Народна Освіта » Хімія » Рівняння хімічних реакцій. Закон збереження маси речовин у хімічних реакціях

НАРОДНА ОСВІТА

Рівняння хімічних реакцій. Закон збереження маси речовин у хімічних реакціях

Закон збереження маси

Усі хімічні перетворення зручніше описувати за допомогою хімічних формул і рівнянь реакцій. Процес горіння вугілля можна описати такою схемою:

Цей схематичний запис називають рівнянням хімічної реакції. У лівій частині наведеного рівняння один атом Карбону й одна молекула кисню, що складається з двох атомів Оксигену. У правій частині рівняння одна молекула вуглекислого газу (карбон(^) оксиду), що складається з одного атома Карбону та двох атомів Оксигену.

Число атомів кожного хімічного елемента в обох частинах рівняння однакове. Для того щоб підкреслити однакову кількість атомів усіх елементів, у наведеному записі стрілку можна замінити на знак рівності:

Рівняння хімічної реакції є відображенням закону збереження маси речовин у хімічних реакціях.

Маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції.

Цей закон був відкритий М. В. Ломоносовим у 1748 році та, незалежно від нього, А. Лавуазьє у 1789 році, тому цей закон називають також законом Ломоносова-Лавуазьє.

У результаті хімічних реакцій одні речовини перетворюються на інші: атоми, з яких складаються початкові речовини, не зникають, не з’являються і не перетворюються з одного виду на іншій, а тільки перегруповуються, утворюючи молекули нових речовин.

Сьогодні це твердження здається очевидним, проте в XVII столітті спостереження деяких учених суперечили йому. Наприклад, спирт під час горіння поступово втрачає масу і, врешті-решт, зникає. Якщо залізна пластинка лежить на повітрі, вона поступово іржавіє і її маса за таких умов збільшується. Як це пояснити? Пояснення цим фактам отримали тільки після проведення експериментів із ретельним зважуванням початкових речовин та продуктів реакцій.

Доведемо, що під час горіння закон збереження маси виконується. Горіння свічки — це хімічна реакція, що відбувається з утворенням вуглекислого газу та води (у вигляді водяної пари). Продукти реакції (вуглекислий газ і водяна пара) — це газуваті речовини, які випаровуються, і тому здається, що речовина зникає. Якщо реакцію проводити в закритій посудині, то продуктам реакції нема куди зникати.

На одну шальку терезів помістимо свічку в посудині, заповненій киснем, що герметично закривається (мал. 86). Урівноважимо терези й підпалимо свічку. Свічка певний час горить, а потім, коли витратиться кисень, горіння припиняється. Під час горіння свічки рівновага терезів зберігається. Отже, маса колби з початковими речовинами дорівнює масі колби з продуктами реакції.

У разі іржавіння заліза атоми Феруму реагують з киснем і водою з навколишнього повітря. У цьому випадку утворюється іржа, маса якої більша, ніж маса початкового заліза, тому здається, що речовина виникає нізвідки.

 

Проведемо подібний дослід у герметичній колбі (мал. 87а). Помістимо зразок металу в колбу і закриємо її корком із запаяною газовідвідною трубкою та нагріємо. Після прожарювання метал змінює свій колір, оскільки перетворився на оксид (мал. 876). Щоб довести, що частина повітря витратилася на реакцію з металом, опустимо газовідвідну трубку в посудину з водою і зламаємо кінець трубки. Оскільки частина повітря сполучилася з металом, то в колбі виник вільний простір, який через трубку заповнює вода (мал. 87е).

 

 

Видатний російський учений. Навчався у слов'яно-греко-латинській академії, в Києво-Могилянській академії, Петербурзькому університеті, в університеті Гамбурга. Ломоносов був одним із найосвіченіших людей Росії того часу. Заслуговують на увагу та пошану його роботи не тільки в галузі хімії, але й у мінералогії, географії, металургії, фізиці, історії, поезії, образотворчому мистецтві. Відкрив закон збереження маси, створив першу в Росії хімічну лабораторію. За результатами спостережень сонячного затемнення встановив існування атмосфери на Венері. За його ініціативою був відкритий Московський університет, який донині носить його ім'я.

Складання рівнянь хімічних реакцій

Рівняння хімічних реакцій складаються з урахуванням закону збереження маси. Розглянемо, як складаються рівняння реакцій утворення бінарних сполук із простих речовин.

Приклад 1. Складемо рівняння реакції утворення метану СН4 — основного компоненту природного газу. Метан складається з атомів Карбону та Гідрогену. Отже, для його добування необхідні прості речовини, одна з яких складається з атомів Карбону (вугілля С), а інша — з атомів Гідрогену (водень Н2).

У лівій частині записуємо формули початкових речовин (реагентів) С і Н2, а в правій — продукту реакції СН4:

Але цей запис ще не є рівнянням реакції — це схема реакції. Для того щоб вона перетворилася на рівняння, необхідно зрівняти число атомів кожного елемента в лівій і правій частинах. Для цього необхідно дібрати коефіцієнти — цифри перед хімічними формулами, які вказують число молекул (атомів або формульних одиниць). Як видно, у лівій і правій частинах схеми по одному атому Карбону, але в лівій частині два атоми Гідрогену (одна молекула водню), а в правій — чотири атоми (у складі однієї молекули метану). Це суперечить закону збереження маси. Щоб це виправити, перед формулою водню в лівій частині рівняння необхідно поставити коефіцієнт 2:

Тепер в обох частинах рівняння число атомів Гідрогену та Карбону однакове. Щоб підкреслити, що коефіцієнти дібрані, стрілку між реагентами і продуктами в рівнянні можна замінити знаком рівності:

Приклад 2. Розглянемо реакцію горіння метану. Горіння — це взаємодія з киснем 02. Під час горіння метану утворюються вуглекислий газ С02 і вода Н20.

