Уравнение соединения химия 8 класс

Разработка уроков химии в 8-м классе по теме «Уравнения химических реакций. Типы химических реакций»

Разделы: Химия

Урок № 1.Уравнения химических реакций. Реакции соединения

Цели

• Образовательные: рассмотреть сущность реакций соединения. Научить учащихся составлять уравнения реакций соединения.
• Развивающие: развить умения, опираясь на знание химии, формулировать несложные проблемы, гипотезы, обобщать; формировать навыки само- и взаимоконтроля.
• Воспитывающие: продолжить формирование научного мировоззрения учащихся, воспитывать культуру общения через работу в парах «ученик-ученик», «учитель-ученик»; воспитывать у учащихся наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу.

Оборудование и реактивы: Мультимедийная установка, колбы с кислородом, ложечка для сжигания веществ, красный фосфор, сера, уголек, стакан с водой, индикатор лакмус, видеомагнитофон, видеокассета 8 класс (Собрание демонстрационных опытов для средней общеобразовательной школы. Современный гуманитарный университет, 2000).

1. Организационный момент. Организация учащихся на усвоение новых знаний, умений навыков.

2. Актуализация знаний.

Мы изучаем главу «Изменения, происходящие с веществами» и знаем, что изменения могут быть физическими и химическими.

• В чем отличие химического явления от физического?
• По каким признакам можно определить, что произошла химическая реакция?
• Какому закону, связанному с массой веществ, подчиняются все химические реакции?
• Дайте формулировку этого закона.

Вам известно, что все явления подразделяются на физические и химические. Химические явления, или химические реакции можно записать с помощью химических уравнений.

Сегодня перед нами стоит задача — изучить один из типов химических реакций, научиться данные реакции распознавать среди всех химических реакций, уметь применять закон сохранения массы веществ к этим реакциям.

3. Изучение нового материала.

Для того, чтобы познакомить вас с реакциями, я проведу ряд опытов (СЛАЙД 2).

Демонстрационный опыт 1. Горение красного фосфора в кислороде.

По каким признакам можно сказать, что произошла химическая реакция?

Подставьте в схему проведенной реакции

Фосфор + кислород ->оксид фосфора (V)

Вместо названий веществ их химические формулы P + O₂ -> P₂O₅

Посмотрите на схему реакции. Не нарушает ли она закон сохранения массы веществ? Число атомов элементов до и после реакции неодинаково.

Чтобы этот закон соблюдался, необходимо составить уравнение химической реакции, расставив коэффициенты 4P + 5O₂ -> 2P₂O₅

Демонстрационный опыт 2. Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой.

В колбу с оксидом фосфора (V) наливаю воду. Что вы наблюдаете? Чтобы определить, образовалось ли новое вещество, добавлю в колбу индикатор лакмус. По какому признаку можно сказать, что произошла химическая реакция? (Раствор окрасился в красный цвет).

Схема реакции: Оксид фосфора (V) + вода -> фосфорная кислота

Демонстрационный опыт 3. Горение серы в кислороде.

Схема реакции: Сера + кислород -> оксид серы (IV)

Подставьте в эту схему формулы веществ: S + O₂ = SO₂

Необходимы здесь коэффициенты?

Демонстрационный опыт 4. Взаимодействие оксида серы (IV) с водой.

В колбу с оксидом серы (IV) наливаю воду. Что наблюдаете? Чтобы определить, образовалось ли новое вещество, добавлю в колбу индикатор лакмус. По окраске лакмуса определите среду раствора.

Схема этой реакции: Оксид серы(IV) + вода -> сернистая кислота

Подставьте в схему формулы веществ: SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Необходимы здесь коэффициенты?

Видеокассета Демонстрация взаимодействия брома и алюминия.

Схема этой реакции: Алюминий + бром ->бромид алюминия

Подставьте в схему формулы веществ: Al + Br₂ -> AlBr₃

Расставьте коэффициенты: 2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

Обратите внимание, сколько веществ вступило в этих реакциях и сколько веществ образовалось?

