Доста често учениците и студентите трябва да съставят т.нар. уравнения на йонни реакции. По-специално проблем 31, предложен на Единния държавен изпит по химия, е посветен на тази тема. В тази статия ще обсъдим подробно алгоритъма за писане на кратки и пълни йонни уравнения, ще анализираме много примери с различни нива на сложност.
Защо са необходими йонни уравнения
Нека ви напомня, че когато много вещества се разтварят във вода (и не само във вода!) Възниква процес на дисоциация - веществата се разпадат на йони. Например, молекулите на HCl във водна среда се дисоциират на водородни катиони (H +, по-точно H 3 O +) и хлорни аниони (Cl -). Натриевият бромид (NaBr) е във воден разтвор не под формата на молекули, а под формата на хидратирани Na + и Br - йони (между другото, йони присъстват и в твърдия натриев бромид).
Когато пишем "обикновените" (молекулни) уравнения, не отчитаме, че в реакцията влизат не молекули, а йони. Ето, например, уравнението за реакцията между солна киселина и натриев хидроксид:
HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)
Разбира се, тази диаграма не описва съвсем правилно процеса. Както вече казахме, във воден разтвор практически няма молекули HCl, но има H + и Cl - йони. Същото важи и за NaOH. Добре би било да напишете следното:
H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O. (2)
Това е, което е пълно йонно уравнение. Вместо „виртуални“ молекули, виждаме частици, които действително присъстват в разтвора (катиони и аниони). Няма да се спираме на въпроса защо сме записали H 2 O в молекулярна форма. Това ще бъде обяснено малко по-късно. Както можете да видите, няма нищо сложно: заменили сме молекулите с йони, които се образуват при тяхната дисоциация.
Въпреки това, дори пълното йонно уравнение не е перфектно. Наистина, погледнете по-отблизо: както в лявата, така и в дясната част на уравнение (2) има еднакви частици - Na + катиони и Cl - аниони. Тези йони не се променят по време на реакцията. Защо тогава изобщо са необходими? Нека ги премахнем и вземем кратко йонно уравнение:
H + + OH - = H 2 O. (3)
Както можете да видите, всичко се свежда до взаимодействието на Н + и ОН - йони с образуването на вода (реакция на неутрализация).
Всички пълни и кратки йонни уравнения са записани. Ако решихме задача 31 на изпита по химия, ще получим максимална оценка за нея - 2 точки.
И така, още веднъж относно терминологията:
- HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - молекулно уравнение ("обичайно" уравнение, схематично отразяващо същността на реакцията);
- H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - пълно йонно уравнение (реалните частици в разтвора се виждат);
- H + + OH - = H 2 O - кратко йонно уравнение (премахнахме всички "боклуци" - частици, които не участват в процеса).
Алгоритъм за писане на йонни уравнения
- Съставяме молекулярното уравнение на реакцията.
- Всички частици, които се дисоциират в разтвора до забележима степен, се записват като йони; вещества, които не са склонни към дисоциация, оставяме "под формата на молекули".
- Премахваме от двете части на уравнението т.нар. йони наблюдатели, т.е. частици, които не участват в процеса.
- Проверяваме коефициентите и получаваме крайния отговор - кратко йонно уравнение.
Пример 1. Напишете пълно и кратко йонно уравнение, описващо взаимодействието на водни разтвори на бариев хлорид и натриев сулфат.
Решение. Ще действаме в съответствие с предложения алгоритъм. Нека първо настроим молекулярното уравнение. Бариевият хлорид и натриевият сулфат са две соли. Нека разгледаме раздела на справочника "Свойства на неорганичните съединения". Виждаме, че солите могат да взаимодействат една с друга, ако по време на реакцията се образува утайка. Да проверим:
Упражнение 2. Попълнете уравненията за следните реакции:
- KOH + H 2 SO 4 \u003d
- H3PO4 + Na2O \u003d
- Ba(OH) 2 + CO 2 =
- NaOH + CuBr 2 =
- K 2 S + Hg (NO 3) 2 \u003d
- Zn + FeCl 2 =
Упражнение 3. Напишете молекулните уравнения за реакциите (във воден разтвор) между: а) натриев карбонат и азотна киселина, б) никелов (II) хлорид и натриев хидроксид, в) ортофосфорна киселина и калциев хидроксид, г) сребърен нитрат и калиев хлорид, д) ) фосфорен оксид (V) и калиев хидроксид.
Искрено се надявам да не сте имали проблеми с изпълнението на тези три задачи. Ако това не е така, е необходимо да се върнем към темата "Химични свойства на основните класове неорганични съединения".
Как да превърнем молекулярно уравнение в пълно йонно уравнение
Най-интересното започва. Трябва да разберем кои вещества трябва да бъдат записани като йони и кои трябва да бъдат оставени в "молекулна форма". Трябва да запомните следното.
Под формата на йони напишете:
- разтворими соли (подчертавам, че само солите са силно разтворими във вода);
- алкали (нека ви напомня, че водоразтворимите основи се наричат алкали, но не и NH 4 OH);
- силни киселини (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , ...).
Както можете да видите, този списък е лесен за запомняне: той включва силни киселини и основи и всички разтворими соли. Между другото, на особено бдителните млади химици, които може да са възмутени от факта, че силните електролити (неразтворимите соли) не са включени в този списък, мога да ви кажа следното: НЕвключването на неразтворими соли в този списък изобщо не отхвърля фактът, че те са силни електролити.
Всички други вещества трябва да присъстват в йонните уравнения под формата на молекули. За тези взискателни читатели, които не се задоволяват с неясния термин "всички други вещества" и които, следвайки примера на героя от известен филм, изискват "обявяване на пълния списък", давам следната информация.
Под формата на молекули напишете:
- всички неразтворими соли;
- всички слаби основи (включително неразтворими хидроксиди, NH4OH и подобни вещества);
- всички слаби киселини (H 2 CO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, почти всички органични киселини ...);
- въобще всички слаби електролити (вкл. вода!!!);
- оксиди (всички видове);
- всички газообразни съединения (по-специално H2, CO2, SO2, H2S, CO);
- прости вещества (метали и неметали);
- почти всички органични съединения (с изключение на водоразтворимите соли на органичните киселини).
Фу, не мисля, че съм забравил нещо! Въпреки че според мен е по-лесно да запомните списък № 1. От фундаментално важното в списък № 2 отново ще отбележа водата.
Да тренираме!
Пример 2. Направете пълно йонно уравнение, описващо взаимодействието на меден (II) хидроксид и солна киселина.
Решение. Нека започнем, разбира се, с молекулярното уравнение. Медният (II) хидроксид е неразтворима основа. Всички неразтворими основи реагират със силни киселини, за да образуват сол и вода:
Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O.
И сега откриваме кои вещества да напишем под формата на йони и кои - под формата на молекули. Списъците по-горе ще ни помогнат. Медният (II) хидроксид е неразтворима основа (виж таблицата за разтворимост), слаб електролит. Неразтворимите бази се записват в молекулярна форма. HCl е силна киселина, в разтвор почти напълно се дисоциира на йони. CuCl 2 е разтворима сол. Пишем в йонна форма. Вода – само под формата на молекули! Получаваме пълното йонно уравнение:
Cu (OH) 2 + 2H + + 2Cl - \u003d Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.
Пример 3. Напишете пълно йонно уравнение за реакцията на въглероден диоксид с воден разтвор на NaOH.
Решение. Въглеродният диоксид е типичен киселинен оксид, NaOH е алкален. Когато киселинните оксиди взаимодействат с водни разтвори на основи, се образуват сол и вода. Съставяме уравнението на молекулярната реакция (не забравяйте, между другото, за коефициентите):
CO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.
CO 2 - оксид, газообразно съединение; запази молекулярната форма. NaOH - силна основа (алкали); написани под формата на йони. Na 2 CO 3 - разтворима сол; напишете под формата на йони. Водата е слаб електролит, практически не се дисоциира; оставете го в молекулярна форма. Получаваме следното:
CO 2 + 2Na + + 2OH - \u003d Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.
Пример 4. Натриевият сулфид във воден разтвор реагира с цинков хлорид, за да образува утайка. Напишете пълното йонно уравнение за тази реакция.
Решение. Натриевият сулфид и цинковият хлорид са соли. Когато тези соли взаимодействат, цинковият сулфид се утаява:
Na 2 S + ZnCl 2 \u003d ZnS ↓ + 2NaCl.
Веднага ще запиша пълното йонно уравнение и вие сами ще го анализирате:
2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl - .
Предлагам ви няколко задачи за самостоятелна работа и малък тест.
Упражнение 4. Напишете молекулярните и пълните йонни уравнения за следните реакции:
- NaOH + HNO3 =
- H 2 SO 4 + MgO =
- Ca(NO 3) 2 + Na 3 PO 4 =
- CoBr 2 + Ca(OH) 2 =
Упражнение 5. Напишете пълни йонни уравнения, описващи взаимодействието на: а) азотен оксид (V) с воден разтвор на бариев хидроксид, б) разтвор на цезиев хидроксид с йодоводородна киселина, в) водни разтвори на меден сулфат и калиев сулфид, г) калциев хидроксид и воден разтвор на железен нитрат (III).
клас: 8
Презентация към урока
Назад напред
внимание! Визуализацията на слайда е само за информационни цели и може да не представя пълния обем на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.
Целта на урока:да помогне на учениците да формират знания за химично уравнение като условен запис на химична реакция с помощта на химични формули.
