Ответы к §28. Химические уравнения

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://himi4ka.ru/arhiv−urokov/urok−11−himicheskie−uravnenija.html
2. http://www.hemi.nsu.ru/ucheb151.htm
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Химическое_уравнение
4. http://www.chem.msu.su/rus/school/zhukov1/02a.html
5. https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/697949

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

                                 Химические уравнения
Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов.
Уравнение химической реакции даёт качественную и количественную информацию о химической реакции, реагентах и продуктах реакции; его составление основывается на законах стехиометрии, в первую очередь, законе сохранения массы веществ в химических реакциях. Кроме уравнений используются полные и краткие схемы химических реакций – условные записи, дающие представление о природе реагентов и продуктов, т. е. качественную информацию о химической реакции.
                                 История
Сначала не было представления о химических уравнениях, ещё не были известны основные химические законы, но уже в стародавние времена, в алхимический период развития химии начали обозначать химические элементы символами.
С дальнейшим развитием химии менялись представления о символике химических элементов, расширялись знания об их соединениях. С открытием множества химических явлений возникла необходимость в переходе от их словесного описания к более удобной математической записи, используя химические формулы. Первым предложил использовать химические уравнения Жан Бегун (Jean Beguin) в 1615 году в первом учебнике по химии Tyrocinium Chymicum («Начала химии»).
Конец XVIII — начало XIX вв.−становление законов стехиометрии. У истоков этих исследований стоял немецкий ученый И. В. Рихтер. В студенческие годы на него большое впечатление произвели слова его учителя − философа И. Канта о том, что в отдельных направлениях естественных наук истинной науки столько, сколько в ней математики. Рихтер посвятил свою диссертацию использованию математики в химии. Не будучи в сущности химиком, Рихтер ввел первые количественные уравнения химических реакций, стал использовать термин стехиометрия.
                       Правила составления
В левой части уравнения записывают формулы (формулу) веществ, вступивших в реакцию, соединяя их знаком "плюс". В правой части уравнения записывают формулы (формулу) образовавшихся веществ, также соединенных знаком "плюс". Между частями уравнения ставят стрелку. Затем находят коэффициенты − числа, стоящие перед формулами веществ, чтобы число атомов одинаковых элементов в левой и правой частях уравнения было равным.
Для составления уравнений химических реакций , кроме знания формул реагентов и продуктов реакции, необходимо верно подобрать коэффициенты. Это можно сделать, используя несложные правила:
1. Перед формулой простого вещества можно записывать дробный коэффициент, который показывает количество вещества реагирующих и образующихся веществ.
2. Если в схеме реакции есть формула соли, то вначале уравнивают число ионов, образующих соль.
3. Если участвующие в реакции вещества содержат водород и кислород, то атомы водорода уравнивают в предпоследнюю очередь, а атомы кислорода − в последнюю.
4. Если в схеме реакции имеется несколько формул солей, то необходимо начинать уравнивание с ионов, входящих в состав соли, содержащей большее их число.

?. Вопросы и задания

1. Запишите в виде химических уравнений следующие предложения:
а) «При обжиге карбоната кальция образуются оксид кальция и оксид углерода (IV)»;
б) «При взаимодействии оксида фосфора (V) с водой получается фосфорная кислота».
Какая из реакций будет экзотермической, а какая − эндотермической?

Ответ:

а) Если имеется обжиг, то на вещество действует температура.
$CaCO_{3} \overset{t}{→} CaO + CO_{2}$.
Так как происходит поглощение теплоты, то реакция эндотермическая.
б) $P_{2}O_{5} + 3H_{2}O ⟶ 2H_{3}PO_{4}$ − при реакции выделяется теплота, следовательно, реакция экзотермическая.

2. Составьте уравнения по следующим схемам:
а) $CuCl_{2} + Al \overset{t}{→} AlCl_{3} + Cu$;
б) $P + O_{2} → P_{2}O_{5}$;
в) $Fe_{2}(SO_{4})_{3} + KOH → Fe(ОН)_{3} + K_{2}SO_{4}$;
г) $CuOH \overset{t}{→} Cu_{2}О + H_{2}O$;
д) $CS_{2} + O_{2} → CO_{2} + SO_{2}$;
е) $С_{2}H_{2} (ацетилен) + O_{2} → CO_{2} + H_{2}O$;
ж) $FeS_{2} (колчедан)+ O_{2} \overset{t}{→} Fe_{2}О_{3} + SO_{2}$;
Под формулами веществ напишите их названия.

Ответ:

а) $CuCl_{2} + Al \overset{t}{→} AlCl_{3} + Cu$;
Уравняем число ионов, образующих соль $AlCl_{3}$:
$3CuCl_{2} + Al \overset{t}{→} 2AlCl_{3} + Cu$;
Уравняем оставшиеся металлы:
$\underset{хлорид\;меди (II)}{3CuCl_{2}} + \underset{алюминий}{2Al} \overset{t}{=} \underset{хлорид\;алюминия}{2AlCl_{3}} + \underset{медь}{3Cu}$.

б) $P + O_{2} → P_{2}O_{5}$;
Уравняем число атомов кислорода:
$P + 5O_{2} → 2P_{2}O_{5}$;
Уравняем число атомов фосфора:
$\underset{фосфор}{4P} + \underset{кислород}{5O_{2}} = \underset{оксид\;фосфора (V)}{2P_{2}O_{5}}$.

в) $Fe_{2}(SO_{4})_{3} + KOH → Fe(ОН)_{3} + K_{2}SO_{4}$;
Уравняем гидроксиды:
$Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 3KOH → Fe(ОН)_{3} + K_{2}SO_{4}$;
Уравняем сульфаты:
$Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 3KOH → Fe(ОН)_{3} + 3K{2}SO_{4}$;
Уравняем оставшиеся катионы:
$\underset{сульфат\;железа (III)}{Fe_{2}(SO_{4})_{3} } + \underset{гидроксид\;калия}{6KOH} = \underset{гидроксид\;железа (III)}{2Fe(ОН)_{3}} + \underset{сульфат\;калия}{3K{2}SO_{4}}$.