СЛАЙД 4. Такой тип реакций относится к реакциям соединения.

Запись определения в тетрадь: Реакцией соединения называется реакция, в результате которой из двух или более простых или сложных веществ образуется одно сложное вещество.

Соединение простых веществ в одно сложное вещество: А + В = АВ

Соединение двух бинарных веществ в одно трехэлементное сложное вещество: АВ + СВ = АСВ₂

4. Закрепление материала.

СЛАЙД 5. На экране написаны схемы химических реакций разного типа. Выберите реакции соединения, запишите их схемы в тетрадь и расставьте коэффициенты.

Класс работает самостоятельно, затем ученик зачитывает выписанные схемы, обосновывает свой выбор и расставляет коэффициенты.

5. Заключительная часть.

Подведение итогов, выставление оценок, домашнее задание. (Приложение 1)

Урок № 2. Реакции разложения

Цели

Обучающие: рассмотреть сущность реакций разложения, научить учащихся писать уравнения реакций разложения.
• Развивающие: развивать умения формулировать несложные проблемы, обобщать, делать выводы.
• Воспитывающие: Продолжить формирование научного мировоззрения учащихся; воспитывать культуру общения через работу в парах, а также наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу.

Оборудование и реактивы: мультимедийная установка, лабораторный штатив с пробирками, свежеприготовленный гидроксид меди (II), спиртовка, видеомагнитофон, видеокассета 8 класс (Собрание демонстрационных опытов для средней общеобразовательной школы. Современный гуманитарный университет, 2000)

1. Организационный момент. Организация учащихся на усвоение новых знаний, умений и навыков

2 Актуализация знаний.

СЛАЙД 6. Проверка домашнего задания.

СЛАЙД 7. Самостоятельная работа в парах.

Проверка на экране.

3. Изучение нового материала.

С каким типом реакций мы познакомились на прошлом уроке? Отличаются ли реакции, с которыми вы сейчас работали, от реакций соединения? Сколько веществ было до реакции и сколько образовалось в результате этих реакций? Как вы думаете, как могут называться данные реакции? Тема урока сегодня — реакции разложения.

СЛАЙД 8. Демонстрационный опыт Разложение гидроксида меди (II) при нагревании.

В пробирке свежеприготовленный гидроксид меди(II). Нагреваю пробирку, что вы можете сказать о признаках химической реакции? Вещество черного цвета — оксид меди (II). Вторым продуктом реакции является вода. Мы видим, что в реакцию вступило одно соединение, а в результате реакции получилось два.

Схема этой реакции: гидроксид меди (II) -> оксид меди(II) + вода

Подставьте в эту схему формулы веществ: Cu(OH)₂ -> CuO + H₂O

Видеокассета Разложение воды под действием электрического тока.

Схема этой реакции: Вода -> водород + кислород

Подставьте в эту схему формулы веществ: H₂O -> H₂ + O₂

Видеокассета Разложение карбоната кальция при нагревании

Схема этой реакции: карбонат кальция a оксид кальция + оксид углерода (IV)

Подставьте в схему формулы веществ: CaCO3 -> CaO + CO₂

СЛАЙД 9. Попробуйте дать определение реакциям разложения.

Реакцией разложения называется такая реакция, в результате которой из одного вещества образуется несколько простых или сложных веществ.

Разложение сложного вещества на два (несколько) простых веществ: АВ = А + В

Разложение трехэлементного сложного вещества на два бинарных вещества: АСВ₂ = АВ + ВС

4. Закрепление материала.

Вы изучили два типа химических реакций — реакции разложения и соединения. Продолжаем работать парами. СЛАЙД 10.

5. Заключительная часть. Подведение итогов, домашнее задание (Приложение 2).

Урок № 3. Реакции замещения

Цели

• Обучающая: рассмотреть новый тип реакций — реакции замещения; научить учащихся писать реакции замещения; формировать умение предсказывать продукты реакций замещения.
• Развивающая: развивать умения ставить несложные проблемы, формулировать гипотезы и проводить их опытную проверку, совершенствовать умения работать с лабораторным оборудованием и реактивами; продолжить формирование умений оформлять результаты учебного эксперимента; развивать способность к само- и взаимоконтролю.
• Воспитывающая: продолжить формирование научного мировоззрения учащихся; воспитывать культуру общения через работу в парах, а также наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу.

