Страница 53 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. Составьте уравнения химических реакций по описанию:

а) при взаимодействии оксида железа(III) $Fe_2O_3$ с водородом образуется железо и вода;

б) хлор $Cl_2$ взаимодействует с алюминием с образованием хлорида алюминия $AlCl_3$;

в) реакция между натрием и азотом $N_2$ приводит к образованию нитрида натрия $Na_3N$.

а) при взаимодействии оксида железа(III) Fe₂O₃ с водородом образуется железо и вода;

Решение
В соответствии с описанием, реагентами являются оксид железа(III) с формулой $Fe_2O_3$ и водород, который является двухатомной молекулой $H_2$. Продуктами реакции являются простое вещество железо ($Fe$) и вода ($H_2O$).
Запишем схему реакции:
$Fe_2O_3 + H_2 \rightarrow Fe + H_2O$
Для составления уравнения химической реакции необходимо расставить стехиометрические коэффициенты, чтобы число атомов каждого элемента в левой и правой частях было одинаковым (согласно закону сохранения массы веществ).
1. Уравняем число атомов железа (Fe). В левой части в составе $Fe_2O_3$ их 2, в правой — 1. Ставим коэффициент 2 перед $Fe$:
$Fe_2O_3 + H_2 \rightarrow 2Fe + H_2O$
2. Уравняем число атомов кислорода (O). В левой части в составе $Fe_2O_3$ их 3, в правой в составе $H_2O$ — 1. Ставим коэффициент 3 перед $H_2O$:
$Fe_2O_3 + H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O$
3. Уравняем число атомов водорода (H). В правой части теперь $3 \times 2 = 6$ атомов, в левой — 2. Ставим коэффициент 3 перед $H_2$:
$Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O$
Проверка: слева 2 атома Fe, 3 атома O, 6 атомов H. Справа 2 атома Fe, 3 атома O, 6 атомов H. Количества атомов совпадают, уравнение составлено верно.
Ответ: $Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O$.

б) хлор Cl₂ взаимодействует с алюминием с образованием хлорида алюминия AlCl₃;

Решение
Реагентами являются простое вещество хлор (двухатомная молекула $Cl_2$) и простое вещество алюминий ($Al$). Продуктом их взаимодействия является хлорид алюминия, формула которого $AlCl_3$ (алюминий проявляет степень окисления +3, хлор -1).
Запишем схему реакции:
$Al + Cl_2 \rightarrow AlCl_3$
Расставим коэффициенты.
1. Уравняем число атомов хлора (Cl). Слева их 2, справа — 3. Наименьшее общее кратное для 2 и 3 равно 6. Поэтому ставим коэффициент 3 перед $Cl_2$ и 2 перед $AlCl_3$:
$Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$
2. Уравняем число атомов алюминия (Al). В правой части теперь $2 \times 1 = 2$ атома, в левой — 1. Ставим коэффициент 2 перед $Al$:
$2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$
Проверка: слева 2 атома Al, 6 атомов Cl. Справа 2 атома Al, 6 атомов Cl. Уравнение составлено верно.
Ответ: $2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$.

в) реакция между натрием и азотом N₂ приводит к образованию нитрида натрия Na₃N.

Решение
В реакцию вступают простое вещество натрий ($Na$) и простое вещество азот (двухатомная молекула $N_2$). Продуктом является нитрид натрия, формула которого $Na_3N$ (натрий имеет степень окисления +1, азот в нитридах -3).
Запишем схему реакции:
$Na + N_2 \rightarrow Na_3N$
Расставим коэффициенты.
1. Уравняем число атомов азота (N). Слева их 2, справа — 1. Ставим коэффициент 2 перед $Na_3N$:
$Na + N_2 \rightarrow 2Na_3N$
2. Уравняем число атомов натрия (Na). В правой части теперь $2 \times 3 = 6$ атомов, в левой — 1. Ставим коэффициент 6 перед $Na$:
$6Na + N_2 \rightarrow 2Na_3N$
Проверка: слева 6 атомов Na, 2 атома N. Справа 6 атомов Na, 2 атома N. Уравнение составлено верно.
Ответ: $6Na + N_2 \rightarrow 2Na_3N$.

5. Расставьте коэффициенты в схемах реакций:

а) $Al + S \rightarrow Al_2S_3$

б) $K + H_2O \rightarrow KOH + H_2 \uparrow$

в) $AgNO_3 + CaCl_2 \rightarrow AgCl \downarrow + Ca(NO_3)_2$

г) $Al_2(SO_4)_3 + KOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + K_2SO_4$

а) В исходной схеме реакции $Al + S \rightarrow Al_2S_3$ в правой части уравнения (в продукте, сульфиде алюминия $Al_2S_3$) находятся два атома алюминия и три атома серы. Чтобы уравнять количество атомов, необходимо в левой части уравнения (в реагентах) взять два атома алюминия и три атома серы. Для этого ставим коэффициент 2 перед алюминием ($Al$) и коэффициент 3 перед серой ($S$).

