Расстановка коэффициентов в уравнениях химических реакций

Программная расстановка коэффициентов в химических уравнениях / Хабр

Введение

Все, кто когда-нибудь изучал химию, знают, что это наука сложная и в многих моментах не совсем понятная. Например, у учеников средних и старших классов часто возникают проблемы с решением химических задач и уравнений. Поэтому они часто ищут ответ на задание с помощью химических калькуляторов. Но большинство программ этого класса нельзя назвать калькулятором — они не считают, а только проверяют результат в базе данных. Этот способ имеет очень большой недостаток — программа не выдаст результат, если уравнения реакции не будет в базе. Поэтому есть необходимость использовать алгоритм, который даст возможность находить коэффициенты программно. И такой алгоритм существует.

Алгоритм расстановки коэффициентов

Возьмём для примера уравнение KMnO₄+K₂SO₃+H₂SO₄->K₂SO₄+MnSO₄+H₂O
Сначала нужно построить для него матрицу. Молекулы используются в качестве столбца, атомы — в качестве строки. В ячейку записывается количество атомов в молекуле. Сначала разбираем левую часть. Должно получиться так:

Затем таким же образом обрабатываем правую часть уравнения, но с одним отличием — ставить нужно отрицательное число. После этого матрица должна обрести такой вид:

Эту матрицу уже можно решать. Но ответ, который мы получим, может быть правильным с точки зрения математики, а не химии. Поэтому к матрице нужно добавить ещё одну строку, в которой будет записана информация об электронном балансе. В данном примере должно быть так:
K⁺¹Mn⁺⁷O₄^-2+K₂⁺¹S⁺⁴O₃^-2+H₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2->K₂⁺²S⁺⁶O₄^-2+Mn⁺²S⁺⁶O₄^-2+H₂⁺¹O^-2
Mn⁺⁷+ 5e -> Mn⁺²
S⁺⁴ — 2e -> S⁺⁶

Как видим, Mn первой молекулы получил 5 электронов, а S второй молекулы отдал 2 электрона. Добавляем в матрицу ещё одну строку

Теперь уже можно решать матрицу. Самый удобный и быстродействующий способ — метод Гаусса. Полученные данные подставляем в уравнение. Должно получиться так:
2KMnO₄+5K₂SO₃+3H₂SO₄=6K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O

Выводы

Таким образом, коэффициенты для химического уравнения можно получить, не прибегая к созданию базы данных, а просто сделав весьма простые вычисления. Нужно также уточнить, что расчёт производится крайне быстро (задержка менее 1 мс), что даёт возможность использовать этот алгоритм не только на ПК, но и на мобильных телефонах.

Расстановка коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций органический химии

Расстановка коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций органический химии

Кузнецова А.В.

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Россия, 119991, г. Москва, ул.Ленинские горы д.1, тел.: (495)939-51-50, е-mail: mrs. [email protected]

1  стр. (принято к публикации)

Традиционно для расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций используется метод электронного баланса, который позволяет найти коэффициенты перед окислителем и восстановителем, чтобы затем уравнять все остальные элементы. Для реакций окисления органических веществ перманганатом калия, протекающих в кислой среде с разрывом углеродной цепочки, электронного баланса бывает недостаточно. Например, из схемы окисления кетона следует, что коэффициенты, расставленные в соответствии с электронным балансом, не позволяют в итоге уравнять кислород:

5C₆H₁₂О+2KMnO₄+3H₂SO₄ → 10C₂H₅COOH+2MnSO₄+K₂SO₄+3H₂O

Электронный баланс:

10C⁺² — 10e = 10C⁺³

2Mn⁺⁷ +10e = 2Mn⁺²

В учебной и методической литературе отсутствуют конкретные рекомендации, как следует расставлять коэффициенты в подобных случаях.

Для того, чтобы уравнять кислород, предлагается изменить коэффициент перед окислителем.Подобрать подходящий коэффициент перед окислителем предлагается алгебраическим способом. Принципиальным здесь является выполнение условия:

Δh = 5n (т.е. численное значение Δh должно быть кратно пяти),

где Δh – общее число атомов кислорода в продуктах реакции (h₂) минус общее число атомов кислорода в реагентах (h₁).

Коэффициент k перед окислителем KMnO₄ предлагается вычислять по формулам:

k = 2n +a (для чётных а) (1),

k = 2n +(a+1) (для нечётных а) (2),

где а – коэффициент перед окислителем по электронному балансу;

n – любое натуральное число.

Алгоритм расчёта коэффициента k перед окислителем KMnO₄ следующий:

Шаг 1. Проверяем, чтобы выполнялось условие. Численное значение Δh кратно пяти Δh = 35-25 = 10, значит, условие выполняется.

Шаг 2. Рассчитываем величину n.

Δh =10 = 5n, значит, n = 2.

Шаг 3. Определяем величину а. В соответствии с электронным балансом a = 2.

Шаг 4. Подставляем все величины в данном случае в формулу (1) и получаем:

k = 2n +a = (2 × 2) + 2 = 6.

Итак, при k = 6 общее количество атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, все элементы уравнены:

5C₆H₁₂О+6KMnO₄+9H₂SO₄ → 10C₂H₅COOH+6MnSO₄+3K₂SO₄+9H₂O

Уравнения химических реакций — методическая рекомендация.

Химия, 8–9 класс.

1.	Химическая реакция	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Надо определить, для какого из приведённых процессов можно записать уравнение реакции. Повторяется классификация явлений на физические и химические.
2.	Реагенты и продукты реакции	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Требуется найти формулы реагентов и формулы продуктов реакции в уравнении.
3.	Сколько атомов в формуле?	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Задание на формирование новыков определения числа атомов химического элемента по формуле с коэффициентом.
4.	Пропущенный коэффициент	2 вид — интерпретация	среднее	2 Б.	Требуется проставить пропущенный коэффициент в уравнении реакции. Отрабатывается умение сравнивать число атомов химического элемента в левой и правой части уравнения реакции.
5.	Найди ошибку в уравнении реакции	2 вид — интерпретация	среднее	2 Б.	Надо проверить уравнения реакции и выбрать то, в котором допущена ошибка в расстановке коэффициентов.
6.	Характеристика реакции	3 вид — анализ	среднее	3 Б.	Требуется расставить коэффициенты в уравнении реакции и указать условия её проведения и признаки протекания.
7.	Допиши уравнение	3 вид — анализ	сложное	3 Б.	Требуется дописать в уравнении пропущенную формулу и расставить коэффициенты.
8.	Соответствие между реагентами и продуктами реакции	3 вид — анализ	сложное	3 Б.	Требуется установить соответствие между левой и правой частями уравнения реакции.
9.	Запиши уравнение реакции	3 вид — анализ	сложное	4 Б.	Требуется составить формулы реагирующих веществ и уравнение реакции по её описанию.

Тест Коэффициенты в химических уравнениях по химии

Сложность: знаток. Последний раз тест пройден 6 часов назад.

