Примеры уравнений по химии с ответами

Урок 13. Составление химических уравнений

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:

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 H 2 O получается в результате. Но если записать перед соответствующими молекулярными формулами численные коэффициенты, которые укажут сколько молекул каждого сорта принимает участие в реакции, то мы получим полное химическое уравнение реакции.

Для того, чтобы завершить составление химического уравнения (1), нужно помнить одно простое правило: в левой и правой частях уравнения должно присутствовать одинаковое число атомов каждого сорта, поскольку в ходе химической реакции не возникает новых атомов и не происходит уничтожение имевшихся. Данное правило основывается на законе сохранения массы, который мы рассмотрели в начале главы.

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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

Но этого можно и не делать, поскольку все коэффициенты уравнения не обязательно должны быть целочисленными. Правильнее даже составить уравнение, исходя из одной молекулы ТНТ:

Полное химическое уравнение (9) несет в себе много информации. Прежде всего оно указывает исходные вещества — реагенты, а также продукты реакции. Кроме того, оно показывает, что в ходе реакции индивидуально сохраняются все атомы каждого сорта. Если умножить обе части уравнения (9) на число Авогадро N_A=6,022·10 23 , мы сможем утверждать, что 4 моля ТНТ реагируют с 21 молями 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:

• C 7 H 5 N 3 O 6 = 227,13 г/моль
• O 2 = 31,999 г/моль
• CO 2 = 44,010 г/моль
• H 2 O = 18,015 г/моль
• N 2 = 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:

Но необязательно в химической реакции должны участвовать индивидуальные молекулы. Например, реакция известняка CaCO 3 и соляной кислоты HCl, с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl 2 и диоксида углерода CO 2 :

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:

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 Ca 2+ , 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.

Примеры уравнений по химии с ответами

Какое уравнение соответствует реакции разложения?

1)

2)

3)

4)

Рассмотрим каждую реакцию:

1) реакция разложения

2) реакция обмена

3) реакция замещения

4) реакция замещения

Правильный ответ указан под номером 1.

Какое уравнение соответствует реакции обмена?

1)

2)

3)

4)

Рассмотрим каждую реакцию:

1) реакция замещения

2) реакция замещения

3) реакция обмена

4) реакция соединения

Правильный ответ указан под номером 3.

Аналоги к заданию № 50: 2225 Все

Какое уравнение соответствует реакции замещения?

1)

2)

3)

4)

Рассмотрим каждую реакцию:

1) реакция обмена

2) реакция соединения

3) реакция замещения

4) реакция разложения

Правильный ответ указан под номером 3.

Аналоги к заданию № 72: 4801 Все

В реакцию разложения, сопровождающуюся изменением степени окисления, вступает

1)

2)

3)

4)

В реакцию разложения, сопровождающуюся изменением степени окисления, вступает перманганат калия:

Правильный ответ указан под номером 4.

Гидроксид магния-нерастворимое основание(осадок)и оно раскладывается под температурой на оксид мет.и воду.

Кристина, но при этом не изменяется степень окисления.

В реакцию замещения вступают между собой

1) и

2) и

3) и

4) и

Реакция замещения − это реакция простого вещества со сложным, в результате которой получаются другое простое вещество и другое сложное. Из представленных вариантов простое вещество есть только в варианте 3.

Решение типовых задач по химии

Оглавление

Введение

Решение школьных задач по химии может представлять некоторые трудности для школьников, поэтому мы выкладываем ряд примеров решений основный типов задач школьной химии с подробным разбором.

Для решения задач по химии необходимо знать ряд формул, указанных в таблице ниже. грамотно пользуясь этим нехитрым набором можно решить практически любую задачу из курса химии.

Вычисление массы определённого количества вещества

Задание:

Определить массу 5 моль воды (Н₂О).

Решение:

1. Рассчитать молярную массу вещества, используя периодическую таблицу Д. И. Менделеева. Массы всех атомов округлять до единиц, хлора — до 35,5.
   M(H₂O)=2×1+16=18 г/моль
2. Найти массу воды по формуле:
   m = ν×M(H₂O)= 5 моль × 18 г/моль = 90 г
3. Записать ответ:
   Ответ: масса 5 моль воды равна 90 г

Вычисление массовой доли растворенного вещества

Задание:

Вычислить массовую долю соли (NaCl) в растворе, полученном при растворении в 475 г воды 25 г соли.

