РАССТАНОВКА КОЭФФИЦИЭНТОВ
Число атомов одного элемента в левой части уравнения должно быть равно числу атомов этого элемента в правой части уравнения.
Задание 1 (для групп). Определите число атомов каждого химического элемента, участвующего в реакции.
1. Вычислите число атомов:
а) водорода: 8NH3, NaOH, 6NaOH, 2NaOH, НзРО4, 2H2SO4, 3H2S04, 8H2SO4;
6) кислорода : C02, 3C02, 2C02, 6CO, H2SO4, 5H2SO4, 4H2S04, HN03.
2. Вычислите число атомов: а) водорода:
1) NaOH + HCl 2)CH4+H20 3)2Na+H2
б) кислорода:
1) 2СО + 02 2) С02 + 2Н.О. 3)4NO2 + 2H2O + O2
Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций
А1 + О2→ А12О3А1-1 атом А1-2
О-2 атома О-3
2. Среди элементов с разным числом атомов в левой и правой частях схемы выбрать тот, число атомов которого больше
О-2 атома слева
О-3 атома справа
3. Найти наименьшее общее кратное (НОК) числа атомов этого элемента в левой части уравнения и числа атомов этого элемента в правой части уравнения
НОК = 6
4. Разделить НОК на число атомов этого элемента в левой части уравнения, получить коэффициент для левой части уравнения
6:2 = 3
Аl + ЗО 2 →Аl 2 О 3
5. Разделить НОК на число атомов этого элемента в правой части уравнения, получить коэффициент для правой части уравнения
6:3 = 2
А1+ О 2 →2А1 2 О3
6. Если выставленный коэффициент изменил число атомов еще какого-либо элемента, то действия 3, 4, 5 повторить еще раз.
А1 + ЗО 2 → →2А1 2 О 3
А1 -1 атом А1 - 4
НОК = 4
4:1=4 4:4=1
4А1 + ЗО 2 → →2А1 2 О 3
. Первичная проверка усвоения знаний(8-10 мин .).
В левой части схемы два атома кислорода, а в правой - один. Число атомов нужно выровнять с помощью коэффициентов.
1)2Mg+O 2 →2MgO
2) СаСО 3 + 2HCl→ СаСl 2 + Н 2 О + СО 2
Задание 2 Расставьте коэффициенты в уравнениях химических реакций (обратите внимание, что коэффициент изменяет число атомов только одного элемента ):
1. Fe 2 O 3 + А l → А l 2 О 3 + Fe; Mg + N 2 → Mg 3 N 2 ;
2. Al + S → Al 2 S 3 ; A1 + С → Al 4 C 3 ;
3. Al + Cr 2 O 3 → Cr + Al 2 O 3 ; Ca + P → Ca 3 P 2 ;
4. С + H 2 → CH 4 ; Ca + С → СаС 2 ;
5. Fe + O 2 → Fe 3 O 4 ; Si + Mg → Mg 2 Si;
6/.Na + S → Na 2 S; CaO + С → CaC 2 + CO;
7. Ca + N 2 → C a 3 N 2 ; Si + Cl 2 → SiCl 4 ;
8. Ag + S → Ag 2 S; Н 2 + С l 2 → НС l;
9. N 2 + O 2 → NO; СО 2 + С → СО ;
10. HI → Н 2 → + 1 2 ; Mg + НС l → MgCl 2 + Н 2 ;
11. FeS + НС 1 → FeCl 2 + H 2 S; Zn+ HCl → ZnCl 2 + H 2 ;
12. Br 2 + KI → KBr+ I 2 ; Si + HF (r) → SiF 4 + H 2 ;
1./ HCl+Na 2 CO 3 → CO 2 +H 2 O+ NaCl; KClO 3 + S → → KCl+ SO 2 ;
14. Cl 2 + KBr → KCl + Br 2 ; SiO 2 + С → Si + CO;
15. SiO 2 + С → SiC + CO; Mg + SiO 2 → Mg 2 Si + MgO
16 .
3.Что означает знак «+» в уравнении?
4. Зачем расставляют коэффициенты в уравнениях хим
Существует несколько методов определения коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Мы используем метод электронного баланса, при котором составление полного уравнения ОВР проводится в следующей последовательности:
1. Составляют схему реакции, указав вещества, вступившие в реакцию, и вещества, получившиеся в результате реакции, например:
2. Определяют степень окисления атомов и пишут ее знак и величину над символами элементов, отмечая элементы, степень окисления которых изменилась:
3. Записывают электронные уравнения реакций окисления и восстановления, определяют число электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем, и затем уравнивают их, умножая на соответствующие коэффициенты:
4. Полученные коэффициенты, отвечающие электронному балансу, переносят в основное уравнение:
5.Уравнивают число атомов и ионов, не меняющих степени окисления (в последовательности: металлы, неметаллы, водород):
6.Проверяют правильность подбора коэффициентов по числу атомов кислорода в левой и правой части уравнения реакции – они должны быть равны (в этом уравнении 24 = 18 + 2 + 4, 24 = 24).
Рассмотрим более сложный пример:
Определим степени окисления атомов в молекулах:
Составим электронные уравнения реакций окисления и восстановления и уравняем число отданных и принятых электронов:
Перенесем коэффициенты в основное уравнение:
Уравняем число атомов, не меняющих степень окисления:
Подсчитав число атомов кислорода в правой и левой части уравнения, убедимся, что коэффициенты подобраны правильно.
Окислительно-восстановительные свойства элементов зависят от строения электронной оболочки атомов и определяются их положением в периодической системе Менделеева.