1. Вопрос 1 из 10

   Сумма коэффициентов в уравнении химической реакции Fe₂O₃ + HCl → FeCl₃ + H₂O равна:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы ответили лучше 54% участников
   • 46% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Следующий вопросОтветить

2. Вопрос 2 из 10

   Чему равна сумма коэффициентов в уравнении реакции: HCl+ Na₂O = NaCl +H₂O (Расставьте коэффициенты и найдите их сумму)

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 79% ответили правильно
   • 79% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

3. Вопрос 3 из 10

   Сумма всех коэффициентов в уравнении реакции, схема которой : Al + Cl₂ → AlCl₃ равна:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 68% ответили правильно
   • 68% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

4. Вопрос 4 из 10

   Расставьте коэффициенты в уравнении: CuO + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 80% ответили правильно
   • 80% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

5. Вопрос 5 из 10

   Какие должны быть коэффициенты в уравнении: Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + Fe

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 94% ответили правильно
   • 94% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

6. Вопрос 6 из 10

   Расставьте коэффициенты в уравнении: Na₂O + H₂O = NaOH

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 86% ответили правильно
   • 86% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

7. Вопрос 7 из 10

   Коэффициент перед молекулой йода в уравнении реакции Al + I₂ = AlI₃

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 76% ответили правильно
   • 76% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

8. Вопрос 8 из 10

   Чему равна сумма коэффициентов в уравнении реакции: Fe + CuSO₄ = Cu + FeSO₄ (Расставьте коэффициенты и найдите их сумму)

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 66% ответили правильно
   • 66% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

9. Вопрос 9 из 10

   Сумма всех коэффициентов в уравнении реакции между алюминием и кислородом равна:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы ответили лучше 65% участников
   • 35% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

10. Вопрос 10 из 10

    Коэффициент перед формулой восстановителя в схеме реакции: Al + HCl → AlCl₃ + H₂, равен

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 60% участников
    • 40% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.



• Радмир Тимершин

  8/10

• Павел Андреев

  10/10

• Егор Долгих

  10/10

• Игорь Лебедев

  10/10

• Василий Котов

  6/10

• Евгений Васин

  9/10

ТОП-5 тестовкоторые проходят вместе с этим

Рейтинг теста

Средняя оценка: 3.9. Всего получено оценок: 789.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Самостоятельная работа «Химические уравнения. Расстановка коэффициентов»

Учебно-методический материал

Самостоятельная работа по химии

«Химические уравнения. Расстановка коэффициентов»

Маланина Е. А., учитель химии

МБОУ Одинцовская гимназия № 13,

Московская область

Пояснительная записка

УМК

Авторская программа О. С. Габриеляна, соответствующей Федеральному компоненту Государственного стандарта общего образования и допущенной Министерством образования и науки Российской Федерации (О. С. Габриелян, С. А. Сладков. Химия. Рабочие программы. Предметная линия учебников Габриеляна О. С.7, 8-9 классы – М.: Просвещение, 2019). Учебник «Химия -8», Габриелян О. С., Остроумов И. Г., Сладков С. А. M: Просвещение, 2019

Назначение диагностической работы

Работа предназначена для определения умения объяснять и расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций учащимися 8-х классов.

Проведение самостоятельной работы на момент изучения понятий: химические реакции, химические уравнения, содержание параграфов 9-10, глава 1 «Первоначальные химические понятия».

Условия проведения диагностической работы.

При проведении самостоятельной работы предусматривается использование учащимися: Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. В зависимости от каества обученности классного коллектива возможно использование материала параграфа 9 «Химические реакции», параграфа 10 «Химические уравнения».

Время выполнения диагностической работы

На выполнение всей работы отводится 10 минут.

Содержание и структура самостоятельной работы

Комплект содержит шесть карточек (вариантов). Каждый вариант включает 9 уравнений химических реакций, в которых необходимо расставить коэффициенты. Содержание самостоятельной работы охватывает учебный материал параграфа 9 и 10, изученный к моменту проведения работы.

Система оценивания

За каждое уравнение, в котором верно расставлены коэффициенты – 1 балл

​​​​​​​Максимальный балл за всю работу – 9 баллов. За выполнение работы учащиеся получают школьные оценки по пятибалльной шкале.

Оценка:

5 «отлично»: правильных ответов от 9 баллов

4 «хорошо»: правильных ответов от 8 баллов

3 «удовлетворительно»: правильных ответов от 6 баллов

2 «неудовлетворительно»: правильных ответов от 0 баллов

Тема «Химические уравнения. Расстановка коэффициентов»

Задание. Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакциях

Ф. И. _______________________________________

K + Br2 → KBr

Ch5 → C2h3 + h3

Mg + N2 → Mg3N2

Ag2O → Ag + O2

h3 + F2 → HF

Cr2O3 + Al → Al2O3 + Cr

CuO + C → Cu + CO2

MgCl2 + KOH → KCl + Mg(OH)2

CaBr2 + K3PO4→ KBr + Ca3(PO4)2

Тема «Химические уравнения. Расстановка коэффициентов»

Задание. Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакциях

Ф. И. _______________________________________

Ba + O2 → BaO

h4N → h3 + N2

Al + C → Al4C3

Na + Cl2 → NaCl

HBr → h3 + Br2

Ba + h3O → Ba(OH)2 + h3

CuO + Al → Al2O3 + Cu

HNO3 + BaO → Ba(NO3)2 + h3O

Al2(SO4)3 + NaOH → Na2SO4 + Al(OH)3

Тема «Химические уравнения. Расстановка коэффициентов»

Задание. Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакциях

Ф. И. _______________________________________

B + O2→ B2O3

HgO → Hg + O2

Cu + O2 → CuO

h3O → h3 + O2

Ca + N2 → Ca3N2

Fe2O3 + C → CO2 + Fe

WO3 + h3 → W + h3O

Fe2O3 + h3SO4 → Fe2(SO4)3 + h3O

Ca3P2 + h3O → Ca(OH)2 + Ph4

Тема «Химические уравнения. Расстановка коэффициентов»

Задание. Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакциях

Ф. И. _______________________________________

Fe + O2 →Fe3O4

KClO3 → KCl + O2

Al + S → Al2S3

Mg + O2 → MgO

Al(OH)3 → Al2O3 + h3O

FeO + Al → Al2O3 + Fe

HgCl2 + Al → AlCl3 + Hg

Na2CO3 + Ca(NO3)2 → CaCO3 + NaNO3

HBr + Al2O3 → AlBr3 + h3O

Тема «Химические уравнения. Расстановка коэффициентов

Задание. Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакциях

Ф. И. _______________________________________

Li + O2 →Li2O

N2 + F2 →NF3

CuOH →Cu2O + h3O

S + F2 →SF6

P2O5 + Na2O → Na3PO4

Si + CaO → Ca + SiO2

KI + Br2 → I2 + KBr

CuCl2 + K2S → CuS + KCl

Cr(OH)3 + h3SO4→ Cr2(SO4)3 + h3O

Тема «Химические уравнения. Расстановка коэффициентов»

Задание. Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакциях

Ф. И. _______________________________________

P + O2 → P2O5

NO → N2 + O2

K + P → K3P

P + Cl2 → PCl5

Na + S→ Na2S

Sih5 + O2 → SiO2 + h3O

TiO2 + Ca → CaO + Ti

ZnSO4 + KOH → K2SO4 + Zn(OH)2

LiOH + Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 + LiNO3

Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакций.

Применение метода электронного баланса для расстановки коэффициентов в неорганических реакциях.

(Подготовка к ЕГЭ по химии часть С1 , задание №36)

Решение заданий части С1 ЕГЭ требует от учащихся комплекса знаний и умений.

— Умение расставлять степени окисления элементов в молекулярных формулах веществ.

— Умение составлять электронный баланс, то есть определять количество и направление перехода электронов.

— Умние расставлять коэффициенты.

Умение расставлять степени окисления элементов в молекулярных формулах веществ.

Для того, чтобы определить степени окисления элементов, нужны следующие знания.

1. Электроотрицательность – способность атомов притягивать к себе общие электронные пары. Притягивая к себе электроны, атомы приобретают частичный отрицательный заряд. Наиболее электроотрицательными являются неметаллы: фтор, кислород и азот. Металлы, как правило, смещают электроны от себя, приобретая положительный заряд.

2. Степень окисления. Понятие степени окисления весьма формально: это заряд, который приобрел бы атом, если бы все связи в молекуле стали ионными.

При определении степени окисления в неорганических веществах чаще всего пользуются алгебраическим методом и находят усредненное значение степени окисления. Именно поэтому иногда степень окисления выражается нецелыми числами. Степень окисления каждого отдельного атома должна быть целым числом (потому что смещается целое количество электронов).

3. Значение степени окисления некоторых элементов.

