Хімія. Повторне видання. 7 клас. Попель

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 21. Схема хімічної реакції. Закон збереження маси речовин під час хімічної реакції. Хімічне рівняння

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • з'ясувати, що таке схема хімічної реакції;
  • зрозуміти суть закону збереження маси речовин під час хімічної реакції;
  • перетворювати схеми реакцій на хімічні рівняння.

Схема хімічної реакції. Існує кілька способів запису хімічних реакцій. З одним із них ви ознайомилися в § 19. Наводимо ще один приклад:

сірка + кисень → сірчистий газ.

Такий запис дає мало інформації; зокрема, він не вказує на хімічний склад реагентів і продуктів. Цього недоліку позбавлений інший запис, який називають схемою реакції. У ній замість назв речовин містяться їх хімічні формули1:

S + О2 SO2.

1 Для сірки з метою спрощення використовують формулу S, а не S8, яку має молекула цієї речовини.

Цікаво знати

Схеми реакцій у алхіміків мали такий вигляд:

У схемах реакцій над стрілками часто вказують умови, за яких відбуваються перетворення: нагрівання (→t), підвищений тиск (→P), освітлення (→hv), наявність додаткових речовин (→H2O). Якщо продуктом реакції є газ, то після його формули записують стрілку, направлену вгору (↑), а якщо утворюється осад — стрілку, спрямовану донизу (↓). У випадках, коли і продукт, і реагент — гази або нерозчинні речовини, вертикальні стрілки не ставлять. Іноді під формулами реагентів і продуктів указують їх назви.

Приклад схеми реакції з додатковими позначками і назвами речовин:

• Назвіть хімічні елементи, якими утворена вихідна речовина і продукти цієї реакції.

Схема реакції дає змогу зробити важливий висновок: усі хімічні елементи під час реакції зберігаються.

Закон збереження маси речовин під час хімічної реакції. Загальновідомо, що після спалювання паперу залишається набагато менша маса попелу. Якщо ж сильно нагрівати (прожарювати) мідну пластину на повітрі, то виявимо протилежне — маса пластини збільшуватиметься (метал покриватиметься чорним нальотом).

Здійснимо обидва хімічні перетворення в закритих посудинах. Результати будуть іншими. Зваживши закриті посудини з речовинами до і після кожного експерименту, виявимо, що сумарна маса речовин у результаті реакцій не змінюється. Таку гіпотезу висловив у 1748 р. російський учений М. В. Ломоносов, а в 1756 р. підтвердив її, проаналізувавши результати відповідних хімічних експериментів. Не знаючи про відкриття Ломоносова, аналогічного висновку дійшов у 1789 р. французький учений А.-Л. Лавуазьє.

Михайло Васильович Ломоносов

(1711—1765)

Видатний російський учений, перший російський академік Петербурзької академії наук. Розробив одну з теорій будови речовин (40-ві роки XVIII ст.). Відкрив закон збереження маси речовин під час хімічної реакції та закон збереження руху (1748-1760). Вивчав хімічні властивості металів, здійснював аналізи мінералів, розробив способи виготовлення мінеральних фарб, кольорового скла. Зробив вагомий внесок у розвиток хімічної термінології. Автор книжок з історії, поет, художник, геолог, географ, інженер, педагог. Один із засновників Московського університету.

Ломоносов і Лавуазьє відкрили закон збереження маси речовин під час хімічної реакції. Його формулюють так:

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

Пояснимо, чому маси попелу і прожареної міді відрізняються від мас паперу і міді до її нагрівання.

Антуан-Лоран Лавуазьє

(1743—1794)

Видатний французький хімік, один із засновників наукової хімії. Академік Паризької академії наук. Започаткував кількісні (точні) методи дослідження в хімії. Визначив склад повітря і довів, що горіння — це реакція речовини з киснем, а вода — сполука Гідрогену з Оксигеном (1774-1777). Склав першу таблицю простих речовин (1789), запропонувавши фактично класифікацію хімічних елементів. Незалежно від М. В. Ломоносова відкрив закон збереження маси речовин під час хімічної реакції.

У процесі горіння речовин, з яких складається папір, бере участь кисень повітря (мал. 59, а). Під час реакції, крім твердих речовин попелу, утворюються вуглекислий газ і вода (у вигляді пари). Ці дві речовини потрапляють у повітря і розсіюються. Оскільки їх сумарна маса перевищує масу кисню, то маса попелу завжди буде меншою за масу паперу.

Мал. 59. Реакції речовин паперу (а) і міді (б) з киснем

При нагріванні міді кисень повітря «сполучається» з нею (мал. 59, б). Метал поступово перетворюється на речовину чорного кольору (її хімічна формула — CuO, а назва — купрум(ІІ) оксид). Тому маса продукту реакції виявляється більшою за масу міді.

• Прокоментуйте дослід, зображений на малюнку 60, і зробіть висновок.

Мал. 60. Дослід на підтвердження закону Ломоносова — Лавуазьє: а — початок досліду; б — завершення досліду

Хімічне рівняння. Загальна маса речовин під час хімічної реакції не змінюється внаслідок того, що атоми хімічних елементів не виникають і не зникають. Кількість атомів кожного елемента до реакції дорівнює кількості його атомів після реакції. На це вказують схеми реакцій, наведені на початку параграфа. Замінимо в них стрілки між лівими і правими частинами на знаки рівності:

S + O2 =t SO2;

СаСО3 =t CaO + CO2↑.