Металлы, имея на внешнем энергетическом уровне 1-3 электрона, легко их отдают и проявляют только восстановительные свойства. Неметаллы (элементы IV-VII групп) могут как отдавать, так и принимать электроны, поэтому они могут проявлять и восстановительные и окислительные свойства. В периодах с увеличением порядкового номера элемента восстановительные свойства простых веществ ослабевают, а окислительные усиливаются. В группах с повышением порядкового номера восстановительные свойства усиливаются, а окислительные ослабевают. Таким образом, из простых веществ лучшими восстановителями являются щелочные металлы, алюминий, водород, углерод; лучшими окислителями являются галогены и кислород .
Окислительно-восстановительные
свойства сложных веществ зависят от
степени окисления атомов, входящих в
их состав. Вещества,
содержащие атомы с низшей степенью
окисления, проявляют восстановительные
свойства
.
Важнейшими восстановителями являются
оксид углерода
,
сероводород
,
сульфат железа(II)
.Вещества,
в состав которых входят атомы с высшей
степенью окисления, проявляют окислительные
свойства
.
Важнейшими окислителями являются
перманганат калия
,
дихромат калия
,
пероксид водорода
,
азотная кислота
,
концентрированная серная кислота
.
Вещества,
содержащие атомы с промежуточной
степенью окисления, могут вести себя
как окислители или восстановители
в зависимости от свойств веществ, с
которыми они взаимодействуют, и условий
протекания реакции. Так в реакции с
сернистая кислота проявляет
восстановительные свойства:
а при взаимодействии с сероводородом является окислителем:
Кроме того, для таких веществ возможны реакции самоокисления-самовосстановления, протекающие с одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента, например:
Сила многих
окислителей и восстановителей зависит
от рН среды. Например,
в щелочной среде восстанавливается до
,
в нейтральной до
,
в присутствии серной кислоты - до
.
1. Составим схему реакции:
Задачи урока. Обучающие. Познакомить учащихся с новой классификацией химических реакций по признаку изменения степеней окисления элементов – с окислительно-восстановительными реакциями (ОВР); научить учащихся расставлять коэффициенты методом электронного баланса.
Развивающие. Продолжить развитие логического мышления, умений анализировать и сравнивать, формирование интереса к предмету.
Воспитательные. Формировать научное мировоззрение учащихся; совершенствовать трудовые навыки.
Методы и методические приемы. Рассказ, беседа, демонстрация средств наглядности, самостоятельная работа учащихся.
Оборудование и реактивы. Репродукция с изображением Колосса Родосского, алгоритм расстановки коэффициентов по методу электронного баланса, таблица типичных окислителей и восстановителей, кроссворд; Fе (гвоздь), растворы NаОН, СuSО4.
ХОД УРОКА
Вводная часть
(мотивация и целеполагание)
Учитель. В III в. до н.э. на острове Родос был построен памятник в виде огромной статуи Гелиоса (у греков – бог Солнца). Грандиозный замысел и совершенство исполнения Колосса Родосского – одного из чудес света – поражали всех, кто его видел.
Мы не знаем точно, как выглядела статуя, но известно, что она была сделана из бронзы и достигала в высоту около 33 м. Статуя была создана скульптором Харетом, на ее строительство ушло 12 лет.
Бронзовая оболочка крепилась к железному каркасу. Полую статую начали строить снизу и, по мере того как она росла, заполняли камнями, чтобы сделать ее устойчивее. Примерно через 50 лет после завершения строительства Колосс рухнул. Во время землетрясения он переломился на уровне колен.
Ученые считают, что истинной причиной недолговечности этого чуда стала коррозия металла. А в основе процесса коррозии лежат окислительно-восстановительные реакции.
Сегодня на уроке вы познакомитесь с окислительно-восстановительными реакциями; узнаете о понятиях «восстановитель» и «окислитель», о процессах восстановления и окисления; научитесь расставлять коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Запишите в своих рабочих тетрадях число, тему урока.
Изучение нового материала
Учитель проделывает два демонстрационных опыта: взаимодействие сульфата меди(II) со щелочью и взаимодействие этой же соли с железом.
Учитель. Запишите молекулярные уравнения проделанных реакций. В каждом уравнении расставьте степени окисления элементов в формулах исходных веществ и продуктов реакции.
Ученик записывает на доске уравнения реакций и расставляет степени окисления:
Учитель. Изменились ли степени окисления элементов в этих реакциях?
Ученик. В первом уравнении степени окисления элементов не изменились, а во втором изменились – у меди и железа .
Учитель. Вторая реакция относится к окислительно-восстановительным. Попробуйте дать определение окислительно-восстановительных реакций.
Ученик. Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ и продуктов реакции, называют окислительно-восстановительными реакциями.
Учащиеся записывают в тетради под диктовку учителя определение окислительно-восстановительных реакций.
Учитель. Что же произошло в результате окислительно-восстановительной реакции? До реакции у железа была степень окисления 0, после реакции стала +2. Как видим, степень окисления повысилась, следовательно, железо отдает 2 электрона.
У меди до реакции степень окисления +2, после реакции – 0. Как видим, степень окисления понизилась. Следовательно, медь принимает 2 электрона.
Железо отдает электроны, оно является восстановителем, а процесс передачи электронов называется окислением.
Медь принимает электроны, она – окислитель, а процесс присоединения электронов называется восстановлением.
Запишем схемы этих процессов:
Итак, дайте определение понятий «восстановитель» и «окислитель».
Ученик. Атомы, молекулы или ионы, которые отдают электроны, называют восстановителями.
Атомы, молекулы или ионы, которые присоединяют электроны, называют окислителями.
Учитель. Какое определение можно дать процессам восстановления и окисления?
Ученик. Восстановлением называют процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом.
Окислением называют процесс передачи электронов атомом, молекулой или ионом.