Ученики должны знать, что:

• Степень окисления элементов в простых веществах равна 0.

• Фтор в соединениях имеет степень окисления – 1.

• Металлы 1-2 группы главной подгруппы в соединениях имеют степень окисления +№ группы. (В принципе, можно сказать, что бор и алюминий тоже имеют степень окисления +№ группы, так как в школьном курсе с другими степенями окисления этих элементов мы не сталкиваемся.Но строго говоря, у алюминия, галлия, индия и таллия есть соединения, в которых они проявляют степень окисления +1)

• Водород в большинстве соединений проявляет степень окисления +1, и только в гидридах (соединениях с металлами) может быть – 1.

• Кислород чаще всего проявляет степень окисления – 2. Однако, в соединениях с фтором может быть +1 или +2, в соединениях с активными металлами и водородом может проявлять степень окисления – 1 (пероксиды), и дробные степени окисления (надпероксиды и озониды).

• Все остальные неметаллы могут проявлять переменные степени окисления от (№ группы – 8) – низшая степень окисления до + № группы – высшая степень окисления. Если атом неметалла является в молекуле наиболее электроотрицательным, то его степень окисления скорее всего будет низшей (№ группы – 8).

• Металлы побочных подгрупп и главных подгрупп 4 – 6 групп могут иметь только положительные степени окисления в соединениях, причем у элементов побочных подгрупп номер группы не всегда соответствует высшей степени окисления (например, медь +2, золото +3, железо +6, никель +2, кобальт +3 и т.д.). Степень окисления этих элементов можно определить только по формуле.

Алгебраический метод определения степени окисления исходит из того, что молекула в целом электронейтральна, то есть сумма степеней окисления всех элементов равна нулю.

Например, определим степени окисления элементов в молекуле серной кислоты H₂SO₄. Так как водород в этой молекуле не связан с металлом, то его степень окисления +1(на 2 атома водорода приходится +2), кислород не связан с фтором, перед нами явно не пероксид и не озонид, поэтому его степень окисления – 2 (на 4 атома кислорода приходится –8). Обозначим степень окисления серы за х. Тогда +2–8+х = 0; х = +6.

Этот метод хорош и для определения степени окисления элементов в ионах. Например, ортофосфат-анион PO₄^3–.

У кислорода степень окисления – 2, на 4 атома кислорода приходится –8, пусть степень окисления фосфора х, тогда сумма степеней окисления равна заряду иона, то есть: х–8 = –3, откуда х = +5

ЗАДАНИЕ1. Любым из выше указанных способов определите степени окисления всех элементов в соединениях, объясняя последовательность действий: NO₂F, BaO₂, NH₄F, NaH₂PO₂, Ca(SCN)₂, K₄[Fe(CN)₆].

Умение составлять электронный баланс, то есть определять количество и направление перехода электронов.

1. Окисление – процесс отдачи электронов. (Небольшой мнемонический приём:Окисление – Отдача, начинаются с одной буквы)

Восстановление – процесс принятия электронов.

2. Окисление происходит с восстановителем. Значит, восстановитель отдает электроны, окисляется, его степень окисления повышается.

Восстановление происходит с окислителем. Значит, окислитель принимает электроны, восстанавливается, его степень окисления понижается.

Кому не нравится такой подход, предлагаю графический метод:

Сколько электронов принимает или отдает атом элемента, можно посчитать по координатной прямой.

После того, как учащиеся научатся определять количество и направление перехода электронов, и записывать это в виде электронного баланса, можно переходить к расстановке коэффициентов.

Умение расставлять коэффициенты методом электронного баланса.

ПРИМЕР 1.

Cu + HNO₃Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

1. Определяем степени окисления всех элементов;

2. Выбираем те элементы, у которых изменилась степень окисления;

3. Составляем электронный баланс

Cu⁰ – 2e Cu⁺²3 восстановитель

Окисление

N⁺⁵ +3eN⁺²2 окислитель

Восстановление

Число принятых и отданных электронов переносим крест-накрест и сокращаем. Это множители, которые позволяют осуществить закон сохранения: число принятых электронов должно быть равно числу отданных электронов.

Теперь эти множители нужно внести в схему реакции, они должны стать коэффициентами. Перед атомами меди в левой и правой части уравнения нужно поставить коэффициент 3. В этом действии можно не сомневаться, так как медь в левой и правой части встречается только по одному разу.

3 Cu + HNO₃3Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

А вот с азотом возникает вопрос: к какому из атомов азота относится коэффициент 2? Ответ: к тому, степень окисления которого в уравнении встречается единожды, то есть +2. Ставим коэффициент 2 перед NO.

3Cu + HNO₃3Cu(NO₃)₂ + 2NO + H₂O

Дальше сравниваем левую и правую часть схемы и достраиваем коэффициенты в таком порядке: в правой части после выставления коэффициентов из баланса перед всеми атомами азота есть коэффициенты, пересчитаем азот в правой части – 8, ставим этот коэффициент перед азотной кислотой.

3 Cu + 8HNO₃3Cu(NO₃)₂ + 2NO + H₂O

Теперь в левой части поставлен коэффициент перед водородом, число его атомов 8. Ставим в правую часть перед водой 4.

3Cu + 8HNO₃3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Осталось сравнить число атомов кислорода в левой и правой части уравнения. Если равно – коэффициенты расставлены правильно, если нет – ищем ошибку.

ПРИМЕР 2.

KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂SO₄ MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

1. Определяем степени окисления всех элементов;

2. Выбираем те элементы, у которых изменилась степень окисления;

3. Составляем электронный баланс

S⁺⁴ –2e  S⁺⁶5 восстановитель

Окисление

Mn⁺⁷ +5eMn⁺²2 окислитель

Восстановление

Перед атомами марганца в левой и правой части уравнения нужно поставить коэффициент2. В этом действии можно не сомневаться, так как марганец в левой и правой части встречается только по одному разу.

2KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂SO₄2MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

С серой возникает вопрос: к какому из атомов серы относится коэффициент 5? К тому, степень окисления которого в уравнении встречается единожды, то есть +4. Ставим коэффициент 5 перед K₂SO₃.

2KMnO₄ + 5K₂SO₃ + H₂SO₄2MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Дальше сравниваем левую и правую часть схемы и достраиваем коэффициенты в таком порядке: калий ( в левой части 10+2=12, передK₂SO₄ поставим 6)

2KMnO₄ + 5K₂SO₃ + H₂SO₄2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + H₂O

Теперь в правой части поставлены коэффициенты перед серой, число её атомов 8. В левой части уже есть коэффициент перед серой 5, не хватает еще 3.

2KMnO₄ + 5K₂SO₃ + 3H₂SO₄2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + H₂O

Сравниваем число атомов водорода. Ставим перед водой 3.

2KMnO₄ + 5K₂SO₃ + 3H₂SO₄2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 3H₂O

Осталось сравнить число атомов кислорода в левой и правой части уравнения. 35 и 35.

Случаи, когда индекс при химическом элементе вносится в электронный баланс.

1. Если формула простого вещества записывается с индексом:

NH₃ +O₂NO + H₂O

N^-3 – 5eN⁺²4 восстановитель

Окисление

O₂⁰ +4e2O^-25 окислитель

Восстановление

5 ставим перед простым веществом – кислородом, 4 – перед азотом в левой и правой части уравнения, уравниваем водород, проверяем кислород.

4NH₃ +5O₂ = 4NO + 6H₂O

2. Если в молекуле атомы одного элемента соединены между собой (то есть присутствует ковалентная неполярная связь): пероксиды, дисульфиды, тиосульфат, веселящий газ, органические вещества:

Cr(OH)₃ + H₂O₂ + KOH  K₂CrO₄ + H₂O

Cr⁺³ – 3eCr⁺⁶2 восстановитель

Окисление

2O^-1 +2e2O^-23 окислитель

Восстановление

3 ставим перед пероксидом водорода, 2 – перед хромом в левой и правой части уравнения, уравниваем калий, потом — водород, проверяем кислород.