Задачи:
Образователни:
- систематизират предварително изучен материал;
- да научи способността да пише уравнения на химични реакции.
Образователни:
- развиват комуникативни умения (работа по двойки, умение да слушат и чуват).
Разработване:
- развиват образователни и организационни умения, насочени към изпълнение на задачата;
- развиват умения за аналитично мислене.
Тип урок:комбинирани.
Оборудване:компютър, мултимедиен проектор, екран, листове за оценка, карта за размисъл, „набор от химични символи“, тетрадка с печатна основа, реактиви: натриев хидроксид, железен (III) хлорид, спиртна лампа, поставка, кибрит, лист хартия за рисуване, мулти- цветни химически символи.
Презентация на урока (Приложение 3)
Структура на урока.
аз Организиране на времето.
II. Актуализиране на знания и умения.
III. Мотивация и целеполагане.
IV. Учене на нов материал:
4.1 реакция на горене на алуминий в кислород;
4.2 реакция на разлагане на железен (III) хидроксид;
4.3 алгоритъм за поставяне на коефициенти;
4,4 минути релаксация;
4.5 подрежда коефициентите;
V. Затвърдяване на придобитите знания.
VI. Обобщаване на урока и оценяване.
VII. Домашна работа.
VIII. Последна дума на учителя.
По време на часовете
Химическата природа на сложната частица
обусловени от естеството на елементарното
компоненти,
броят им и
химическа структура.
Д. И. Менделеев
Учител.Здравейте момчета. Седни.
Обърнете внимание: на вашата маса има тетрадка с печатна основа (Приложение 2),в който ще работите днес, и лист за оценка, в който ще записвате постиженията си, подпишете го.
Актуализиране на знания и умения.
Учител.Запознахме се с физични и химични явления, химични реакции и признаци за тяхното протичане. Изучавахме закона за запазване на масата на веществата.
Нека проверим знанията ви. Предлагам ви да отворите тетрадките си с печатна основа и да изпълните задача 1. Дават ви 5 минути за изпълнение на задачата.
Тест по темата „Физични и химични явления. Законът за запазване на масата на веществата.
1. Как химичните реакции се различават от физическите явления?
- Промяна във формата, агрегатното състояние на материята.
- Образуването на нови вещества.
- Промяна на местоположението.
2. Какви са признаците на химична реакция?
- Валежи, промяна на цвета, отделяне на газ.
3. В съответствие с какъв закон са съставени уравненията на химичните реакции?
- Законът за постоянството на състава на материята.
- Законът за запазване на масата на материята.
- Периодичен закон.
- Законът на динамиката.
- Законът за всемирното притегляне.
4. Законът за запазване на масата на материята е открит:
- DI. Менделеев.
- Ч. Дарвин.
- М.В. Ломоносов.
- I. Нютон.
- ИИ Бутлеров.
5. Химичното уравнение се нарича:
- Условно обозначение на химична реакция.
Учител.Свършихте работата. Предлагам ви да го проверите. Разменете си тетрадките и се проверете взаимно. Внимание към екрана. За всеки верен отговор – 1 точка. Запишете общия резултат в листа с резултатите.
Мотивация и целеполагане.
Учител.Използвайки тези знания, днес ще съставим уравненията на химичните реакции, разкривайки проблема „Дали законът за запазване на масата на веществата е основата за съставяне на уравненията на химичните реакции“
Учене на нов материал.
Учител.Свикнали сме да мислим, че уравнението е математически пример, в който има неизвестно и това неизвестно трябва да бъде изчислено. Но в химичните уравнения обикновено няма нищо неизвестно: всичко е просто написано в тях с формули: какви вещества влизат в реакцията и какво се получава по време на тази реакция. Да видим опита.
(Реакцията на съединения на сяра и желязо.) Приложение 3
Учител.От гледна точка на масата на веществата, уравнението на реакцията за комбинацията от желязо и сяра се разбира, както следва
Желязо + сяра → железен (II) сулфид (задача 2 tpo)
Но в химията думите се отразяват с химически знаци. Напишете това уравнение с химически символи.
Fe + S → FeS
(Един ученик пише на дъската, останалите в ТПО.)
Учител.Сега прочетете.
обучаеми.Молекула желязо взаимодейства с молекула сяра, получава се една молекула железен (II) сулфид.
Учител.В тази реакция виждаме, че количеството на изходните материали е равно на количеството вещества в реакционния продукт.
Винаги трябва да се помни, че когато се съставят уравнения на реакцията, нито един атом не трябва да се губи или неочаквано да се появява. Затова понякога, след като сте записали всички формули в уравнението на реакцията, трябва да изравните броя на атомите във всяка част на уравнението - да подредите коефициентите. Да видим друго преживяване
(Изгаряне на алуминий в кислород.) Приложение 4
Учител.Нека напишем уравнението на химичната реакция (задача 3 в TPO)
Al + O 2 → Al +3 O -2
За да запишете формулата на оксида правилно, запомнете това
обучаеми.Кислородът в оксидите има степен на окисление -2, алуминият е химичен елемент с постоянна степен на окисление +3. LCM = 6
Al + O 2 → Al 2 O 3
Учител.Виждаме, че 1 алуминиев атом влиза в реакцията, образуват се два алуминиеви атома. Влизат два кислородни атома, образуват се три кислородни атома.
Просто и красиво, но незачитащо закона за запазване на масата на веществата - различно е преди и след реакцията.
Следователно трябва да подредим коефициентите в това уравнение на химичната реакция. За да направим това, намираме LCM за кислород.
обучаеми. LCM = 6
Учител.Преди формулите за кислород и алуминиев оксид задаваме коефициентите така, че броят на кислородните атоми отляво и отдясно да е 6.
Al + 3 O 2 → 2 Al 2 O 3
Учител.Сега получаваме, че в резултат на реакцията се образуват четири алуминиеви атома. Следователно, преди алуминиевия атом от лявата страна поставяме коефициента 4
Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3Отново преброяваме всички атоми преди и след реакцията. Поставяме го равно.
4Al + 3O 2 _ = 2 Al 2 O 3
Учител.Помислете за друг пример
(Учителят демонстрира експеримент за разлагането на железен (III) хидроксид.)
Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O
Учител.Нека зададем коефициентите. В реакцията влиза 1 железен атом, образуват се два железни атома. Следователно, преди формулата на железния хидроксид (3) поставяме коефициента 2.
Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 OУчител.Получаваме, че 6 водородни атома (2x3) влизат в реакцията, образуват се 2 водородни атома.
обучаеми. LCM =6. 6/2 \u003d 3. Следователно задаваме коефициента 3 за водната формула
2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3 H 2 O
Учител.Отчитаме кислорода.
обучаеми.Ляво - 2x3 = 6; дясно – 3+3 = 6
обучаеми.Броят на кислородните атоми, участващи в реакцията, е равен на броя на кислородните атоми, образувани по време на реакцията. Можете да зададете равно.
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 +3 H 2 O
Учител.Сега нека обобщим всичко, което беше казано по-рано, и да се запознаем с алгоритъма за подреждане на коефициентите в уравненията на химичните реакции.
- Пребройте броя на атомите на всеки елемент от дясната и лявата страна на уравнението на химичната реакция.
- Определете кой елемент има променящ се брой атоми, намерете LCM.
- Разделете LCM на индекси - вземете коефициентите. Поставете ги пред формулите.
- Пребройте броя на атомите, повторете, ако е необходимо.
- Последното нещо, което трябва да проверите, е броят на кислородните атоми.
Учител.Работили сте много и вероятно сте уморени. Предлагам ви да се отпуснете, да затворите очи и да си спомните някои приятни моменти от живота. Всеки от вас е различен. Сега отворете очите си и правете кръгови движения с тях, първо по посока на часовниковата стрелка, след това обратно на часовниковата стрелка. Сега интензивно движете очите си хоризонтално: надясно - наляво и вертикално: нагоре - надолу.
А сега ще активираме умствената дейност и ще масажираме ушните миди.
Учител.Продължаваме да работим.
В тетрадки с печатна основа ще изпълним задача 5. Ще работите по двойки. Трябва да поставите коефициентите в уравненията на химичните реакции. Имате 10 минути, за да изпълните задачата.
- P + Cl 2 → PCl 5
- Na + S → Na 2 S
- HCl + Mg → MgCl 2 + H 2
- N 2 + H 2 → NH 3
- H 2 O → H 2 + O 2
Учител.Да проверим изпълнението на задачата ( учителят пита и показва правилните отговори на слайда). За всеки правилно зададен коефициент - 1 точка.
Изпълнихте задачата. Много добре!
Учител.Сега да се върнем към нашия проблем.
Момчета, как мислите, законът за запазване на масата на веществата е основата за съставяне на уравнения на химичните реакции.
обучаеми.Да, по време на урока доказахме, че законът за запазване на масата на веществата е в основата на съставянето на уравнения на химичните реакции.
Затвърдяване на знанията.
Учител.Покрихме всички ключови въпроси. Сега нека направим малък тест, за да видим колко добре сте усвоили темата. Трябва да отговорите само с „да“ или „не“. Имате 3 минути за работа.
Изявления.