Учащиеся записывают под диктовку определения в тетрадь и выполняют рисунок.
Запомните!
Отдать электроны – окислиться.
Взять электроны – восстановиться.
Учитель. Окисление всегда сопровождается восстановлением, и наоборот, восстановление всегда связано с окислением. Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем.
Для подбора коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций используют два метода – электронного баланса и электронно-ионного баланса (метод полуреакций).
Мы рассмотрим только метод электронного баланса. Для этого используем алгоритм расстановки коэффициентов методом электронного баланса (оформлен на листе ватмана).
П р и м е р. Расставьте коэффициенты в данной схеме реакции методом электронного баланса, определите окислитель и восстановитель, укажите процессы окисления и восстановления:
Fe2O3 + CO Fe + CO2.
Воспользуемся алгоритмом расстановки коэффициентов методом электронного баланса.
3. Выпишем элементы, изменяющие степени окисления:
4. Составим электронные уравнения, определяя число отданных и принятых электронов:
5. Число отданных и принятых электронов должно быть одинаково, т.к. не заряжены ни исходные вещества, ни продукты реакции. Уравниваем число отданных и принятых электронов, подобрав наименьшее общее кратное (НОК) и дополнительные множители:
6. Полученные множители являются коэффициентами. Перенесем коэффициенты в схему реакции:
Fе2О3 + 3СО = 2Fе + 3СО2.
Вещества, являющиеся окислителями или восстановителями во многих реакциях, называются типичными.
Вывешивается таблица, выполненная на листе ватмана.
Учитель. Окислительно-восстановительные реакции очень распространены. С ними связаны не только процессы коррозии, но и брожение, гниение, фотосинтез, процессы обмена веществ, протекающие в живом организме. Их можно наблюдать при сгорании топлива.
Окислительно-восстановительные процессы сопровождают круговороты веществ в природе.
Знаете ли вы, что в атмосфере ежедневно образуется примерно 2 млн т азотной кислоты, или
700 млн т в год, и в виде слабого раствора выпадают на землю с дождями (человек производит азотной кислоты лишь 30 млн т в год).
Что же происходит в атмосфере?
Воздух содержит 78% по объему азота, 21% кислорода и 1% других газов. Под действием грозовых разрядов, а на Земле ежесекундно вспыхивают в среднем 100 молний, происходит взаимодействие молекул азота с молекулами кислорода с образованием оксида азота(II):
Оксид азота(II) легко окисляется атмосферным кислородом в оксид азота(IV):
Образовавшийся оксид азота(IV) взаимодействует с атмосферной влагой в присутствии кислорода, превращаясь в азотную кислоту:
NO2 + Н2О + O2 HNO3.
Все эти реакции – окислительно-восстановительные.
Задание . Расставьте в приведенных схемах реакций коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель, восстановитель, процессы окисления и восстановления.
Решение
1. Определим степени окисления элементов:
2. Подчеркнем символы элементов, степени окисления которых изменяются:
3. Выпишем элементы, изменившие степени окисления:
4. Cоставим электронные уравнения (определим число отданных и принятых электронов):
5. Число отданных и принятых электронов одинаково.
6. Перенесем коэффициенты из электронных схем в схему реакции:
Далее учащимся предлагается самостоятельно расставить коэффициенты методом электронного баланса, определить окислитель, восстановитель, указать процессы окисления и восстановления в других процессах, происходящих в природе.
Два других уравнения реакций (с коэффициентами) имеют вид:
Проверку правильности выполнения заданий проводят с помощью кодоскопа.
Заключительная часть
Учитель предлагает учащимся разгадать кроссворд по изученному материалу. Результат работы сдается на проверку.
Разгадав кроссворд , вы узнаете, что вещества КМnО4, К2Сr2O7, О3 – cильные … (по вертикали (2)).
По горизонтали:
1. Какой процесс отражает схема:
3. Реакция
N2 (г.) + 3Н2 (г.) 2NН3 (г.) + Q
является окислительно-восстановительной, обратимой, гомогенной, … .
4. … углерода(II) – типичный восстановитель.
5. Какой процесс отражает схема:
6. Для подбора коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций используют метод электронного … .
7. Согласно схеме алюминий отдал … электрона.
8. В реакции:
Н2 + Сl2 = 2НCl
водород Н2 – … .
9. Реакции какого типа всегда только окислительно-восстановительные?
10. Степень окисления у простых веществ – … .
11. В реакции:
восстановитель – … .
Задание на дом.
По учебнику О.С.Габриеляна «Химия-8» § 43, с. 178–179, упр. 1, 7 письменно. З а д а ч а (на дом). Конструкторы первых космических кораблей и подводных лодок столкнулись с проблемой: как поддержать постоянный состав воздуха на судне и космических станциях? Избавиться от избытка углекислого газа и пополнить запас кислорода? Решение было найдено.
Надпероксид калия KO2 в результате взаимодействия с углекислым газом образует кислород:
Как видите, это окислительно-восстановительная реакция. Кислород в этой реакции является и окислителем, и восстановителем.
В космической экспедиции на счету каждый грамм груза. Рассчитайте запас надпероксида калия, который необходимо взять в космический полет, если полет рассчитан на 10 дней и если экипаж состоит из двух человек. Известно, что человек за сутки выдыхает 1 кг углекислого газа.
(Ответ. 64,5 кг KO2.)
З а д а н и е (повышенный уровень сложности). Запишите уравнения окислительно-восстановительных реакций, которые могли привести к разрушению Колосса Родосского. Имейте в виду, что эта гигантская статуя стояла в портовом городе на острове в Эгейском море, у берегов современной Турции, где влажный средиземноморский воздух насыщен солями. Она была сделана из бронзы (сплав меди и олова) и смонтирована на железном каркасе.