г) $CuOH \overset{t}{→} Cu_{2}О + H_{2}O$;
Уравняем число атомов меди и водорода:
$\underset{гидроксид\;меди (I)}{$2CuOH} \overset{t}{=} \underset{оксид\;меди (I)}{Cu_{2}О} + \underset{оксид\;водорода (I)}{H_{2}O}$.

д) $CS_{2} + O_{2} → CO_{2} + SO_{2}$;
Уравняем число атомов серы:
$CS_{2} + O_{2} → CO_{2} + 2SO_{2}$;
Уравняем число атомов кислорода:
$\underset{сульфид\;углерода (IV)}{CS_{2}} + \underset{кислород}{3O_{2}} = \underset{оксид\;углерода (IV)}{CO_{2}} + \underset{оксид\;серы (IV)}{ 2SO_{2}} $;

е) $С_{2}H_{2} + O_{2} → CO_{2} + H_{2}O$;
Уравняем число атомов углерода:
$С_{2}H_{2} + O_{2} → 2CO_{2} + H_{2}O$;
Уравняем число атомов кислорода:
$С_{2}H_{2} + 2,5O_{2} → 2CO_{2} + H_{2}O$;
Избавимся от дробного числа, удвоив коэффициенты:
$ \underset{ацетилен}{2С_{2}H_{2}} + \underset{кислород}{5O_{2}} = \underset{оксид\;углерода (IV)}{4CO_{2}} +\underset{оксид\;водорода (I)}{2H_{2}O}$.

ж) $FeS_{2} + O_{2} \overset{t}{→} Fe_{2}О_{3} + SO_{2}$;
Уравняем число атомов железа и серы:
$2FeS_{2} + O_{2} \overset{t}{→} Fe_{2}О_{3} + 4SO_{2}$;
Уравняем число атомов кислорода:
$2FeS_{2} + 5,5O_{2} \overset{t}{→} Fe_{2}О_{3} + 4SO_{2}$;
Избавимся от дробного числа, удвоив коэффициенты:
$ \underset{колчедан}{4FeS_{2}} + \underset{кислород}{11O_{2} } \overset{t}{=} \underset{оксид\;железа (III)}{2Fe_{2}О_{3}} + \underset{оксид\;серы (IV)}{8SO_{2}}$

3. Запишите уравнения химических реакций по следующим схемам:
а) фосфорная кислота + гидроксид натрия → фосфат натрия + вода;
б) оксид натрия + вода → гидроксид натрия;
в) оксид железа (II) + алюминий \overset{t}{→} оксид алюминия + железо;
г) гидроксид меди (II) \overset{t}{→} оксид меди (II) + вода.

Ответ:

а) $H_{3}PO_{4} + NaOH ⟶ Na_{3}PO_{4} + H_{2}O$;
$H_{3}PO_{4} + 3NaOH = Na_{3}PO_{4} + 3H_{2}O$.

б) $Na_{2}O + H_{2}O ⟶ NaOH$;
$Na_{2}O + H_{2}O = 2NaOH$.

в) $FeO + Al \overset{t}{→} Al_{2}O_{3} + Fe$;
$3FeO + 2Al \overset{t}{=} Al_{2}O_{3} + 3Fe$.

г) $Cu(OH)_{2} \overset{t}{→} CuO + H_{2}O$;
$Cu(OH)_{2} \overset{t}{=} CuO + H_{2}O$.

4. Что показывает уравнение следующей химической реакции:
$Fe_{2}O_{3} + 3H_{2} \overset{t}{→} 2 Fe + 3H_{2}O$?
Вычислите количество вещества водорода, которое взаимодействует с 1 моль оксида железа (III). Вычислите объём водорода, который взаимодействует с 1 моль оксида железа (III). Вычислите количество вещества железа, которое при этом образуется. Сколько молекул воды при этом получается?

Ответ:

Уравнение показывает, что железо можно восстановить из его оксида с помощью водорода при нагревании, в результате этого процесса образуется чистое железо и вода.
Дано:
n ($Fe_{2}O_{3}$) = 1 моль;
_____________
n ($H_{2}$) − ?
V ($H_{2}$) − ?
n (Fe) − ?
N ($H_{2}O$) − ?
Решение:
$Fe_{2}O_{3} + 3H_{2} \overset{t}{=} 2 Fe + 3H_{2}O$
При взаимодействии: 1 молекулы оксида железа (III) с 3 молекулами водорода получится 2 молекул железа и 3 молекулы воды.
Составим пропорции:
1 моль 3 моль 2 моль 3 моль
1 моль х моль y моль z моль
$ х = n (H_{2}) = \frac{1 * 3}{1}$ = 3 моль;
$ y = n (Fe) = \frac{1 * 2}{1}$ = 2 моль;
$ z = n (H_{2}O) = \frac{1 * 3}{1}$ = 3 моль;
$V = V_{m}* n$;
$V_{m}$= 22,4 л/моль;
$V (H_{2}) = V_{m}* n (H_{2})$ = 22,4 * 3 = 67,2 л;
$ N = n * N_{A}$;
$N_{A} = 6,02 * 10^{23}$;
$N (H_{2}O) = n (H_{2}O) * 6,02 * 10^{23} = 3 * 6,02 * 10^{23} = 1,8 * 10^{24}$ молекул.
Ответ. 3 моль; 2 моль; 67,2 л; $1,8 * 10^{24}$ молекул.