-->
|
|
|
Õèìèÿ 8 êëàññ ñ ÃÄÇ. Ãàáðèåëÿí ÃÄÇ 8 êëàññ§ 28. Õèìè÷åñêèå óðàâíåíèÿÇàêîí ñîõðàíåíèÿ ìàññû âåùåñòâ, îòêðûòûé Ì. Â. Ëîìîíîñîâûì â 1748 ã., ãëàñèò:
Ìàòåðèàëüíûìè íîñèòåëÿìè ìàññû âåùåñòâ ÿâëÿþòñÿ àòîìû õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, èç êîòîðûõ ñîñòîÿò êàê âñòóïèâøèå â ðåàêöèþ âåùåñòâà (ðåàãåíòû), òàê è îáðàçîâàâøèåñÿ â ðåçóëüòàòå å¸ íîâûå âåùåñòâà (ïðîäóêòû ðåàêöèè). Ïîñêîëüêó ïðè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ àòîìû íå îáðàçóþòñÿ è íå ðàçðóøàþòñÿ, à ïðîèñõîäèò ëèøü èõ ïåðåãðóïïèðîâêà, òî ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíûì ñïðàâåäëèâîñòü îòêðûòîãî Ì. Â. Ëîìîíîñîâûì è ïîäòâåðæä¸ííîãî ïîçäíåå À. Ëàâóàçüå çàêîíà.  ñïðàâåäëèâîñòè çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ìàññû âåùåñòâ ìîæíî ëåãêî óáåäèòüñÿ íà ïðîñòîì îïûòå.
Ïîìåñòèì â êîëáó íåìíîãî êðàñíîãî ôîñôîðà, çàêðîåì å¸ ïðîáêîé è âçâåñèì íà âåñàõ (ðèñ. 96). Çàòåì êîëáó îñòîðîæíî íàãðååì. Î òîì, ÷òî ïðîèçîøëà õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ, ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ïîÿâëåíèþ â êîëáå ãóñòîãî áåëîãî äûìà, ñîñòîÿùåãî èç îêñèäà ôîñôîðà (V), êîòîðûé îáðàçîâàëñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ôîñôîðà ñ êèñëîðîäîì. Ïðè ïîâòîðíîì âçâåøèâàíèè êîëáû ñ ïðîäóêòàìè ýòîé ðåàêöèè ìû óáåäèìñÿ, ÷òî ìàññà âåùåñòâ â êîëáå íå èçìåíèëàñü, õîòÿ è ïðîèçîøëî ïðåâðàùåíèå ôîñôîðà â åãî îêñèä. Ýòîò æå âûâîä áóäåò íàìè ñäåëàí è ïðè ïðîâåäåíèè åù¸ îäíîãî ïðîñòîãî, íî î÷åíü íàãëÿäíîãî îïûòà.  ñïåöèàëüíûé ñîñóä íàëü¸ì îòäåëüíî ñîëÿíóþ êèñëîòó è ðàñòâîð ù¸ëî÷è, íàïðèìåð ãèäðîêñèäà íàòðèÿ (ðèñ. 97). Ê ðàñòâîðó ù¸ëî÷è äîáàâèì íåñêîëüêî êàïåëü èíäèêàòîðà —
ôåíîëôòàëåèíà, îò÷åãî ðàñòâîð îêðàñèòñÿ â ìàëèíîâûé öâåò. Çàêðîåì ïðèáîð ïðîáêîé, óðàâíîâåñèì ãèðÿìè íà âåñàõ, îòìåòèì ìàññó, à çàòåì ñîëü¸ì ðàñòâîðû. Ìàëèíîâàÿ îêðàñêà èñ÷åçíåò, ïîòîìó ÷òî êèñëîòà è ù¸ëî÷ü ïðîðåàãèðîâàëè äðóã ñ äðóãîì. Ìàññà æå ñîñóäà ñ ïîëó÷åííûìè ïðîäóêòàìè ðåàêöèè íå èçìåíèëàñü. Àíàëîãè÷íîå íàáëþäåíèå ñäåëàë è àâòîð çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ìàññû âåùåñòâ Ì. Â. Ëîìîíîñîâ, êîòîðûé ïðîâîäèë îïûòû â çàïàÿííûõ ñòåêëÿííûõ ñîñóäàõ, «äàáû èññëåäîâàòü, ïðèáûâàåò ëè âåñ ìåòàëëà îò ÷èñòîãî æàðó», è îáíàðóæèë, ÷òî «áåç ïðîïóùåíèÿ âíåøíåãî âîçäóõà âåñ ìåòàëëîâ îñòà¸òñÿ â îäíîé ìåðå». Íà îñíîâàíèè ýòîãî çàêîíà ïèøóò õèìè÷åñêèå ïðåäëîæåíèÿ, ò. å. ñîñòàâëÿþò óðàâíåíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ñ ïîìîùüþ õèìè÷åñêèõ ñëîâ — ôîðìóë.
 ëåâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ çàïèñûâàþò ôîðìóëû (ôîðìóëó) âåùåñòâ, âñòóïèâøèõ â ðåàêöèþ, ñîåäèíÿÿ èõ çíàêîì «ïëþñ».  ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ çàïèñûâàþò ôîðìóëû (ôîðìóëó) îáðàçóþùèõñÿ âåùåñòâ, òàêæå ñîåäèí¸ííûõ çíàêîì «ïëþñ». Ìåæäó ÷àñòÿìè óðàâíåíèÿ ñòàâÿò ñòðåëêó. Çàòåì íàõîäÿò êîýôôèöèåíòû — ÷èñëà, ñòîÿùèå ïåðåä ôîðìóëàìè âåùåñòâ, ÷òîáû ÷èñëî àòîìîâ îäèíàêîâûõ ýëåìåíòîâ â ëåâîé è ïðàâîé ÷àñòÿõ óðàâíåíèÿ áûëî ðàâíûì. Çàïèøåì, íàïðèìåð, óðàâíåíèå ðåàêöèè âîäîðîäà ñ êèñëîðîäîì. Ñíà÷àëà ñîñòàâèì ñõåìó ðåàêöèè — óêàæåì ôîðìóëû âåùåñòâ, âñòóïàþùèõ â ðåàêöèþ (âîäîðîä Í2 è êèñëîðîä O2) è îáðàçóþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå å¸ (âîäà Í2O), è ñîåäèíèì èõ ñòðåëêîé: Í2 + O2 → Í2O (ðèñ. 98, à). Òàê êàê ÷èñëî àòîìîâ êèñëîðîäà â ëåâîé ÷àñòè âäâîå áîëüøå, ÷åì â ïðàâîé, çàïèøåì ïåðåä ôîðìóëîé âîäû êîýôôèöèåíò 2: Í2 + O2 → 2Í2O (ðèñ. 98, á).
Íî òåïåðü â ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ ñòàëî ÷åòûðå àòîìà âîäîðîäà, à â ëåâîé èõ îñòàëîñü äâà. ×òîáû óðàâíÿòü ÷èñëî àòîìîâ âîäîðîäà, çàïèøåì ïåðåä åãî ôîðìóëîé â ëåâîé ÷àñòè êîýôôèöèåíò 2. Òàê êàê ìû óðàâíÿëè ÷èñëî àòîìîâ êàæäîãî ýëåìåíòà â ëåâîé è ïðàâîé ÷àñòÿõ óðàâíåíèÿ, çàìåíèì ñòðåëêó íà çíàê ðàâåíñòâà: 2Í2 + O2 = 2Í2O (ðèñ. 98, â). Òåïåðü, íàâåðíîå, âàì ïîíÿòíî, ïî÷åìó òàêóþ çàïèñü íàçûâàþò óðàâíåíèåì (ðèñ. 99).
