§ 5. Схема хімічної реакції. Хімічне рівняння

Зміст

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Що називають схемою хімічної реакції?

Схема хімічної реакції — це умовний запис перетворення речовин за допомогою їхніх назв або формул (реагентів і продуктів).

Як перетворити схему реакції на хімічне рівняння?

Потрібно зрівняти кількість атомів кожного елемента зліва і справа. Для цього перед формулами ставлять коефіцієнти, після чого стрілку замінюють на знак рівності.

Чому в період становлення хімічної науки дослідники відмовилися від алхімічних символів?

Алхімічні символи були занадто складними, нестандартними та не відображали справжнього складу речовин. Це заважало розвитку хімії як точної науки.

Назвіть хімічні елементи, якими утворені реагент і продукти наведеної реакції.

Реагент (крейда $CaCO_3$) і продукти (негашене вапно $CaO$, вуглекислий газ $CO_2$) складаються з трьох елементів: Кальцію, Карбону та Оксигену.

Запишіть схему хімічної реакції, у якій реагентами є гази амоніак $NH_3$ і кисень, а продуктами — газ $NO$ і пара.

За умов нагрівання і наявності платини схема така:
$$NH_3 + O_2 \xrightarrow{t, Pt} NO + H_2O$$

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про схему хімічної реакції та хімічне рівняння.

Схема реакції показує лише які речовини реагують і утворюються, не враховуючи закон збереження маси. Хімічне рівняння відображає кількісний опис: за допомогою коефіцієнтів кількість атомів усіх елементів зрівняна з обох боків.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Моє запитання: «Чи можна вважати запис реакції правильним, якщо замість коефіцієнтів ми просто змінимо індекси у формулах продуктів для рівності атомів?». Однокласники відповіли, що так робити заборонено, оскільки зміна індексу перетворює речовину на зовсім іншу. Це відмінна і правильна відповідь. Індекси фіксують хімічну природу сполуки, а коефіцієнти вказують лише на кількість молекул відомих речовин.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

42. Чим відрізняється хімічне рівняння від схеми реакції?

Хімічне рівняння суворо дотримується закону збереження маси: кількість атомів кожного елемента зліва і справа завжди однакова. Цей баланс досягається додаванням коефіцієнтів перед формулами. Тому в схемі використовують стрілку (→), а в рівнянні — знак рівності (=).

43. Прокоментуйте додаткові позначки в схемах реакцій і складіть відповідні хімічні рівняння:
а) $AgCl \xrightarrow{h\nu} Ag + Cl_2\uparrow$; $Fe_2O_3 + C \xrightarrow{t} Fe + CO\uparrow$;
б) $N_2 + H_2 \xrightarrow{t, p, Pt} NH_3$; $Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + NaOH$.

Позначки вказують на умови реакцій: $h\nu$ — освітлення, $t$ — нагрівання, $p$ — тиск, $Pt$ — каталізатор платина. Стрілка вгору ($\uparrow$) позначає виділення газу, стрілка вниз ($\downarrow$) — утворення осаду.

Рівняння:
а)
$$2AgCl = 2Ag + Cl_2\uparrow$$
$$Fe_2O_3 + 3C = 2Fe + 3CO\uparrow$$

б)
$$N_2 + 3H_2 = 2NH_3$$
$$Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 = CaCO_3\downarrow + 2NaOH$$

44. Прочитайте хімічне рівняння: $2FeCl_3 + 3Ba(OH)_2 = 2Fe(OH)_3\downarrow + 3BaCl_2$.

Два ферум-хлор-три плюс три барій-о-аш-двічі дорівнює два ферум-о-аш-тричі (випадає осад) і три барій-хлор-два.

ВИКОНАЙМО ВПРАВУ

45. Допишіть пропущені коефіцієнти в хімічних рівняннях:
а) $2B + S \xrightarrow{t} B_2S_3$; $Li_2O + 2HBr = LiBr + H_2O$;
б) $Al + HCl = 2AlCl_3 + H_2\uparrow$; $4HNO_3 \xrightarrow{t} NO_2\uparrow + O_2\uparrow + H_2O$.