Габриелян О.С
. Химия-8. М.: Дрофа, 2002;
Габриелян О.С., Воскобойникова Н.П., Яшукова А.В.
Настольная книга учителя. 8 класс. М.: Дрофа, 2002;
Кокс Р., Моррис Н
. Семь чудес света. Древний мир, средние века, наше время. М.: БММ АО, 1997;
Малая детская энциклопедия. Химия. М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2001; Энциклопедия для детей «Аванта+». Химия. Т. 17. М.: Аванта+, 2001;
Хомченко Г.П., Севастьянова К.И.
Окислительно-восстановительные реакции. М.: Просвещение, 1989.
Правила подбора коэффициентов:
— если число атомов элемента в одной части схемы реакции четное, а в другой нечетное, то перед формулой с нечетным числом атомов надо поставить коэффициент 2, а затем уравнивать число всех атомов.
— расстановку коэффициентов следует начинать с наиболее сложного по составу вещества и делать это в следующей последовательности:
сначала надо уравнять число атомов металлов, затем – кислотных остатков (атомов неметаллов), затем атомов водорода, и последним – атомов кислорода.
— если число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, то коэффициенты определены верно.
— после этого стрелку между частями уравнения можно заменить знаком равенства.
— коэффициенты в уравнении химической реакции не должны иметь общих делителей.
Пример. Составим уравнение химической реакции между гидроксидом железа (III) и серной кислотой с образованием сульфата железа (III).
1. Составим схему реакции:
Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O
2. Подберем коэффициенты к формулам веществ. Мы знаем, что надо начать с наиболее сложного вещества и последовательно уравнять во всей схеме сначала атомы металлов, потом кислотных остатков, затем водорода и в конце – кислорода. В нашей схеме наиболее сложное вещество — Fe2(SO4)3. В нем два атома железа, а в составе Fe(OH)3 – один атом железа. Значит, перед формулой Fe(OH)3 надо поставить коэффициент 2:
2Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O
Теперь уравниваем число кислотных остатков SO4. В составе соли Fe2(SO4)3 – три кислотных остатка SO4. Значит, в левой части перед формулой H2SO4 ставим коэффициент 3:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O.
Теперь уравниваем число атомов водорода. В левой части схемы в гидроксиде железа 2Fe(OH)3 – 6 атомов водорода (2
· 3), в серной кислоте 3H2SO4 – тоже 6 атомов водорода.
Всего в левой части 12 атомов водорода. Значит, в правой части перед формулой воды H2O ставим коэффициент 6 – и теперь в правой части тоже 12 атомов водорода:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O.
Осталось уравнять число атомов кислорода. Но делать это уже не надо, потому что в левой и правой частях схемы уже одинаковое число атомов кислорода – по 18 в каждой части. Это значит, что схема записана полностью, и мы можем стрелку заменить знаком равенства:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O.
Образование
Сегодня мы поговорим о том, как расставлять коэффициенты в химических уравнениях. Данный вопрос интересует не только старшеклассников общеобразовательных учреждений, но и ребят, которые только знакомятся с основными элементами сложной и интересной науки. Если на первом этапе понять, как составлять химические уравнения, в будущем проблем с решением задач не появится. Давайте разбираться с самого начала.
Под ним принято подразумевать условную запись химической реакции, протекающей между выбранными реагентами. Для такого процесса используют индексы, коэффициенты, формулы.
Как оформить химические уравнения? Примеры любых взаимодействий можно написать, суммируя исходные соединения. Знак равенства свидетельствует о том, что между реагирующими веществами протекает взаимодействие. Далее составляется формула продуктов по валентности (степени окисления).
Например, если нужно записать химические уравнения, подтверждающие свойства метана, выбираем следующие варианты:
Для первого случая в левой части пишем исходные вещества, в правой — полученные продукты. После проверки числа атомов каждого химического элемента получаем конечную запись происходящего процесса. При горении метана в кислороде воздуха происходит экзотермический процесс, в результате которого образуется углекислый газ и водяной пар.
Для того чтобы правильно поставить коэффициенты в химических уравнениях, используется закон сохранения массы веществ. Начинаем процесс уравнивания с определения количества атомов углерода. Далее проводим расчеты для водорода и только после этого проверяем количество кислорода.
Сложные химические уравнения можно уравнять, вооружившись методом электронного баланса или полуреакций. Предлагаем последовательность действий, предназначенную для расстановки коэффициентов в реакциях следующих типов:
Сначала важно расставить у каждого элемента в соединении степени окисления. При их расстановке необходимо учитывать некоторые правила:
Далее выбирают те атомы либо ионы, у которых изменился показатель степени окисления. Знаками «плюс» и «минус» показывают количество электронов (принятых, отданных). Далее между ними определяется наименьшее кратное. При делении НОК на эти цифры получают числа. Данный алгоритм и будет ответом на вопрос о том, как расставлять коэффициенты в химических уравнениях.
Допустим, дано задание: «Расставьте коэффициенты в реакции, дополните пропуски, определите окислитель и восстановитель». Такие примеры предлагаются выпускникам школы, которые выбрали химию в качестве ЕГЭ.
KMnO4 + H2SO4 + KBr = MnSO4 + Br2 +…+…
Попробуем понять, как расставлять коэффициенты в химических уравнениях, предлагаемых будущим инженерам и медикам. После расстановки степеней окисления у элементов в исходных веществах и имеющихся продуктах получаем, что в качестве окислителя выступает ион марганца, а восстановительные свойства демонстрирует бромид-ион.
Делаем вывод о том, что пропущенные вещества не участвуют в окислительно-восстановительном процессе. Одним из недостающих продуктов является вода, а вторым станет сульфат калия. После составления электронного баланса завершающим этапом станет постановка коэффициентов в уравнении.