- В реакцията Ca + Cl 2 → CaCl 2 не са необходими коефициенти.(да)
- В реакцията Zn + HCl → ZnCl 2 + H 2, коефициентът на цинк е 2. (Не)
- В реакцията Ca + O 2 → CaO коефициентът на калциевия оксид е 2.(да)
- В реакцията CH 4 → C + H 2 коефициентите не са необходими.(Не)
- В реакцията CuO + H 2 → Cu + H 2 O, коефициентът за мед е 2. (Не)
- В реакцията C + O 2 → CO, коефициентът 2 трябва да бъде зададен както за въглероден оксид (II), така и за въглерод. (да)
- В реакцията CuCl 2 + Fe → Cu + FeCl 2 коефициентите не са необходими.(да)
Учител.Да проверим работата. За всеки верен отговор – 1 точка.
Обобщение на урока.
Учител.Свърши добра работа. Сега изчислете общия брой точки, отбелязани за урока, и оценете себе си според оценката, която виждате на екрана. Дайте ми таблиците с резултати, за да впиша оценката ви в дневника.
Домашна работа.
Учител.Нашият урок приключи, по време на който успяхме да докажем, че законът за запазване на масата на веществата е в основата на съставянето на уравнения на реакцията и се научихме как да пишем уравнения на химична реакция. И като последна точка, запишете си домашното
§ 27, пр. 1 - за получилите оценка "3"
пр. 2 - за получилите оценка "4"
пр. 3 - за тези, които са получили оценка“5”
Последна дума на учителя.
Учител.Благодаря ти за урока. Но преди да излезете от офиса, обърнете внимание на масата (учителят посочва лист хартия за рисуване с таблица и многоцветни химически знаци).Виждате химически знаци в различни цветове. Всеки цвят символизира вашето настроение. За да направите това, трябва да отидете до нотния лист, да вземете един химичен елемент, според характеристиката, която виждате на екрана, и да го прикрепите към клетката на таблицата. Аз ще го направя първи, като ви покажа комфорта си от работата с вас.
F Чувствах се комфортно на урока, получих отговор на всичките си въпроси.
F Беше ми скучно в урока, не научих нищо ново.
За да се опишат протичащите химични реакции, се съставят уравнения на химичните реакции. В тях вляво от знака за равенство (или стрелка →) са написани формулите на реагентите (вещества, които влизат в реакцията), а вдясно са реакционните продукти (вещества, които се получават след химична реакция) . Тъй като говорим за уравнение, броят на атомите от лявата страна на уравнението трябва да е равен на този отдясно. Следователно, след изготвяне на схема на химическа реакция (запис на реагенти и продукти), коефициентите се заместват, за да се изравни броят на атомите.
Коефициентите са числа пред формулите на веществата, показващи броя на молекулите, които реагират.
Да предположим например, че при химическа реакция водородният газ (H 2) реагира с кислородния газ (O 2). В резултат на това се образува вода (H 2 O). Реакционна схемаще изглежда така:
H 2 + O 2 → H 2 O
Отляво има два водородни и кислородни атома, а отдясно два водородни атома и само един кислород. Да предположим, че в резултат на реакцията на една молекула водород и един кислород се образуват две молекули вода:
H 2 + O 2 → 2H 2 O
Сега броят на кислородните атоми преди и след реакцията е изравнен. Въпреки това, водородът преди реакцията е два пъти по-малко, отколкото след нея. Трябва да се заключи, че за образуването на две водни молекули са необходими две молекули водород и една кислород. Тогава получавате следната схема на реакция:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
Тук броят на атомите на различните химични елементи е еднакъв преди и след реакцията. Това означава, че това вече не е просто схема за реакция, а уравнение на реакцията. В уравненията на реакцията стрелката често се заменя със знак за равенство, за да се подчертае, че броят на атомите на различни химични елементи е изравнен:
2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O
Помислете за тази реакция:
NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O
След реакцията се образува фосфат, който включва три натриеви атома. Изравнете количеството натрий преди реакцията:
3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O
Количеството водород преди реакцията е шест атома (три в натриев хидроксид и три във фосфорна киселина). След реакцията - само два водородни атома. Разделянето на шест на две дава три. И така, преди водата трябва да поставите числото три:
3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O
Броят на кислородните атоми преди и след реакцията е еднакъв, което означава, че по-нататъшното изчисляване на коефициентите може да бъде пропуснато.
Химията е наука за веществата, техните свойства и превръщания.
.
Тоест, ако нищо не се случва с веществата около нас, това не важи за химията. Но какво означава "нищо не се случва"? Ако внезапно ни хвана гръмотевична буря на полето и всички се намокрихме, както се казва, „до кожата“, тогава това не е трансформация: в крайна сметка дрехите бяха сухи, но станаха мокри.
Ако например вземете железен пирон, обработете го с пила и след това сглобете железни стружки (Fe) , тогава това също не е трансформация: имаше пирон - стана прах. Но ако след това сглобите устройството и го задръжте получаване на кислород (O 2): загрявам калиев перманганат(KMPo 4)и съберете кислород в епруветка и след това поставете тези железни стружки, нажежени до червено "до червено" в нея, тогава те ще пламнат с ярък пламък и след изгаряне ще се превърнат в кафяв прах. И това също е трансформация. И така, къде е химията? Въпреки факта, че в тези примери формата (железен пирон) и състоянието на облеклото (сухо, мокро) се променят, това не са трансформации. Факт е, че самият гвоздей, както беше вещество (желязо), си остана такъв, въпреки различната си форма, а дрехите ни попиха водата от дъжда и след това тя се изпари в атмосферата. Самата вода не се е променила. И така, какво представляват трансформациите от гледна точка на химията?
От гледна точка на химията трансформациите са такива явления, които са придружени от промяна в състава на дадено вещество. Да вземем за пример същия пирон. Няма значение под каква форма е бил след като е бил подаден, а след като е бил събран от него железни стружкипоставена в атмосфера на кислород - тя се превърна в железен оксид(Fe 2 О 3 ) . И така, наистина ли се е променило нещо? Да то има. Имаше нокътно вещество, но под въздействието на кислорода се образува ново вещество - елементен оксиджлеза. молекулярно уравнениетази трансформация може да бъде представена със следните химични символи:
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)
За човек, който не е запознат с химията, веднага възникват въпроси. Какво е "молекулярното уравнение", какво е Fe? Защо има цифри "4", "3", "2"? Какви са малките числа "2" и "3" във формулата Fe 2 O 3? Това означава, че е дошло времето да подредите нещата.
Знаци на химичните елементи.
Въпреки факта, че започват да учат химия в 8 клас, а някои дори по-рано, много хора познават великия руски химик Д. И. Менделеев. И разбира се, неговата известна "Периодична таблица на химичните елементи". Иначе, по-просто, тя се нарича "Таблицата на Менделеев".
В тази таблица в съответния ред са разположени елементите. Към днешна дата са известни около 120. Имената на много елементи са ни известни отдавна. Това са: желязо, алуминий, кислород, въглерод, злато, силиций. Преди използвахме тези думи без колебание, идентифицирайки ги с предмети: железен болт, алуминиева тел, кислород в атмосферата, златен пръстен и т.н. и т.н. Но всъщност всички тези вещества (болт, тел, пръстен) се състоят от съответните им елементи. Целият парадокс е, че елементът не може да бъде докоснат, взет. Как така? Те са в периодичната таблица, но не можете да ги вземете! Да точно. Химическият елемент е абстрактно (т.е. абстрактно) понятие и се използва в химията, както и в други науки, за изчисления, съставяне на уравнения и решаване на проблеми. Всеки елемент се различава от другия по това, че се характеризира със свой собствен електронна конфигурация на атом.Броят на протоните в ядрото на атома е равен на броя на електроните в неговите орбитали. Например, водородът е елемент №1. Атомът му се състои от 1 протон и 1 електрон. Хелият е елемент номер 2. Атомът му се състои от 2 протона и 2 електрона. Литият е елемент номер 3. Атомът му се състои от 3 протона и 3 електрона. Дармстадиум - елемент номер 110. Неговият атом се състои от 110 протона и 110 електрона.
Всеки елемент се обозначава с определен символ, латински букви и има определено четене в превод от латински. Например водородът има символа "Н", се чете като "хидрогений" или "пепел". Силицият има символа "Si", който се чете като "силиций". живакима символ "Hg"и се чете като "hydrargyrum". И така нататък. Всички тези обозначения могат да бъдат намерени във всеки учебник по химия за 8 клас. За нас сега основното е да разберем, че при съставянето на химични уравнения е необходимо да работим с посочените символи на елементите.
Прости и сложни вещества.
Обозначаване на различни вещества с единични символи на химични елементи (Hg живак, Fe желязо, Cu мед, Зн цинк, Ал алуминий) по същество означаваме прости вещества, тоест вещества, състоящи се от атоми от един и същи тип (съдържащи същия брой протони и неутрони в атом). Например, ако веществата желязо и сяра взаимодействат, тогава уравнението ще приеме следната форма:
Fe + S = FeS (2)
Простите вещества включват метали (Ba, K, Na, Mg, Ag), както и неметали (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). И трябва да обърнете внимание
специално внимание на факта, че всички метали са обозначени с единични символи: K, Ba, Ca, Al, V, Mg и т.н., а неметалите - или с прости символи: C, S, P или могат да имат различни индекси, които посочете тяхната молекулна структура: H 2 , Cl 2 , O 2 , J 2 , P 4 , S 8 . В бъдеще това ще бъде от голямо значение при формулирането на уравнения. Изобщо не е трудно да се досетите, че сложните вещества са вещества, образувани от различни видове атоми, напр.
