что показывает химическое уравнение?
1) Какие вещества вступают в реакцию.
2) Какие вещества образуются в результате.
3) Количественные отношения веществ в реакции, т. е. количества реагирующих и образующихся веществ в реакции.
4) Тип химической реакции.
5. Правила расстановки коэффициентов в схеме химической реакции на примере взаимодействия гидроксида бария и фосфорной кислоты с образованием фосфата бария и воды.
а) Запишите схему реакции, т. е. формулы реагирующих и образующихся веществ:
б) начинайте уравнивать схему реакции с формулы соли (если она имеется). При этом помните, что несколько сложных ионов в составе основания или соли обозначаются скобками, а их число – индексами за скобками:
в) водород уравняйте в предпоследнюю очередь:
г) кислород уравняйте последним – это индикатор верной расстановки коэффициентов.
Перед формулой простого вещества возможна запись дробного коэффициента, после чего уравнение необходимо переписать с удвоенными коэффициентами.
Часть II
1. Составьте уравнения реакций, схемы которых:
2. Напишите уравнения химических реакций:
3. Установите соответствие между схемой и суммой коэффициентов в химической реакции.
4. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.
5. Что показывает уравнение следующей химической реакции:
1) Вступили в реакцию гидроксид меди и соляная кислота;
2) Образовались в результате реакции соль и вода;
3) Коэффициенты перед исходными веществами 1 и 2.
6. С помощью следующей схемы составьте уравнение химической реакции, используя удвоение дробного коэффициента:
7. Уравнение химической реакции:
4P+5O2=2P2O5
показывает количество вещества исходных веществ и продуктов, их массу или объём:
1) фосфора – 4 моль или 124 г;
2) оксида фосфора (V) – 2 моль, 284 г;
3) кислорода – 5 моль или 160 л.
Поговорим о том, как составить химическое уравнение, ведь именно они являются основными элементами данной дисциплины. Благодаря глубокому осознанию всех закономерностей взаимодействий и веществ, можно управлять ими, применять их в различных сферах деятельности.
Теоретические особенности
Составление химических уравнений — важный и ответственный этап, рассматриваемый в восьмом классе общеобразовательных школ. Что должно предшествовать данному этапу? Прежде чем педагог расскажет своим воспитанникам о том, как составить химическое уравнение, важно познакомить школьников с термином «валентность», научить их определять данную величину у металлов и неметаллов, пользуясь таблицей элементов Менделеева.
Составление бинарных формул по валентности
Для того чтобы понять, как составить химическое уравнение по валентности, для начала нужно научиться составлять формулы соединений, состоящих из двух элементов, пользуясь валентностью. Предлагаем алгоритм, который поможет справиться с поставленной задачей. Например, необходимо составить формулу оксида натрия.
Сначала важно учесть, что тот химический элемент, который в названии упоминается последним, в формуле должен располагаться на первом месте. В нашем случае первым будет записываться в формуле натрий, вторым кислород. Напомним, что оксидами называют бинарные соединения, в которых последним (вторым) элементом обязательно должен быть кислород со степенью окисления -2 (валентностью 2). Далее по таблице Менделеева необходимо определить валентности каждого из двух элементов. Для этого используем определенные правила.
Так как натрий — металл, который располагается в главной подгруппе 1 группы, его валентность является неизменной величиной, она равна I.
Кислород — это неметалл, поскольку в оксиде он стоит последним, для определения его валентности мы из восьми (число групп) вычитаем 6 (группу, в которой находится кислород), получаем, что валентность кислорода равна II.
Между определенными валентностями находим наименьшее общее кратное, затем делим его на валентность каждого из элементов, получаем их индексы. Записываем готовую формулу Na 2 O.
Инструкция по составлению уравнения
А теперь подробнее поговорим о том, как составить химическое уравнение. Сначала рассмотрим теоретические моменты, затем перейдем к конкретным примерам. Итак, составление химических уравнений предполагает определенный порядок действий.
1-й этап. Прочитав предложенное задание, необходимо определить, какие именно химические вещества должны присутствовать в левой части уравнения. Между исходными компонентами ставится знак «+».
2-й этап. После знака равенства необходимо составить формулу продукта реакции. При выполнении подобных действий потребуется алгоритм составления формул бинарных соединений, рассмотренный нами выше.
3-й этап. Проверяем количество атомов каждого элемента до и после химического взаимодействия, в случае необходимости ставим дополнительные коэффициенты перед формулами.
Пример реакции горения
Попробуем разобраться в том, как составить химическое уравнение горения магния, пользуясь алгоритмом. В левой части уравнения записываем через сумму магний и кислород. Не забываем о том, что кислород является двухатомной молекулой, поэтому у него необходимо поставить индекс 2. После знака равенства составляем формулу получаемого после реакции продукта. Им будет в котором первым записан магний, а вторым в формуле поставим кислород. Далее по таблице химических элементов определяем валентности. Магний, находящийся во 2 группе (главной подгруппе), имеет постоянную валентность II, у кислорода путем вычитания 8 — 6 также получаем валентность II.
Запись процесса будет иметь вид: Mg+O 2 =MgO.
Для того чтобы уравнение соответствовало закону сохранения массы веществ, необходимо расставить коэффициенты. Сначала проверяем количество кислорода до реакции, после завершения процесса. Так как было 2 атома кислорода, а образовался всего один, в правой части перед формулой оксида магния необходимо добавить коэффициент 2. Далее считаем число атомов магния до и после процесса. В результате взаимодействия получилось 2 магния, следовательно, в левой части перед простым веществом магнием также необходим коэффициент 2.
Итоговый вид реакции: 2Mg+O 2 =2MgO.
Пример реакции замещения
Любой конспект по химии содержит описание разных видов взаимодействий.
В отличие от соединения, в замещении и в левой, и в правой части уравнения будет два вещества. Допустим, необходимо написать реакцию взаимодействия между цинком и Алгоритм написания используем стандартный. Сначала в левой части через сумму пишем цинк и соляную кислоту, в правой части составляем формулы получаемых продуктов реакции. Так как в электрохимическом ряду напряжений металлов цинк располагается до водорода, в данном процессе он вытесняет из кислоты молекулярный водород, образует хлорид цинка. В результате получаем следующую запись: Zn+HCL=ZnCl 2 +H 2 .
Теперь переходим к уравниванию количества атомов каждого элемента. Так как в левой части хлора был один атом, а после взаимодействия их стало два, перед формулой соляной кислоты необходимо поставить коэффициент 2.
В итоге получаем готовое уравнение реакции, соответствующее закону сохранения массы веществ: Zn+2HCL=ZnCl 2 +H 2 .
Заключение
Типичный конспект по химии обязательно содержит несколько химических превращений. Ни один раздел этой науки не ограничивается простым словесным описанием превращений, процессов растворения, выпаривания, обязательно все подтверждается уравнениями. Специфика химии заключается в том, что с все процессы, которые происходят между разными неорганическими либо органическими веществами, можно описать с помощью коэффициентов, индексов.
Чем еще отличается от других наук химия? Химические уравнения помогают не только описывать происходящие превращения, но и проводить по ним количественные вычисления, благодаря которым можно осуществлять лабораторное и промышленное получение разных веществ.
Химические уравнения: как решать максимально эффективно
Химическим уравнением можно назвать визуализацию химической реакции с помощью знаков математики и химических формул. Такое действие является отображением какой-либо реакции, в процессе которой появляются новые вещества.
Химические задания: виды
Химическое уравнение – это последовательность химических реакций. Они основываются на законе сохранения массы каких-либо веществ. Существует всего два вида реакций:
Соединения – к ним относятся реакции замещения (происходит замена атомов сложных элементов атомами простых реагентов), обмена (замещение составными частями двух сложных веществ), нейтрализации (реакция кислот с основаниями, образование соли и воды).
Разложения – образование двух и более сложных или простых веществ из одного сложного, но состав их более простой.
Химические реакции также можно разделить на типы: экзотермические (происходят с выделением теплоты) и эндотермические (поглощение теплоты).
Как решать уравнения химических реакций