2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4KOH = 2K₂CrO₄ + 8H₂O

3. Если у одного элемента в левой и правой части уравнения есть одинаковый индекс:

K₂Cr₂O₇ + K₂SO₃ + H₂SO₄Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

S⁺⁴– 2eS⁺⁶63 восстановитель

Окисление

2Cr⁺⁶ +6e2Cr⁺³21 окислитель

Восстановление

Перед сульфитом ставим3, перед хромом в левой и правой части коэффициент не нужен, уравниваем калий (в правой части перед сульфатом калия ставим 4), затем – серу (в левой части перед серной кислотой – 4), водород – перед водой 4, проверяем кислород.

K₂Cr₂O₇ + 3K₂SO₃ + 4H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 4H₂O

ЗАДАНИЕ 2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующих схемах реакций:

1) Na + HNO₃ NaNO₃ + N₂O + H₂O

2) K₂FeO₄ + H₂SO₄Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O + O₂

3) H₂O₂ + KMnO₄ + HNO₃Mn(NO₃)₂ + KNO₃ + H₂O + O₂

4) Ti₂(SO₄)₃ + KClO₃ + H₂O  TiOSO₄ + KCl + H₂SO₄

5) Mn₃O₄ + KClO₃ + K₂CO₃ K₂MnO₄ + KCl + CO₂

6) Na₂S₄O₆ + KMnO₄ + HNO₃Na₂SO₄ + H₂SO₄ + Mn(NO₃)₂ + KNO₃ + H₂O

Источники:

1. http://himik.pro/okislitelno-vosstanovitelnyie-reaktsii-2/metod-elektronnogo-balansa

2. http://www.superhimik.com/t5776-topic#7140

3. http://techemy.com/forum/viewtopic.php?f=11&t=190

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D5%E8%EC%E8%F7%E5%F1%EA%EE%E5_%F3%F0%E0%E2%ED%E5%ED%E8%E5

5. http://chimical-docs.ru/index.php?action=full&id=373

6. http://www.himhelp.ru/section23/section7/section44/52.html

7. А. В. Кульша. О расстановке стехиометрических коэффициентов

Что такое коэффициент в химической формуле?

Вы победили наименование соединений и теперь готовы перейти к уравновешиванию химических уравнений. Но в этом процессе задействовано больше чисел, и уже коэффициенты кажутся сложнее, чем индексы. Индексы в химической формуле постоянны для каждого соединения. Фосфат натрия всегда Na3PO4. Метан всегда Ch5. Даже соединения, которые могут быть выражены разными способами (уксусная кислота: Ch4COOH или C2h4O2), всегда содержат одинаковое количество соответствующих элементов.Не так с коэффициентами. Метан может фигурировать в химическом уравнении как 3Ч5, 4Ч5 или даже 18Ч5. Как можно изменить это число, не меняя состав? И что заставляет его измениться? Обратите внимание, что все числа, следующие за химическими символами, должны быть нижними индексами.

Идентификация

Коэффициент в химической формуле — это число, непосредственно предшествующее соединению. Он отображается в полном размере, а не в нижнем или верхнем индексе.

Функция

Коэффициент в химической формуле представляет количество каждого присутствующего химического вещества.Количество вещества измеряется в молях.

Mole

Освоение родинки может быть непростой задачей. Путаница обычно связана с тем фактом, что его можно использовать для измерения атомов, молекул или всего, что связано с количеством. Просто помните, что моль измеряет самую базовую возможную единицу количества. Если вы имеете дело с атомами водорода, то моль измеряет количество присутствующих атомов. Если вы имеете дело с молекулами этана (Ch4Ch4), то самая основная единица — это молекула, а не атом.(+) + PO4 (3-) -> Na3PO4 3 моль Na, 1 моль PO4 -> 3 моль Na, 1 моль PO4 Ch5 + 2O2 -> CO2 + 2h3O 1 моль C, 4 моль H, 4 моль O -> 1 моль C, 4 моль H, 4 моль O

Преобразование молей в граммы

Мы также используем коэффициенты при определении количества химического вещества для использования в лаборатории. Мы не можем взвешивать моль на весах, поэтому мы должны переводить моль в граммы. Для этого преобразования мы используем молярную массу каждого элемента, найденную в периодической таблице. Если из наших стехиометрических расчетов мы знаем, что нам нужно 5 моль льда (h3O), то мы просто используем анализ размеров, чтобы выяснить, сколько граммов льда добавить в реакцию: 10 моль H (1.00794 г / моль H) + 5 моль O (15,9994 г / моль O) = 90,0764 г льда

Метод определения коэффициентов в уравнениях химических реакций

При изучении школьного курса химии нас учили двум
методы определения коэффициентов в уравнениях химических
реакции: метод ручного отбора и метод
электронные весы для реакций окисления и восстановления. я
был удивлен несовершенством этих методов. В работе
представленного вашему вниманию, я предлагаю простой способ
определение коэффициентов в уравнениях химических реакций
с помощью системы линейных алгебраических уравнений, которые
описывает материальный баланс в химической реакции.

Для простоты использование предложенного метода будет
продемонстрировано на следующих химических реакциях. Давайте рассмотрим
реакция окисления метил-бензола. Вместо неизвестного
Коэффициенты положим переменные $ a $, $ b $, $ c $, $ d $:

$$ a \ textrm {C} _6 \ textrm {H} _5 \ textrm {C} \ textrm {H} _3 + b
\ textrm {O} _2 \ rightarrow c \ textrm {C} \ textrm {O} _2 + d \ textrm {H} _2
\ textrm {O} $$

Число атомов каждого химического элемента слева и
правые части этого уравнения равны.Запишем уравнения
материального баланса по каждому химическому элементу. \ begin {array} {ll}
\ text {Углерод:} & 7a = c \\ \ text {Водород:} & 8a = 2d \\
\ text {Oxygen:} & 2b = 2c + d \ end {array} В результате мы получим
система трех линейных уравнений с четырьмя неизвестными:
\ begin {eqnarray} 7a & = & c \\ 8a & = & 2d \\ 2b
& = & 2c + d \ end {eqnarray} Эта система имеет бесконечное
количество решений, но мы должны получить минимальные натуральные значения
Только. У системы есть следующее решение: \ begin {eqnarray} c
& = & 7a \\ d & = & 4a \\ b & = & 9a
\ end {eqnarray} \ begin {eqnarray} a & = & 1 \\ b & =
& 9 \\ c & = & 7 \\ d & = & 4 \ end {eqnarray}
Таким образом, химическое уравнение имеет следующие коэффициенты:

$$ \ textrm {C} _6 \ textrm {H} _5 \ textrm {C} \ textrm {H} _3
+9 \ textrm {O} _2 \ rightarrow 7 \ textrm {C} \ textrm {O} _2 + 4 \ textrm {H} _2
\ textrm {O} $$

Рассмотрим еще один пример использования предложенного метода.
для реакции между перманганатом калия $ \ textrm {K Mn O} _4 $
и сульфат железа (II) $ \ textrm {FeSO} _4 $, подкисленный
$ \ textrm {H} _2 \ textrm {SO} _4 $.

$$ a \ textrm {KMnO} _4 + b \ textrm {FeSO} _4 + c \ textrm {H} _2 \ textrm {SO} _4 \ rightarrow
d \ textrm {MnSO} _4 + e \ textrm {Fe} _2 (\ textrm {SO} _4) _3 + f \ textrm {K} _2 \ textrm {SO} _4
+ g \ textrm {H} _2 \ textrm {O} $$

Мы получили следующую систему: \ begin {eqnarray} a
& = & 2f \\ a & = & d \\ 4a + 4b + 4c & = &
4d + 12e + 4 \\ f & = & g \\ b & = & 2e \\ b + c & =
& d + 3e + f \\ 2c & = & 2g \ end {eqnarray} \ begin {eqnarray}
a & = & \ frac {1} {4} g \\ b & = & \ frac {5} {4} g \\ c
& = & g \\ d & = & \ frac {1} {4} g \\ e & = &
\ frac {5} {8} g \\ f & = & \ frac {1} {8} g \ end {eqnarray}
\ begin {eqnarray} a & = & 2 \\ b & = & 10 \\ c &
= & 8 \\ d & = & 2 \\ e & = & 5 \\ f & =
& 1 \\ g & = & 8 \ end {eqnarray}
$$ 2 \ textrm {KMnO} _4 + 10 \ textrm {FeSO_4} +8 \ textrm {H} _2 \ textrm {SO} _4 \ rightarrow
2 \ textrm {MnSO} _4 + 5 \ textrm {Fe} _2 (
\ textrm {SO} _4) _3 + \ textrm {K} _2 \ textrm {SO} _4
+8 \ textrm {H} _2 \ textrm {O} $$ Таким образом, предлагаемый метод является как
прост в использовании и может использоваться для быстрого определения коэффициентов
для сложных уравнений химических реакций.