Äëÿ ñîñòàâëåíèÿ óðàâíåíèé õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, êðîìå çíàíèÿ ôîðìóë ðåàãåíòîâ è ïðîäóêòîâ ðåàêöèè, íåîáõîäèìî âåðíî ïîäîáðàòü êîýôôèöèåíòû. Ýòî ìîæíî ñäåëàòü, èñïîëüçóÿ íåñëîæíûå ïðàâèëà. 1. Ïåðåä ôîðìóëîé ïðîñâåùåñòâà ìîæíî çàïèñûâàòü äðîáíûé êîýôôèöèåíò, êîòîðûé ïîêàçûâàåò êîëè÷åñòâî âåùåñòâà ðåàãèðóþùèõ è îáðàçóþùèõñÿ âåùåñòâ. Òàê, äëÿ ðàññìîòðåííîãî âûøå ïðèìåðà: Í2 + O2 → Í2O ÷èñëî àòîìîâ êèñëîðîäà â ïðàâîé è ëåâîé ÷àñòÿõ óðàâíåíèÿ ìîæíî ñäåëàòü ðàâíûìè ñ ïîìîùüþ êîýôôèöèåíòà 1/2 , ïîñòàâèâ åãî ïåðåä ôîðìóëîé êèñëîðîäà: H2 + 1/2O2 = H2O. Íî òàê êàê êîýôôèöèåíò ïîêàçûâàåò íå òîëüêî êîëè÷åñòâî âåùåñòâà, íî è ÷èñëî ìîëåêóë (àòîìîâ), à ïîëîâèíó ìîëåêóëû âçÿòü íåâîçìîæíî, ëó÷øå ïåðåïèñàòü ïðèâåä¸ííîå óðàâíåíèå, óäâîèâ âñå êîýôôèöèåíòû â í¸ì: 2Í2 + O2 = 2Í2O. Ïðèâåä¸ì åù¸ ïðèìåð ñîñòàâëåíèÿ óðàâíåíèÿ ðåàêöèè ãîðåíèÿ ýòàíà Ñ2Í6, ñîäåðæàùåãîñÿ â ïðèðîäíîì ãàçå. Èçâåñòíî, ÷òî â ðåçóëüòàòå ýòîãî ïðîöåññà îáðàçóþòñÿ óãëåêèñëûé ãàç è âîäà. Ñõåìà ýòîé ðåàêöèè: Ñ2Í6 + O2 → ÑO2 + Í2O. Óðàâíÿåì ÷èñëî àòîìîâ óãëåðîäà è âîäîðîäà: Ñ2Í6 + O2 → 2ÑO2 + ÇÍ2O. Òåïåðü â ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ ðåàêöèè 7 àòîìîâ êèñëîðîäà, à â ëåâîé — òîëüêî 2. Óðàâíÿåì ÷èñëî àòîìîâ êèñëîðîäà, çàïèñàâ ïåðåä ôîðìóëîé O2 êîýôôèöèåíò 3,5 ( 7 : 2 = 3,5): Ñ2Í6 + 3,5O2 = 2ÑO2 + ÇÍ2O. È íàêîíåö, ïåðåïèøåì ïîëó÷åííîå óðàâíåíèå ðåàêöèè, óäâîèâ êîýôôèöèåíòû ïåðåä ôîðìóëàìè âñåõ ó÷àñòíèêîâ ðåàêöèè: 2Ñ2Íá + 7O2 = 4ÑO2 + 6Í2O. 2. Åñëè â ñõåìå ðåàêöèè åñòü ôîðìóëà ñîëè, òî âíà÷àëå óðàâíèâàþò ÷èñëî èîíîâ, îáðàçóþùèõ ñîëü. Íàïðèìåð, âçàèìîäåéñòâèå ñåðíîé êèñëîòû è ãèäðîêñèäà àëþìèíèÿ îïèñûâàþò ñõåìîé: H2SO4 + Àl(ÎÍ)3 → Al2(SO4)3 + Í2O. Îáðàçóþùàÿñÿ â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ñîëü — ñóëüôàò àëþìèíèÿ Al2(SO4)3 — ñîñòîèò èç èîíîâ àëþìèíèÿ Àl3+ è ñóëüôàò-èîíîâ 3H2SO4 + 2Àl(ÎÍ)3 → Al2(SO4)3 + Í2O. ×òîáû óðàâíÿòü ÷èñëî àòîìîâ âîäîðîäà è êèñëîðîäà, âîñïîëüçóåìñÿ òðåòüèì ïðàâèëîì. 3. Åñëè ó÷àñòâóþùèå â ðåàêöèè âåùåñòâà ñîäåðæàò âîäîðîä è êèñëîðîä, òî àòîìû âîäîðîäà óðàâíèâàþò â ïðåäïîñëåäíþþ î÷åðåäü, à àòîìû êèñëîðîäà — â ïîñëåäíþþ. Ñëåäîâàòåëüíî, óðàâíÿåì ÷èñëî àòîìîâ âîäîðîäà.  