един). Оксиди:
алуминиев оксид Al 2 O 3, 
натриев оксид Na 2 O
меден оксид CuO,
цинков оксид ZnO
титанов оксид Ti2O3,
въглероден окисили въглероден окис (+2) CO
серен оксид (+6) SO 3
2). Причини:
железен хидроксид(+3) Fe (OH) 3,
меден хидроксид Cu(OH)2,
калиев хидроксид или калиева основаКОН,
натриев хидроксид NaOH.
3). Киселини:
солна киселинаНС1
сярна киселина H2SO3,
Азотна киселина HNO3
четири). соли:
натриев тиосулфат Na 2 S 2 O 3,
натриев сулфатили Глауберова сол Na2SO4,
калциев карбонатили варовик CaCO 3,
меден хлорид CuCl 2
5). органична материя:
натриев ацетат CH 3 COOHa,
метан CH 4,
ацетилен C 2 H 2,
глюкоза C6H12O6
Накрая, след като сме изяснили структурата на различни вещества, можем да започнем да пишем химични уравнения.
Химично уравнение.
Самата дума „уравнение“ произлиза от думата „изравняване“, т.е. разделям нещо на равни части. В математиката уравненията са почти самата същност на тази наука. Например, можете да дадете такова просто уравнение, в което лявата и дясната страна ще бъдат равни на "2":
40: (9 + 11) = (50 x 2): (80 - 30);
И в химичните уравнения същият принцип: лявата и дясната страна на уравнението трябва да съответстват на същия брой атоми, елементите, участващи в тях. Или, ако е дадено йонно уравнение, тогава в него брой частицисъщо трябва да отговарят на това изискване. Химическото уравнение е условен запис на химическа реакция с помощта на химични формули и математически знаци. Химичното уравнение по своята същност отразява определена химична реакция, тоест процесът на взаимодействие на веществата, по време на който възникват нови вещества. Например, необходимо е напишете молекулярно уравнениереакции, които участват бариев хлорид BaCl 2 и сярна киселина H 2 SO 4. В резултат на тази реакция се образува неразтворима утайка - бариев сулфат BaSO 4 и солна киселина Hcl:
ВаСl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2НCl (3)
На първо място, трябва да разберете, че голямото число "2" пред веществото HCl се нарича коефициент, а малките числа "2", "4" под формулите ВаСl 2, H 2 SO 4 , BaSO 4 се наричат индекси. И коефициентите, и индексите в химичните уравнения играят ролята на фактори, а не на членове. За да се напише правилно химично уравнение, е необходимо подредете коефициентите в уравнението на реакцията. Сега нека започнем да броим атомите на елементите от лявата и дясната страна на уравнението. От лявата страна на уравнението: веществото BaCl 2 съдържа 1 бариев атом (Ba), 2 хлорни атома (Cl). В веществото H 2 SO 4: 2 водородни атома (H), 1 серен атом (S) и 4 кислородни атома (O). От дясната страна на уравнението: във веществото BaSO 4 има 1 атом барий (Ba), 1 атом сяра (S) и 4 атома кислород (O), в веществото HCl: 1 атом водород (H) и 1 атом хлор (Cl). Откъдето следва, че в дясната страна на уравнението броят на водородните и хлорните атоми е половината от този в лявата страна. Следователно, преди формулата на HCl от дясната страна на уравнението, е необходимо да поставите коефициента "2". Ако сега добавим броя на атомите на елементите, участващи в тази реакция, както отляво, така и отдясно, получаваме следния баланс:
И в двете части на уравнението броят на атомите на елементите, участващи в реакцията, е равен, следователно то е правилно.
Химично уравнение и химични реакции
Както вече разбрахме, химичните уравнения са отражение на химичните реакции. Химичните реакции са такива явления, в процеса на които се извършва превръщането на едно вещество в друго. Сред тяхното разнообразие могат да се разграничат два основни вида:
един). Реакции на свързване
2). реакции на разлагане.
По-голямата част от химичните реакции принадлежат към реакциите на добавяне, тъй като промените в неговия състав рядко могат да настъпят с едно вещество, ако то не е подложено на външни влияния (разтваряне, нагряване, светлина). Нищо не характеризира едно химическо явление или реакция толкова, колкото промените, които настъпват, когато две или повече вещества взаимодействат. Такива явления могат да възникнат спонтанно и да бъдат придружени от повишаване или понижаване на температурата, светлинни ефекти, промяна на цвета, утаяване, отделяне на газообразни продукти, шум.
За по-голяма яснота представяме няколко уравнения, които отразяват процесите на съединенията, по време на които получаваме натриев хлорид(NaCl), цинков хлорид(ZnCl 2), утайка от сребърен хлорид(AgCl), алуминиев хлорид(AlCl 3)
Cl 2 + 2Nа = 2NaCl (4)
CuCl 2 + Zn \u003d ZnCl 2 + Cu (5)
AgNO 3 + KCl \u003d AgCl + 2KNO 3 (6)
3HCl + Al(OH) 3 \u003d AlCl 3 + 3H 2 O (7)
Сред реакциите на съединението трябва да се отбележи следното : заместване (5), обмен (6), и като специален случай на реакцията на обмен, реакцията неутрализиране (7).
Реакциите на заместване включват тези, при които атоми на просто вещество заместват атомите на един от елементите в сложно вещество. В пример (5) цинковите атоми заместват медните атоми от разтвора на CuCl2, докато цинкът преминава в разтворимата ZnCl2 сол, а медта се освобождава от разтвора в метално състояние.
Обменните реакции са тези реакции, при които две сложни вещества обменят своите съставки. В случай на реакция (6), разтворимите соли на AgNO 3 и KCl, когато двата разтвора се отцедят, образуват неразтворима утайка от солта на AgCl. В същото време те обменят своите съставни части - катиони и аниони. Калиеви катиони K + са прикрепени към NO 3 аниони, а сребърни катиони Ag + - към Cl - аниони.
Специален, частен случай на обменните реакции е реакцията на неутрализация. Реакциите на неутрализация са реакции, при които киселини реагират с основи, за да образуват сол и вода. В пример (7) солната киселина HCl реагира с основата Al(OH)3, за да образува сол на AlCl3 и вода. В този случай алуминиевите катиони Al 3+ от основата се обменят с Cl аниони - от киселината. В резултат на това се случва неутрализация на солна киселина.
Реакциите на разлагане включват тези, при които две или повече нови прости или сложни вещества, но с по-прост състав, се образуват от едно сложно. Като реакции могат да се цитират тези, в процеса на които 1) се разлагат. калиев нитрат(KNO 3) с образуването на калиев нитрит (KNO 2) и кислород (O 2); 2). Калиев перманганат(KMnO 4): образува се калиев манганат (K 2 MnO 4), манганов оксид(MnO 2) и кислород (O 2); 3). калциев карбонат или мрамор; в процеса се формират въглероденгаз(CO 2) и калциев оксид(Cao)
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (10)
В реакция (8) едно сложно и едно просто вещество се образуват от сложно вещество. В реакция (9) има две сложни и една проста. В реакция (10) има две сложни вещества, но по-прости по състав
Всички класове сложни вещества се разлагат:
един). Оксиди: сребърен оксид 2Ag 2 O = 4Ag + O 2 (11)
2). Хидроксиди: железен хидроксид 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)
3). Киселини: сярна киселина H 2 SO 4 \u003d SO 3 + H 2 O (13)
четири). соли: калциев карбонат CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (14)
5). органична материя: алкохолна ферментация на глюкоза
C 6 H 12 O 6 \u003d 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)
Според друга класификация всички химични реакции могат да бъдат разделени на два вида: реакции, протичащи с отделяне на топлина, т.нар. екзотермичен, и реакции, които вървят с абсорбцията на топлина - ендотермичен. Критерият за такива процеси е топлинен ефект на реакцията.По правило екзотермичните реакции включват реакции на окисление, т.е. взаимодействия с кислород изгаряне на метан:
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q (16)
и към ендотермични реакции - реакции на разлагане, вече дадени по-горе (11) - (15). Знакът Q в края на уравнението показва дали топлината се отделя по време на реакцията (+Q) или се абсорбира (-Q):
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 - Q (17)
Можете също така да разгледате всички химични реакции според вида на промяната в степента на окисляване на елементите, участващи в техните трансформации. Например, в реакция (17) елементите, участващи в нея, не променят степента си на окисление:
Ca +2 C +4 O 3 -2 \u003d Ca +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)
И в реакция (16) елементите променят степента си на окисление:
2Mg 0 + O 2 0 \u003d 2Mg +2 O -2
Тези видове реакции са редокс . Те ще бъдат разгледани отделно. За да се формулират уравнения за реакции от този тип, е необходимо да се използва метод на полуреакцияи кандидатствайте уравнение на електронен баланс.
След като въведете различни видове химични реакции, можете да продължите към принципа на съставяне на химични уравнения, с други думи, избора на коефициенти в лявата и дясната им част.
Механизми за съставяне на химични уравнения.
Към какъвто и тип да принадлежи тази или онази химическа реакция, нейният запис (химическо уравнение) трябва да отговаря на условието за равенство на броя на атомите преди и след реакцията.
Има уравнения (17), които не изискват корекция, т.е. поставяне на коефициенти. Но в повечето случаи, както в примери (3), (7), (15), е необходимо да се предприемат действия, насочени към изравняване на лявата и дясната част на уравнението. Какви принципи трябва да се следват в такива случаи? Има ли система при избора на коефициенти? Има и то не един. Тези системи включват:
един). Избор на коефициенти по дадени формули.