Этот вопрос волнует многих учащихся. Мы предлегаем несколько простых советов, которые подскажут, как научиться решать химические уравнения:
Желание понять и освоить. Нельзя отступать от своей цели.
Теоретические знания. Без них невозможно составить даже элементарную формулу соединения.
Правильность записи химической задачи – даже малейшая ошибка в условии сведет к нулю все ваши усилия в ее решении.
Желательно, чтобы сам процесс решения химических уравнений был для вас увлекательным. Тогда химические уравнения (как решать их и какие моменты нужно запомнить, мы разберем в этой статье) перестанут быть для вас проблемными.
Задачи, которые решаются с использованием уравнений химических реакций
К таким задачам относятся:
Нахождение массы компонента по данной массе другого реагента.
Задания по комбинации «масса-моль».
Расчеты по комбинации «объем-моль».
Примеры с применением термина «избыток».
Расчеты с использованием реагентов, один из которых не лишен примесей.
Задачи на распад результата реакции и на производственные потери.
Задачи на поиск формулы.
Задачи, в которых реагенты предоставлены в виде растворов.
Задачи, содержащие смеси.
Каждый из этих видов задач включает в себя несколько подтипов, которые обычно подробно рассматриваются еще на первых школьных уроках химии.
Химические уравнения: как решать
Существует алгоритм, который помогает справиться с практически любым заданием из этой непростой науки. Чтобы понять, как правильно решать химические уравнения, нужно придерживаться определенной закономерности:
При записи уравнения реакции не забывать расставлять коэффициенты.
Определение способа, с помощью которого можно найти неизвестные данные.
Правильность применения в выбранной формуле пропорций или использование понятия «количество вещества».
Обратить внимание на единицы измерений.
В конце важно обязательно проверить задачу. В процессе решения вы могли допустить элементарную ошибку, которая повлияла на результат решения.
Основные правила составления химических уравнений
Если придерживаться правильной последовательности, то вопрос о том, что такое химические уравнения, как решать их, не будет вас волновать:
Формулы веществ, которые вступают в реакцию (реагенты), записываются в левой части уравнения.
Формулы веществ, которые образуются в результате реакции, записываются уже в правой части уравнения.
Составление уравнения реакции основывается на законе сохранения массы веществ. Следовательно, обе части уравнения должны быть равны, т. е. с одинаковым числом атомов. Достичь этого можно при условии правильной расстановки коэффициентов перед формулами веществ.
Расстановка коэффициентов в химическом уравнении
Алгоритм расстановки коэффициентов таков:
Подсчет в левой и правой части уравнения атомов каждого элемента.
Определение меняющегося количества атомов у элемента. Также нужно найти Н.О.К.
Получение коэффициентов достигается путем деления Н.О.К. на индексы. Обязательно проставить данные цифры перед формулами.
Следующим шагом является пересчет количества атомов. Иногда возникает необходимость в повторении действия.
Уравнивание частей химической реакции происходит с помощью коэффициентов. Расчет индексов производится через валентность.
Для успешного составления и решения химических уравнений необходимо учитывать физические свойства вещества, такие как объем, плотность, масса. Также нужно знать состояние реагирующей системы (концентрация, температура, давление), разбираться в единицах измерения данных величин.
Для понимания вопроса о том, что такое химические уравнения, как решать их, необходимо использование основных законов и понятий этой науки. Чтобы успешно вычислять подобные задачи, необходимо также вспомнить или освоить навыки математических операций, уметь совершать действия с числами. Надеемся, с нашими советами вам будет легче справляться с химическими уравнениями.
2.1: Балансировка химических реакций — Chemistry LibreTexts
Часть A — Основы
Согласно Закону Сохранения Материи, материя не может быть создана или уничтожена. Это означает, что в любой химической реакции любые атомы, которые присутствуют в реагентах, также должны присутствовать в продуктах. Нижние индексы в химической формуле указывают, сколько присутствует каждого атома. Если за скобками стоит нижний индекс, его следует умножить на все нижние индексы в круглых скобках:
Например, в указанном выше соединении есть 2 атома алюминия, 3 атома серы и 12 атомов кислорода.
Пример \ (\ PageIndex {1} \)
Определите и подсчитайте атомы как реагентов, так и продуктов в следующем несбалансированном химическом уравнении.
C ₂ H ₆ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O
Решение
Атом
Количество в реагентах
Количество в товарах
С 2 (в C ₂ H ₆) 1 (в CO ₂)
H 6 (дюйм C ₂ H ₆) 2 (дюйм H ₂ O)
O 2 (дюйм О ₂) 3 (2 дюйма CO ₂ + 1 дюйм H ₂ O)
Пример \ (\ PageIndex {2} \)
Определите и подсчитайте атомы реагентов и продуктов в следующей несбалансированной реакции.
Al + H ₂ SO ₄ → Al ₂ (SO ₄) ₃ + H ₂
Решение
Атом Число в реагентах Количество в продуктах
Al 1 (в алюминиевом корпусе) 2 (в Al ₂ SO ₄)
H 2 (дюйм H ₂ SO ₄) 2 (дюйм H ₂)
S 1 (дюйм H ₂ SO ₄) 3 (в Al ₂ (SO ₄) ₃)
O 4 (дюйм H ₂ SO ₄) 12 (в Al ₂ (SO ₄) ₃)
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)
Идентифицируйте и подсчитайте атомы как в реагентах, так и в продуктах в следующих реакциях.
а) Al + HCl → AlCl ₃ + H ₂
б) Pb (NO ₃) ₂ + NaCl → PbCl ₂ + NaNO ₃
Ответ а)
Атом Число в реагентах Количество в продуктах
Al 1 (в алюминиевом корпусе) 1 (в AlCl ₃)
H 1 (в HCl) 2 (дюйм H ₂)
Класс 1 (в HCl) 1 (в AlCl ₃)
Ответ б)
Атом Число в реагентах Количество в продуктах
Pb 1 (в Pb (NO ₃) ₂ 1 (в PbCl ₂)
N 2 (в Pb (NO ₃) ₂) 2 (в NaNO ₃)
O 6 (в Pb (NO ₃) ₂) 3 (в NaNO ₃)
Na 1 (в NaCl) 1 (в NaNO ₃)
Класс 1 (в NaCl) 2 (в PbCl ₂)
Часть B — Добавление коэффициентов для балансировки реакций
— баланс реакция означает сделать количество атомов одинаковым как на стороне реагентов, так и на стороне продуктов.Для этого к химическому уравнению необходимо добавить коэффициенты. Коэффициенты — это целые числа, которые ставятся перед элементом или соединением в уравнении, чтобы указать, сколько единиц каждого вещества участвует в химической реакции.
При подсчете атомов коэффициенты перед молекулой следует умножать на индексы всех атомов в молекуле:
В реакции ниже «2» помещали перед как O ₂, так и H ₂ O, чтобы уравновесить реакцию.Это означает, что существуют две молекулы O ₂ и две молекулы H ₂ O, как показано на диаграмме ниже. Это уравновешивает атомы, делая количество атомов одинаковым как на стороне реагентов, так и на стороне продуктов. При балансировке химических реакций вы можете изменять только коэффициенты — никогда не изменять индексы. Изменение индексов изменяет идентичность молекулы. Коэффициенты «1» опущены.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Одна молекула метана реагирует с двумя молекулами кислорода.Источник: Openstax Chemistry
.
Уравновесите каждую из следующих химических реакций, добавив коэффициенты. Лучше всего сначала добавлять коэффициенты к веществам с более чем одним типом атомов, а затем добавлять коэффициенты к веществам с атомами только одного типа.
Часть D — Дополнительная практика
Уравновесить каждую из следующих химических реакций:
a) НЕТ ₂ ( г ) + H ₂ ( г ) ® NH ₃ ( г ) + H ₂ O ( г )
б) N ₂ H ₄ ( л ) + N ₂ O ₄ ( л ) ® N ₂ ( г ) + H ₂ O ( г )
c) C ₃ H ₈ ( г ) + O ₂ ( г ) ® CO ₂ ( г ) + H ₂ O ( г )
г) C ₆ H ₁₄ ( л ) + O ₂ ( г ) ® CO ₂ ( г ) + H ₂ O ( г )
e) Fe ₂ O ₃ ( г ) + CO ( г ) ® Fe ( г ) + CO ₂ ( г )
f) НЕТ ₂ ( г ) + H ₂ O ( л ) ® HNO ₃ ( водн. ) + NO ( водн. )
г) Hg ₂ (C ₂ H ₃ O ₂) ₂ ( водн. ) + KCl ( водн. ) ® Hg ₂ Cl ₂ ( с ) + KC ₂ H ₃ O ₂ ( водн. )
ч) H ₃ PO ₄ ( водн. ) + Ba (OH) ₂ ( водн. ) ® H ₂ O ( л ) + Ba ₃ (PO ₄ ) ₂ ( с )
i) Co (NO ₃) ₃ ( водн. ) + (NH ₄) ₂ S ( водн. ) ® Co ₂ S ₃ ( s ) + NH ₄ НЕТ ₃ ( водн. )
j) CO ₂ ( г ) + CaSiO ₃ ( с ) + H ₂ O ( л ) ® SiO ₂ ( с ) + Ca (HCO ₃ ) ₂ ( водн. )
7.4: Как написать сбалансированные химические уравнения
Последнее обновление
Сохранить как PDF
Коэффициенты и индексы
Уравновешивание химического уравнения
Резюме
Словарь
Вклад и авторство
Цели обучения
Объясните роль индексов и коэффициентов в химических уравнениях.
Уравновесить химическое уравнение, когда дано несбалансированное уравнение.
Объясните роль Закона сохранения массы в химической реакции.
Несмотря на то, что химические соединения распадаются и новые соединения образуются в ходе химической реакции, атомы в реагентах не исчезают, и новые атомы не появляются, чтобы образовать продукты. В химических реакциях атомы никогда не создаются и не разрушаются. Те же атомы, которые присутствовали в реагентах, присутствуют в продуктах — они просто реорганизованы в разные структуры.В полном химическом уравнении две стороны уравнения должны присутствовать на сторонах реагента и продукта.