Приведем еще один пример, чтобы понять, как расставлять коэффициенты в химических уравнениях окислительно-восстановительного вида.
Допустим, дана следующая схема:
P + HNO3 = NO2 +…+…
Фосфор, который по условию является простым веществом, проявляет восстановительные свойства, повышая степень окисления до +5. Поэтому одним из пропущенных веществ будет фосфорная кислота H3PO4. ОВР предполагает наличие восстановителя, которым будет выступать азот. Он переходит в оксид азота (4), образуя NO2
Для того чтобы поставить в этой реакции коэффициенты, составим электронный баланс.
P0 отдает 5e = P+5
N+5 принимает e = N+4
Учитывая, что перед азотной кислотой и оксидом азота (4) должен стоять коэффициент 5, получаем готовую реакцию:
P + 5HNO3 =5NO2 + H2O + H3PO4
Стереохимические коэффициенты в химии позволяют решать разнообразные расчетные задачи.
Учитывая, что расстановка коэффициентов вызывает у многих старшеклассников затруднения, необходимо отрабатывать последовательность действий на конкретных примерах. Предлагаем еще один пример задания, выполнение которого предполагает владение методикой расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительной реакции.
H2S + HMnO4 = S + MnO2+…
Особенность предложенного задания в том, что необходимо дополнить пропущенный продукт реакции и только после этого можно переходить к постановке коэффициентов.
После расстановки степеней окисления у каждого элемента в соединениях можно сделать вывод, что окислительные свойства проявляет марганец, понижающий валентность. Восстановительную способность в предложенной реакции демонстрирует сера, восстанавливаясь до простого вещества. После составления электронного баланса нам останется только расставить коэффициенты в предлагаемую схему процесса. И дело сделано.
Химическое уравнение называют полным процессом в том случае, когда в нем в полном объеме соблюдается закон сохранения массы веществ. Как проверить эту закономерность? Количество атомов одного вида, которые вступили в реакцию, должно соответствовать их числу в продуктах взаимодействия. Только в этом случае можно будет вести речь о полноценности записанного химического взаимодействия, возможности его применения для проведения вычислений, решения расчетных задач разного уровня сложности. Приведем вариант задания, предполагающего расстановку в реакции недостающих стереохимических коэффициентов:
Si + …+ HF = H2SiF6 + NO +…
Сложность задания в том, что пропущены и исходные вещества, и продукты взаимодействия. После постановки всех элементов степеней окисления видим, что восстановительные свойства проявляет в предлагаемом задании атом кремния. Среди продуктов реакции присутствует азот (II), одним из исходных соединений является азотная кислота. Логическим путем определяем, что недостающим продуктом реакции является вода. Завершающим этапом будет расстановка полученных стереохимических коэффициентов в реакцию.
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2SiF6 + 4NO + 8 H2O
Нужно определить объем 10 % раствора хлороводорода, плотность которого составляет 1,05 г/мл, необходимый для полной нейтрализации гидроксида кальция, образующегося в процессе гидролиза его карбида. Известно, что газ, выделяющийся в ходе гидролиза, занимает объем 8,96 л (н. у.) Для того чтобы справиться с поставленным заданием, необходимо сначала составить уравнение процесса гидролиза карбида кальция:
CaC2 + 2H2O = Ca (OH)2 + C2H2
Гидроксид кальция вступает во взаимодействие с хлороводородом, происходит полная нейтрализация:
Ca (OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
Вычисляем массу кислоты, которая потребуется для данного процесса.
Определяем объем раствора хлороводорода. Все расчеты по задаче проводятся с учетом стереохимических коэффициентов, что подтверждает их важность.
Анализ результатов единого государственного экзамена по химии свидетельствует о том, что задания, связанные с постановкой стереохимических коэффициентов в уравнениях, составление электронного баланса, определение окислителя и восстановителя вызывают серьезные затруднения у современных выпускников общеобразовательных школ. К сожалению, степень самостоятельности современных выпускников практически минимальна, поэтому отработку теоретической базы, предложенной педагогом, старшеклассники не проводят.
Среди типичных ошибок, которые допускают школьники, расставляя коэффициенты в реакциях разного типа, много математических погрешностей. Например, не все умеют находить наименьшее общее кратное, правильно делить и умножать числа. Причина подобного явления в уменьшении количества часов, выделяемых в образовательных школах на изучение данной темы. При базовой программе по химии у педагогов нет возможности отрабатывать со своими школьниками вопросы, касающиеся составления электронного баланса в окислительно-восстановительном процессе.
Образование
Что такое квадрат? Как найти вершины, сечение, плоскость, уравнение, объем, площадь основания и угол квадрата?
Ответов на вопрос о том, что такое квадрат, может быть множество. Все зависит от того, кому вы этот вопрос адресовали. Музыкант скажет, что квадрат — это 4, 8, 16, 32 такта или джазовая импровизация. Ребенок — что это…
Автомобили
Антифриз как часто менять в автомобиле?
Во время работы двигателя автомобиля температура газов внутри его цилиндров достигает 2000 градусов. Из-за этого происходит сильный нагрев деталей силового агрегата. Для того чтобы отвести излишнее тепло от двигателя,…
Автомобили
Как работает термостат в автомобиле? Принцип действия
Ни один современный автомобиль не обходится без системы охлаждения. Именно она берет на себя все тепло, исходящее от двигателя при переработке горючей смеси. Поршни двигаются, смесь горит, соответственно, нужна хороша…
Автомобили
Как заправить кондиционер в машине своими руками? Как часто заправлять кондиционер в машине? Где можно заправить кондиционер в машине?