Оборудование и реактивы: мультимедийная установка, карточки с заданиями для самостоятельной работы «Реакции разложения, соединения», лабораторный штатив с пробирками, гранулы цинка, железный гвоздик, растворы соляной кислоты и сульфата меди(II).

1. Организационный момент. Организация учащихся на усвоение новых знаний, умений и навыков.

2. Актуализация знаний.

Фронтальный опрос (во время которого один ученик на доске выписывает уравнения реакций соединения, другой — уравнения реакций разложения из домашнего задания)

С реакциями каких типов вы познакомились на прошлых уроках? Дайте определение реакции соединения. Какая реакция называется реакцией разложения. Для чего в схемах химических реакций расставляют коэффициенты?

СЛАЙД 11. Проверка домашнего задания.

Самостоятельная работа (СЛАЙД 12).

3. Изучение нового материала.

Лабораторная работа (Приложение 3). Для того, чтобы познакомиться с новым типом реакций, проведем ряд опытов.

Схема данной реакции: цинк + соляная кислота -> хлорид цинка + водород

Подставьте в эту схему формулы веществ : Zn + HCl -> ZnCl₂ + H₂

Расставьте коэффициенты. Zn + 2HCl ->ZnCl₂ + H₂

Из уравнения реакции видно, какой газ выделился, запишите вывод.

Давайте проанализируем, что же произошло в результате реакции: взаимодействуют простое вещество цинк и сложное вещество — соляная кислота.

Атомы простого вещества заместили атомы элемента, стоящего в сложном на первом месте.

Схема данной реакции: железо + сульфат меди (II) -> сульфат железа (II) + медь

Подставьте в эту схему формулы веществ: Fe + CuSO₄ ->FeSO₄ + Cu

Снова взаимодействуют простое и сложное вещества. Запишите вывод.

Демонстрационный опыт Взаимодействие натрия с водой.

Схема данной реакции: Na + HOH ->

Попробуйте самостоятельно записать продукты реакции: Na + HOH -> NaOH + H₂

Расставьте коэффициенты: 2Na + 2H₂O -> 2NaOH + H₂

Какие вещества и как взаимодействуют на этот раз?

СЛАЙД 14. Рассмотрим цветную схему на экране, которая отображает механизм реакции.

Простое вещество взаимодействует со сложным, при этом атомы простого вещества замещают один из видов атомов в сложном веществе и образуются новые вещества — простое и сложное.

Как могут называться такие реакции?

Запись определения реакций замещения в тетрадь. А + ВС =АС + В

4. Закрепление материала.

Сегодня вы познакомились еще с одним типом реакций — реакциями замещения. Теперь для закрепления полученных знаний, выполните упражнения. СЛАЙД 15, СЛАЙД 16.

5. Заключительная часть

Подведение итогов, домашнее задание (Приложение 4).

Урок № 4. Реакции обмена

Цели

• Обучающие: объяснить сущность реакций обмена; научить учащихся писать уравнения реакций обмена.
• Развивающие: развить умения ставить несложные проблемы, формулировать гипотезы и проводить их опытную проверку, опираясь на знания химии; совершенствовать умения работать с лабораторным оборудованием и реактивами, оформлять результаты учебного эксперимента; формировать способности к адекватному само- и взаимоконтролю.
• Воспитывающие: продолжить формирование научного мировоззрения учащихся; воспитывать культуру общения через работу в парах «Ученик — ученик», «учитель — ученик», воспитывать такие качества личности, как наблюдательность, пытливость, инициатива, стремление к самостоятельному поиску.

Оборудование и реактивы: мультимедийная установка, карточки с заданиями для самостоятельной работы, карточки со схемами реакций обмена, растворы хлорида бария, сульфата магния, сульфата железа (II), гидроксида натрия, соляной кислоты, фенолфталеина, лабораторный штатив с пробирками.