Такі записи називають хімічними рівняннями.

Хімічне рівняння — це запис хімічної реакції за допомогою формул реагентів і продуктів, який відповідає закону збереження маси речовин.

Схеми багатьох реакцій не узгоджуються із законом Ломоносова — Лавуазьє. Це, наприклад, стосується схеми реакції утворення води із водню і кисню:

H2 + O2t H2O.

В обох частинах схеми міститься однакова кількість атомів Гідрогену, але різна кількість атомів Оксигену.

Перетворимо цю схему на хімічне рівняння. Для того щоб у правій частині було два атоми Оксигену, поставимо перед формулою води коефіцієнт 2:

H2 + O2t 2H2O.

Тепер атомів Гідрогену в правій частині стало чотири. Щоб така сама кількість атомів Гідрогену була і в лівій частині, запишемо перед формулою водню коефіцієнт 2. Отримуємо хімічне рівняння:

2H2 + O2t 2H2O.

Отже, щоб перетворити схему реакції на хімічне рівняння, потрібно зіставити кількості атомів кожного елемента в лівій і правій частинах схеми, добрати (за потреби) коефіцієнти для кожної речовини, записати їх перед хімічними формулами і замінити стрілку на знак рівності.

Можливо, хтось із вас складе таке рівняння: 4H2 + 2O2 = 4H2O. У ньому ліва і права частини містять однакові кількості атомів кожного елемента, але всі коефіцієнти можна зменшити, поділивши на 2. Це й потрібно зробити.

ВПРАВА. Перетворити схему реакції Al + H2SO4 Al2(SO4)3+ H2↑ на хімічне рівняння.

Розв'язання

У лівій частині схеми реакції міститься один атом Алюмінію, а в правій — два. Запишемо перед формулою металу коефіцієнт 2:

2Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2↑.

Атомів Сульфуру праворуч від стрілки втричі більше, ніж ліворуч. Додамо в ліву частину схеми перед формулою сполуки Сульфуру коефіцієнт 3:

2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + H2↑.

Тепер у лівій частині кількість атомів Гідрогену збільшилась до шести (3 · 2 = 6), а в правій частині таких атомів лише два. Щоб їх і справа було шість, запишемо перед формулою водню коефіцієнт 3:

2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑.

Зіставимо кількості атомів Оксигену в обох частинах схеми. Вони однакові: 3 · 4 = 4 · 3. Замінюємо стрілку на знак рівності й отримуємо хімічне рівняння:

2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑.

ВИСНОВКИ

Хімічні реакції записують за допомогою схем реакцій і хімічних рівнянь.

Схема реакції містить формули реагентів і продуктів, а хімічне рівняння здебільшого — ще й коефіцієнти.

Хімічне рівняння узгоджується із законом збереження маси речовин Ломоносова — Лавуазьє: маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, які утворилися в результаті реакції.

Атоми хімічних елементів під час хімічних реакцій не виникають і не зникають.

145. Запишіть схеми реакцій, у яких вихідними речовинами є:

  • а) натрій і водень;
  • б) літій і кисень.

Зважте на те, що ці реакції відбуваються за нагрівання.

146. Спирт або бензин (суміш сполук), згоряючи, «зникають». Чи не суперечить це закону збереження маси речовин під час хімічної реакції? Відповідь аргументуйте.

147. Чим відрізняється хімічне рівняння від схеми реакції?

148. Прочитайте такий запис:

2FeCl3 + 3Ba(OH)2 = 2Fe(OH)3↓ + 3BaCl2.

149. Допишіть пропущені коефіцієнти в хімічних рівняннях:

а) 2B + S =t B2S3;

Li2O + 2HBr = LiBr + H2O;

б) Al + HCl = 2AlCl3 + H2↑;

4HNO3 =t NO2↑ + O2↑ + H2O.

150. Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння:

а) Cr(OH)3 →t Cr2O3 + H2O;

Na + H2O → NaOH + H2↑;

б) CaH2 + H2O → Ca(OH)2 + H2↑;

Ba(OH)2 + P2O5→ Ba3(PO4)2 + H2O.

151. Складіть формули продуктів реакцій і відповідні хімічні рівняння:

а) Al + F2t ...;

Ca + O2 → ...;

б) FeO + Al →t Fe + Al...O...;

AlBr3 + Cl2 → AlCl... + Br2.

152. Замість крапок запишіть формули простих речовин і складіть хімічні рівняння:

а) ... + ... →t PCl5;

... + ... →t B2O3;

б) ... + ... →hv HCl;

... + ... →t CF4.

Візьміть до уваги, що бор і вуглець складаються з атомів, фтор, хлор, водень і кисень — із двохатомних молекул, а фосфор (білий) — із чотирьохатомних молекул.

153. Прокоментуйте додаткові позначки в схемах реакцій і складіть відповідні хімічні рівняння:

а) AgCl →hv Ag + Cl2↑;

Fe2O3 + C →t Fe + CO2↑;

б) N2 + H2 hv,Pt NH3;

Na2CO3 + Ca(OH)2 → СаСО3↓ + NaOH.

154. Яку масу негашеного вапна було добуто в результаті тривалого прожарювання 25 г крейди, якщо, крім вапна, утворилося 11 г вуглекислого газу?

ГДЗ до підручника можна знайти тут.


Підтримати сайт і наші Збройні Сили можна за посиланням на Buy Me a Coffee.