номенклатура — неправильно ли записывать коэффициент 1 в химическом уравнении?

Хотите улучшить этот пост? Добавьте цитаты из авторитетных источников, отредактировав сообщение. Сообщения с неподходящим содержанием можно редактировать или удалять.

Это не неправильно, само по себе, но это идет вразрез с условностями.

Эти правила предназначены для упрощения написания формул, уравнений и т. Д.

Если бы мы все время писали $ 1 $, то, возможно, мы записали бы его для химической формулы, и вода была бы, например, $ \ ce {h3O1} $.

Если вы хотите написать это как напоминание и заполнитель, это совершенно нормально.

Учитель может сказать, что у него есть правило или что он хочет, чтобы вы следовали стандартному соглашению. Вы должны сделать это, если вас об этом попросят. Когда я преподавал, я предлагал студентам, что это нормально, если они хотят это делать, чтобы выработать хорошую привычку всегда писать коэффициенты.

При этом, в руководящих принципах ИЮПАК говорится, что вид следует записывать без коэффициента, если коэффициент равен единице. Итак, технически это не соответствует стандарту, но не делает его менее ясным, поэтому используйте его в своей работе, но если вы отправляете как классную работу, следуйте протоколу класса.

Ниже приводится краткое примечание из The ACS Style Guide ^[1] .

➤ Укажите количество каждого вида (молекул, атомов, ионов и т. Д.) Реагентов и продуктов с помощью цифры, написанной в строке и замкнутой до символа.$$ \ ce {2Al + 6NaOH -> 2Na3AlO3 + 3h3} $$
➤ Чтобы указать водное, твердое, жидкое или газовое состояние, используйте соответствующие сокращения в строке, в скобках и без пробелов перед ними.
$$ \ ce {Ag (s) + H + (aq) + Cl– (aq) -> AgCl (s) + ½h3 (g)} \\
\ ce {4FeS (s) + 7O2 (g) -> 2Fe2O3 (s) + 4SO2 (g)} $$

В этих нескольких строках указано, что нужно написать число, но оно опускается, если оно равно $ 1 $.

Превалируют домашние правила, так как это общепринятая практика.

Артикул:

[1]: Руководство по стилям ACS: эффективная передача научной информации ; Когхилл, А.М., Гарсон, Л. Р., ред .; Издательство Оксфордского университета: Нью-Йорк, Нью-Йорк, 2006 г. (pdf).

Экспериментальные данные и эмпирические формулы

Написание химических уравнений

Химическое уравнение выражает химическую реакцию, показывая, как определенные реагенты дают определенные продукты.

Цели обучения

Укажите символы, используемые для обозначения состояний вещества в химическом уравнении.

Основные выводы

Ключевые моменты

• В химическом уравнении реагенты написаны слева, а продукты — справа.
• Коэффициенты рядом с символами сущностей указывают количество молей вещества, произведенного или использованного в химической реакции.
• Реагенты и продукты разделены стрелкой, обычно читаемой вслух как «выходы».
• Химические уравнения должны содержать информацию о свойствах состояния продуктов и реагентов, будь то водные (растворенные в воде — водн.), Твердые (е), жидкие (ж) или газовые (г).

Ключевые термины

• химическое уравнение : символическое представление химической реакции; реагенты представлены слева, а продукты — справа.
• Реагент : Исходные материалы в химической реакции.
• продукт : Соединения, полученные в результате химической реакции.

Химическое уравнение — это символическое представление химической реакции. Реагенты (исходные вещества) написаны слева, а продукты (вещества, обнаруженные в химической реакции) написаны справа. Коэффициенты рядом с символами сущностей указывают количество молей вещества, произведенного или использованного в химической реакции.

Обозначение для химического уравнения

Химическое уравнение состоит из химических формул реагентов (слева) и продуктов (справа). Они разделены символом стрелки («→» обычно читается вслух как «урожайность»). Химическая формула каждого отдельного вещества отделена от других знаком плюса. Состояние вещества каждого соединения или молекулы указывается в нижнем индексе рядом с соединением в виде аббревиатуры в круглых скобках. Например, соединение в газообразном состоянии будет обозначаться (g), твердым (ыми), жидким (l) и водным (водным).Водное средство растворяется в воде; это обычное состояние вещества для кислот, оснований и растворенных ионных соединений.

В качестве примера формулу сжигания метана можно записать так:

[латекс] \ text {CH} _ {4 \ 🙁 g)} + 2 \ text {O} _ {2 \ 🙁 g)} \ rightarrow \ text {CO} _ {2 \ 🙁 g)} + 2 \ text {H} _ {2} \ text {O} _ {(g)} [/ latex]

Это уравнение будет читаться как «CH четыре плюс два O два дает два CO и два H2O». Для уравнений, включающих сложные химические вещества, прочитайте химические формулы, используя номенклатуру ИЮПАК, а не букву и ее нижний индекс.Используя номенклатуру ИЮПАК, это уравнение будет читаться как «метан плюс кислород дает диоксид углерода и воду».

Это уравнение показывает, что кислород и CH ₄ реагируют с образованием H ₂ O и CO ₂ . Это также указывает на то, что для каждой молекулы метана требуются две молекулы кислорода, и что реакция будет формировать две молекулы воды и одну молекулу углекислого газа для каждого метана и двух молекул кислорода, которые вступают в реакцию. Уравнение также указывает на то, что все соединения находятся в газообразном состоянии.Стехиометрические коэффициенты (числа перед химическими формулами) являются результатом закона сохранения массы и закона сохранения заряда (см. Раздел «Уравновешивание химических уравнений» для получения дополнительной информации). Также обратите внимание, что, как и в математическом свойстве коммутативности сложения, химические уравнения коммутативны. Реагенты и продукты можно указывать в любом порядке, при условии, что они находятся на соответствующей стороне стрелки реакции.

Общие символы

Символы используются для различения различных типов реакций.Иногда для обозначения реакции используются разные стрелки. Например:

[латекс] \ rightarrow [/ latex] указывает, где предпочтительна прямая реакция: другими словами, производится больше продукта.

[латекс] \ leftarrow [/ latex] указывает, где предпочтительна обратная реакция: другими словами, образуется больше реагента.

[латекс] \ leftrightharpoons [/ latex] или [латекс] \ leftrightarrow [/ latex] используется для обозначения системы в равновесии.

Если реакция требует энергии, это часто указывается над стрелкой. Заглавная греческая буква дельта (Δ) написана над стрелкой реакции, чтобы показать, что к реакции добавляется энергия в виде тепла; hv записывается, если энергия добавляется в виде света.