ëåâîé ÷àñòè ñõåìû ðåàêöèè 12 àòîìîâ âîäîðîäà, à â ïðàâîé — òîëüêî 2, ïîýòîìó ïåðåä ôîðìóëîé âîäû çàïèøåì êîýôôèöèåíò 6: 3H2SO4 + 2Àl(ÎÍ)3 → Al2(SO4)3 + 6Í2O. Èíäèêàòîðîì âåðíîñòè ðàññòàíîâêè êîýôôèöèåíòîâ ÿâëÿåòñÿ ðàâåíñòâî ÷èñëà àòîìîâ êèñëîðîäà â ëåâîé è ïðàâîé ÷àñòÿõ óðàâíåíèÿ ðåàêöèè — ïî 24 àòîìà êèñëîðîäà. Ïîýòîìó çàìåíèì ñòðåëêó íà çíàê ðàâåíñòâà: 3H2SO4 + 2Àl(ÎÍ)3 = Al2(SO4)3 + 6Í2O. 4. Åñëè â ñõåìå ðåàêöèè èìååòñÿ íåñêîëüêî ôîðìóë ñîëåé, òî íåîáõîäèìî íà÷èíàòü óðàâíèâàíèå ñ èîíîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ñîëè, ñîäåðæàùåé áîëüøåå èõ ÷èñëî. Íàïðèìåð, âçàèìîäåéñòâèå ðàñòâîðîâ ôîñôàòà íàòðèÿ è íèòðàòà êàëüöèÿ îïèñûâàþò ñõåìîé: Na3PO4 + Ca(NO3)2 → Ca3(PO4)2 + NaNO3. Íàèáîëüøåå ÷èñëî èîíîâ ñîäåðæèò îäèí èç ïðîäóêòîâ ðåàêöèè — ôîñôàò êàëüöèÿ Ñà3(ÐO4)2, ïîýòîìó óðàâíèâàþò èîíû, êîòîðûìè îáðàçîâàíà ýòà ñîëü, — Ñà2+ è 2Na3PO4 + 3Ca(NO3)2 → Ca3(PO4)2 + NaNO3 è, íàêîíåö, èîíû Na+ è 2Na3PO4 + 3Ca(NO3)2 = Ca3(PO4)2 + 6NaNO3.
1. Îáðàòèòåñü ê ýëåêòðîííîìó ïðèëîæåíèþ. Èçó÷èòå ìàòåðèàë óðîêà è âûïîëíèòå ïðåäëîæåííûå çàäàíèÿ. 2. Íàéäèòå â Èíòåðíåòå ýëåêòðîííûå àäðåñà, êîòîðûå ìîãóò ñëóæèòü äîïîëíèòåëüíûìè èñòî÷íèêàìè, ðàñêðûâàþùèìè ñîäåðæàíèå êëþ÷åâûõ ñëîâ è ñëîâîñî÷åòàíèé ïàðàãðàôà. Ïðåäëîæèòå ó÷èòåëþ ñâîþ ïîìîùü â ïîäãîòîâêå íîâîãî óðîêà — ñäåëàéòå ñîîáùåíèå ïî êëþ÷åâûì ñëîâàì è ñëîâî-ñî÷åòàíèÿì ñëåäóþùåãî ïàðàãðàôà.
1. Çàïèøèòå â âèäå õèìè÷åñêèõ óðàâíåíèé ñëåäóþùèå ïðåäëîæåíèÿ: à) «Ïðè îáæèãå êàðáîíàòà êàëüöèÿ îáðàçóþòñÿ îêñèä êàëüöèÿ è îêñèä óãëåðîäà (IV)»; á) «Ïðè âçàèìîäåéñòâèè îêñèäà ôîñôîðà (V) ñ âîäîé ïîëó÷àåòñÿ ôîñôîðíàÿ êèñëîòà». Êàêàÿ èç ðåàêöèé áóäåò ýêçîòåðìè÷åñêîé, à êàêàÿ — ýíäîòåðìè÷åñêîé? 2. Ñîñòàâüòå óðàâíåíèÿ ïî ñëåäóþùèì ñõåìàì:
Ïîä ôîðìóëàìè âåùåñòâ íàïèøèòå èõ íàçâàíèÿ. 3. Çàïèøèòå óðàâíåíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ïî ñëåäóþùèì ñõåìàì:
4. ×òî ïîêàçûâàåò óðàâíåíèå ñëåäóþùåé õèìè÷åñêîé ðåàêöèè:
Âû÷èñëèòå êîëè÷åñòâî âåùåñòâà âîäîðîäà, êîòîðîå âçàèìîäåéñòâóåò ñ 1 ìîëü îêñèäà æåëåçà (III). Âû÷èñëèòå îáú¸ì âîäîðîäà, êîòîðûé âçàèìîäåéñòâóåò ñ 1 ìîëü îêñèäà æåëåçà (III). Âû÷èñëèòå êîëè÷åñòâî âåùåñòâà æåëåçà, êîòîðîå ïðè ýòîì îáðàçóåòñÿ. Ñêîëüêî ìîëåêóë âîäû ïðè ýòîì ïîëó÷àåòñÿ?
|
|
|