Автокондиционер — сегодня это не просто роскошь, а необходимое устройство транспортного средства, которое отвечает за благоприятный микроклимат в салоне. Практически все современные модели авто оснащены, если не клима…
Автомобили
Как почистить кондиционер в автомобиле своими руками?
Владельцы автомобилей должны постоянно заботиться о состоянии основных частей и механизмов своего транспортного средства. Ведь содержание их в чистоте и исправном состоянии позволяет получить оптимальный уровень безоп…
Автомобили
Масло трансмиссионное 80W90: характеристики, выбор, отзывы. Какое масло заливать в механическую коробку передач?
Масло трансмиссионное 80W90, характеристики которого мы сегодня рассмотрим, можно отнести к средним между классами вязкости 85W90 и 75W90. Узнаем подробнее, какими качественными характеристиками оно отличается от друг…
Автомобили
Какое масло заливать в гидроусилитель руля? Советы по замене масла в ГУР
Гидроусилитель рулевого управления, как и прочие узлы и агрегаты автомобиля, требует периодического обслуживания. Зачастую все профилактические мероприятия сводятся к замене рабочей жидкости. Нередко необходимо просто…
Автомобили
Как оплатить парковку в Москве? Правила платной парковки
Существуют правила платной парковки, созданные для того, чтобы изрядно облегчить жизнь московскому автомобилисту. Не секрет, что парковать транспортное средство в столице совсем непросто: обочины города переполнены ав…
Автомобили
Как сделать ароматизаторы в машину своими руками
Каждый автовладелец хочет, чтобы в салоне его железного коня всегда присутствовал приятный и любимый аромат. Кому-то нравится запах кофе, кому-то - цитрусовых, а кому-то - свежесть. Какие же ароматизаторы …
Автомобили
Как зарядить аккумулятор в домашних условиях?
Наверное, каждый автовладелец сталкивался с проблемой севшего аккумулятора. Эта неприятность может произойти с любым водителем, если не уделять источнику питания машины достаточного внимания.Мы поговорим о том,…
а) Na + O2 -> Na2O г) H2 + F2 -> HF
б) CaCO3-> CaO + CO2 д) H2O + K2O -> KOH
в) Zn + H2SO4 -> H2 + Zn SO4 е) Cu(OH)2 + HNO3 -> Cu(NO3)2 + H2O
Запишите определения:
а) реакция соединения б) экзотермическая реакция в) необратимая реакция.
а) углерод взаимодействует с кислородом и образуется оксид углерода (II);
б) оксид магния взаимодействует с азотной кислотой и образуется нитрат магния и вода;
в) гидроксид железа (III) разлагается на оксид железа (III) и воду;
г) метан СН4 горит в кислороде и образуется оксид углерода (IV) и вода;
д) оксид азота (V) при растворении в воде образует азотную кислоту.
4. Решите задачу по уравнению:
а) Какой объем фтороводорода образуется при взаимодействии водорода с фтором?
б) Какая масса оксида кальция образуется при разложении известняка, содержащего 80% CaCO3?
в) Какой объем и масса водорода выделится при взаимодействии с серной кислотой цинка, содержащего 35% примесей?
а) P + O2 -> P2O5 г) H2 + N2 -> NH3
б) CaCO3 + HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 д) H2O + Li2O -> LiOH
в) Mg + H2SO4 -> H2 + Mg SO4 е) Ca(OH)2 + HNO3 -> Ca(NO3)2 + H2O
2. Запишите определения:
а) реакция разложения б) эндотермическая реакция в) каталитическая реакция.
3. Запишите уравнения по описанию:
а) углерод взаимодействует с кислородом и образуется оксид углерода (IV);
б) оксид бария взаимодействует с азотной кислотой и образуется нитрат бария и вода;
в) гидроксид алюминия разлагается на оксид алюминия и воду;
г) аммиак NН3 горит в кислороде и образуется азот и вода;
д) оксид фосфора (V) при растворении в воде образует фосфорную кислоту.
4. Решите задачу по уравнению:
а) Какой объем аммиака образуется при взаимодействии водорода с азотом?
б) Какая масса хлорида кальция образуется при взаимодействии с соляной кислотой мрамора, содержащего 80% CaCO3?
в) Какой объем и масса водорода выделится при взаимодействии с серной кислотой магния, содержащего 30% примесей?
Как оформить химические уравнения? Сначала важно расставить у каждого элемента в соединении степени окисления. Допустим, дано задание: «Расставьте коэффициенты в реакции, дополните пропуски, определите окислитель и восстановитель». Одним из недостающих продуктов является вода, а вторым станет сульфат калия. После составления электронного баланса завершающим этапом станет постановка коэффициентов в уравнении. Все расчеты по задаче проводятся с учетом стереохимических коэффициентов, что подтверждает их важность. Среди типичных ошибок, которые допускают школьники, расставляя коэффициенты в реакциях разного типа, много математических погрешностей.
Существуют определенные правила, по которым их можно определить у каждого элемента. В формулах, состоящих их трех элементов, есть свои нюансы вычисления степеней окисления. Продолжим разговор о том, как уравнивать химические уравнения методом электронного баланса. Обязательным условием является проверка количества каждого элемента в левой и правой части. Если коэффициенты расставлены правильно, их число должно быть одинаковым.
Обязательно прочитайте об элементном анализе, где подробно рассмотрены эмпирические формулы и анализ химических веществ.
Химия изучает вещества, их свойства, а также превращения. В молекулярном виде процесс сгорания железа в атмосфере можно выразить с помощью знаков и символов. По закону сохранения массы веществ перед формулой продукта нужно поставить коэффициент 2. Далее проводится проверка кальция. Для начала у каждого из элементов в исходных веществах и продуктах взаимодействия расставим значения степеней окисления. Далее проводится проверка водорода.