Коэффициенты и индексы
В химических уравнениях встречаются числа двух типов. Есть индексы, которые входят в химические формулы реагентов и продуктов; и есть коэффициенты, которые помещаются перед формулами, чтобы указать, сколько молекул этого вещества используется или производится.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Уравнения балансировки. Вы не можете изменить индексы в химической формуле, чтобы сбалансировать химическое уравнение; вы можете изменить только коэффициенты. Изменение индексов изменяет соотношение атомов в молекуле и получаемые в результате химические свойства. Например, вода (H ₂ O) и перекись водорода (H ₂ O ₂) являются химически разными веществами. H ₂ O ₂ разлагается на газ H ₂ O и газ O ₂ при контакте с металлической платиной, тогда как между водой и платиной такая реакция не происходит.
Нижние индексы являются частью формул, и после определения формул для реагентов и продуктов нижние индексы не могут быть изменены. Коэффициенты указывают количество каждого вещества, участвующего в реакции, и могут быть изменены, чтобы сбалансировать уравнение. Вышеприведенное уравнение показывает, что один моль твердой меди реагирует с двумя молями водного нитрата серебра с образованием одного моля водного нитрата меди (II) и двух атомов твердого серебра.
Уравновешивание химического уравнения
Поскольку идентичность реагентов и продуктов фиксирована, уравнение не может быть сбалансировано путем изменения индексов реагентов или продуктов. Это изменит химическую идентичность описываемых видов, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).
Самым простым и наиболее полезным методом уравновешивания химических уравнений является «проверка», более известная как метод проб и ошибок. Ниже приводится эффективный подход к уравновешиванию химического уравнения с использованием этого метода.
Шаги по уравновешиванию химического уравнения
Определите наиболее сложное вещество.
Начиная с этого вещества, выберите элемент (ы), который присутствует только в одном реагенте и одном продукте, если возможно. Отрегулируйте коэффициенты, чтобы получить одинаковое количество атомов этого элемента (ов) с обеих сторон.
Уравновесить многоатомные ионы (если они присутствуют в обеих частях химического уравнения) как единое целое.
Уравновесить оставшиеся атомы, обычно заканчивая наименее сложным веществом и при необходимости используя дробные коэффициенты.Если использовался дробный коэффициент, умножьте обе части уравнения на знаменатель, чтобы получить целые числа для коэффициентов.
Подсчитайте количество атомов каждого типа в обеих частях уравнения, чтобы убедиться, что химическое уравнение сбалансировано.
Пример \ (\ PageIndex {1} \): Горение гептана
Выровняйте химическое уравнение горения гептана (\ (\ ce {C_7H_ {16}} \)).
\ [\ ce {C_7H_ {16} (l) + O_2 (g) → CO_2 (g) + H_2O (g)} \ nonumber \]
Решение
Ступеньки Пример
1. Определите наиболее сложное вещество. Самым сложным веществом является вещество с наибольшим числом различных атомов, то есть \ (C_7H_ {16} \). Сначала предположим, что окончательное сбалансированное химическое уравнение содержит 1 молекулу или формульную единицу этого вещества.
2. Настройте коэффициенты.
а. Поскольку одна молекула н-гептана содержит 7 атомов углерода, нам нужно 7 молекул CO ₂, каждая из которых содержит 1 атом углерода, с правой стороны:
\ [\ ce {C7h26 (l) + O2 (g) →} \ underline {7} \ ce {CO2 (g) + h3O (g)} \ nonumber \]
7 атомов углерода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
г.Поскольку одна молекула н-гептана содержит 16 атомов водорода, нам нужно 8 молекул H ₂ O, каждая из которых содержит 2 атома водорода, с правой стороны:
\ [\ ce {C7h26 (l) + O2 (g) → 7 CO2 (g) +} \ underline {8} \ ce {h3O (g)} \ nonumber \]
16 атомов водорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
3. Уравновесить многоатомные ионы как единое целое. В этой реакции не рассматриваются многоатомные ионы.
4. Сбалансируйте оставшиеся атомы.
Атомы углерода и водорода теперь уравновешены, но у нас есть 22 атома кислорода справа и только 2 атома кислорода слева. Мы можем сбалансировать атомы кислорода, регулируя коэффициент перед наименее сложным веществом, O ₂, на стороне реагента:
\ [\ ce {C7h26 (l) +} \ underline {11} \ ce {O2 (g) → 7 CO2 (g) + 8h3O (g)} \ nonumber \]
22 атома кислорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
5. Проверьте свою работу. Уравнение теперь сбалансировано, и дробных коэффициентов нет: с каждой стороны по 7 атомов углерода, 16 атомов водорода и 22 атома кислорода. Всегда проверяйте, сбалансировано ли химическое уравнение.
Пример \ (\ PageIndex {2} \): сжигание изооктана
Сжигание изооктана (\ (\ ce {C_8H_ {18}} \))
\ [\ ce {C8h28 (l) + O2 (g) -> CO_2 (g) + H_2O (g)} \ nonumber \]
Решение
Предположение, что окончательное сбалансированное химическое уравнение содержит только одну молекулу или формульную единицу самого сложного вещества, не всегда верно, но это хорошее место для начала.При сжигании любого углеводорода с кислородом образуется углекислый газ и вода.
Ступеньки Пример
1. Определите наиболее сложное вещество. Самая сложная субстанция — это вещество с наибольшим числом различных атомов, то есть \ (\ ce {C8h28} \). Сначала предположим, что окончательное сбалансированное химическое уравнение содержит 1 молекулу или формульную единицу этого вещества.
2. Настройте коэффициенты.
а. Первый элемент, который появляется в реагентах только один раз, — это углерод: 8 атомов углерода в изооктане означает, что в продуктах должно быть 8 молекул CO ₂:
\ [\ ce {C8h28 (l) + O2 (g) ->} \ underline {8} \ ce {CO2 (g) + h3O (g)} \ nonumber \]
8 атомов углерода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
г.18 атомов водорода в изооктане означает, что в продуктах должно быть 9 молекул H ₂ O:
\ [\ ce {C8h28 (l) + O2 (g) -> 8CO2 (g) +} \ underline {9} \ ce {h3O (g)} \ nonumber \]
18 атомов водорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
3. Уравновесить многоатомные ионы как единое целое. В этой реакции не рассматриваются многоатомные ионы.
4. Сбалансируйте оставшиеся атомы.
Теперь атомы углерода и водорода уравновешены, но у нас 25 атомов кислорода справа и только 2 атома кислорода слева. Мы можем сбалансировать наименее сложное вещество, O ₂, но поскольку на молекулу O ₂ приходится 2 атома кислорода, мы должны использовать дробный коэффициент (\ (\ dfrac {25} {2} \)), чтобы сбалансировать атомы кислорода:
\ [\ ce {C8h28 (l) +} \ underline {\ dfrac {25} {2}} \ ce {O2 (g) → 8CO2 (g) + 9h3O (g)} \ nonumber \]
25 атомов кислорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
Уравнение теперь сбалансировано, но мы обычно пишем уравнения с целочисленными коэффициентами.Мы можем исключить дробный коэффициент, умножив все коэффициенты с обеих сторон химического уравнения на 2 :
.
\ [\ underline {2} \ ce {C8h28 (l) +} \ underline {25} \ ce {O2 (g) ->} \ underline {16} \ ce {CO2 (g) +} \ underline {18 } \ ce {h3O (g)} \ nonumber \]
5. Проверьте свою работу.
Сбалансированное химическое уравнение содержит 16 атомов углерода, 36 атомов водорода и 50 атомов кислорода с каждой стороны.
Уравновешивание уравнений требует от вас некоторой практики, а также некоторого здравого смысла. Если вы обнаружите, что используете очень большие коэффициенты или безуспешно потратили несколько минут, вернитесь и убедитесь, что вы правильно написали формулы реагентов и продуктов.
Пример \ (\ PageIndex {3} \): Осаждение хлорида свинца (II)
Смешивают водные растворы нитрата свинца (II) и хлорида натрия.Продуктами реакции являются водный раствор нитрата натрия и твердый осадок хлорида свинца (II). Напишите сбалансированное химическое уравнение этой реакции.
Решение
Ступеньки Пример
1. Определите наиболее сложное вещество.
Наиболее сложным веществом является хлорид свинца (II).
\ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водн.) + NaCl (водн.) → NaNO3 (водн.) + PbCl2 (s)} \ nonumber \]
2. Настройте коэффициенты.
В реагентах содержится вдвое больше ионов хлора, чем в продуктах. Поставьте 2 перед NaCl, чтобы уравновесить ионы хлора.
\ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водный раствор) +} \ underline {2} \ ce {NaCl (водный раствор) → NaNO3 (водный раствор) + PbCl2 (s)} \ nonumber \]
1 атом Pb как на стороне реагента, так и на стороне продукта
2 атома Na на стороне реагента, 1 атом Na на стороне продукта
2 атома Cl на сторонах реагента и продукта
3. Уравновесить многоатомные ионы как единое целое.
Нитрат-ионы все еще не сбалансированы. Поставьте 2 перед NaNO ₃. Результат:
\ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водный) + 2NaCl (водный) →} \ underline {2} \ ce {NaNO3 (водный раствор) + PbCl2 (s)} \ nonumber \]
1 атом Pb как на стороне реагента, так и на стороне продукта