1. Организационный момент. Организация учащихся на усвоение новых знаний, умений и навыков.

2. Актуализация знаний

СЛАЙД 17, 18. Проверка домашнего задания: два ученика пишут на доске, затем с помощью экрана проверяем, в это время беседа со всем классом.

Фронтальная беседа

Самостоятельная работа. СЛАЙД 19.

Проверка самостоятельной работы: СЛАЙД 20 (1 вариант), СЛАЙД 21 (2 вариант)

Подводя итог самостоятельной работы, можно сказать, вам известны три типа химических реакций: реакции соединения, разложения, замещения. Перед нами стоит задача изучить еще один тип химических реакций.

3. Изучение нового материала.

Для того, чтобы познакомиться с новым типом реакций, проведем ряд опытов.

Лабораторная работа (инструкция по проведению работы на столах, повторение правил ТБ).

Результаты работы записываются в таблицу. (Приложение 5)

Схема реакции: Хлорид бария + сульфат магния -> хлорид магния + сульфат бария

Подставьте в эту схему формулы веществ: BaCl₂ + MgSO₄ -> MgCl₂ + BaSO₄

Как определить, какой из продуктов реакции выпал в осадок? Определите с помощью таблицы растворимости, что является в данной реакции осадком. Запишите вывод.

Проанализируем, что произошло в данной реакции. Какие вещества вступили в реакцию, что произошло? Взаимодействуют два сложных вещества, при этом они обмениваются своими составными частями.

Схема данной реакции: Сульфат железа (II) + гидроксид натрия ->

Подставьте в схему формулы: FeSO₄ + NaOH ->

И попробуйте самостоятельно, глядя на предыдущее уравнение, записать продукты этой реакции. Снова взаимодействуют два сложных вещества и обмениваются составными частями

Расставьте коэффициенты: FeSO₄ + 2NaOH -> Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

Какое вещество выпало в осадок? Запишите вывод.

Запишем схему реакции: NaOH + HCl ->

Попробуйте самостоятельно записать уравнение реакции. Взаимодействуют два сложных вещества и обмениваются составными частями.

NaOH + HCl -> NaCl + HOH

Зачем при проведении этого опыта мы использовали фенолфталеин? В результате реакции произошло изменение щелочной среды раствора на нейтральную. Увидеть это нам помог индикатор фенолфталеин.

СЛАЙД 23. Рассмотрим цветную схему на экране, которая отображает механизм реакции.

Взаимодействуют два сложных вещества, которые обмениваются своими составными частями.

Нетрудно догадаться, как называется данный тип реакций.

Запись определения реакций обмена в тетрадь.

В опыте № 3 мы рассмотрели реакцию обмена между кислотой и щелочью. Эту реакцию называют реакцией нейтрализации. Мы в дальнейшем познакомимся с ними поближе.

4. Закрепление материала.

Составление уравнений реакций обмена требует знание формул веществ, умение составлять формулы веществ, расставлять коэффициенты.

На карточках вам предложены схемы реакций обмена. Попробуйте написать уравнения реакций. Есть ли среди этих реакций реакции нейтрализации?

(Работа в парах, с последующей проверкой на экране.) СЛАЙД 24, 25

5. Заключительная часть

Подведение итогов, выставление оценок, домашнее задание (Приложение 6)

Урок № 5. Уравнения химических реакций. Типы химических реакций. Обобщение

Цели

• Обучающая: обобщение и систематизация знаний о типах химических реакций. Закрепление умений составлять уравнения химических реакций.
• Развивающая: формирование комплекса общеучебных познавательных умений — логически мыслить, анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, аргументировать и отстаивать свою точку зрения.
• Воспитывающая: формирование коммуникативных и организационных умений.