Уравнивание химических реакций нужно для того, чтобы из простого химического уравнения получить полное. Начнем с углерода.
Закон сохранения массы исключает появление новых атомов и разрушение старых в ходе химической реакции. Обратите внимание на индекс каждого из атомов, именно он указывает их количество. Добавив индексы перед молекулами веществ в правой части уравнения, мы также изменили количество атомов кислорода. Теперь количество всех атомов углерода, водорода и кислорода является одинаковым в обеих частях уравнения.
Они говорят о том, что если множитель стоит за скобкой, то каждый элемент, стоящий в скобках, умножается на него. Начать необходимо с азота, так как его меньше, чем кислорода и водорода. Отлично, водород уравняли. На очереди у нас барий. Он уравнен, его трогать не нужно. До реакции присутствует два хлора, после нее - всего один. Что же нужно сделать? Теперь за счет коэффициента, который только что поставлен, после реакции получилось два натрия, и до реакции тоже два. Отлично, все остальное уравнено. Следующим действием мы должны расставить степени окисления всех элементов в каждом веществе для того, чтобы понять где произошло окисление, а где восстановление.
С правой стороны нет индексов, то есть одна частица кислорода, а с левой - 2 частицы. Никаких дополнительных индексов или исправлений в химическую формулу вносить нельзя, так как она написана правильно. С правой части один умножаем на 2, чтобы получить и там 2 иона кислорода.
Прежде чем приступать к самому заданию, нужно усвоить, что цифра, которая ставится перед химическим элементом или всей формулой называется коэффициентом. Начинаем анализировать. Таким образом, получилось одинаковое количество атомов каждого элемента до и после знака равенства. Обязательно учитывайте, что коэффициент умножается на индекс, а не складывается.
2) Символы химических элементов следует записывать строго в том виде, в котором они фигурируют в таблице Менделеева.
3) Изредка возникают ситуации, когда формулы реагентов и продуктов записаны абсолютно верно, но коэффициенты все равно не расставляются. Наиболее вероятно возникновение такой проблемы с реакциями окисления органических веществ при которых рвется углеродный скелет.
Уравнение реакции нужно уметь не только записать, но и прочитать. Поэтому иногда, записав все формулы в уравнении реакции, приходится выравнивать число атомов в каждой части уравнения-расставлять коэффициенты. Посчитайте, поровну ли атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.
Для многих школьников написать уравнения химических реакций и правильно расставить коэффициенты нелегкая задача. А ведь надо всего лишь запомнить несколько простых правил, и задача перестанет вызывать затруднения. Коэффициент, то есть число, стоящее перед формулой молекулы химического вещества, относится ко всем символам, и умножается на каждый индекс каждого символа!
Л
егко ли расставлять коэффициенты в химических уравнениях?
Вот мои дети и доросли до химии (я классный руководитель в 8 «Б» классе). Химию чаще всего ребятам ставят на первом уроке , а в четверг у меня нет первого урока, и я попросился на урок к Валентине Ивановне «на детей посмотреть» и проверить дневники. Тема меня увлекла, в школе я любил химию, и дневники я не проверил. В очередной раз я убедился , что учащиеся чаще всего испытывают затруднения из-за того, что не видят межпредметных связей. На этом уроке химии учащиеся должны были составить химические уравнения, зная валентность химических веществ. И многие учащиеся испытали затруднения при определении числовых коэффициентов. Следующий урок химии в субботу мы с Валентиной Ивановной провели вместе.
Упражнение 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».
Решение:
А) CaCO 3 = CaO + CO 2 - реакция эндотермическая. С этим заданием затруднений не оказалось, так как не нужно было подыскивать числовые коэффициенты. Изначально в левой и правой частях равенства по одному атому кальция по одному атому углерода и по три атома кислорода.
Б) P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 - реакция экзотермическая. Со вторым уравнение возникли проблемы , без числовых коэффициентов не получилось верное равенство: P 2 O 5 + H 2 O → H 3 PO 4 . Очевидно , что для составления верного равенства нужно подбирать числовые коэффициенты. Если подбирать, то можно начать с фосфора: слева два атома, а справа – один, поэтому перед формулой азотной кислоты поставим числовой множитель, равный двум и тогда получим: P 2 O 5 + H 2 O → 2H 3 PO 4 . Но теперь осталось уравнять число атомов кислорода и водорода: водорода слева два атома , а справа - шесть атомов, поэтому перед формулой воды поставим числовой коэффициент, равный трём и тогда получим: P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4 . Теперь легко убедиться, что в каждой из частей уравнения равные количества и атомов фосфора и атомов водорода и атомов кислорода , следовательно, мы получили верное уравнение химической реакции: P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 .
Второй способ: алгебраический. Предположим, что в уравнении поставили три коэффициента а, в, с , что получилось верное уравнение химической реакции: а P 2 O 5 + в H 2 O = с H 3 PO 4 . Так как в уравнении используются атомы трёх видов, то составим систему из трёх линейных уравнений с тремя неизвестными а, в и с .
Вещества, которые использовались в химической реакции: Р – фосфор; О 2 – кислород ; P 2 O 5 – оксид фосфора (V).
В) Fe 2 (SO 4) 3 + KOH → Fe(OH) 3 + K 2 SO 4 .
Вещества, которые использовались в химической реакции: Fe 2 (SO 4) 3 – сульфат железа (III); KOH – гидроксид калия; Fe(OH) 3 – гидроксид железа (III); K 2 SO 4 – сульфат калия.
Г) CuOH → Cu 2 O + H 2 O.