2 атома Na как на стороне реагента, так и на стороне продукта
2 атома Cl на сторонах реагента и продукта
2 NO ₃ ^— атом как на стороне реагента, так и на стороне продукта
4. Сбалансируйте оставшиеся атомы. Нет необходимости балансировать оставшиеся атомы, потому что они уже уравновешены.
5. Проверьте свою работу.
\ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водн.) + 2NaCl (водн.) → 2NaNO3 (водн.) + PbCl2 (s)} \ nonumber \]
1 атом Pb как на стороне реагента, так и на стороне продукта
2 атома Na как на стороне реагента, так и на стороне продукта
2 атома Cl на сторонах реагента и продукта
2 NO ₃ ^— атом как на стороне реагента, так и на стороне продукта
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)
Все ли химические уравнения сбалансированы?
\ (\ ce {2Hg (ℓ) + O_2 (g) \ rightarrow Hg_2O_2 (s)} \)
\ (\ ce {C_2H_4 (г) + 2O_2 (г) → 2CO_2 (г) + 2H_2O (г)} \)
\ (\ ce {Mg (NO_3) _2 (s) + 2Li (s) \ rightarrow Mg (s) + 2LiNO_3 (s)} \)
Ответьте на
да
Ответ б
нет
Ответ c
да
Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)
Уравновесите следующие химические уравнения.
\ (\ ce {N2 (г) + O2 (г) → NO2 (г)} \)
\ (\ ce {Pb (NO3) 2 (водн.) + FeCl3 (водн.) → Fe (NO3) 3 (водн.) + PbCl2 (s)} \)
\ (\ ce {C6h24 (l) + O2 (g) → CO2 (g) + h3O (g)} \)
Ответьте на
N ₂ (г) + 2O ₂ (г) → 2NO ₂ (г)
Ответ б
3Pb (NO ₃) ₂ (водный) + 2FeCl ₃ (водный) → 2Fe (NO ₃) ₃ (водный) + 3PbCl ₂ (s)
Ответ c
2C ₆ H ₁₄ (л) + 19O ₂ (г) → 12CO ₂ (г) + 14H ₂ O (г)
Сводка
Чтобы быть полезным, химические уравнения всегда должны быть сбалансированы.Уравновешенные химические уравнения имеют одинаковое количество и тип каждого атома с обеих сторон уравнения.
Коэффициенты в сбалансированном уравнении должны быть простейшим целочисленным отношением. В химических реакциях масса всегда сохраняется.
Словарь
Химическая реакция — Процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в одно или несколько новых веществ.
Реагенты — Исходные вещества в реакции.
Продукты — Материалы, присутствующие в конце реакции.
Сбалансированное химическое уравнение — Химическое уравнение, в котором количество атомов каждого типа равно на двух сторонах уравнения.
Индексы — Часть химических формул реагентов и продуктов, указывающая количество атомов предыдущего элемента.
Коэффициент — Небольшое целое число, которое появляется перед формулой в сбалансированном химическом уравнении.
Материалы и авторство
Эта страница была создана на основе содержимого следующими участниками и отредактирована (тематически или всесторонне) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:
Как завершить химические реакции
Студенты-химики часто сбиваются с толку, когда их сначала просят провести химические реакции, но с периодической таблицей под рукой и некоторыми базовыми математическими навыками задача не так сложна, как может показаться.Чтобы завершить химическую реакцию, вам сначала нужно знать, какие реакции могут происходить и как ведут себя различные элементы.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Чтобы завершить химические реакции, сначала определите тип протекающей реакции. После этого шага процесс определяется элементными свойствами реагентов. Имейте в виду, что эти методы неточны; Вам может потребоваться сбалансировать свои химические уравнения после выполнения этих шагов, и вам может быть полезно подтвердить свои химические формулы с помощью ссылки, если вы делаете что-то более сложное, чем домашние задания.
Определите тип реакции
Посмотрите на реагенты, чтобы определить тип протекающей химической реакции. Это потребует некоторых базовых знаний об общих типах реакций: если есть один реагент, это реакция разложения; если два или более реагента могут соединяться, это реакция композиции. Если присутствуют кислород и углеводородный реагент, вероятно, это реакция горения. Два ионных соединения-реагента обычно указывают на реакцию двойного замещения, в то время как химически активный металл или галоген, реагирующий с менее химически активным металлом или галогеном, указывает на реакцию единственного замещения.Как только вы узнаете свой тип реакции, найдите соответствующий раздел и продолжайте.
Реакции разложения
Продуктами реакции будут отдельные компоненты реагирующего соединения: это могут быть элементы или более мелкие соединения. Используйте предыдущие знания о том, какие элементы встречаются в виде двухатомных молекул, чтобы заполнить правильные химические формулы, и ваша реакция будет завершена. Например, вода (H ₂ O) в качестве реагента будет создавать газообразный водород и кислород (H ₂ и O ₂) в качестве своих продуктов.
Состав Реакции
Продуктом реакции будет комбинация элементов или соединений, действующих как реагенты. Например, водород (H) и азот (N) объединяются с образованием HN. Заполните правильные химические формулы по этим строкам, и ваша реакция будет завершена.
Реакции горения
Продуктами реакции горения почти всегда будут вода (h3O) и диоксид углерода (CO2). Запишите продукты по этим строкам, и реакция будет полной.
Реакции двойного замещения
Продукты реакции двойного замещения будут подобны реагентам: анионы, второй из двух ионов, составляющих каждое соединение, будут обращены в продуктах. Например, AlCl3 и NaOH будут реагировать с образованием Al (OH) ₃ и NaCl. Заполните правильные химические формулы по этим строкам, и ваша реакция будет завершена.
Реакции однократного замещения
Продукты однократной реакции замещения будут невероятно похожи на реагенты: единственная молекула металла или галогена поменяется местами с молекулой металла или галогена в соединении реагента.Например, CaBr ₂ и Cl будут реагировать с образованием CaCl и Br. Заполните правильные химические формулы по этим строкам, и ваша реакция будет завершена.
Как сбалансировать химические уравнения: 3 простых шага
Химическое уравнение говорит вам, что происходит во время химической реакции. Сбалансированное химическое уравнение содержит правильное количество реагентов и продуктов, удовлетворяющих Закону сохранения массы.
В этой статье мы поговорим о том, что такое химическое уравнение, как уравновесить химические уравнения, и дадим вам несколько примеров, которые помогут в вашей практике уравновешивания химических уравнений.
Что такое химическое уравнение?
Проще говоря, химическое уравнение сообщает вам, что происходит в химической реакции . Вот как выглядит химическое уравнение:
Fe + O2 → Fe2O3
В левой части уравнения находятся реагенты. Это материалы, с которыми вы начинаете химическую реакцию.
В правой части уравнения находятся продукты. Продукты — это вещества, образованные в результате химической реакции.
Для того, чтобы химическая реакция была правильной, она должна удовлетворять так называемому Закону сохранения массы, , который гласит, что масса не может быть создана или разрушена во время химической реакции. Это означает, что каждая сторона химического уравнения должна иметь одинаковое количество массы, потому что количество массы нельзя изменить.
Если в вашем химическом уравнении массы в левой и правой частях уравнения различаются, вам необходимо сбалансировать химическое уравнение.
Как сбалансировать химические уравнения — объяснение и пример
Уравновешивание химических уравнений означает, что вы пишете химическое уравнение правильно, чтобы на каждой стороне стрелки было одинаковое количество массы.
В этом разделе мы собираемся объяснить, как сбалансировать химическое уравнение на примере реальной жизни, химическом уравнении, которое возникает, когда железо ржавеет:
Fe + O ₂ → Fe ₂ O ₃
# 1: Определите продукты и реагенты
Первым шагом в балансировании химического уравнения является определение ваших реагентов и ваших продуктов. Помните, ваши реагенты находятся в левой части уравнения. Товары находятся на правой стороне.
Для этого уравнения нашими реагентами являются Fe и O ₂. Наши продукты — это Fe ₂ и O3.
# 2: Запишите количество атомов
Затем вам нужно определить, сколько атомов каждого элемента присутствует на каждой стороне уравнения. Вы можете сделать это, посмотрев на индексы или коэффициенты. Если нет нижнего индекса или коэффициента, то у вас просто один атом чего-то.
Fe + O ₂ → Fe ₂ O ₃
Со стороны реагента у нас есть один атом железа и два атома кислорода.
Что касается продукта, у нас есть два атома железа и три атома кислорода.
Когда вы записываете количество продуктов, вы можете видеть, что уравнение не сбалансировано, потому что есть разные количества каждого атома на стороне реагента и на стороне продукта.
Это означает, что нам нужно добавить коэффициенты, чтобы сбалансировать это уравнение.
# 3: Добавить коэффициенты
Ранее я упоминал, что есть два способа определить, сколько атомов определенного элемента существует в химическом уравнении: взглянув на индексы и взглянув на коэффициенты.