Оборудование и реактивы: Карточки с заданиями, листы с таблицей для выполнения заданий, периодическая система химических элементов, таблица растворимости, медные стружки, гранулы цинка, стружки магния, железный гвоздик, нитрат серебра, хлорид бария, серная кислота, сульфат меди (II), гидроксид натрия, соляная кислота, нитрат свинца (II), иодид калия, сульфат натрия, сульфат железа (II), гидроксид калия, лабораторный штатив с пробирками.

1. Организационный момент. Класс делится на 5 групп по 5 человек. В группе должны быть как сильные, так и слабые ученики. Инструктаж по выполнению работы. Инструктаж по ТБ.

2. Групповая самостоятельная работа. (Приложение 7)

Выполнение и проверка каждого задания строго регламентированы временными рамками, за соблюдением которых следит учитель. Учащиеся выполняют задания в таблице на отдельных листах.

Действуя по заданной схеме, каждый ученик выполняет пять заданий и осуществляет проверка пяти аналогичных заданий.

На выполнение и проверку заданий отводится в общем 30 минут. По истечении этого времени учитель собирает таблицы с выполненными заданиями. На оставшиеся 10 минут выдает каждому учащемуся карточку с индивидуальным заданием.

3. Индивидуальная лабораторная работа. (Приложение 8)

Провести взаимодействия между выданными веществами, указать признаки реакций, определить их тип, назвать полученные вещества. Полученные результаты занести в таблицу.

4. Заключительная часть. Подведение итогов, выставление отметок за работу на уроке наиболее активным учащимся.

Уравнения химических реакций

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 979.

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 979.

Запись химического взаимодействия, отражающая количественную и качественную информацию о реакции, называют уравнением химических реакций. Записывается реакция химическими и математическими символами.

Основные правила

Химические реакции предполагают превращение одних веществ (реагентов) в другие (продукты реакции). Это происходит благодаря взаимодействию внешних электронных оболочек веществ. В результате из начальных соединений образуются новые.

Чтобы выразить ход химической реакции графически, используются определённые правила составления и написания химических уравнений.

В левой части пишутся изначальные вещества, которые взаимодействуют между собой, т.е. суммируются. При разложении одного вещества записывается его формула. В правой части записываются полученные в ходе химической реакции вещества. Примеры записанных уравнений с условными обозначениями:

• CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓+ Na₂SO₄;
• CaCO₃ = CaO + CO₂↑;
• 2Na₂O₂ + 2CO₂ → 2Na₂CO₃ + O₂↑;
• CH₃COONa + H₂SO₄(конц.) → CH₃COOH + NaHSO₄;
• 2NaOH + Si + H₂O → Na₂SiO₃ + H₂↑.

Коэффициенты перед химическими формулами показывают количество молекул вещества. Единица не ставится, но подразумевается. Например, уравнение Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂ показывает, что из одной молекулы бария и двух молекул воды получается по одной молекуле гидроксида бария и водорода. Если пересчитать количество водорода, то и справа, и слева получится четыре атома.

Обозначения

Для составления уравнений химических реакций необходимо знать определённые обозначения, показывающие, как протекает реакция. В химических уравнениях используются следующие знаки:

• → – необратимая, прямая реакция (идёт в одну сторону);
• ⇄ или ↔ – реакция обратима (протекает в обе стороны);
• ↑ – выделяется газ;
• ↓ – выпадает осадок;
• hν – освещение;
• t° – температура (может указываться количество градусов);
• Q – тепло;
• Е(тв.) – твёрдое вещество;
• Е(газ) или Е(г) – газообразное вещество;
• Е(конц.) – концентрированное вещество;
• Е(водн.) – водный раствор вещества.

Вместо стрелки (→) может ставиться знак равенства (=), показывающий соблюдение закона сохранения вещества: и слева, и справа количество атомов веществ одинаково. При решении уравнений сначала ставится стрелка. После расчёта коэффициентов и уравнения правой и левой части под стрелкой подводят черту.

Условия реакции (температура, освещение) указываются сверху знака протекания реакции (→,⇄). Также сверху подписываются формулы катализаторов.

Какие бывают уравнения

Химические уравнения классифицируются по разным признакам. Основные способы классификации представлены в таблице.