2). Съставяне според валентностите на реагентите.
3). Съставяне според степени на окисление на реагентите.
В първия случай се предполага, че знаем формулите на реагентите както преди, така и след реакцията. Например като се има предвид следното уравнение:
N 2 + O 2 → N 2 O 3 (19)
Общоприето е, че докато не се установи равенството между атомите на елементите преди и след реакцията, знакът за равенство (=) не се поставя в уравнението, а се заменя със стрелка (→). Сега нека да преминем към същинското балансиране. От лявата страна на уравнението има 2 азотни атома (N 2) и два кислородни атома (O 2), а от дясната страна има два азотни атома (N 2) и три кислородни атома (O 3). Не е необходимо да се изравнява по броя на азотните атоми, но по отношение на кислорода е необходимо да се постигне равенство, тъй като два атома участваха преди реакцията, а след реакцията имаше три атома. Нека направим следната диаграма:
преди реакция след реакция
О 2 О 3
Нека дефинираме най-малкото кратно между дадените числа атоми, то ще бъде "6".
О 2 О 3
\ 6 /
Разделете това число от лявата страна на кислородното уравнение на "2". Получаваме числото "3", поставяме го в уравнението за решаване:
N 2 + 3O 2 → N 2 O 3
Разделяме и числото "6" за дясната страна на уравнението на "3". Получаваме числото "2", просто го поставете в уравнението за решаване:
N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3
Броят на кислородните атоми в лявата и дясната част на уравнението стана равен съответно на 6 атома:
Но броят на азотните атоми в двете страни на уравнението няма да съвпада:
От лявата страна има два атома, от дясната страна има четири атома. Следователно, за да се постигне равенство, е необходимо да се удвои количеството азот от лявата страна на уравнението, като се постави коефициентът "2":
Така се спазва равенството за азота и като цяло уравнението ще приеме формата:
2N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3
Сега в уравнението, вместо стрелка, можете да поставите знак за равенство:
2N 2 + 3O 2 \u003d 2N 2 O 3 (20)
Да вземем друг пример. Дадено е следното уравнение на реакцията:
P + Cl 2 → PCl 5
От лявата страна на уравнението има 1 фосфорен атом (P) и два хлорни атома (Cl 2), а от дясната страна има един фосфорен атом (P) и пет кислородни атома (Cl 5). Не е необходимо да се изравнява по броя на фосфорните атоми, но за хлора е необходимо да се постигне равенство, тъй като преди реакцията са участвали два атома, а след реакцията е имало пет атома. Нека направим следната диаграма:
преди реакция след реакция
Cl 2 Cl 5
Нека дефинираме най-малкото кратно между дадените числа атоми, то ще бъде "10".
Cl 2 Cl 5
\ 10 /
Разделете това число от лявата страна на уравнението за хлор на "2". Получаваме числото "5", поставяме го в уравнението за решаване:
Р + 5Cl 2 → РCl 5
Също така разделяме числото "10" за дясната страна на уравнението на "5". Получаваме числото "2", просто го поставете в уравнението за решаване:
Р + 5Cl 2 → 2РCl 5
Броят на хлорните атоми в лявата и дясната част на уравнението стана равен съответно на 10 атома:
Но броят на фосфорните атоми в двете страни на уравнението няма да съвпада:
Следователно, за да се постигне равенство, е необходимо да се удвои количеството фосфор от лявата страна на уравнението, като се постави коефициентът "2":
Така се спазва равенството за фосфора и като цяло уравнението ще приеме формата:
2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)
При писане на уравнения по валентност трябва да се даде определение на валентносттаи задайте стойности за най-известните елементи. Валентността е една от използваните по-рано концепции, която в момента не се използва в редица училищни програми. Но с негова помощ е по-лесно да се обяснят принципите на съставяне на уравнения на химичните реакции. Под валентност се има предвид броя на химичните връзки, които един атом може да образува с друг или други атоми . Валентността няма знак (+ или -) и се обозначава с римски цифри, обикновено над символите на химичните елементи, например:
Откъде идват тези стойности? Как да ги приложим при изготвянето на химични уравнения? Числените стойности на валентностите на елементите съвпадат с номера на тяхната група от Периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев (Таблица 1).
За други елементи валентни стойностимогат да имат други стойности, но никога по-големи от номера на групата, в която се намират. Освен това, за четни числа от групи (IV и VI), валенциите на елементите приемат само четни стойности, а за нечетни те могат да имат както четни, така и нечетни стойности (Таблица.2).
Разбира се, има изключения от стойностите на валентността за някои елементи, но във всеки конкретен случай тези точки обикновено са посочени. Сега нека разгледаме общия принцип за съставяне на химични уравнения за дадени валентности за определени елементи. Най-често този метод е приемлив в случай на съставяне на уравнения за химични реакции на комбиниране на прости вещества, например при взаимодействие с кислород ( окислителни реакции). Да предположим, че искате да покажете реакцията на окисление алуминий. Но припомнете си, че металите се обозначават с единични атоми (Al), а неметалите, които са в газообразно състояние - с индекси "2" - (O 2). Първо пишем общата схема на реакцията:
Al + O 2 → AlO
На този етап все още не е известно какво трябва да бъде правилното изписване на двуалуминиевия оксид. И точно на този етап на помощ ще ни дойдат знанията за валентностите на елементите. За алуминия и кислорода ги поставяме над предложената формула за този оксид:
IIIIII
Ал О
След това "кръст" върху "кръст" тези символи на елементите ще поставят съответните индекси по-долу:
IIIIII
Al 2 O 3
Състав на химично съединение Al 2 O 3 определен. По-нататъшната схема на уравнението на реакцията ще приеме формата:
Al + O 2 → Al 2 O 3
Остава само да изравним лявата и дясната му част. Продължаваме по същия начин, както при формулирането на уравнение (19). Изравняваме броя на кислородните атоми, като прибягваме до намирането на най-малкото кратно:
преди реакция след реакция
О 2 О 3
\ 6 /
Разделете това число от лявата страна на кислородното уравнение на "2". Получаваме числото "3", поставяме го в уравнението за решаване. Разделяме и числото "6" за дясната страна на уравнението на "3". Получаваме числото "2", просто го поставете в уравнението за решаване:
Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
За да се постигне равенство за алуминия, е необходимо да се коригира количеството му от лявата страна на уравнението, като се зададе коефициентът "4":
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Така се спазва равенството за алуминия и кислорода и като цяло уравнението ще приеме окончателния вид:
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3 (22)
С помощта на метода на валентността е възможно да се предвиди кое вещество се образува в хода на химическа реакция, как ще изглежда неговата формула. Да предположим, че в реакцията на съединението са влезли азот и водород със съответните валентности III и I. Нека напишем общата реакционна схема:
N 2 + H 2 → NH
За азота и водорода поставяме валентностите върху предложената формула на това съединение:
Както преди, "кръст" върху "кръст" за тези символи на елементи, ние поставяме съответните индекси по-долу:
III I
N H 3
По-нататъшната схема на уравнението на реакцията ще приеме формата:
N 2 + H 2 → NH 3
Изравнявайки по вече познатия начин, чрез най-малкото кратно за водород, равно на "6", получаваме желаните коефициенти и уравнението като цяло:
N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 (23)
При съставяне на уравнения за степени на окислениереагиращи вещества, трябва да се припомни, че степента на окисление на даден елемент е броят на получените или отдадените електрони в процеса на химическа реакция. Степента на окисление в съединениятаосновно числено съвпада със стойностите на валенциите на елемента. Но те се различават по знак. Например за водорода валентността е I, а степента на окисление е (+1) или (-1). За кислорода валентността е II, а степента на окисление е (-2). За азота валентностите са I, II, III, IV, V, а степените на окисление са (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) и т.н. Степените на окисление на елементите, които най-често се използват в уравненията, са показани в таблица 3.
При съставните реакции принципът на съставяне на уравнения по отношение на степени на окисление е същият като при съставяне по отношение на валентностите. Например, нека дадем уравнението на реакцията за окисляване на хлор с кислород, при което хлорът образува съединение със степен на окисление +7. Нека напишем предложеното уравнение:
Cl 2 + O 2 → ClO
Поставяме степените на окисление на съответните атоми върху предложеното съединение ClO:
Както и в предишните случаи, установяваме, че желаното съставна формулаще приеме формата:
7 -2
Cl 2 O 7
Уравнението на реакцията ще приеме следната форма:
Cl 2 + O 2 → Cl 2 O 7
Изравнявайки кислорода, намирайки най-малкото кратно между две и седем, равно на "14", най-накрая установяваме равенството:
2Cl 2 + 7O 2 \u003d 2Cl 2 O 7 (24)
Трябва да се използва малко по-различен метод със степените на окисление, когато се компилират реакции на обмен, неутрализация и заместване. В някои случаи е трудно да се разбере: какви съединения се образуват по време на взаимодействието на сложни вещества?
Как да разберете какво се случва при реакция?
Всъщност, откъде знаете: какви реакционни продукти могат да възникнат в хода на определена реакция? Например, какво се образува, когато бариев нитрат и калиев сулфат реагират?
Ba (NO 3) 2 + K 2 SO 4 →?