Когда вы уравновешиваете химическое уравнение, вы меняете коэффициенты. Вы никогда не меняете индексы.
Коэффициент — это множитель целого числа. Чтобы сбалансировать химическое уравнение, вы добавляете эти целые числовые множители (коэффициенты), чтобы убедиться, что на каждой стороне стрелки находится одинаковое количество атомов.
Вот что важно помнить о коэффициентах: они применяются к каждой части продукта. Например, возьмите химическое уравнение воды: h3O. Если вы добавили коэффициент, чтобы получилось 2H ₂ O, то коэффициент будет кратен всем присутствующим элементам. Итак, 2H ₂ O означает, что у вас есть четыре атома водорода и два атома кислорода. Вы не просто умножаете против первого присутствующего элемента.
Итак, в нашем химическом уравнении (Fe + O ₂ → Fe ₂ O ₃) любой коэффициент, который вы добавляете к продукту, должен отражаться в реагентах.
Давайте посмотрим, как сбалансировать это химическое уравнение.
Что касается продукта, у нас есть два атома железа и три атома кислорода. Давайте сначала займемся железом.
При первом взгляде на это химическое уравнение вы можете подумать, что работает что-то вроде этого:
2Fe + O ₂ → Fe ₂ O ₃
Хотя это уравновешивает атомы железа (остается по два с каждой стороны), кислород все еще неуравновешен. Это означает, что нам нужно продолжать поиски.
Если взять в первую очередь железо, мы знаем, что будем работать с кратным двум, поскольку на стороне продукта присутствуют два атома железа.
Зная, что использовать два в качестве коэффициента не получится, давайте попробуем следующее кратное двум: четыре.
4Fe + O ₂ → 2Fe ₂ O ₃
Это создает баланс для железа, имея по четыре атома на каждой стороне уравнения. Кислород еще не совсем сбалансирован, но на стороне продукта у нас есть шесть атомов кислорода.Шесть кратно двум, поэтому мы можем работать с ним на стороне реагента, где присутствуют два атома кислорода.
Это означает, что мы можем записать наше сбалансированное химическое уравнение следующим образом:
4Fe + 3O ₂ → 3Fe ₂ O ₃
3 Великих Источника Балансировки Химических Уравнений Практика
Есть много мест, где вы можете практиковать балансирование химических уравнений онлайн.
Вот несколько мест с практическими задачами, которые вы можете использовать:
Уравновешивание химических уравнений: основные выводы
Уравновешивание химических уравнений кажется сложным, но на самом деле это не так уж сложно!
Ваша главная цель при балансировке химических уравнений — убедиться, что на каждой стороне стрелки химического уравнения присутствует одинаковое количество реагентов и продуктов.
Что дальше?
Ищете другие руководства по химии ? У нас есть статьи, в которых рассматриваются шесть примеров физических и химических изменений, 11 правил растворимости и константа растворимости (K _sp ), а также информация по AP Chem, IB Chemistry и Regents Chemistry.
Пишете исследовательскую работу для школы, но не знаете, о чем писать? В нашем справочнике по темам исследовательских работ содержится более 100 тем в десяти категориях, так что вы можете быть уверены, что найдете идеальную тему для себя.
Хотите узнать о самых быстрых и простых способах конвертации между градусами Фаренгейта и Цельсия? Мы вас прикрыли! Ознакомьтесь с нашим руководством по лучшим способам преобразования Цельсия в Фаренгейта (или наоборот).
Вы изучаете облака в своем классе естественных наук? Получите помощь в определении различных типов облаков с помощью нашего экспертного руководства.
14.2 Уравновешивание химических уравнений | Представляет химическое изменение
Уравновесить следующие уравнения:
\ [\ text {Mg} + \ text {O} _ {2} \ rightarrow \ text {MgO} \]
Решение пока недоступно
\ [\ text {Ca} + \ text {H} _ {2} \ text {O} \ rightarrow \ text {Ca (OH)} _ {2} + \ text {H} _ {2} \]
Решение пока недоступно
\ [\ text {CuCO} _ {3} + \ text {H} _ {2} \ text {SO} _ {4} \ rightarrow \ text {CuSO} _ {4} + \ text {H} _ {2 } \ text {O} + \ text {CO} _ {2} \]
Решение пока недоступно
\ [\ text {CaCl} _ {2} + \ text {Na} _ {2} \ text {CO} _ {3} \ rightarrow \ text {CaCO} _ {3} + \ text {NaCl} \]
Решение пока недоступно
\ [\ text {C} _ {12} \ text {H} _ {22} \ text {O} _ {11} + \ text {O} _ {2} \ rightarrow \ text {CO} _ {2} + \ text {H} _ {2} \ text {O} \]
Решение пока недоступно
Хлорид бария реагирует с серной кислотой с образованием сульфата бария и соляной кислоты.
Решение пока недоступно
Этан \ ((\ text {C} _ {2} \ text {H} _ {6}) \) реагирует с кислородом с образованием диоксида углерода и пара.
Решение пока недоступно
Карбонат аммония часто используется как нюхательная соль. Сбалансируйте следующую реакцию для разложение карбоната аммония: \ (\ text {(NH} _ {4} \ text {)} _ {2} \ text {CO} _ {3} \ text {(s)} \ rightarrow \ text {NH} _ {3} \ text {(aq)} + \ text {CO} _ {2} \ text {(g)} + \ text {H} _ {2} \ text {O (l) } \)
Решение пока недоступно
Водородные топливные элементы чрезвычайно важны в развитии альтернативных источников энергии.Многие из эти клетки работают, взаимодействуя вместе с газами водорода и кислорода с образованием воды, реакция, которая также производит электричество. Сбалансируйте следующее уравнение: \ (\ text {H} _ {2} \ text {(g)} + \ text {O} _ {2} \ text {(g)} \ rightarrow \ text {H} _ {2} \ text {O (l)} \)
Решение пока недоступно
Синтез аммиака \ ((\ text {NH} _ {3}) \), прославленный немецким химиком Фрицем Габером в в начале 20 века, это одна из важнейших реакций в химической промышленности.Сбалансировать для получения аммиака используется следующее уравнение: \ [\ text {N} _ {2} \ text {(g)} + \ text {H} _ {2} \ text {(g)} \ rightarrow \ text {NH} _ {3} \ text {(g)} \]
Решение пока недоступно
химических реакций
химических реакций
Химическая промышленность Реакция
Поскольку атомы не создаются и не разрушаются в химическом реакции, общая масса продуктов в реакции должна быть такая же, как и общая масса реагентов.
Химические уравнения
Химические реакции описываются химическими уравнениями.
Пример: реакция между водородом и кислородом с образованием вода представлена следующим уравнением.
2 ч ₂ + O ₂ 2 H ₂ O
Часто бывает полезно указать, реагенты или продукты являются твердыми телами, жидкостями или газами, написав s , l , или г в скобках после символа реагентов или продукты, как показано в следующих уравнениях.
2 H ₂ ( г ) + O ₂ ( г ) 2 H ₂ O ( г )
2 Al ( с ) + Fe ₂ O ₃ ( с ) Al ₂ O ₃ ( с ) + 2 Fe ( л )
Потому что так много реакций происходит, когда решения двух растворенные в воде вещества смешиваются, специальный символ, водн., , используется для описания этих водных растворов .
Процесс растворения образца в воде будет обозначается следующими уравнениями.
H ₂ O
C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ( с ) C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ( водн. )
Химическое уравнение — это утверждение того, что может случиться , не обязательно что произойдет .Следующее уравнение, например, не гарантирует, что водород будет реагировать с кислород с образованием воды.
2 H ₂ ( г ) + O ₂ ( г ) 2 H ₂ O ( г )
Можно наполнить баллон смесью водорода. и кислород, и вы обнаружите, что никакой реакции не происходит, пока вы не коснетесь воздушный шар с пламенем.Сбалансированное уравнение этой реакции описывает соотношение между количествами водорода и потребляется кислорода и образуется вода, если или когда эта реакция инициирован.
Уравнения на атомной и макроскопическая шкала
Химические уравнения могут использоваться для представления того, что происходит на либо в атомном, либо в макроскопическом масштабе.
2 H ₂ ( г ) + O ₂ ( г ) 2 H ₂ O ( г )
Это уравнение можно прочитать одним из следующих способов.
Если или когда водород вступает в реакцию с кислородом, две молекулы водорода и одна молекула кислорода расходуются на каждые две молекулы воды.
Если или когда водород вступает в реакцию с кислородом, два моля водород и один моль кислорода расходуются на каждый произведено два моля воды.
Химические уравнения должны быть сбалансированы — они должны иметь то же самое количество атомов каждого элемента в обеих частях уравнения.В качестве в результате масса реагентов должна быть равна массе продукты реакции. В атомном масштабе следующие уравнение сбалансировано, поскольку общая масса реагентов равна равняется массе изделий.
2 H ₂ ( г ) + O ₂ ( г ) 2 H ₂ O ( г )
2 x 2 а.е.м. + 32 а.е.м. 2 x 18 а.е.м.
36 а.е.м. 36 а.е.м.
В макроскопическом масштабе он уравновешен, потому что масса два моля водорода и один моль кислорода равны массе двух молей воды.
2 H ₂ ( г ) + O ₂ ( г ) 2 H ₂ O ( г )
2 x 2 г + 32 г 2 x 18 г
36 г 36 г
Балансирующий химикат Уравнения
Не существует последовательности правил, которым можно было бы слепо следовать, чтобы получить сбалансированное химическое уравнение.Управляйте коэффициентами написано перед формулами реагентов и продуктов до тех пор, пока количество атомов каждого элемента по обе стороны от уравнения такие же.