Решение:

1. Записать формулу для нахождения массовой доли:
   ω(%) = (m_в-ва/m_р-ра)×100%
2. Найти массу раствора.
   m_р-ра= m(H₂O) + m(NaCl) = 475 + 25 = 500 г
3. Вычислить массовую долю, подставив значения в формулу.
   ω(NaCl) = (m_в-ва/m_р-ра)×100% = (25/500)×100%=5%
4. Записать ответ.
   Ответ: массовая доля NaCl составляет 5%

Расчет массы вещества в растворе по его массовой доле

Задание:

Сколько граммов сахара и воды необходимо взять для получения 200 г 5 % раствора?

Решение:

1. Записать формулу для определения массовой доли растворённого вещества.
   ω=m_в-ва/m_р-ра → m_в-ва = m_р-ра×ω
2. Вычислить массу соли.
   m_{в-ва (соли)} = 200×0,05=10 г
3. Определить массу воды.
   m(H₂O) = m_(р-ра) — m_(соли) = 200 — 10 = 190 г
4. Записать ответ.
   Ответ: необходимо взять 10 г сахара и 190 г воды

Определение выхода продукта реакции в % от теоретически возможного

Задание:

Вычислить выход нитрата аммония (NH₄NO₃) в % от теоретически возможного, если при пропускании 85 г аммиака (NH₃) в раствор азотной кислоты (HNO₃), было получено 380 г удобрения.

Решение:

1. Записать уравнение химической реакции и расставить коэффициенты
   NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃
2. Данные из условия задачи записать над уравнением реакции.
   

   m = 85 г	mпр. = 380 г
   NH3	+	HNO3	=	NH4NO3

3. Под формулами веществ рассчитать количество вещества согласно коэффициентам как произведение количества вещества на молярную массу вещества:
   

   m = 85 г	mпр. = 380 г
   NH3	+	HNO3	=	NH4NO3
   1 моль	1 моль
   m = 1×17 г	m = 1×80 г

4. Практически полученная масса нитрата аммония известна (380 г). С целью определения теоретической массы нитрата аммония составить пропорцию
   85/17=х/380
   
5. Решить уравнение, определить х.
   х=400 г теоретическая масса нитрата аммония
6. Определить выход продукта реакции (%), отнеся практическую массу к теоретической и умножить на 100%
   η=m_пр./m_теор.=(380/400)×100%=95%
7. Записать ответ.
   Ответ: выход нитрата аммония составил 95%.

Расчет массы продукта по известной массе реагента, содержащего определённую долю примесей

Задание:

Вычислить массу оксида кальция (СаО), получившегося при обжиге 300 г известняка (СаСО₃), содержащего 10 % примесей.

Решение:

1. Записать уравнение химической реакции, поставить коэффициенты.
   СаСО₃ = СаО + СО₂
2. Рассчитать массу чистого СаСО₃, содержащегося в известняке.
   ω(чист.) = 100% — 10% = 90% или 0,9;
   m(CaCO₃) = 300×0,9=270 г
3. Полученную массу СаСО₃ записать над формулой СаСО₃ в уравнении реакции. Искомую массу СаО обозначить через х.
   

   270 г	х г
   СаСО3	=	СаО	+	СО2

4. Под формулами веществ в уравнении записать количество вещества (согласно коэффициентам); произведения количеств веществ на их молярную массу (молекулярная масса СаСО₃ = 100 , СаО = 56 ).
   

   270 г	х г
   СаСО3	=	СаО	+	СО2
   1 моль	1 моль
   m = 1× 100 г	m = 1× 56 г

5. Составить пропорцию.
   270/100=х/56
6. Решить уравнение.
   х = 151,2 г
7. Записать ответ.
   Ответ: масса оксида кальция составит 151, 2 г

Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта реакции

Задание:

Сколько г аммиачной селитры (NH₄NO₃) можно получить при взаимодействии 44,8 л аммиака (н. у.) с азотной кислотой, если известно, что практический выход составляет 80 % от теоретически возможного?

Решение:

1. Запишите уравнение химической реакции, расставьте коэффициенты.
   NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃
2. Данные условия задачи напишите над уравнением реакции. Массу аммиачной селитры обозначьте через х.
   

   44,8 л	х г
   NH3	+	HNO3	=	NH4NO3

3. Под уравнением реакции напишите:
   а) количество веществ согласно коэффициентам;
   б) произведение молярного объёма аммиака на количество вещества; произведение молярной массы NH₄NO₃ на количество вещества.

Определение массы продукта, если один из реагентов взят в избытке

Задание:

14 г оксида кальция (СаО) обработали раствором, содержащем 37,8 г азотной кислоты (HNO₃). Вычислите массу продукта реакции.