Може би VAC 2 (NO 3) 2 + SO 4? Или Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Или нещо друго? Разбира се, по време на тази реакция се образуват съединения: BaSO 4 и KNO 3. И как се знае това? И как се пишат формули на вещества? Нека започнем с това, което най-често се пренебрегва: самото понятие „реакция на обмен“. Това означава, че при тези реакции веществата се променят едно с друго в съставните си части. Тъй като обменните реакции се извършват най-вече между основи, киселини или соли, частите, с които те ще се променят, са метални катиони (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), H + йони или OH -, аниони - киселинни остатъци, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). Най-общо реакцията на обмен може да бъде дадена в следната нотация:
Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)
Където Kt1 и Kt2 са металните катиони (1) и (2), а An1 и An2 са анионите (1) и (2), съответстващи им. В този случай трябва да се има предвид, че в съединенията преди и след реакцията катионите винаги се установяват на първо място, а анионите - на второ. Следователно, ако реагира калиев хлориди сребърен нитрат, и двете в разтвор
KCl + AgNO 3 →
тогава в процеса на това се образуват вещества KNO 3 и AgCl и съответното уравнение ще приеме формата:
KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl (26)
При реакции на неутрализация, протони от киселини (H +) ще се комбинират с хидроксилни аниони (OH -), за да образуват вода (H 2 O):
HCl + KOH \u003d KCl + H 2 O (27)
Степените на окисление на металните катиони и зарядите на анионите на киселинните остатъци са посочени в таблицата на разтворимостта на веществата (киселини, соли и основи във вода). Металните катиони са показани хоризонтално, а анионите на киселинните остатъци са показани вертикално.
Въз основа на това, при съставянето на уравнението за реакцията на обмен, първо е необходимо да се установят степени на окисление на частиците, получаващи в този химичен процес в лявата му част. Например, трябва да напишете уравнение за взаимодействието между калциев хлорид и натриев карбонат.Нека съставим първоначалната схема за тази реакция:
CaCl + NaCO 3 →
Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →
След като извършихме вече известното действие „кръст“ на „кръст“, ние определяме реалните формули на изходните вещества:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 →
Въз основа на принципа на обмен на катиони и аниони (25) установяваме предварителните формули на веществата, образувани по време на реакцията:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + NaCl
Поставяме съответните заряди върху техните катиони и аниони:
Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -
Формули на веществатаса написани правилно, в съответствие със зарядите на катиони и аниони. Нека съставим пълно уравнение, като приравним лявата и дясната му част по отношение на натрий и хлор:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 + 2NaCl (28)
Като друг пример, ето уравнението за реакцията на неутрализация между бариев хидроксид и фосфорна киселина:
VaON + NPO 4 →
Поставяме съответните заряди върху катиони и аниони:
Ba 2+ OH - + H + RO 4 3- →
Нека дефинираме реалните формули на изходните вещества:
Va (OH) 2 + H 3 RO 4 →
Въз основа на принципа на обмен на катиони и аниони (25) установяваме предварителните формули на веществата, образувани по време на реакцията, като вземем предвид, че в реакцията на обмен едно от веществата задължително трябва да бъде вода:
Ba (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 2+ RO 4 3- + H 2 O
Нека определим правилния запис на формулата на солта, образувана по време на реакцията:
Ba (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O
Приравнете лявата страна на уравнението за барий:
3VA (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O
Тъй като от дясната страна на уравнението остатъкът от фосфорна киселина се взема два пъти, (PO 4) 2, тогава отляво също е необходимо да се удвои нейното количество:
3VA (OH) 2 + 2H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O
Остава да съпоставим броя на водородните и кислородните атоми от дясната страна на водата. Тъй като общият брой на водородните атоми отляво е 12, отдясно той също трябва да съответства на дванадесет, следователно, преди формулата на водата е необходимо сложете коефициент"6" (тъй като във водната молекула вече има 2 водородни атома). За кислорода също се наблюдава равенство: отляво 14 и отдясно 14. Така че уравнението има правилната форма на писане:
3Ва (ОН) 2 + 2Н 3 РО 4 → Ва 3 (РО 4) 2 + 6Н 2 O (29)
Възможност за химични реакции
Светът е изграден от голямо разнообразие от вещества. Броят на вариантите на химичните реакции между тях също е неизброим. Но можем ли, след като сме написали това или онова уравнение на хартия, да твърдим, че на него ще съответства химическа реакция? Има погрешно схващане, че ако правото подредете коефициентив уравнението, тогава ще бъде осъществимо на практика. Например, ако вземем разтвор на сярна киселинаи се пуснете в него цинк, тогава можем да наблюдаваме процеса на отделяне на водород:
Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 (30)
Но ако медта се спусне в същия разтвор, тогава няма да се наблюдава процесът на отделяне на газ. Реакцията не е осъществима.
Cu + H 2 SO 4 ≠
Ако се вземе концентрирана сярна киселина, тя ще реагира с мед:
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)
В реакция (23) между азотни и водородни газове, термодинамичен баланс,тези. колко молекулиамоняк NH 3 се образува за единица време, същият брой от тях ще се разложи обратно на азот и водород. Промяна в химичното равновесиеможе да се постигне чрез увеличаване на налягането и намаляване на температурата
N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3
Ако вземете разтвор на калиев хидроксиди изсипете върху него разтвор на натриев сулфат, тогава няма да се наблюдават промени, реакцията няма да бъде осъществима:
KOH + Na 2 SO 4 ≠
Разтвор на натриев хлоридкогато взаимодейства с бром, той няма да образува бром, въпреки факта, че тази реакция може да се припише на реакция на заместване:
NaCl + Br 2 ≠
Какви са причините за подобни несъответствия? Факт е, че не е достатъчно само да се дефинира правилно съставни формули, трябва да знаете спецификата на взаимодействието на метали с киселини, умело да използвате таблицата за разтворимост на веществата, да знаете правилата за заместване в серията на активност на метали и халогени. Тази статия очертава само най-основните принципи за това как подредете коефициентите в уравненията на реакциите, как напишете молекулярни уравнения, как определят състава на химичното съединение.
Химията, като наука, е изключително разнообразна и многостранна. Тази статия отразява само малка част от процесите, протичащи в реалния свят. Видове, термохимични уравнения, електролиза,процеси на органичен синтез и много, много повече. Но повече за това в следващите статии.
blog.site, при пълно или частично копиране на материала е необходима връзка към източника.
9.1. Какво представляват химичните реакции
Спомнете си, че химични реакции наричаме всички химични явления в природата. По време на химическа реакция някои химични връзки се разкъсват и се образуват други химични връзки. В резултат на реакцията от някои химикали се получават други вещества (виж гл. 1).
Правейки домашното си за § 2.5, вие се запознахте с традиционния избор на четири основни типа реакции от целия набор от химични превръщания, като в същото време предложихте техните имена: реакции на свързване, разлагане, заместване и обмен.
Примери за реакции на съединения:
C + O 2 \u003d CO 2; (един)
Na 2 O + CO 2 \u003d Na 2 CO 3; (2)
NH 3 + CO 2 + H 2 O \u003d NH 4 HCO 3. (3)
Примери за реакции на разлагане:
2Ag 2 O 4Ag + O 2; (четири)
CaCO3 CaO + CO2; (5)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O. (6)
Примери за реакции на заместване:
CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu; (7)
2NaI + Cl 2 \u003d 2NaCl + I 2; (осем)
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2. (9)
| Обменни реакции- химични реакции, при които първоначалните вещества, така да се каже, обменят своите съставни части. |
Примери за обменни реакции:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2H 2 O; (десет)
HCl + KNO 2 \u003d KCl + HNO 2; (единадесет)
AgNO 3 + NaCl \u003d AgCl + NaNO 3. (12)
Традиционната класификация на химичните реакции не обхваща цялото им многообразие - освен реакциите от четирите основни типа, има и много по-сложни реакции.
Изборът на други два типа химични реакции се основава на участието в тях на двете най-важни нехимични частици: електрон и протон.
По време на някои реакции има пълно или частично прехвърляне на електрони от един атом към друг. В този случай степента на окисление на атомите на елементите, които съставляват изходните вещества, се променя; от дадените примери това са реакции 1, 4, 6, 7 и 8. Тези реакции се наричат редокс.
В друга група реакции водороден йон (Н +), т.е. протон, преминава от една реагираща частица към друга. Такива реакции се наричат киселинно-алкални реакцииили реакции на пренос на протон.
Сред дадените примери такива реакции са реакции 3, 10 и 11. По аналогия с тези реакции понякога се наричат редокс реакции реакции на пренос на електрони. С ЗВР ще се запознаете в § 2, а с КОР - в следващите глави.
РЕАКЦИИ НА СЪЕДИНЕНИЯ, РЕАКЦИИ НА РАЗПАДАНЕ, РЕАКЦИИ НА ЗАМЕСТВАНЕ, ОБМЕННИ РЕАКЦИИ, ОКИСЛНО-ВЪЗСТАНОВИТЕЛНИ РЕАКЦИИ, КИСЕЛИННО-ОСНОВНИ РЕАКЦИИ.
Напишете уравненията на реакцията, съответстващи на следните схеми:
а) HgO Hg + O 2 ( T); б) Li 2 O + SO 2 Li 2 SO 3; в) Cu(OH) 2 CuO + H 2 O ( T);
d) Al + I 2 AlI 3; д) CuCl2 + Fe FeCl2 + Cu; e) Mg + H3PO4 Mg3(PO4)2 + H2;
g) Al + O 2 Al 2 O 3 ( T); i) KClO 3 + P P 2 O 5 + KCl ( T); j) CuSO 4 + Al Al 2 (SO 4) 3 + Cu;
l) Fe + Cl 2 FeCl 3 ( T); m) NH 3 + O 2 N 2 + H 2 O ( T); m) H 2 SO 4 + CuO CuSO 4 + H 2 O.