Обычно неплохо взяться за самую легкую часть проблема первая.
Пример: рассмотрим, что происходит, когда пропан (C ₃ H ₈) горит на воздухе с образованием CO ₂ и H ₂ О. Первый то, что нужно искать, когда балансирующие уравнения являются отношениями между двумя сторонами уравнения.
_____ C ₃ H ₈ + _____ O ₂ _____ CO ₂ + _____ H ₂ O
Легче сбалансировать атомы углерода и водорода в уравнения, чем атомы кислорода в этой реакции, потому что все атомы углерода в пропане попадают в CO ₂ и все атомы водорода попадают в H ₂ O, но некоторые из атомы кислорода попадают в каждое соединение. Это означает, что нет способ предсказать количество молекул O ₂, которые расходуется в этой реакции до тех пор, пока вы не узнаете, сколько CO ₂ и образуются молекулы H ₂ O.
Для начала отметим, что в каждая молекула C ₃ H ₈. Таким образом, три CO ₂ молекулы образуются для каждого C ₃ H ₈ молекула израсходована.
1 C ₃ H ₈ + _____ O ₂ 3 CO ₂ + _____ H ₂ O
Если в каждом восемь атомов водорода C ₃ H ₈ молекулы должно быть восемь атомов водорода, или четыре H ₂ O молекулы в правой части уравнения.
1 C ₃ H ₈ + _____ O ₂ 3 CO ₂ + 4 H ₂ O
Теперь, когда атомы углерода и водорода уравновешены, мы можем попробуйте уравновесить атомы кислорода. В нем шесть атомов кислорода. три молекулы CO ₂ и четыре атома кислорода в четырех H ₂ O молекулы. Чтобы сбалансировать 10 атомов кислорода в продуктах этого реакции нам понадобится пять молекул O ₂ среди реагенты.
1 С ₃ В ₈ + 5 О ₂ 3 CO ₂ + 4 H ₂ O
Теперь есть три атома углерода, восемь атомы водорода и 10 атомов кислорода с каждой стороны уравнения. Таким образом, сбалансированное уравнение этой реакции записывается как следует.
C ₃ H ₈ ( г ) + 5 O ₂ ( г ) 3 CO ₂ ( г ) + 4 H ₂ O ( г )
Мольные отношения
Сбалансированное химическое уравнение позволяет предсказать, что произойдет. когда происходит реакция.Мольное отношение преобразует моль одного соединения в сбалансированное химическое уравнение в моли другого соединения.
Пример: фейерверк, освещающий небо каждую четверть Июль основан на реакции магния и кислорода на образуют оксид магния.
2 мг ( с ) + O ₂ ( г ) 2 MgO ( с )
Вычисленное уравнение реакции можно использовать для построить два единичных факторов , которые описывают соотношение между количеством потребляемого магния и кислорода в этой реакции.
Сосредоточив внимание на элементах этой проблемы, мы можем выбрать правильное мольное соотношение для преобразования молей магния в эквивалентное количество молей кислорода. Предположим, например, что мы хотим рассчитать количество молей кислорода, необходимое для сжигания 0,40 моль металлического магния.
0.40 моль Mg х 1 моль O ₂ = 0,20 моль O ₂
2 моль Mg
Прогноз массы Потребляемые реагенты или продукты, выделяемые в химической реакции
Сбалансированные химические уравнения могут использоваться для прогнозирования соотношение между количествами израсходованных реагентов и количества продуктов, образующихся в химической реакции.
Пример: чтобы спрогнозировать количество кислорода, которое необходимо вдохнуть. чтобы переварить 10,0 грамма сахара, мы можем предположить, что сахар в нашем диета приходит к нам как C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ молекулы и что наши тела сжигают этот сахар в соответствии с следующее уравнение.
C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ( s ) + 12 O ₂ ( г ) 12 CO ₂ ( г ) + 11 H ₂ O ( л )
Возможно, лучший способ начать — это спросить: «Что мы пытаетесь найти? «, а затем резюмируйте важные части информация в проблеме.
Цель : Узнать, сколько граммов O ₂ расходуется при сжигании 10,0 граммов сахара.
Факт : Начнем с 10 граммов сахара.
Факт : Сахар имеет формулу C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁.
Факт : Рассчитанное уравнение этой реакции может быть написано следующим образом.
С ₁₂ В ₂₂ О ₁₁ + 12 О ₂ 12 CO ₂ + 11 H ₂ O
Поскольку мы знаем молекулярную массу сахара, мы можем преобразовать известную массу сахара на количество молей сахара.
Теперь у нас есть сбалансированное химическое уравнение, и мы знаем количество моль сахара в образце . Как шаг к цель задачи мы можем вычислить количество моль кислорода израсходовано в реакции. Уравнение для этого реакция предполагает, что 12 моль O ₂ расходуются на каждый моль сахара в этой реакции. Таким образом, мы можем вычислить количество молей кислорода, необходимое для сжигания 0.02921 моль сахар следующим образом.
Теперь у нас есть необходимая информация для достижения цели наш расчет. Нам известно количество O ₂, израсходованное в эта реакция выражается в молях, и мы можем вычислить массу 0,3505 моль O ₂ от молекулярной массы кислород.
Согласно этому расчету требуется 11,2 грамма O ₂ для сжигания 10.0 грамм сахара.
Ограничивающие реагенты
Требуется 1,70 г аммиака и 4,00 г кислорода, чтобы получают 3,00 грамма оксида азота по следующей реакции.
4 NH ₃ ( г ) + 5 O ₂ ( г ) 4 НО ( г ) + 6 H ₂ O ( г )
Что произойдет с количеством NO, произведенного в этом реакция, если оставить количество O ₂ прежним (4.00 г) но увеличивает количество присутствующего NH ₃ изначально? Выход реакции останется прежним. Нет сколько бы NH ₃ мы ни добавили в систему, не более НЕТ образуется, потому что реакция исчерпывает O ₂ до того, как расходуется весь NH ₃. Когда это происходит, реакция должна прекратиться. Независимо от того, сколько NH ₃ добавлено в система, мы не можем получить более 3,00 граммов NO с 4,00 граммы кислорода.
Когда O ₂ не хватает для потребления всего NH ₃ в реакции количество O ₂ ограничивает количество НЕТ, что может быть произведено. Таким образом, кислород — это предел . реагент в этой реакции. Потому что там еще NH ₃ чем нам нужно, это избыток реагента .
Концепция ограничивающего реагента важна, потому что химики часто запускаются реакции, в которых только ограниченное количество одного из реагенты присутствует.
Ключом к ограничению проблем с реагентами является следующая последовательность шагов.
Помните, что у вас есть ограничивающий реагент проблема или, по крайней мере, рассмотрите возможность того, что может быть ограниченное количество одного из реагенты.
Предположим, что один из реагентов является ограничивающим реагент.
Посмотрите, достаточно ли у вас другого реагента для потреблять материал, который вы считали ограничивающий реагент.
Если да, то ваше исходное предположение было правильным.
Если вы этого не сделаете, предположите, что другой реагент является ограничивающий реагент и проверьте это предположение.
После того, как вы определили ограничивающий реагент, рассчитать количество образовавшегося продукта.
Сбалансированные химические уравнения — Введение в химические реакции — OCR Gateway — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — OCR Gateway
Сбалансированное уравнение моделирует химическую реакцию с использованием формул реагентов и продуктов.Он показывает количество единиц каждого задействованного вещества.
Уравновешивание уравнения
Если вы просто напишете уравнение, заменив имена формулами, оно может не сбалансироваться. Число атомов каждого элемента слева должно быть таким же, как и справа.
Чтобы сбалансировать несбалансированное уравнение, вам нужно добавить числа слева от одной или нескольких формул. Вот один из способов выяснить, как это сделать для реакции между азотом и водородом.
Шаг Результат
Проверьте, равное ли количество атомов каждого элемента с обеих сторон.Здесь нет. N ₂ + H ₂ → NH ₃
Слева два атома азота, а справа только один, поэтому слева от NH ₃ добавляется большая двойка. . N ₂ + H ₂ → 2NH ₃
Слева два атома водорода, но (2 × 3) = 6 справа, поэтому перед Н ₂. N ₂ + 3H ₂ → 2NH ₃
Проверьте, равное ли количество элементов на обеих сторонах.Есть. (два атома азота и шесть атомов водорода)
Добавьте символы состояния, если они требуются. N ₂ (г) + 3H ₂ (г) → 2NH ₃ (г)
В сбалансированных уравнениях отображаются только формулы, но не названия. Балансирующее число умножает все атомы в веществе рядом с ним.
Государственные символы
Сбалансированные уравнения часто включают символы состояния в скобках после каждой формулы. Они показывают физическое состояние этого вещества.
9 92 a325q
Обозначение состояния Значение
(с) Твердое вещество
(л) Жидкость
(г) Газ
Водный раствор
Водный раствор образуется при растворении вещества в воде.
Государственные символы полезны, потому что они показывают, на что похоже вещество. Например:
H ₂ O (л) — жидкая вода, но H ₂ O (г) — водяной пар
HCl (г) — газообразный хлористый водород, а HCl (водный) — соляная кислота
Вопрос
Металлический натрий реагирует с водой с образованием раствора гидроксида натрия и газообразного водорода.Напишите сбалансированное уравнение реакции, включая государственные символы.
Выявить ответ

