Химические уравнения и расчеты по ним

[no_toc]

Согласно атомно-молекулярной теории, всякая химическая реакция заключается в том, что молекулы одних веществ превращаются в молекулы других, состоящие; из тех же атомов, что и прореагировавшие молекулы.

Зная состав молекул вступающих в реакцию веществ и веществ, образующихся в результате реакции, мы можем выра­зить любую реакцию химическим уравнением.

Что такое химические уравнения

Химическое уравнение — это сокращенная запись реакции при помощи химических формул. В таком уравнении слева от знака равенства пишут формулы взятых для реакции веществ, а справа — формулы продуктов реакции. Так как общее число атомов при реакции остается неизменным, то в правильно составленном уравнении число атомов каждого элемента слева и справа от знака равенства должно быть одинаковым.

Чтобы составить уравнение реакции, необходимо точно знать, какие вещества вступают в реакцию и какие образуются в ре­зультате реакции. Химическое уравнение является выражением фактов, установленных экспериментальным путем.

Нельзя, напи­сав в левой части уравнения формулы молекул взятых веществ, по своему усмотрению комбинировать из них в правой части уравнения любые новые молекулы.
В тех случаях, когда аналогичные реакции уже хорошо изу­чены, можно заранее предвидеть, каковы будут продукты взаи­модействия взятых веществ.

Известно, например, что при взаимо­действии кислоты со щелочью или с окисью металла всегда полу­чаются соль и вода, что при действии кислоты на соль обычно получается новая соль и новая кислота и т. д. Однако и здесь возможны неожиданности.

Так, при действии соляной и разбав­ленной серной кислот на многие металлы выделяется водород и получаются соли взятых металлов, например:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + Н₂

Но если бы мы на этом основании составили аналогичное уравнение для реакции взаимодействия азотной кислоты с цин­ком, то сделали бы грубую ошибку, так как при действии азот­ной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

Этот пример показывает, что выводы «по аналогии» не всегда надежны и поэтому их следует, по возможности, избегать.

При составлении уравнений необходимо всегда помнить, что, уравнивая число атомов в левой и правой половинах равенства, мы не имеем права изменять формулы веществ. Уравнивание достигается только правильным подбором коэффициентов.

Иногда вместо полного уравнения реакции дается только схема ее, указывающая, какие вещества вступают в реакцию и какие получаются в результате реакции. В таких случаях мы бу­дем заменять знак равенства стрелкой, направленной в сторону образующихся при реакции веществ. Например, схема реакции горения сероводорода имеет следующий вид:

H₂S + O₂ → H₂O + SO₂

Для чего нужны химические уравнения

Химические уравнения служат на практике для производства различных расчетов, связанных с той или иной реакцией. На­помним, что каждая формула в химическом уравнении изобра­жает не только одну молекулу, но и определенное весовое коли­чество вещества, отвечающее его молекулярному весу, например одну граммолекулу.

Заменяя формулы граммолекулярными количествами веществ, мы узнаем весовые соотношения между всеми участвующими в реакции веществами. Так, например, уравнение реакции образования воды из водорода и кислорода можно расшифровать следующим образом:

Из уравнения видно, что 4 г водорода, соединяясь с 32 г кислорода, дают 36 г воды.

Таким образом, составив уравнение реакции и определив по нему граммолекулярные количества реагирующих веществ, мы можем делать всевозможные расчеты, необходимые для воспро­изведения данной реакции в лаборатории или на производстве.

В тех случаях, когда в реакции участвуют газообразные ве­щества, уравнение реакций дает представление не только о ве­совых количествах, но и об относительных объемах реагирую­щих газов, что видно из следующего примера:

Поэтому, если по условиям задачи требуется узнать объем вступающего в реакцию или образующегося в результате реак­ции газа, то нет необходимости предварительно вычислять его вес. По уравнению реакции мы можем непосредственно рассчи­тать требуемый объем.

Пример решения химического уравнения

Сколько литров кислорода можно получить, разлагая 100 г бертолетовой соли?
Составляем уравнение реакции и отмечаем под формулой бертолетовой соли ее удвоенный граммолекулярный вес, а под формулой кислорода его объем в литрах:

Затем, как обычно, составляем пропорцию и находим из нее искомый объем, минуя вычисление веса полученного кислорода и перевод его в литры:

Полученный объем относится, конечно, к 0° и 760 мм давления; если в задаче указана иная температура и иное давление, то необходимо сделать со­ответствующий пересчет.

25 26 27

Статья на тему Химические уравнения и расчеты по ним