Когда вулкан из пищевой соды создается путем смешивания уксуса (разбавленной водной уксусной кислоты) и пищевой соды (бикарбоната натрия), в результате происходит выделение газа посредством следующей реакции:

[латекс] \ text {HCH} _3 \ text {CO} _ {2 (aq)} + \ text {NaHCO} _ {3 (s)} \ rightarrow \ text {CH} _3 \ text {CO} _2 \ текст {Na} _ {(aq)} + \ text {H} _2 \ text {O} _ {(l)} + \ text {CO} _ {2 (g)} [/ латекс]

Балансировка химических уравнений

Материя не может быть создана или уничтожена, поэтому должно быть одинаковое количество атомов каждого элемента на каждой стороне химического уравнения.

Цели обучения

Составьте сбалансированное химическое уравнение для данной реакции

Основные выводы

Ключевые моменты

• Каждое химическое уравнение подчиняется закону сохранения массы, который гласит, что материя не может быть создана или разрушена. Следовательно, на каждой стороне химического уравнения должно быть одинаковое количество атомов каждого элемента.
• Используйте коэффициенты продуктов и реагентов, чтобы уравновесить количество атомов элемента по обе стороны химического уравнения.
• Когда равное количество атомов элемента присутствует с обеих сторон химического уравнения, уравнение является сбалансированным.

Ключевые термины

• закон сохранения массы : Материя не может быть создана или уничтожена. Следовательно, в закрытой системе масса реагентов должна равняться массе продуктов.
• коэффициент : Константа, на которую умножается алгебраический член.

Химическое уравнение — это выражение чистого изменения состава, связанного с химической реакцией.Он показывает, как определенное количество реагентов дает определенное количество продуктов. Оба эти количества измеряются в молях. Химические уравнения часто содержат информацию о состоянии реагентов: твердое, жидкое, газообразное или водное. Кроме того, они всегда придерживаются закона сохранения массы, согласно которому материя может изменять форму, но не может быть создана или разрушена.

Это означает, что масса замкнутой системы веществ останется постоянной, независимо от процессов, происходящих внутри системы.Другими словами, для любого химического уравнения в замкнутой системе масса реагентов должна равняться массе продуктов. Следовательно, на каждой стороне химического уравнения должно быть одинаковое количество атомов каждого элемента. Правильно сбалансированное химическое уравнение показывает это.

Как уравновесить реакции

Взгляните на уравнение химической реакции, при которой из металлического натрия и газообразного хлора образуется поваренная соль (NaCl, хлорид натрия):

[латекс] \ text {Na} _ {(s)} + \ text {Cl} _ {2 (g)} \ rightarrow \ text {NaCl} _ {(s)} [/ latex]

На стороне реагента есть два атома хлора, которые обозначены индексом 2 рядом с хлором.Однако на стороне продукта есть только один атом Cl, потому что отношение Na к Cl равно одному. Следовательно, чтобы сбалансировать эту реакцию, необходимо добавить коэффициент к NaCl на стороне продукта.

Никогда не пытайтесь сбалансировать реакцию, изменяя индексы молекулы. Нижние индексы указывают на очень специфическую молекулу; изменение индексов указывало бы на новую молекулу (не на желаемый продукт).

Чтобы сбалансировать эту реакцию, добавьте 2 перед NaCl.

[латекс] \ text {Na} _ {(s)} + \ text {Cl} _ {2 (g)} \ rightarrow 2 \ text {NaCl} _ {(s)} [/ latex]

Итак, на каждой стороне реакции есть два атома хлора. Однако теперь есть один атом натрия на стороне реагента и два атома натрия на стороне продукта. Поэтому добавьте 2 перед натрием на стороне реагента.

[латекс] 2 \ text {Na} _ {(s)} + \ text {Cl} _ {2 (g)} \ rightarrow 2 \ text {NaCl} _ {(s)} [/ латекс]

Итак, есть два атома натрия с обеих сторон и два атома хлора с обеих сторон.Следовательно, реакция уравновешенная.

Закон сохранения массы применяется ко всем химическим уравнениям. Это означает, что количество присутствующих атомов продуктов сохраняется в числе атомов реагентов.

Интерактивное: стехиометрия и уравновешивающие реакции : Для производства хлористого водорода или любого другого химического вещества существует только одно соотношение реагентов, которое работает так, что весь водород и хлор используются для производства хлористого водорода. Попробуйте несколько разных соотношений, чтобы увидеть, какие из них образуют полную реакцию без остатка.Какое самое простое соотношение водорода и хлора для образования хлористого водорода?

Уравновешивание химических уравнений — YouTube : В этом видео показаны простые шаги по уравновешиванию химических уравнений.

The Central Science, Глава 3, Раздел 1

Chemistry: The Central Science, Chapter 3, Section 1

Химические реакции кратко представлены химическими уравнениями . Например, когда водород, H ₂ , горит, он реагирует с кислородом, O ₂ , в воздухе с образованием воды, H ₂ O.Запишем химическое уравнение этой реакции следующим образом:

[3,1]

Мы читаем знак + как «реагирует с», а стрелку как «производит». Химические формулы слева от стрелки представляют исходные вещества, называемые реагентами . Вещества, образующиеся в реакции, называемые продуктами , показаны справа от стрелки. Цифры перед формулами — это коэффициента. (Как и в алгебраических уравнениях, цифра 1 обычно не пишется.)

Поскольку атомы не создаются и не разрушаются в ходе какой-либо реакции, химическое уравнение должно иметь равное количество атомов каждого элемента с каждой стороны стрелки. Когда это условие выполняется, уравнение считается сбалансированным. Например, в правой части уравнения 3.1 есть две молекулы H ₂ O, каждая из которых содержит два атома водорода и один атом кислорода. Таким образом, 2H ₂ O (читается «две молекулы H ₂ O») содержит 2 2 = 4 атома H и 2 1 = 2 атома O, как показано на изображении ниже.Поскольку в левой части уравнения также есть 4 атома H и 2 атома O, уравнение сбалансировано.

Прежде чем мы сможем написать химическое уравнение для реакции, мы должны экспериментально определить вещества, которые являются реагентами, и те, которые являются продуктами. Узнав химические формулы реагентов и продуктов реакции, мы можем написать несбалансированное химическое уравнение. Затем мы балансируем уравнение, определяя коэффициенты, которые обеспечивают равное количество атомов каждого типа на каждой стороне уравнения.Обычно используются целочисленные коэффициенты.

При балансировании уравнений важно понимать разницу между коэффициентом перед формулой и нижним индексом в формуле. См. Рисунок 3.2. Обратите внимание, что изменение нижнего индекса в формуле — например, с H ₂ O на H ₂ O ₂ — изменяет идентичность химического вещества. Вещество H ₂ O ₂ , перекись водорода, сильно отличается от воды. Нижние индексы никогда не должны изменяться при балансировке уравнения. Напротив, размещение коэффициента перед формулой изменяет только значение , а не идентичность вещества; 2H ₂ O означает две молекулы воды, 3H ₂ O означает три молекулы воды и так далее.

Рис. 3.2 Иллюстрация разницы между нижним индексом в химической формуле и коэффициентом перед формулой. Обратите внимание, что количество атомов каждого типа (перечисленных в разделе «Состав») получается путем умножения коэффициента и нижнего индекса, связанных с каждым элементом в формуле.

Чтобы проиллюстрировать процесс уравновешивания уравнений, рассмотрим реакцию, которая происходит, когда метан, CH ₄ , основной компонент природного газа, сгорает на воздухе с образованием газообразного диоксида углерода CO ₂ и водяного пара H ₂ О. Оба этих продукта содержат атомы кислорода, которые поступают из O ₂ в воздухе. Мы говорим, что горение в воздухе «поддерживается кислородом», имея в виду, что кислород является реагентом. Несбалансированное уравнение

[3.2]

Обычно лучше всего сначала сбалансировать те элементы, которые встречаются в наименьшем количестве химических формул с каждой стороны уравнения. В нашем примере и C, и H присутствуют только в одном реагенте и по отдельности в одном продукте каждый, поэтому мы начнем с сосредоточения внимания на CH ₄ . Рассмотрим сначала углерод, а затем водород.