а)
$$2B + 3S \xlongequal{t} B_2S_3$$
$$Li_2O + 2HBr = 2LiBr + H_2O$$

б)
$$2Al + 6HCl = 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$$
$$4HNO_3 \xlongequal{t} 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow + 2H_2O$$

46. Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння:
а) $Cr(OH)_3 \xrightarrow{t} Cr_2O_3 + H_2O\uparrow$; $Na + H_2O \rightarrow NaOH + H_2\uparrow$;
б) $CaH_2 + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow$; $Ba(OH)_2 + P_2O_5 \rightarrow Ba_3(PO_4)_2 + H_2O$.

а)
$$2Cr(OH)_3 \xlongequal{t} Cr_2O_3 + 3H_2O\uparrow$$
$$2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2\uparrow$$

б)
$$CaH_2 + 2H_2O = Ca(OH)_2 + 2H_2\uparrow$$
$$3Ba(OH)_2 + P_2O_5 = Ba_3(PO_4)_2 + 3H_2O$$

47. Запишіть замість крапок формули простих речовин і складіть хімічні рівняння:
а) $\dots + \dots \xrightarrow{t} PCl_5$; $\dots + \dots \xrightarrow{t} B_2O_3$;
б) $\dots + \dots \xrightarrow{t} HCl$; $\dots + \dots \xrightarrow{t} CF_4$.

а)
$$P_4 + 10Cl_2 \xlongequal{t} 4PCl_5$$ (або $2P + 5Cl_2 \xrightarrow{t} 2PCl_5$)
$$4B + 3O_2 \xlongequal{t} 2B_2O_3$$

б)
$$H_2 + Cl_2 \xlongequal{t} 2HCl$$
$$C + 2F_2 \xlongequal{t} CF_4$$

АНАЛІЗУЙМО

48. В одному фантастичному оповіданні йдеться про людину, яка винайшла синтезатор молекул — пристрій, що синтезує молекули з інших молекул. Формули всіх частинок закладають у програму пристрою. Визначте, скільки молекул вуглекислого газу і води знадобиться для синтезу кожної молекули лимонної кислоти $C_3H_4(OH)(COOH)_3$. Атоми якого хімічного елемента і в якій кількості виявляться зайвими?

Щоб утворити молекулу лимонної кислоти ($C_6H_8O_7$), потрібно 6 молекул $CO_2$ (дають 6 атомів Карбону) і 4 молекули $H_2O$ (дають 8 атомів Гідрогену).
Разом ці реагенти містять 16 атомів Оксигену ($6 \times 2 = 12$ від $CO_2$ і $4 \times 1 = 4$ від $H_2O$). У молекулі лимонної кислоти міститься 7 атомів Оксигену, отже, $16 – 7 = 9$ атомів Оксигену будуть зайвими.

У КОМАНДІ

49. Поясніть, чим хімічне рівняння подібне до математичного рівняння, а чим відрізняється від нього.

Спільне: наявність лівої та правої частин, які мають бути збалансовані (в хімії — за кількістю атомів). Відмінне: хімічне рівняння показує перетворення конкретних речовин за допомогою формул, тоді як математичне оперує абстрактними числами та змінними.

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

50. Обчисліть масу негашеного вапна, яку було одержано після тривалого прожарювання крейди масою 50 г, якщо, крім вапна, утворився вуглекислий газ масою 22 г.

Дано:

$m(\text{крейди}) = 50 \text{ г}$
$m(\text{CO}_2) = 22 \text{ г}$

Знайти:

$m(\text{вапна}) – ?$

Розв’язання:

Баланс маси під час розкладання крейди:
$$m(\text{крейди}) = m(\text{вапна}) + m(\text{CO}_2)$$

Обчислюємо масу вапна:
$$m(\text{вапна}) = m(\text{крейди}) – m(\text{CO}_2)$$
$$m(\text{вапна}) = 50 \text{ г} – 22 \text{ г} = 28 \text{ г}$$

Відповідь: маса негашеного вапна — 28 г.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

51. Випишіть ключові слова і словосполучення із тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Ключові терміни: схема хімічної реакції (scheme of chemical reaction), хімічне рівняння (chemical equation), реагенти (reactants), продукти реакції (products), закон збереження маси речовин (law of conservation of mass), коефіцієнт (coefficient), хімічна формула (chemical formula), умови перебігу реакції (reaction conditions).

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

52. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Таблиця оцінювання знань: