Вопрос, страница 12 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 2. Закон постоянства состава вещества, закон сохранения массы веществ и закон Авогадро. Глава 1. Важнейшие понятия и законы химии - страница 12.

Условие.

Что такое химическое уравнение? Какие виды уравнений вы знаете? Какие расчёты можно производить на основе химических уравнений?

Решение.

Решение 2.

Что такое химическое уравнение?

Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью химических формул, знаков и коэффициентов. Оно наглядно представляет качественный и количественный состав реагентов (исходных веществ) и продуктов реакции, а также отражает соблюдение закона сохранения массы.

В левой части уравнения записывают формулы реагентов, а в правой — формулы продуктов. Между левой и правой частями ставится стрелка ($ \rightarrow $), указывающая направление протекания реакции. Например, уравнение горения метана:

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

Цифры перед формулами веществ (в данном примере 2 перед $O_2$ и 2 перед $H_2O$) называются стехиометрическими коэффициентами. Они подбираются так, чтобы число атомов каждого химического элемента в левой и правой частях уравнения было одинаковым, что соответствует закону сохранения массы. Уравнение также может содержать информацию об условиях протекания реакции (температура, давление, катализатор), которые указываются над или под стрелкой, и об агрегатном состоянии веществ (например, (г) — газ, (ж) — жидкость, (т) — твёрдое вещество, (aq) — водный раствор).

Ответ: Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью химических формул и коэффициентов, которая показывает, какие вещества вступают в реакцию и какие образуются в результате, а также их количественные соотношения в соответствии с законом сохранения массы.

Какие виды уравнений вы знаете?

Химические уравнения можно классифицировать по разным признакам. Основная классификация основана на типе химической реакции, которую они описывают:

• Уравнения реакций соединения: описывают процесс, в котором из двух или более простых веществ образуется одно более сложное. Пример: $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$.
• Уравнения реакций разложения: описывают процесс, в котором из одного сложного вещества образуются два или более простых. Пример: $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$.
• Уравнения реакций замещения: описывают процесс, в котором атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Пример: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$.
• Уравнения реакций обмена: описывают процесс, в котором два сложных вещества обмениваются своими составными частями. Пример: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.

Также уравнения можно разделить по форме записи, особенно для реакций в растворах:

• Молекулярные уравнения: все вещества записаны в виде полных формул. Пример: $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$.
• Полные ионные уравнения: сильные электролиты, находящиеся в растворе, записаны в виде ионов. Пример: $2Na^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$.
• Краткие (сокращённые) ионные уравнения: показывают только те ионы и молекулы, которые непосредственно участвуют в реакции. Пример: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$.

Кроме того, существуют термохимические уравнения, которые включают в себя информацию о тепловом эффекте реакции ($\Delta H$). Пример: $2H_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2H_2O(ж); \Delta H = -572$ кДж.

Ответ: Существуют уравнения реакций соединения, разложения, замещения, обмена. Также по форме записи выделяют молекулярные, полные ионные, краткие ионные и термохимические уравнения.

Какие расчёты можно производить на основе химических уравнений?

Химическое уравнение является основой для количественных расчётов в химии (стехиометрических расчётов). На его основе можно производить следующие вычисления:

1. Расчёт мольных соотношений. Коэффициенты в уравнении показывают соотношение количеств веществ (в молях), участвующих в реакции. Например, в реакции $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$ 1 моль азота реагирует с 3 молями водорода с образованием 2 молей аммиака.
2. Расчёт масс реагентов и продуктов. Зная массу одного из участников реакции, можно рассчитать массы всех остальных. Расчёт проводится по схеме: масса вещества А $\rightarrow$ количество вещества А (моль) $\rightarrow$ количество вещества Б (моль) $\rightarrow$ масса вещества Б.
3. Расчёт объёмов газов. Для газообразных веществ коэффициенты в уравнении показывают их объёмные соотношения (согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях). Это позволяет вычислять объём одного газа по известному объёму другого.
4. Смешанные расчёты (масса-объём, объём-масса). Можно вычислять объём газообразного продукта по массе исходного вещества или, наоборот, массу вещества, необходимого для получения заданного объёма газа.
5. Вычисления с использованием понятия «избыток» и «недостаток». Если реагенты даны не в стехиометрическом соотношении, можно определить, какое из веществ находится в недостатке (лимитирующий реагент) и полностью прореагирует, а какое — в избытке. Расчёт количества продуктов ведётся по лимитирующему реагенту.
6. Расчёт практического выхода продукта. Можно определить процентный выход продукта — отношение массы вещества, полученного практически (в ходе эксперимента), к массе, которая должна была получиться теоретически (рассчитанной по уравнению). Формула: $\eta = (\frac{m_{практ.}}{m_{теор.}}) \times 100\%$.
7. Термохимические расчёты. Используя термохимические уравнения, можно рассчитать количество теплоты, которое выделяется или поглощается при реакции с определённым количеством вещества.

Ответ: На основе химических уравнений можно рассчитывать массы, объёмы (для газов) и количества веществ (в молях) реагентов и продуктов, определять лимитирующий реагент, вычислять практический выход продукта и тепловые эффекты реакции.