Обратите внимание, что одна молекула CH ₄ содержит такое же количество атомов C (один), что и одна молекула CO ₂ .Следовательно, коэффициенты для этих веществ должны быть одинаковыми для , и мы выбираем их оба равными 1, когда начинаем процесс балансировки. Однако реагент CH ₄ содержит больше атомов H (четыре), чем продукт H ₂ O (два). Если мы поместим коэффициент 2 перед H ₂ O, то с каждой стороны уравнения будет по четыре атома H:

[3,3]

На этой стадии продукты содержат больше общих атомов O (четыре — два из CO ₂ и два из 2H ₂ O), чем реагенты (два).Если мы поместим коэффициент 2 перед O ₂ , мы завершим балансировку, сделав количество атомов O равным в обеих частях уравнения:

[3,4]

Молекулярный вид сбалансированного уравнения показан на рисунке 3.3. В большинстве случаев сбалансированное уравнение должно содержать минимально возможные целочисленные коэффициенты, как в этом примере.

Рис. 3.3 Сбалансированное химическое уравнение горения CH ₄ .Рисунки вовлеченных молекул привлекают внимание к сохранению атомов посредством реакции.

Подход, который мы применили к уравновешиванию уравнения 3.4, в основном основан на пробах и ошибках. Мы последовательно балансируем атомы каждого типа, при необходимости корректируя коэффициенты. Этот подход работает для большинства химических уравнений.

Физическое состояние каждого химического вещества в химическом уравнении часто указывается в скобках. Мы используем символы (g), (l), (s), и (водный) для газа, жидкости, твердого и водного (водного) раствора соответственно.Таким образом, приведенное выше сбалансированное уравнение можно записать

[3,5]

Иногда условия, при которых протекает реакция, появляются выше или ниже стрелки между двумя сторонами уравнения. Например, могут быть указаны температура или давление, при которых происходит реакция. Символ часто помещается над стрелкой, чтобы указать на добавление тепла.

ОБРАЗЕЦ УПРАЖНЕНИЯ 3.1

Сбалансируйте следующее уравнение:

РЕШЕНИЕ Мы начинаем с подсчета атомов каждого вида по обе стороны стрелки. Атомы Na и O сбалансированы (по одному Na и по одному O с каждой стороны), но есть два атома H слева и три атома H справа. Чтобы увеличить количество атомов H слева, поставим коэффициент 2 перед H ₂ O:

Этот выбор — пробное начало, но он направляет нас на правильный путь.Теперь, когда у нас есть 2H ₂ O, мы должны восстановить баланс в атомах O. Мы можем сделать это, перейдя к другой части уравнения и поставив коэффициент 2 перед NaOH:

Это приводит атомы H в равновесие, но для этого требуется, чтобы мы вернулись влево и поставили коэффициент 2 перед Na, чтобы сбалансировать атомы Na:

Наконец, мы проверяем количество атомов каждого элемента и обнаруживаем, что у нас есть два атома Na, четыре атома H и два атома O на каждой стороне уравнения.Уравнение сбалансировано.

УПРАЖНЕНИЕ

Уравновесите следующие уравнения, указав недостающие коэффициенты:

(а) __C ₂ H ₄ + __O ₂ __CO ₂ + __H ₂ O

(б) __Al + __HCl __AlCl ₃ + __H ₂

Ответы: (а) 1, 3, 2, 2; (б) 2, 6, 2, 3

Руководство по уравновешиванию химических уравнений

Уравновешивание уравнения реакции между пентоксидом фосфора и водой с образованием фосфорной кислоты включает уравновешивание количества атомов и молей, чтобы они были одинаковыми для обеих сторон реакции.(Эферт)

Один из основных навыков, который вы разовьете, изучая химию, — это способность уравновесить химическое уравнение. Написав сбалансированное уравнение, вы сможете выполнять всевозможные вычисления! Уравновешивание химического уравнения относится к установлению математической зависимости между количеством реагентов и продуктов. Количества выражены в граммах или молях.

Чтобы написать сбалансированное уравнение, нужна практика. По сути, процесс состоит из трех этапов:

• Запишите несбалансированное уравнение.
  • Химические формулы реагентов указаны в левой части уравнения.
  • Продукты указаны в правой части уравнения.
  • Реагенты и продукты разделяются стрелкой, указывающей направление реакции. Реакции в состоянии равновесия будут иметь стрелки, направленные в обоих направлениях.
• Выровняйте уравнение.
  • Примените закон сохранения массы, чтобы получить одинаковое количество атомов каждого элемента на каждой стороне уравнения.Совет: начните с балансировки элемента, который присутствует только в одном реагенте и продукте.
  • Как только один элемент уравновешен, переходите к уравновешиванию другого и еще одного, пока все элементы не будут уравновешены.
  • Уравновесите химические формулы, поместив перед ними коэффициенты. Не добавляйте индексы, потому что это изменит формулы.
• Укажите состояние вещества реагентов и продуктов.
  • Использование (г) для газообразных веществ.
  • Использование (я) для твердых тел.
  • Объем (л) для жидкостей.
  • Использование (водн.) Для веществ в растворе в воде.
  • Напишите состояние вещества сразу после формулы вещества, которое оно описывает.

Рабочий пример Задача

Оксид олова нагревают газообразным водородом с образованием металлического олова и водяного пара. Напишите сбалансированное уравнение, описывающее эту реакцию.

1. Напишите несбалансированное уравнение.

   SnO ₂ + H ₂ → Sn + H ₂ O

2. Выровняйте уравнение.Посмотрите на уравнение и посмотрите, какие элементы не сбалансированы. В этом случае два атома кислорода находятся в левой части уравнения и только один — в правой. Исправьте это, поставив перед водой коэффициент 2:

   SnO ₂ + H ₂ → Sn + 2 H ₂ O

3. Это выводит атомы водорода из равновесия. Теперь есть два атома водорода слева и четыре атома водорода справа. Чтобы получить четыре атома водорода справа, добавьте коэффициент 2 для газообразного водорода.Помните, что коэффициенты — это множители, поэтому, если мы напишем 2 H ₂ O, это означает 2 × 2 = 4 атома водорода и 2 × 1 = 2 атома кислорода.

   SnO ₂ + 2 H ₂ → Sn + 2 H ₂ O

   Уравнение сбалансировано. Обязательно перепроверьте свои математические расчеты! Каждая сторона уравнения содержит 1 атом Sn, 2 атома O и 4 атома H.

4. Укажите физические состояния реагентов и продуктов. Для этого вам необходимо ознакомиться со свойствами различных соединений или узнать, в каких фазах находятся химические вещества в реакции.Оксиды — это твердые вещества, водород образует двухатомный газ, олово — твердое тело, а термин «водяной пар» указывает на то, что вода находится в газовой фазе:

   SnO ₂ (s) + 2 H ₂ (g) → Sn (s) + 2 H ₂ O (g)

   Вот и все! Это сбалансированное уравнение реакции. Помните, что никакие элементы не появляются на одной стороне реакции, а не на другой. Всегда полезно проверять, подсчитывая количество атомов каждого элемента, чтобы убедиться, что вы правильно сбалансировали свое уравнение.Это был простой пример с использованием сохранения массы. Для реакций с участием ионов также играет роль сохранение заряда.

Химические реакции

Химические реакции

I. Что такое химическая реакция?

а.
Химический
реакция — это химическое изменение.

г.
Закон
сохранение массы.

я. Масса реагентов (масса
все, с чего вы начали) должно равняться массе продуктов (масса
материала, который вы сделали) в любой химической реакции

II.Число атомов каждого элемента,
существовать до химической реакции должно равняться количеству существующих атомов
после химической реакции

II. Что такое химическое уравнение?

а.
Описание
химические реакции на бумаге.

