Задание, страница 7 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 1. Основные понятия химии и их взаимосвязи. Глава 1. Важнейшие понятия и законы химии - страница 7.

Условие.

Задание. Составьте два-три уравнения известных вам химических реакций. Какую информацию о реальных процессах они несут?

Решение.

Решение 2.

Рассмотрим три примера химических реакций и информацию, которую несут их уравнения.

Пример 1: Реакция нейтрализации

Уравнение реакции между соляной кислотой и гидроксидом натрия (щелочью):

$$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$$

Это уравнение несет следующую информацию о реальном процессе:

• Качественная информация: Оно показывает, какие вещества вступают в реакцию (реагенты) и какие образуются (продукты). В данном случае, реагентами являются соляная кислота ($HCl$) и гидроксид натрия ($NaOH$). Продуктами реакции являются хлорид натрия ($NaCl$ — поваренная соль) и вода ($H_2O$). Стрелка "$\rightarrow$" указывает на то, что реакция необратима.
• Количественная информация: Уравнение показывает мольные соотношения участников реакции. Коэффициенты перед формулами веществ (в данном случае они все равны 1, который обычно не пишется) показывают, что 1 моль соляной кислоты реагирует с 1 моль гидроксида натрия, в результате чего образуется 1 моль хлорида натрия и 1 моль воды. Это соотношение (1:1:1:1) соответствует закону сохранения массы и позволяет проводить стехиометрические расчеты (например, вычислять массы реагентов, необходимых для получения определенной массы продукта).

Ответ: Уравнение реакции нейтрализации информирует о качественном составе участников (кислота + основание → соль + вода) и их количественном (мольном) соотношении 1:1:1:1, что соответствует закону сохранения массы.

Пример 2: Реакция горения

Уравнение реакции горения метана (основного компонента природного газа) в кислороде:

$$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + Q$$

Это уравнение несет следующую информацию о реальном процессе:

• Качественная информация: Реагенты — метан ($CH_4$) и кислород ($O_2$). Продукты — углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). Наличие в правой части "+Q" указывает на тепловой эффект реакции: процесс является экзотермическим, то есть протекает с выделением большого количества теплоты.
• Количественная информация: Коэффициенты показывают, что 1 моль метана реагирует с 2 молями кислорода. В результате образуется 1 моль углекислого газа и 2 моля воды. Мольное соотношение реагентов и продуктов — 1:2:1:2. Это позволяет рассчитать, например, какой объем кислорода потребуется для полного сжигания определенного объема метана (так как для газов соотношение объемов равно соотношению молей).

Ответ: Уравнение горения метана информирует, что для реакции 1 моль метана требуется 2 моль кислорода, при этом образуются 1 моль углекислого газа и 2 моль воды, а сам процесс протекает с выделением тепла (+Q).

Пример 3: Обратимая каталитическая реакция

Уравнение промышленного синтеза аммиака (процесс Габера-Боша):

$$N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г) + Q \quad (p, t^{\circ}, kat.)$$

Это уравнение несет следующую информацию о реальном процессе:

• Качественная информация: Реакция происходит между азотом ($N_2$) и водородом ($H_2$) с образованием аммиака ($NH_3$). Дополнительные обозначения дают важную информацию об условиях:
  • Знак обратимости "$\rightleftharpoons$" указывает, что реакция протекает одновременно в двух направлениях: прямом (синтез аммиака) и обратном (разложение аммиака). В системе устанавливается химическое равновесие.
  • Указания ($p, t^{\circ}, kat.$) информируют, что процесс требует определенных условий: высокого давления (p), повышенной температуры (t°) и наличия катализатора (kat.) для увеличения скорости реакции.
  • "+Q" показывает, что прямая реакция экзотермическая.
  • Индексы (г) указывают на агрегатное состояние веществ — газообразное.
• Количественная информация: 1 моль азота реагирует с 3 молями водорода, образуя 2 моля аммиака. Соотношение 1:3:2. Это соотношение критически важно для расчетов в химической промышленности.

Ответ: Уравнение синтеза аммиака показывает, что реакция является обратимой, экзотермической, протекает при определенных условиях (давление, температура, катализатор), а вещества-участники (все в газовой фазе) находятся в количественном соотношении $N_2:H_2:NH_3 = 1:3:2$.