Запишемо схему реакції:

Тепер треба зрівняти число атомів кожного хімічного елемента, тобто дібрати коефіцієнти. Почнемо з атомів Карбону: в обох частинах

рівняння їх по одному. Потім підрахуємо атоми Гідрогену: у лівій частині чотири атоми, а в правій — два. Щоб зрівняти їх число, треба перед формулою води поставити коефіцієнт 2:

Залишилося зрівняти число атомів Оксигену (зазвичай Оксиген зрівнюють останнім). У лівій частині рівняння два атоми Оксигену в молекулі 02, а в правій — чотири (два атоми у складі молекули вуглекислого газу С02 і два атоми у складі двох молекул води Н20). Отже, в лівій частині рівняння перед формулою кисню треба поставити коефіцієнт 2:

Тепер число атомів усіх елементів однакове, отже, коефіцієнти дібрано правильно.

Добираючи коефіцієнти в рівнянні реакції, слід пам’ятати такі правила:

• коефіцієнт показує число молекул, окремих атомів або фор-мульних одиниць у рівнянні реакції;

• коефіцієнт ставиться тільки перед хімічною формулою;

• коефіцієнт стосується всіх атомів, з яких складається молекула, перед якою він стоїть, наприклад:

запис 2Н20 означає дві молекули води, у яких міститься 4 атоми

Гідрогену (по два в кожній молекулі) і 2 атоми Оксигену (по

одному в кожній молекулі);

• коефіцієнт 1, як і індекс 1, не записується;

• індекс показує число атомів елемента (або груп атомів) у складі молекули, а коефіцієнт — число молекул, наприклад:

Н — один атом Гідрогену;

2Н — два атоми Гідрогену;

Н2 — одна молекула водню, що складається з двох атомів Гідрогену;

2 — дві молекули водню, кожна з яких складається з двох атомів Гідрогену.

Записи 4Н і 2Н2 нерівнозначні. Хоча в них записане однакове число атомів Гідрогену, проте перший запис означає чотири окремі атоми Гідрогену, а другий — дві молекули водню.

У рівняннях реакцій також часто вказують умови перебігу реакцій або виділення газу й осаду. Так, якщо з розчину виділяється газувата речовина, то поряд з її формулою ставлять стрілку, спрямовану вгору: Т. Якщо з газів або рідин утворюється нерозчинна речовина, то поряд з її формулою ставлять стрілку, спрямовану вниз: і.

Висновки:

1. Маси речовин, що вступають у реакцію, дорівнюють масі утворених речовин, що підтверджує закон збереження маси в хімічних реакціях. Цей закон ґрунтується на тому, що атоми в хімічних реакціях не зникають, а просто переходять з одних речовин до складу інших. За допомогою хімічних символів і знаків закон збереження маси відображають рівнянням хімічної реакції.

2. При складанні рівнянь хімічних реакцій необхідно дотримуватися вимоги, щоб число атомів усіх елементів у лівій і правій частинах рівняння було однаковим. Для цього перед хімічними формулами пишуть коефіцієнти, які означають число молекул, окремих атомів або фор-мульних одиниць.

Контрольні запитання

1. сформулюйте закон збереження маси речовин і обґрунтуйте його з позиції понять про атоми та молекули.

2. Чому при горінні свічки її маса поступово зменшується? Чи не суперечить це закону збереження маси?

3. Який запис називають рівнянням хімічної реакції?

4. Яке значення має коефіцієнт у рівнянні реакції та індекс у хімічній формулі? У чому полягає відмінність між коефіцієнтом та індексом?

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Поясніть, що означають записи:

а) 2К O, 4Fe, 3Ca, 5^ б) O2, 5O2, 6O, Oз, 2Oз; в) 3H2O, 5^, 2ГО2, 5с, 3О2.

2. Розгляньте схематичне зображення хімічної реакції утворення амоніаку. Запишіть для неї рівняння, якщо синіми кульками позначені атоми Нітрогену, а червоними — Гідрогену.

 

3. Доберіть коефіцієнти. У разі потреби позначте виділення газу або нерозчинної речовини відповідними символами.

 

4. складіть рівняння реакцій: а) унаслідок взаємодії водню ^ і кисню Oутворюється вода H2O; б) залізо Fe у вологому повітрі вкривається іржею, основною складовою якої є речовина з формулою Fe(OH)3; в) унаслідок розкладу сахарози C12H22O11 утворюються вугілля C і вода H2O.

5. На малюнку 88 представлено схему хімічної реакції взаємодії літію з водою. складіть рівняння цієї реакції.

 

6. На малюнку 89 (с. 121) наведено моделі речовин. Складіть рівняння реакції натрію з хлором.

7. У результаті взаємодії сірки Б масою 16 г із залізом Ре утворилося 44 г ферум(іі) сульфіду РеБ. Обчисліть масу використаного заліза.

8. Унаслідок взаємодії метану масою 8 г із киснем масою 32 г утворився вуглекислий газ масою 22 г. Обчисліть, яка маса води утворилася в результаті цієї реакції.

9. Складіть рівняння реакцій утворення з простих речовин таких сполук: а) ферум(іі) оксид РеО; б) аргентум(і) сульфід Ад2Б; в) кальцій фосфід Са3Р2; г) алюміній оксид АІ2О3; д) фосфор(У) оксид Р2О5.

 

Це матеріал з підручника Хімія 7 клас Григорович

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 18-01-2017, 22:43, Переглядів: 3986