Author: alexxlab

Атом	Количество в реагентах	Количество в товарах
С	2 (в C ₂ H ₆)	1 (в CO ₂)
H	6 (дюйм C ₂ H ₆)	2 (дюйм H ₂ O)
O	2 (дюйм О ₂)	3 (2 дюйма CO ₂ + 1 дюйм H ₂ O)

Атом	Число в реагентах	Количество в продуктах
Al	1 (в алюминиевом корпусе)	2 (в Al ₂ SO ₄)
H	2 (дюйм H ₂ SO ₄)	2 (дюйм H ₂)
S	1 (дюйм H ₂ SO ₄)	3 (в Al ₂ (SO ₄) ₃)
O	4 (дюйм H ₂ SO ₄)	12 (в Al ₂ (SO ₄) ₃)

Ступеньки	Пример
1. Определите наиболее сложное вещество.	Самым сложным веществом является вещество с наибольшим числом различных атомов, то есть \ (C_7H_ {16} \). Сначала предположим, что окончательное сбалансированное химическое уравнение содержит 1 молекулу или формульную единицу этого вещества.
2. Настройте коэффициенты.	а. Поскольку одна молекула н-гептана содержит 7 атомов углерода, нам нужно 7 молекул CO ₂, каждая из которых содержит 1 атом углерода, с правой стороны: \ [\ ce {C7h26 (l) + O2 (g) →} \ underline {7} \ ce {CO2 (g) + h3O (g)} \ nonumber \] 7 атомов углерода как на стороне реагента, так и на стороне продукта г.Поскольку одна молекула н-гептана содержит 16 атомов водорода, нам нужно 8 молекул H ₂ O, каждая из которых содержит 2 атома водорода, с правой стороны: \ [\ ce {C7h26 (l) + O2 (g) → 7 CO2 (g) +} \ underline {8} \ ce {h3O (g)} \ nonumber \] 16 атомов водорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
3. Уравновесить многоатомные ионы как единое целое.	В этой реакции не рассматриваются многоатомные ионы.
4. Сбалансируйте оставшиеся атомы.	Атомы углерода и водорода теперь уравновешены, но у нас есть 22 атома кислорода справа и только 2 атома кислорода слева. Мы можем сбалансировать атомы кислорода, регулируя коэффициент перед наименее сложным веществом, O ₂, на стороне реагента: \ [\ ce {C7h26 (l) +} \ underline {11} \ ce {O2 (g) → 7 CO2 (g) + 8h3O (g)} \ nonumber \] 22 атома кислорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
5. Проверьте свою работу.	Уравнение теперь сбалансировано, и дробных коэффициентов нет: с каждой стороны по 7 атомов углерода, 16 атомов водорода и 22 атома кислорода. Всегда проверяйте, сбалансировано ли химическое уравнение.