я. Реагенты

1.
Запуск
вещество (а)

2.
Левая сторона стрелки

II.Продукция

1.
Конец
вещество (а)

2.
Правая сторона
стрелка

г.
Индексы и коэффициенты.

я. Рассмотрим уравнение реакции
соляной кислоты с карбонатом кальция:

II. 2 перед HCl — это
коэффициент.Коэффициент — это большое число в химическом уравнении перед
формула соединения или элементов. Он говорит вам умножить каждый атом в
определенное соединение, независимо от значения коэффициента. 2 впереди
HCl говорит нам, что для этой реакции требуется 2 молекулы HCl.
место. Можно изменить индексы, чтобы сбалансировать уравнение.

iii. Число 3 в CaCO ₃ — это
пример подстрочного индекса.Подстрочный индекс сообщает вам, сколько атомов в конкретном
элемент есть в определенном составе. Нельзя изменять нижний индекс в
чтобы сбалансировать уравнение.

г.
Другие забавные символы
что мы используем

я. Стрелкой четко обозначена урожайность.

1.
Левая сторона
стрелка называется реагентами. HCl и CaCO ₃ — реагенты
в этой химической реакции.

2.
Правая сторона
уравнение называется продуктами. Вода, углекислый газ и кальций
хлорид являются продуктами этой химической реакции.

3.
Если тепло
требуется, чтобы реакция произошла, греческая буква дельта помещается над
дает стрелку.

II. Состояния вещества и водные растворы

1.
Твердых веществ:

2.
Жидкости: (л)

3.
Газы (г)

4.
Вещества
растворены в воде (водные растворы): (водн.)

5.
Осадки.

а.
Осадок
это вещество, которое после образования в реакции не растворяется в
растворитель (обычно вода).

г.
Осадок
всегда продукт. Обозначается буквами (ppt) или просто (s). Другой
символ стрелки вниз (↓) используется, чтобы показать, какое вещество является
осадок.

iii. Обратимые реакции

1.
Иногда реакция
обратимо. Обратимые реакции происходят в прямом и обратном направлениях.
одновременно. Для обратимой реакции используется специальная стрелка с двумя головками:

iv. Катализаторы

1.
Катализатор — это
химикат, который ускоряет химическую реакцию, но сам по себе не расходуется.
произведено.

2.
Если есть
катализатора в реакции, формула катализатора написана над
дает стрелку. Катализатор не является ни реагентом, ни продуктом; вот почему
Катализатор не написан ни слева, ни справа от стрелки.

3.
Пример
Реакция, в которой используется катализатор, представлена ​​ниже. Это уравнение показывает
каталитическое разложение H ₂ O ₂ . Мы выполнили это
реакция в начале этого года, когда мы вылили перекись водорода из коричневого
бутылку в пробирку, а затем добавили черный порошок диоксида марганца (
катализатор):

v.Двухатомные элементы. Есть несколько
элементы, которые встречаются в виде молекул, а не отдельных атомов:

1.
Н ₂

2.
№ ₂

3.
О ₂

4.
Факс ₂

5.
Класс ₂

6.
Br ₂

7.
Я ₂

III. Какие бывают разные типы
химические реакции?

а.
Комбинация
реакции (также известные как реакции синтеза)

г.
Разложение
реакция

г.
Одиночная замена
реакция

г.
Двойная замена
реакция

e.
Горение
реакция

я. Всегда балансируйте эти уравнения в этом
заказ: C H O

ф.
Боковое примечание: вы
вы узнаете другой способ классификации реакций, когда будете сдавать AP Chemistry.Мы также обсудим эту схему классификации позже в этом курсе. Другой
(и лучше) способ классификации реакций следующий:

я. Кислотно-основные реакции

1.
Один реагент — это
кислота и один реагент — основание. Продукты обычно представляют собой соль с водой.
Кислотно-основные реакции иногда называют реакциями нейтрализации , реакциями.

2.
Обычно = в
водный раствор, и это единственная ситуация, которую мы рассмотрим.

3.
Позже мы
изучить целую главу, посвященную кислотно-щелочной химии

II. Реакции осаждения. Два решения
смешиваются вместе, и в результате образуется нерастворимое соединение. Этот нерастворимый
продукт называется осадком .

iii. Окислительно-восстановительные реакции

1.
Окислительно-восстановительная реакция
(окислительно-восстановительная реакция означает окислительно-восстановительную реакцию) — это реакция, в которой один
реагент теряет электроны, а один реагент получает электроны

2.
Реагент, который
теряет электроны, как говорят, окисляется. Реагент, который приобретает электроны,
говорят, что сокращается.

3.
Всегда должно быть
быть переносом электронов, а это значит, что ВСЕГДА существует вещество, которое
окисляется и восстанавливается.

4.
Количество
электронов, полученных восстановленным веществом = количество электронов, потерянных
окисленное вещество

5.
Как будет вам
распознать окислительно-восстановительную реакцию? Ответ: Все реакции являются окислительно-восстановительными, кроме
для реакций двойного замещения.Позже мы изучим целую главу о
окислительно-восстановительные реакции.

IV. Как сбалансировать химическое уравнение?

а.
Удовлетворение закона
сохранения материи является причиной, по которой мы уравновешиваем уравнения

г.
Количество
количество атомов в левой части уравнения должно равняться количеству атомов на
правая часть уравнения

г.
Что ты можешь
изменение: коэффициенты (большие числа перед химическими формулами)

я.Коэффициенты должны идти впереди
химической формулы; они не могут быть посреди химической формулы.

г.
То, что вы не можете
изменение: индексы (маленькие числа химической формулы)

e.
Табло метода

V. Что вызывает химические реакции
простая версия.

а.
Образование газа

г.
Формирование
жидкость

г.
Формирование
твердое (осадок)

VI.Прогнозирование реакции для химического
реакции в водном растворе это не так просто.

а.
Одиночная замена
реакция

я. Определите, металл или неметалл
заменяется.

II. Если планируется замена,

1.
Металлическая воля
заменить металлический

2.
Неметаллическая воля
заменить неметаллический

iii.Используйте справку об окончании курса
таблицы, чтобы определить, активен ли отдельный элемент БОЛЕЕ или МЕНЬШЕ, чем
элемент в составе, который он пытается заменить. Давайте использовать
пример замены металла на металл:

1.
Если сингл
элемент более активен, чем металл в соединении, тогда реакция БУДЕТ
происходить. Металл в составе реагента станет единственным элементом
на стороне продуктов. Единственный металл на стороне реагентов станет частью
соединения на стороне продуктов уравнения.

2.
Если сингл
элемент НЕ более активен, чем металл в соединении, тогда никакой реакции
происходит.

iv. Используйте аналогичную логику, если есть
неметалл, заменяющий неметалл.

г.
Двойная замена
реакция

я. Мы будем рассматривать только
реакция двух соединений, растворенных в воде (оба реагента водные)

II.Вам либо нужно будет запомнить
правила растворимости или иметь под рукой справочные таблицы EOC. Ищите раздел
в котором перечислены рекомендации по растворимости для обычных веществ.

iii. Сделайте вид, что двойная замена
реакция имеет место.

1.
Помнить; металлы
заменить металлы и неметаллы заменить неметаллы

iv. Прямо вниз по предполагаемым продуктам
(запишите, какими, по вашему мнению, будут / могут быть продукты)

v.Растворяются ли оба продукта?
они оба водные)? Если это так, РЕАКЦИИ НЕ происходит.

1.
Подумай об этом:
вы начали с двух растворенных соединений, что означает, что у вас было четыре иона
плавают независимо друг от друга в водном растворе. Вы закончили
с тем же самым потом.

vi. Растворим ли хотя бы один из продуктов в ?
Если да, то реакция ДЕЙСТВИТЕЛЬНО имеет место.

1.
Запишите
продукты с правильными формулами

2.
Сбалансировать
уравнение с коэффициентами

3.