Признак

Реакции

Описание

Пример

По изменению количества реагентов и конечных веществ

Из простого и сложного вещества образуются новые простые и сложные вещества

Несколько веществ образуют новое вещество

Из одного вещества образуется несколько веществ

Обмен составными частями (ионами)

По выделению тепла

По типу энергетического воздействия

Действие электрического тока

Действие высокой температуры

По агрегатному состоянию

Существует понятие химического равновесия, присущее только обратимым реакциям. Это состояние, при котором скорости прямой и обратной реакции, а также концентрации веществ равны. Такое состояние характеризуется константой химического равновесия.

При внешнем воздействии температуры, давления, света реакция может смещаться в сторону уменьшения или увеличения концентрации определённого вещества. Зависимость константы равновесия от температуры выражается с помощью уравнений изобары и изохоры. Уравнение изотермы отражает зависимость энергии и константы равновесия. Эти уравнения показывают направление протекания реакции.

Рис. 3. Уравнения изобары, изохоры и изотермы.

Что мы узнали?

В уроке химии 8 класса была рассмотрена тема уравнений химических реакций. Составление и написание уравнений отражает ход химической реакции. Существуют определённые обозначения, показывающие состояние веществ и условия протекания реакции. Выделяют несколько видов химических реакций по разным признакам: по количеству вещества, агрегатному состоянию, поглощению энергии, энергетическому воздействию.

Как решать химические уравнения — схемы и примеры решения для разных реакций

Основные термины и понятия

Составление уравнений химических реакций невозможно без знания определённых обозначений, показывающих, как проходит реакция. Объединение атомов, имеющих одинаковый ядерный заряд, называют химическим элементом. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Первые совпадают с числом атомного номера элемента, а значение вторых может варьироваться. Простейшими веществами называют элементы, состоящие из однотипных атомов.

Любой химический элемент описывается с помощью символов, условно обозначающих структуру веществ. Формулы являются неотъемлемой частью языка науки. Именно на их основе составляют уравнения и схемы. По своей сути они отражают количественный и качественный состав элементов. Например, запись HNO3 сообщает, что в соединении содержится одна молекула азотной кислоты, а оно само состоит из водорода, азота и кислорода. При этом в состав одного моля азотной кислоты входит по одному атому водорода и азота и 3 кислорода.

Символика элементов, условное обозначение, представляет собой химический язык. В значке содержится информация о названии, массовом числе и порядковом номере. Международное обозначение принято, согласно периодической таблице Менделеева, разработанной в начале 1870 года.

Взаимодействующие между собой вещества называются реагентами, а образующиеся в процессе реакции — продуктами. Составление и решение химических уравнений фактически сводится к определению результатов реакций, поэтому просто знать формулы веществ мало, нужно ещё уметь подбирать коэффициенты. Располагаются они перед формулой и указывают на количество молекул или атомов, принимающих участие в процессе. С правой стороны от химического вещества ставится индекс, указывающий место элемента в системе.

Записывают уравнения в виде цепочки, в которой указываются все стадии превращения вещества начиная с левой части. Вначале пишут формулы элементов в исходном состоянии, а затем последовательно их преобразование.

Виды химических реакций

Химические явления характеризуются тем, что из двух и более элементов образуются новые вещества. Уравнения описывают эти процессы. Впервые с объяснениями протекания реакций знакомят в восьмом классе средней образовательной школы на уроках неорганической химии. Ученикам демонстрируют опыты, в которых явно наблюдаются различия в протекании реакций.