Посочете традиционния тип реакция. Обърнете внимание на окислително-възстановителните и киселинно-алкалните реакции. При окислително-редукционните реакции посочете атомите на кои елементи променят степента си на окисление.
9.2. Редокс реакции
Помислете за редокс реакцията, която се случва в доменните пещи по време на промишленото производство на желязо (по-точно чугун) от желязна руда:
Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2.
Нека определим степени на окисление на атомите, които съставляват както изходните материали, така и продуктите на реакцията
| Fe2O3 | + | = | 2Fe | + |
Както можете да видите, степента на окисление на въглеродните атоми се повишава в резултат на реакцията, степента на окисление на атомите на желязото намалява, а степента на окисление на атомите на кислорода остава непроменена. Следователно въглеродните атоми в тази реакция претърпяха окисление, тоест загубиха електрони ( окислени), и атомите на желязото до редукция, тоест те прикрепиха електрони ( възстановен) (вижте § 7.16). За характеризиране на OVR се използват понятията окислители редуциращ агент.
Така в нашата реакция окислителните атоми са железни атоми, а редуциращите атоми са въглеродни атоми.
В нашата реакция окислителят е железен (III) оксид, а редуциращият агент е въглероден (II) оксид.
В случаите, когато окисляващи атоми и редуциращи атоми са част от едно и също вещество (пример: реакция 6 от предходния параграф), понятията "окисляващо вещество" и "редуциращо вещество" не се използват.
По този начин типичните окислители са вещества, които включват атоми, които са склонни да добавят електрони (изцяло или частично), понижавайки тяхното ниво на окисление. От простите вещества това са предимно халогени и кислород, в по-малка степен сяра и азот. От сложните вещества - вещества, които включват атоми в по-високи степени на окисление, които не са склонни да образуват прости йони в тези степени на окисление: HNO 3 (N + V), KMnO 4 (Mn + VII), CrO 3 (Cr + VI), KClO 3 (Cl + V), KClO 4 (Cl + VII) и др.
Типичните редуциращи агенти са вещества, които съдържат атоми, които са склонни да отдават изцяло или частично електрони, повишавайки степента си на окисление. От простите вещества това са водород, алкални и алкалоземни метали, както и алуминий. От сложните вещества - H 2 S и сулфиди (S -II), SO 2 и сулфити (S + IV), йодиди (I -I), CO (C + II), NH 3 (N -III) и др.
Като цяло почти всички сложни и много прости вещества могат да проявяват както окислителни, така и редуциращи свойства. Например:
SO 2 + Cl 2 \u003d S + Cl 2 O 2 (SO 2 е силен редуциращ агент);
SO 2 + C \u003d S + CO 2 (t) (SO 2 е слаб окислител);
C + O 2 \u003d CO 2 (t) (C е редукторът);
C + 2Ca \u003d Ca 2 C (t) (C е окислител).
Нека се върнем към реакцията, обсъдена от нас в началото на този раздел.
| Fe2O3 | + | = | 2Fe | + |
Имайте предвид, че в резултат на реакцията окислителните атоми (Fe + III) се превърнаха в редуциращи атоми (Fe 0), а редуциращите атоми (C + II) се превърнаха в окислителни атоми (C + IV). Но CO2 при всякакви условия е много слаб окислител, а желязото, въпреки че е редуциращ агент, е много по-слабо от CO при тези условия. Следователно реакционните продукти не реагират помежду си и обратната реакция не възниква. Горният пример е илюстрация на общия принцип, който определя посоката на OVR потока:
Редокс реакциите протичат в посока на образуване на по-слаб окислител и по-слаб редуциращ агент.
Редокс свойствата на веществата могат да се сравняват само при еднакви условия. В някои случаи това сравнение може да се направи количествено.
При писането на домашното за първия параграф на тази глава видяхте, че е доста трудно да се намерят коефициенти в някои уравнения на реакции (особено OVR). За да се опрости тази задача в случай на редокс реакции, се използват следните два метода:
а) метод на електронен баланси
б) метод на електронно-йонния баланс.
Сега ще изучавате метода на електронния баланс, а методът на електронно-йонния баланс обикновено се изучава във висшите учебни заведения.
И двата метода се основават на факта, че електроните в химичните реакции не изчезват никъде и не се появяват никъде, тоест броят на електроните, приети от атомите, е равен на броя на електроните, отдадени от други атоми.
Броят на отдадените и получените електрони при метода на електронния баланс се определя от промяната в степента на окисление на атомите. При използването на този метод е необходимо да се знае съставът както на изходните материали, така и на реакционните продукти.
Обмислете приложението на метода на електронния баланс, като използвате примери.
Пример 1Нека съставим уравнение за реакцията на желязото с хлора. Известно е, че продуктът на такава реакция е железен (III) хлорид. Нека напишем схемата на реакцията:
Fe + Cl 2 FeCl 3 .
Нека да определим степени на окисление на атомите на всички елементи, които съставляват веществата, участващи в реакцията:
Атомите на желязото отдават електрони, а молекулите на хлора ги приемат. Ние изразяваме тези процеси електронни уравнения:
Fe-3 д- \u003d Fe + III,
Cl2 + 2 д-\u003d 2Cl -I.
За да бъде броят на дадените електрони равен на броя на получените, първото електронно уравнение трябва да се умножи по две, а второто по три:
| Fe-3 д- \u003d Fe + III, Cl2 + 2 д– = 2Cl –I |
2Fe - 6 д- \u003d 2Fe + III, 3Cl 2 + 6 д– = 6Cl –I. |
Въвеждайки коефициентите 2 и 3 в реакционната схема, получаваме уравнението на реакцията:
2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3.
Пример 2Нека съставим уравнение за реакцията на изгаряне на бял фосфор в излишък от хлор. Известно е, че фосфорен (V) хлорид се образува при следните условия:
| +V–I | ||||
| P4 | + | Cl2 | PCl 5 . |
Молекулите на белия фосфор отдават електрони (окисляват), а молекулите на хлора ги приемат (редуцирани):
| P4-20 д– = 4P + V Cl2 + 2 д– = 2Cl –I |
1 10 |
2 20 |
P4-20 д– = 4P + V Cl2 + 2 д– = 2Cl –I |
P4-20 д– = 4P + V 10Cl 2 + 20 д– = 20Cl –I |
Първоначално получените множители (2 и 20) имаха общ делител, на който (като бъдещи коефициенти в уравнението на реакцията) бяха разделени. Уравнение на реакцията:
P 4 + 10Cl 2 \u003d 4PCl 5.
Пример 3Нека съставим уравнение за реакцията, протичаща по време на печенето на железен (II) сулфид в кислород.
Схема на реакция:
| +III –II | +IV –II | |||||
| + | O2 | + |
В този случай се окисляват както железните (II), така и серните (–II) атоми. Съставът на железен(II) сулфид съдържа атоми на тези елементи в съотношение 1:1 (виж индексите в най-простата формула).
Електронен баланс:
| 4 | Fe + II - д– = Fe + III S-II-6 д– = S + IV |
Общо раздадени 7 д – |
| 7 | O 2 + 4e - \u003d 2O -II |
Уравнение на реакцията: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2.
Пример 4. Нека съставим уравнение за реакцията, която протича по време на изпичането на железен (II) дисулфид (пирит) в кислород.
Схема на реакция:
| +III –II | +IV –II | |||||
| + | O2 | + |
Както в предишния пример, както железните (II) атоми, така и серните атоми също се окисляват тук, но със степен на окисление I. Атомите на тези елементи са включени в състава на пирита в съотношение 1:2 (виж индексите в най-простата формула). Именно в това отношение атомите на желязото и сярата реагират, което се взема предвид при съставянето на електронния баланс:
| Fe+III – д– = Fe + III 2S-I-10 д– = 2S +IV |
Общо дават 11 д – | |
| O 2 + 4 д– = 2O –II |
Уравнение на реакцията: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.
Има и по-сложни случаи на OVR, с някои от тях ще се запознаете като си напишете домашното.
АТОМ ОКИСЛИТЕЛ, АТОМ РЕДУКТОР, ВЕЩЕСТВО ОКИСЛИТЕЛ, ВЕЩЕСТВО РЕДУКТОР, МЕТОД НА ЕЛЕКТРОННИЯ БАЛАНС, ЕЛЕКТРОННИ УРАВНЕНИЯ.
1. Направете електронен баланс за всяко уравнение на OVR, дадено в текста на § 1 от тази глава.
2. Съставете уравненията на OVR, които сте открили при изпълнение на задачата към § 1 на тази глава. Този път използвайте метода на електронния баланс, за да поставите коефициентите. 3. Използвайки метода на електронния баланс, съставете уравненията на реакцията, съответстващи на следните схеми: а) Na + I 2 NaI;
б) Na + O 2 Na 2 O 2;
c) Na 2 O 2 + Na Na 2 O;
d) Al + Br2AlBr3;
д) Fe + O 2 Fe 3 O 4 ( T);
д) Fe 3 O 4 + H 2 FeO + H 2 O ( T);
g) FeO + O 2 Fe 2 O 3 ( T);
i) Fe 2 O 3 + CO Fe + CO 2 ( T);
j) Cr + O 2 Cr 2 O 3 ( T);
l) CrO 3 + NH 3 Cr 2 O 3 + H 2 O + N 2 ( T);
m) Mn2O7 + NH3MnO2 + N2 + H2O;
m) MnO 2 + H 2 Mn + H 2 O ( T);
n) MnS + O 2 MnO 2 + SO 2 ( T)
p) PbO 2 + CO Pb + CO 2 ( T);
в) Cu 2 O + Cu 2 S Cu + SO 2 ( T);
t) CuS + O 2 Cu 2 O + SO 2 ( T);
y) Pb 3 O 4 + H 2 Pb + H 2 O ( T).