Ступеньки	Пример
1. Определите наиболее сложное вещество.	Самая сложная субстанция — это вещество с наибольшим числом различных атомов, то есть \ (\ ce {C8h28} \). Сначала предположим, что окончательное сбалансированное химическое уравнение содержит 1 молекулу или формульную единицу этого вещества.
2. Настройте коэффициенты.	а. Первый элемент, который появляется в реагентах только один раз, — это углерод: 8 атомов углерода в изооктане означает, что в продуктах должно быть 8 молекул CO ₂: \ [\ ce {C8h28 (l) + O2 (g) ->} \ underline {8} \ ce {CO2 (g) + h3O (g)} \ nonumber \] 8 атомов углерода как на стороне реагента, так и на стороне продукта г.18 атомов водорода в изооктане означает, что в продуктах должно быть 9 молекул H ₂ O: \ [\ ce {C8h28 (l) + O2 (g) -> 8CO2 (g) +} \ underline {9} \ ce {h3O (g)} \ nonumber \] 18 атомов водорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта
3. Уравновесить многоатомные ионы как единое целое.	В этой реакции не рассматриваются многоатомные ионы.
4. Сбалансируйте оставшиеся атомы.	Теперь атомы углерода и водорода уравновешены, но у нас 25 атомов кислорода справа и только 2 атома кислорода слева. Мы можем сбалансировать наименее сложное вещество, O ₂, но поскольку на молекулу O ₂ приходится 2 атома кислорода, мы должны использовать дробный коэффициент (\ (\ dfrac {25} {2} \)), чтобы сбалансировать атомы кислорода: \ [\ ce {C8h28 (l) +} \ underline {\ dfrac {25} {2}} \ ce {O2 (g) → 8CO2 (g) + 9h3O (g)} \ nonumber \] 25 атомов кислорода как на стороне реагента, так и на стороне продукта Уравнение теперь сбалансировано, но мы обычно пишем уравнения с целочисленными коэффициентами.Мы можем исключить дробный коэффициент, умножив все коэффициенты с обеих сторон химического уравнения на 2 : . \ [\ underline {2} \ ce {C8h28 (l) +} \ underline {25} \ ce {O2 (g) ->} \ underline {16} \ ce {CO2 (g) +} \ underline {18 } \ ce {h3O (g)} \ nonumber \]
5. Проверьте свою работу.	Сбалансированное химическое уравнение содержит 16 атомов углерода, 36 атомов водорода и 50 атомов кислорода с каждой стороны. Уравновешивание уравнений требует от вас некоторой практики, а также некоторого здравого смысла. Если вы обнаружите, что используете очень большие коэффициенты или безуспешно потратили несколько минут, вернитесь и убедитесь, что вы правильно написали формулы реагентов и продуктов.

Ступеньки	Пример
1. Определите наиболее сложное вещество.	Наиболее сложным веществом является хлорид свинца (II). \ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водн.) + NaCl (водн.) → NaNO3 (водн.) + PbCl2 (s)} \ nonumber \]
2. Настройте коэффициенты.	В реагентах содержится вдвое больше ионов хлора, чем в продуктах. Поставьте 2 перед NaCl, чтобы уравновесить ионы хлора. \ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водный раствор) +} \ underline {2} \ ce {NaCl (водный раствор) → NaNO3 (водный раствор) + PbCl2 (s)} \ nonumber \] 1 атом Pb как на стороне реагента, так и на стороне продукта 2 атома Na на стороне реагента, 1 атом Na на стороне продукта 2 атома Cl на сторонах реагента и продукта
3. Уравновесить многоатомные ионы как единое целое.	Нитрат-ионы все еще не сбалансированы. Поставьте 2 перед NaNO ₃. Результат: \ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водный) + 2NaCl (водный) →} \ underline {2} \ ce {NaNO3 (водный раствор) + PbCl2 (s)} \ nonumber \] 1 атом Pb как на стороне реагента, так и на стороне продукта 2 атома Na как на стороне реагента, так и на стороне продукта 2 атома Cl на сторонах реагента и продукта 2 NO ₃ ^— атом как на стороне реагента, так и на стороне продукта
4. Сбалансируйте оставшиеся атомы.	Нет необходимости балансировать оставшиеся атомы, потому что они уже уравновешены.
5. Проверьте свою работу.	\ [\ ce {Pb (NO3) 2 (водн.) + 2NaCl (водн.) → 2NaNO3 (водн.) + PbCl2 (s)} \ nonumber \] 1 атом Pb как на стороне реагента, так и на стороне продукта 2 атома Na как на стороне реагента, так и на стороне продукта 2 атома Cl на сторонах реагента и продукта 2 NO ₃ ^— атом как на стороне реагента, так и на стороне продукта

	H ₂ O
C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ( с )		C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ( водн. )

2 H ₂ ( г )	+	O ₂ ( г )	2 H ₂ O ( г )
2 x 2 а.е.м.	+	32 а.е.м.	2 x 18 а.е.м.

	36 а.е.м.		36 а.е.м.

0.40 моль Mg	х	1 моль O ₂	=	0,20 моль O ₂
		2 моль Mg

Шаг	Результат
Проверьте, равное ли количество атомов каждого элемента с обеих сторон.Здесь нет.	N ₂ + H ₂ → NH ₃
Слева два атома азота, а справа только один, поэтому слева от NH ₃ добавляется большая двойка. .	N ₂ + H ₂ → 2NH ₃
Слева два атома водорода, но (2 × 3) = 6 справа, поэтому перед Н ₂.	N ₂ + 3H ₂ → 2NH ₃
Проверьте, равное ли количество элементов на обеих сторонах.Есть.	(два атома азота и шесть атомов водорода)
Добавьте символы состояния, если они требуются.	N ₂ (г) + 3H ₂ (г) → 2NH ₃ (г)

Обозначение состояния	Значение
(с)	Твердое вещество
(л)	Жидкость
(г)	Газ
Водный раствор

Уравнения химических реакций: свойства, коэффициенты и схемы

Что такое химические уравнения

Виды химических реакций

Коэффициенты в уравнениях химических реакций

Алгоритм составления уравнений химических реакций

Учите химию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду

Как составляются уравнения химических реакций?

Урок 13. Составление химических уравнений – HIMI4KA

Химическое уравнение

Уравнивание химических реакций

Коэффициенты в уравнениях химических реакций

Разбор химической формулы в Python

2 ответа

Похожие вопросы:

Простые химические уравнения. Как составить уравнение химической реакции: последовательность действий

Составление формул по валентности

Что такое уравнение

Алгоритм действий

Важные аспекты

Окислительно-восстановительные взаимодействия

Ионные уравнения

Заключение

Составление уравнений

Как легко решать химические уравнения. Как уравнять химическое уравнение: правила и алгоритм

Составление уравнений

Составление формул по валентности

Что такое уравнение

Алгоритм действий

Важные аспекты

Окислительно-восстановительные взаимодействия

Ионные уравнения

Заключение

Теоретические особенности

Составление бинарных формул по валентности

Инструкция по составлению уравнения

Пример реакции горения

Пример реакции замещения

Заключение

Химические уравнения: как решать максимально эффективно

Химические задания: виды

Как решать уравнения химических реакций

Задачи, которые решаются с использованием уравнений химических реакций

Химические уравнения: как решать

Основные правила составления химических уравнений

Расстановка коэффициентов в химическом уравнении

2.1: Балансировка химических реакций — Chemistry LibreTexts

7.4: Как написать сбалансированные химические уравнения

Коэффициенты и индексы

Уравновешивание химического уравнения

Сводка

Словарь

Материалы и авторство

Как завершить химические реакции

TL; DR (слишком долго; не читал)

Определите тип реакции

Реакции разложения

Состав Реакции

Реакции горения

Реакции двойного замещения

Реакции однократного замещения

Как сбалансировать химические уравнения: 3 простых шага

Что такое химическое уравнение?

Как сбалансировать химические уравнения — объяснение и пример

# 1: Определите продукты и реагенты

# 2: Запишите количество атомов

# 3: Добавить коэффициенты

3 Великих Источника Балансировки Химических Уравнений Практика

Уравновешивание химических уравнений: основные выводы

Что дальше?

14.2 Уравновешивание химических уравнений | Представляет химическое изменение

химических реакций

Сбалансированные химические уравнения — Введение в химические реакции — OCR Gateway — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — OCR Gateway

Уравновешивание уравнения

Государственные символы

Author: alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики