Конспект урока: Химические реакции. Химические уравнения

Химические уравнения

Мы привыкли считать, что уравнение — это какой-то математический пример, где есть неизвестное и его нужно вычислить. А вот в химических уравнениях обычно ничего неизвестного не бывает, в них просто записывается всё формулами: какие вещества вступают в реакцию и какие получаются в ходе этой реакции.

Рассмотрим пример — реакцию соединения серы и железа.

Рис. 1. Реакция соединения серы с железом

С точки зрения названия веществ, уравнение реакции соединения железа и серы выглядит следующим образом:

Железо + Сера → Сульфид железа (II).

Но в химии слова отражаются химическими знаками. Запишем это уравнение химическими символами:

$\mathrm{Fe} + \mathrm{S} \to \mathrm{FeS}$.

Атом железа взаимодействует с атомом серы, получается одна молекула сульфида железа (II).

В данной реакции мы видим, что количество атомов исходных веществ равно количеству атомов веществ в продукте реакции.

Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794)

Важно помнить, что при составлении уравнений реакций ни один атом не должен потеряться или неожиданно появиться. Поэтому иногда, записав все формулы в уравнении реакции, приходится уравнивать число атомов в каждой части уравнения — расставлять коэффициенты.

 

Химические уравнения соответствуют основному закону химии — закону сохранения массы веществ. Он был открыт независимо друг от друга двумя выдающимися химиками: русским М. В. Ломоносовым и французом Антуаном Лавуазье.

Закон сохранения массы веществ

Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций

1. Подсчитать количество атомов каждого элемента в правой и левой части.
2. Определить, у какого элемента количество атомов меняется, найти наименьшее общее кратное (НОК).
3. Разделить НОК на индексы — получим коэффициенты. Поставить коэффициенты перед формулами.
4. Пересчитать количество атомов, при необходимости действия повторить.
5. Последним проверить количество атомов кислорода.

Решение

Запишем схему химической реакции $\mathrm{P} + {\mathrm{O}}_2 \to \stackrel{\mathrm{V}}{\mathrm{P}}\stackrel{\mathrm{II}}{\mathrm{O}}$.

Чтобы правильно записать формулу оксида, вспомним:

• валентность кислорода всегда равна II, фосфор — химический элемент с высшей валентностью по кислороду V. НОК = 10.

$\mathrm{P} + {\mathrm{O}}_2 \to {\mathrm{P}}_2{\mathrm{O}}_5$

Мы видим, что в реакцию вступает 1 атом фосфора, образуется два атома фосфора, вступает два атома кислорода, образуется пять атомов кислорода. Получается, что масса веществ разная до и после реакции.

Поэтому нам необходимо расставить коэффициенты в данном уравнении химической реакции. Для этого найдем НОК для кислорода.

НОК = 10

Перед формулами кислорода и оксида фосфора ставим коэффициенты, чтобы число атомов кислорода слева и справа было равно 10.

$\mathrm{P} + 5{\mathrm{O}}_2 \to 2{\mathrm{P}}_2{\mathrm{O}}_5$

Теперь получаем, что в результате реакции образуется четыре атома фосфора. Следовательно, перед атомом фосфора в левой части ставим коэффициент 4.

$4\mathrm{P} + 5{\mathrm{O}}_2 \to 2{\mathrm{P}}_2{\mathrm{O}}_5$

Ещё раз пересчитаем все атомы до реакции и после неё. Ставим равно.

$4\mathrm{P} + 5{\mathrm{O}}_2 = 2{\mathrm{P}}_2{\mathrm{O}}_5$

Найдем сумму коэффициентов в уравнении реакции протекающей между фосфором и кислородом. Для этого складываем коэффициенты из левой и правой части: 4 + 5 + 2 = 7.