9.3. екзотермични реакции. Енталпия
Защо възникват химични реакции?
За да отговорим на този въпрос, нека си припомним защо отделните атоми се комбинират в молекули, защо се образува йонен кристал от изолирани йони, защо принципът на най-малката енергия действа при образуването на електронната обвивка на атома. Отговорът на всички тези въпроси е един и същ: защото е енергийно полезен. Това означава, че при такива процеси се освобождава енергия. Изглежда, че химичните реакции трябва да протичат по същата причина. Наистина могат да се осъществят много реакции, по време на които се освобождава енергия. Освобождава се енергия, обикновено под формата на топлина.
Ако топлината няма време да бъде отстранена по време на екзотермична реакция, тогава реакционната система се нагрява.
Например при реакцията на изгаряне на метан
CH 4 (g) + 2O 2 (g) \u003d CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
отделя се толкова много топлина, че метанът се използва като гориво.
Фактът, че при тази реакция се отделя топлина, може да бъде отразен в уравнението на реакцията:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) \u003d CO 2 (g) + 2H 2 O (g) + Q.
Този т.нар термохимично уравнение. Тук символът "+ Q" означава, че при изгаряне на метан се отделя топлина. Тази топлина се нарича топлинния ефект на реакцията.
Откъде идва отделената топлина?
Знаете, че при химичните реакции химичните връзки се разкъсват и образуват. В този случай връзките се разкъсват между въглеродните и водородните атоми в молекулите на СН4, както и между кислородните атоми в молекулите на О2. В този случай се образуват нови връзки: между въглеродните и кислородните атоми в молекулите на CO 2 и между кислородните и водородните атоми в молекулите на H 2 O. За да разкъсате връзките, трябва да изразходвате енергия (вижте "енергия на връзката", "енергия на атомизация" ), а при образуването на връзки се освобождава енергия. Очевидно, ако "новите" връзки са по-силни от "старите", тогава повече енергия ще бъде освободена, отколкото погълната. Разликата между освободената и погълнатата енергия е топлинният ефект на реакцията.
Топлинният ефект (количество топлина) се измерва в килоджаули, например:
2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + 484 kJ.
Подобен рекорд означава, че ще се отделят 484 килоджаула топлина, ако два мола водород реагират с един мол кислород и се образуват два мола газообразна вода (пара).
По този начин, в термохимичните уравнения коефициентите са числено равни на количествата на веществото на реагентите и продуктите на реакцията.
Какво определя топлинния ефект на всяка конкретна реакция?
Топлинният ефект на реакцията зависи
а) от състоянията на агрегиране на изходните вещества и реакционните продукти,
б) на температурата и
в) дали химическата трансформация протича при постоянен обем или при постоянно налягане.
Зависимостта на топлинния ефект на реакцията от състоянието на агрегация на веществата се дължи на факта, че процесите на преход от едно агрегатно състояние в друго (както някои други физични процеси) са придружени от отделяне или поглъщане на топлина. Това може да се изрази и чрез термохимично уравнение. Пример за това е термохимичното уравнение на кондензацията на водна пара:
H 2 O (g) \u003d H 2 O (g) + Q.
В термохимичните уравнения и, ако е необходимо, в обикновените химични уравнения, агрегатните състояния на веществата се обозначават с буквени индекси:
(d) - газ,
(g) - течност,
(t) или (cr) е твърдо или кристално вещество.
Зависимостта на топлинния ефект от температурата е свързана с разликите в топлинните мощности
изходни материали и реакционни продукти.
Тъй като в резултат на екзотермична реакция при постоянно налягане обемът на системата винаги се увеличава, част от енергията се изразходва за извършване на работа за увеличаване на обема и отделената топлина ще бъде по-малка, отколкото в случая на същата реакция при постоянен обем.
Топлинните ефекти на реакциите обикновено се изчисляват за реакции, протичащи при постоянен обем при 25 °C и се означават със символа Qо.
Ако енергията се отделя само под формата на топлина и химическата реакция протича при постоянен обем, тогава топлинният ефект на реакцията ( Q V) е равно на промяната вътрешна енергия(Д U) вещества, участващи в реакцията, но с обратен знак:
Q V = - U.
Вътрешната енергия на тялото се разбира като общата енергия на междумолекулните взаимодействия, химическите връзки, йонизационната енергия на всички електрони, енергията на връзката на нуклоните в ядрата и всички други известни и неизвестни видове енергия, „съхранени“ от това тяло. Знакът "–" се дължи на факта, че когато се отделя топлина, вътрешната енергия намалява. Това е
U= – Q V .
Ако реакцията протича при постоянно налягане, тогава обемът на системата може да се промени. Част от вътрешната енергия се изразходва и за работата по увеличаване на обема. В такъв случай
U = -(Q P + A) = –(Q P + PV),
където Qpе топлинният ефект на реакция, протичаща при постоянно налягане. Оттук
Q P = - U-PV .
Стойност, равна на U+PVбеше наречен промяна на енталпиятаи се обозначава с D з.
H=U+PV.
Следователно
Q P = - з.
Така, когато се отделя топлина, енталпията на системата намалява. Оттук и старото наименование на тази величина: „топлосъдържание“.
За разлика от топлинния ефект, промяната в енталпията характеризира реакцията, независимо дали протича при постоянен обем или постоянно налягане. Наричат се термохимични уравнения, записани с промяна на енталпията термохимични уравнения в термодинамична форма. В този случай е дадена стойността на промяната в енталпията при стандартни условия (25 ° C, 101,3 kPa), означена H около. Например:
2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) H около= – 484 kJ;
CaO (cr) + H 2 O (l) \u003d Ca (OH) 2 (cr) H около= - 65 kJ.
Зависимостта на количеството топлина, отделена при реакцията ( Q) от топлинния ефект на реакцията ( Q o) и количеството вещество ( н B) един от участниците в реакцията (вещество B - изходното вещество или реакционен продукт) се изразява с уравнението:
Тук B е количеството вещество B, дадено от коефициента пред формулата на вещество B в термохимичното уравнение.
Задача
Определете количеството водородно вещество, изгорено в кислород, ако се отделят 1694 kJ топлина.
Решение
2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + 484 kJ. |
|
|
Q = 1694 kJ, 6. Топлинният ефект от реакцията на взаимодействие на кристален алуминий с газообразен хлор е 1408 kJ. Запишете термохимичното уравнение за тази реакция и определете масата на алуминия, необходима за производството на 2816 kJ топлина, използвайки тази реакция. 9.4. ендотермични реакции. Ентропия В допълнение към екзотермичните реакции са възможни реакции, в хода на които се абсорбира топлина, а ако не се доставя, реакционната система се охлажда. Такива реакции се наричат ендотермичен. Топлинният ефект на такива реакции е отрицателен. Например: По този начин енергията, освободена по време на образуването на връзки в продуктите на тези и подобни реакции, е по-малка от енергията, необходима за разкъсване на връзките в изходните материали.
Нека вземем две колби и напълним едната с азот (безцветен газ), а другата с азотен диоксид (кафяв газ), така че налягането и температурата в колбите да са еднакви. Известно е, че тези вещества не влизат в химична реакция помежду си. Свързваме плътно колбите с гърлата им и ги поставяме вертикално, така че колбата с по-тежък азотен диоксид да е на дъното (фиг. 9.1). След известно време ще видим, че кафявият азотен диоксид постепенно се разпространява в горната колба, а безцветният азот прониква в долната. В резултат на това газовете се смесват и цветът на съдържанието на колбите става същият. По този начин,
Уравнения на връзката между ентропията ( С) и други величини се изучават в курсовете по физика и физикохимия. Ентропийна единица [ С] = 1 J/K. G= H-T С Условието за спонтанно възникване на реакцията: Ж< 0. При ниски температури факторът, определящ в по-голяма степен възможността за реакция, е енергийният, а при високите температури - ентропийният. По-специално от горното уравнение става ясно защо реакциите на разлагане, които не протичат при стайна температура (ентропията се увеличава), започват да протичат при повишена температура. ЕНДОТЕРМИЧНА РЕАКЦИЯ, ЕНТРОПИЯ, ЕНЕРГИЕН ФАКТОР, ЕНТРОПИЙЕН ФАКТОР, ЕНЕРГИЯ НА ГИБС. 2CuO (cr) + C (графит) \u003d 2Cu (cr) + CO 2 (g) е -46 kJ. Запишете термохимичното уравнение и изчислете колко енергия трябва да изразходвате, за да получите 1 kg мед при такава реакция. CaCO 3 (cr) \u003d CaO (cr) + CO 2 (g) - 179 kJ Образуват се 24,6 литра въглероден диоксид. Определете колко топлина е била изгубена безполезно. Колко грама калциев оксид се образува в този случай? |