Всего существует 4 типа химического взаимодействия веществ:

1. Соединение. В реакцию могут вступать 2 простых вещества: металл и неметалл или неметалл и неметалл. Например, алюминий с серой образуют сульфид алюминия. Кислород, взаимодействуя с водородом, превращается в воду. Объединятся могут 2 оксида с растворимым основанием, как оксид кальция с водой: CaO + H2O = Ca (OH)2 или основной оксид с кислотным: CaO + SO3 = CaSO4.
2. Разложение. Это процесс обратный реакции соединения: было одно вещество, а стало несколько. Например, при пропускании электрического тока через воду получается водород и кислород, а при нагревании известняка 2 оксида: CaCO3 = CaO + CO2.
3. Замещение. В реакцию вступают 2 элемента. Один из них простой, а второй сложный. В итоге образуются 2 новых соединения, при котором атом простого вещества заменяет сложный, как бы вытесняя его. Условие протекания процесса: простое вещество должно быть более активным, чем сложное. Например, Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2. Величину активности можно узнать из таблицы ряда электрохимических напряжений.
4. Обмен. В этом случае между собой реагируют 2 сложных элемента, обменивающиеся своими составными частями. Условием осуществления такого типа реакции является обязательное образование воды, газа или осадка. Например, CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O. Чтобы узнать, смогут ли вещества прореагировать, используют таблицу растворимости.

Основными признаками химических реакций является изменение цвета, выделение газа или образование осадка. Различают их по числу веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся продуктов. Правильное определение типа реакции особо важно при составлении химических уравнений, а также определения свойств и возможностей веществ.

Окислительно-восстановительный процесс

Составление большинства реакций сводится к подбору коэффициентов. Но при этом могут возникнуть трудности с установлением равновесия, согласно закону сохранения массы веществ. Чаще всего такая ситуация возникает при решении заданий, связанных с расстановкой количества атомов в уравнениях окислительно-восстановительных процессов.

Под ними принято понимать превращения, протекающие с изменением степени окисления элементов. При окислении происходит процесс передачи атомом электронов, сопровождающийся приобретением им положительного заряда или ионом, после чего он становится нейтральным. При этом также происходит процесс восстановления, связанный с присоединением элементарных частиц атомом.

Для составления уравнений необходимо определить восстановитель, окислитель и число участвующих в реакции электронов. Коэффициенты же подбирают с помощью метода электронно-ионного баланса (полуреакций). Его суть состоит в установлении равенства путём уравнивания количества электронов, отдаваемых одним элементом и принимаемым другим.

Классический алгоритм

В основе решения задач этим методом — закон сохранения массы. Согласно ему, совокупная масса элементов до реакции и после остаётся неизменной. Другими словами, происходит перегруппировка частиц. Если рассматривать решение химического уравнения поэтапно, оно будет состоять из трёх шагов:

1. Написания формул элементов, вступающих в реакцию с левой стороны.
2. Указания справа формулы образующихся веществ.
3. Уравнивания числа атомов с добавлением коэффициентов.

Перед тем как переходить к сложным соединениям, лучше всего потренироваться на простых. Например, нужно составить уравнение, описывающее взаимодействие двух сложных веществ: гидроксида натрия и серной кислоты. При таком соединении образуется сульфат натрия и вода.

Согласно алгоритму, в левой части уравнения необходимо записать реагенты, а в правой продукты реакции: NaOH + H2SO 4 → Na 2SO4 + H2O. Теперь следует уравнять коэффициенты. Начинают с первого элемента. В примере это натрий. В правой части содержится 2 его атома, а в левой один, поэтому необходимо возле реагента поставить цифру 2. Затем нужно уровнять водород. В результате получится выражение: 2 NaOH + H2SO 4 → Na2 SO4 +2H2O.

Ещё одним наглядным примером является процесс реакции тринитротолуола с кислородом. При их взаимодействии образуется: C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2. Исходя из того, что слева находится нечётное число атомов H и N, а справа чётное, нужно их уравнять: 2C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2.

Теперь становится понятным, что 14 и 10 атомов углерода и водорода должны образовать 14 долей диоксида и 5 молекул воды. При этом 6 атомов азота превратятся в 3. Итоговое уравнение будет выглядеть как 2C7H5N3O6 + 10,5O2 → 14CO2 + 5H2O + 3N2.

Перед тем как начинать тренировку по составлению уравнений, следует научиться расставлять валентность. Это параметр, равный числу соединившихся атомов каждого элемента. Фактически это способность к соединению. Например, в формуле NH3 валентность атома азота равна 3, а водорода 1.