Решение:
2CuOH = Cu 2 O + H 2 O. Задачу по определению числовых коэффициентов решали , составляя систему уравнений: 
Вещества, которые использовались в химической реакции: CuOH – гидроксид меди (I); Cu 2 O – оксид меди (I); H 2 O – вода.
Д) CS 2 + O 2 → CO 2 + SO 2 .
Решение : CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2 . Решали подбором коэффициентов: уравняли число атомов серы (2); уравняли число атомов кислорода (3).
Вещества, которые использовались в химической реакции: CS 2 – сульфид серы (IV); O 2 –
Вещества, которые использовались в химической реакции: FeS 2 – колчедан; O 2 – кислород; Fe 2 O 3 – оксид железа (III); SO 2 - оксид серы (IV).
Упражнение 3.
(Было предложено для решения как самостоятельная работа).
Условие:
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 → оксид алюминия + железо;
Г) гидроксид меди (II)→ оксид меди (II) + вода.
Ответ:
А) 2H 3 PO 4 + 6NaOH = 2Na 3 PO 4 + 6H 2 O;
Б) Na 2 O + H 2 O = 2NaOH;
В) 3FeO + 2Al = Al 2 O 3 + 3Fe;
Г) Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.
За 10 минут 85% учащихся справились с заданием на «отлично», что приятно удивило Валентину Ивановну.
Алгоритм
Расстановка коэффициентов в уравнениях химических реакций
Учитель химии МБОУ ОСОШ №2
Володченко Светлана Николаевна
г Уссурийск
РАССТАНОВКА КОЭФФИЦИЭНТОВ В УРАВНЕНИЯХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Число атомов одного элемента в левой части уравнения должно быть равно числу атомов этого элемента в правой части уравнения.
Задание 1 (для групп). Определите число атомов каждого химического элемента, участвующего в реакции.
1. Вычислите число атомов:
а ) водорода : 8NH3, NaOH, 6NaOH, 2NaOH, НзРО 4, 2H2SO4, 3H2S04, 8H2SO4;
6) кислорода : C02, 3C02, 2C02, 6CO, H2SO4, 5H2SO4, 4H2S04, HN03.
2. Вычислите число атомов: а) водорода:
1) NaOH + HCl 2)CH4+H20 3)2Na+H2
б) кислорода:
1) 2СО + 02 2) С02 + 2Н.О. 3)4NO2 + 2H2O + O2
Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций
А1 + О2→ А12О3А1-1 атом А1-2
О-2 атома О-3
2. Среди элементов с разным числом атомов в левой и правой частях схемы выбрать тот, число атомов которого больше
О-2 атома слева
О-3 атома справа
3. Найти наименьшее общее кратное (НОК) числа атомов этого элемента в левой части уравнения и числа атомов этого элемента в правой части уравнения
НОК = 6
4. Разделить НОК на число атомов этого элемента в левой части уравнения, получить коэффициент для левой части уравнения
6:2 = 3
Аl + ЗО 2 →Аl 2 О 3
5. Разделить НОК на число атомов этого элемента в правой части уравнения, получить коэффициент для правой части уравнения
6:3 = 2
А1+ О 2 →2А1 2 О3
6. Если выставленный коэффициент изменил число атомов еще какого-либо элемента, то действия 3, 4, 5 повторить еще раз.
А1 + ЗО 2 → →2А1 2 О 3
А1 -1 атом А1 - 4
НОК = 4
4:1=4 4:4=1
4А1 + ЗО 2 → →2А1 2 О 3
. Первичная проверка усвоения знаний(8-10 мин .).
В левой части схемы два атома кислорода, а в правой - один. Число атомов нужно выровнять с помощью коэффициентов.
1)2Mg+O 2 →2MgO
2) СаСО 3 + 2HCl→ СаСl 2 + Н 2 О + СО 2
Задание 2 Расставьте коэффициенты в уравнениях химических реакций (обратите внимание, что коэффициент изменяет число атомов только одного элемента ):
1. Fe 2 O 3 + А l → А l 2 О 3 + Fe; Mg + N 2 → Mg 3 N 2 ;
2. Al + S → Al 2 S 3 ; A1 + С → Al 4 C 3 ;
3. Al + Cr 2 O 3 → Cr + Al 2 O 3 ; Ca + P → Ca 3 P 2 ;
4. С + H 2 → CH 4 ; Ca + С → СаС 2 ;
5. Fe + O 2 → Fe 3 O 4 ; Si + Mg → Mg 2 Si;
6/.Na + S → Na 2 S; CaO + С → CaC 2 + CO;
7. Ca + N 2 → C a 3 N 2 ; Si + Cl 2 → SiCl 4 ;
8. Ag + S → Ag 2 S; Н 2 + С l 2 → НС l;
9. N 2 + O 2 → NO; СО 2 + С → СО ;
10. HI → Н 2 → + 1 2 ; Mg + НС l → MgCl 2 + Н 2 ;
11. FeS + НС 1 → FeCl 2 + H 2 S; Zn+ HCl → ZnCl 2 + H 2 ;
12. Br 2 + KI → KBr+ I 2 ; Si + HF (r) → SiF 4 + H 2 ;
1./ HCl+Na 2 CO 3 → CO 2 +H 2 O+ NaCl; KClO 3 + S → → KCl+ SO 2 ;
14. Cl 2 + KBr → KCl + Br 2 ; SiO 2 + С → Si + CO;
15. SiO 2 + С → SiC + CO; Mg + SiO 2 → Mg 2 Si + MgO
16. Mg 2 Si + HCl → MgCl 2 + SiH 4
1.Что такое уравнение химической реакции?
2.Что записывают в правой части уравнения? А в левой?
3.Что означает знак «+» в уравнении?
4. Зачем расставляют коэффициенты в уравнениях хим