Решение методом полуреакций

Алгоритм для решения примеров химических уравнений проще рассмотреть на конкретном задании. Пускай необходимо описать процесс окисления пирита азотной кислоты с малой концентрацией: FeS2 + HNO3. Решать этот пример необходимо в следующей последовательности:

1. Определить продукты реакции. Так как кислота является сильным окислителем, сера получит максимальную степень оксидации S6+, а железо Fe3+. HNO3 может восстановиться до одного из двух состояний NO2 или NO.
2. Исходя из состава ионов и правила, что вещества, переходящие в газовую форму или плохо растворимые, записываются в молекулярном виде, верным будет записать: FeS2 — Fe3+ + 2SO2−4. Гидролизом можно пренебречь.
3. В записи уравнивают кислород. Для этого в левую часть добавляют 8 молекул воды, а в правую 16 ионов водорода: FeS2 + 8H20 — Fe3+ + 2SO2−4 + 16H+. Так как заряда в левой части нет, а в правой он равный +15, то серное железо должно будет отдать 15 электронов. Значит, уравнение примет вид: FeS2 + 8H20 — 15e → Fe3+ + 2SO2−4 + 16H+.
4. Теперь переходят к реакции восстановления нитрата иона: NO-3 →NO. Для её составления нужно отнять у оксида азота 2 атома кислорода. Делают это путём прибавления к левой части 4 ионов водорода, а правой — 2 молекул воды. В итоге получится: NO-3 + 4H+ → NO + 2H2O.
5. Полученную формулу уравнивают добавлением к левой части 3 электронов: NO-3 + 4H+ 3e → NO + 2H2O.
6. Объединяют найденные выражения и записывают результат: FeS2 + 8H20 + 5NO-3 + 20H+ → Fe3+ + 2SO2−4 + 16H+ + 5NO + 10H2O.

Уравнение можно сократить на 16H + и 8H2O. В итоге получится сокращённое выражение окислительно-восстановительной реакции: FeS2 + 5NO — 3 + 4 H + = Fe3 + + 2SO 2- 4 + 5NO + 2H2O.

Такой алгоритм считается классическим, но для упрощения понимания лучше использовать способ электронного баланса. Процесс восстановления переписывают как N5+ + 3e → N2+. Степень же окисления составить сложнее. Сере нужно приписать степень 2+ и учесть, что на 1 атом железа приходится 2 атома серы: FeS2 → Fe3++ 2S6+. Запись общего баланса будет выглядеть: FeS2 + 5N5+ = Fe3+ + 2S6+ + 5N2+.

Пять молекул потратятся на окисление серного железа, а ещё 3 на образование Fe (NO3)3. После уравнения двух сторон запись реакции примет вид, аналогичный полученному с использованием предыдущего метода.

Использование онлайн-расчёта

Простые уравнения решать самостоятельно довольно просто. Но состоящие из сложных веществ могут вызвать трудности даже у опытных химиков. Чтобы получить точную формулу и не подбирать вручную коэффициенты, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами. При этом их использовать сможет даже пользователь, не особо разбирающийся в науке.

Чтобы расстановка коэффициентов в химических уравнениях онлайн происходила автоматически, нужно лишь подключение к интернету и исходные данные. Система самостоятельно вычислит продукты реакции и уравняет обе стороны формулы. Интересной особенностью таких сайтов является не только быстрый и правильный расчёт, но и описание правил с алгоритмами, по которому выполняются действия.

После загрузки калькулятора в веб-обозревателе единственное, что требуется от пользователя — правильно ввести реагенты в специальные формы латинскими буквами и нажать кнопку «Уравнять». Иногда возникает ситуация, когда запись сделана верно, но коэффициенты не расставляются. Это происходит, если суммы в уравнении могут быть подсчитаны разными способами. Характерно это для реакций окисления. В таком случае нужно заменить фрагменты молекул на любой произвольный символ. Таким способом можно не только рассчитать непонятное уравнение, но и выполнить проверку своих вычислений.