Ответ: $2Al + 3S \rightarrow Al_2S_3$

б) В схеме реакции $K + H_2O \rightarrow KOH + H_2$ наблюдается дисбаланс атомов водорода: слева их 2 (в $H_2O$), а справа 3 (один в $KOH$ и два в $H_2$). Чтобы уравнять количество атомов водорода, сделаем его четным в правой части, поставив коэффициент 2 перед $KOH$: $K + H_2O \rightarrow 2KOH + H_2$. Теперь справа 2 атома калия, 2 атома кислорода и 4 атома водорода. Чтобы сбалансировать калий, ставим коэффициент 2 перед $K$ в левой части: $2K + H_2O \rightarrow 2KOH + H_2$. Для балансировки кислорода и водорода ставим коэффициент 2 перед $H_2O$ в левой части. Проверяем: слева 2 K, 4 H, 2 O; справа 2 K, (2*1 + 2) = 4 H, 2 O. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\uparrow$

в) В реакции ионного обмена $AgNO_3 + CaCl_2 \rightarrow AgCl\downarrow + Ca(NO_3)_2$ удобно уравнивать по ионам. В левой части 2 иона хлора ($Cl^-$) в составе $CaCl_2$, а в правой — только один. Ставим коэффициент 2 перед $AgCl$: $AgNO_3 + CaCl_2 \rightarrow 2AgCl + Ca(NO_3)_2$. Это приводит к дисбалансу серебра: теперь справа 2 атома $Ag$, а слева один. Ставим коэффициент 2 перед $AgNO_3$: $2AgNO_3 + CaCl_2 \rightarrow 2AgCl + Ca(NO_3)_2$. Теперь проверим нитрат-ионы ($NO_3^-$): слева их 2 (в $2AgNO_3$), и справа их 2 (в $Ca(NO_3)_2$). Все элементы уравнены.

Ответ: $2AgNO_3 + CaCl_2 \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ca(NO_3)_2$

г) В реакции $Al_2(SO_4)_3 + KOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + K_2SO_4$ начнем с уравнивания алюминия. Слева 2 атома $Al$, справа — 1. Ставим коэффициент 2 перед $Al(OH)_3$: $Al_2(SO_4)_3 + KOH \rightarrow 2Al(OH)_3 + K_2SO_4$. Далее уравниваем сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$). Слева их 3, справа — 1. Ставим коэффициент 3 перед $K_2SO_4$: $Al_2(SO_4)_3 + KOH \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3K_2SO_4$. Теперь посчитаем калий: справа $3 \times 2 = 6$ атомов $K$, слева — 1. Ставим коэффициент 6 перед $KOH$: $Al_2(SO_4)_3 + 6KOH \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3K_2SO_4$. В заключение проверим гидроксид-ионы ($OH^-$): слева их 6 (в $6KOH$), справа их тоже $2 \times 3 = 6$ (в $2Al(OH)_3$). Уравнение сбалансировано.

Ответ: $Al_2(SO_4)_3 + 6KOH \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3K_2SO_4$

6. Устройте соревнование в классе. Участники должны как можно быстрее расставить коэффициенты в схеме реакции

$\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow$

и перечислить информацию, которую несёт данное химическое уравнение. Выберите жюри, которое оценит соревнование.

Расстановка коэффициентов в схеме реакции

Для того чтобы расставить коэффициенты в уравнении реакции, необходимо уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения, следуя закону сохранения массы. Исходная схема: $Al_{2}(SO_{4})_{3} + NaOH \rightarrow Na_{2}SO_{4} + Al(OH)_{3}\downarrow$.

1. Начнем с уравнивания атомов алюминия (Al). Слева в молекуле $Al_{2}(SO_{4})_{3}$ их 2, а справа в $Al(OH)_3$ – 1. Чтобы уравнять, ставим коэффициент 2 перед гидроксидом алюминия:
$Al_{2}(SO_{4})_{3} + NaOH \rightarrow Na_{2}SO_{4} + 2Al(OH)_{3}\downarrow$

2. Теперь уравняем кислотные остатки – сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$). Слева их 3, справа – 1. Для равенства ставим коэффициент 3 перед сульфатом натрия $Na_{2}SO_{4}$:
$Al_{2}(SO_{4})_{3} + NaOH \rightarrow 3Na_{2}SO_{4} + 2Al(OH)_{3}\downarrow$

3. Далее уравняем атомы натрия (Na). Справа их стало $3 \cdot 2 = 6$, а слева – 1. Ставим коэффициент 6 перед гидроксидом натрия $NaOH$:
$Al_{2}(SO_{4})_{3} + 6NaOH \rightarrow 3Na_{2}SO_{4} + 2Al(OH)_{3}\downarrow$

4. В последнюю очередь проведем проверку по атомам водорода (H) и кислорода (O), не входящих в сульфат-ион.
Слева: в $6NaOH$ находится 6 атомов H и 6 атомов O.
Справа: в $2Al(OH)_3$ находится $2 \cdot 3 = 6$ атомов H и $2 \cdot 3 = 6$ атомов O.
Количество всех атомов слева и справа одинаково, следовательно, коэффициенты расставлены верно.

Ответ: Итоговое уравнение реакции: $Al_{2}(SO_{4})_{3} + 6NaOH \rightarrow 3Na_{2}SO_{4} + 2Al(OH)_{3}\downarrow$.

Информация, которую несёт данное химическое уравнение

Химическое уравнение $Al_{2}(SO_{4})_{3} + 6NaOH \rightarrow 3Na_{2}SO_{4} + 2Al(OH)_{3}\downarrow$ предоставляет следующую качественную и количественную информацию:

Качественная информация:

1. Состав участников реакции: оно показывает, какие вещества вступают в реакцию (реагенты) и какие образуются в результате (продукты).
- Реагенты: сульфат алюминия $Al_{2}(SO_{4})_{3}$ и гидроксид натрия $NaOH$.
- Продукты: сульфат натрия $Na_{2}SO_{4}$ и гидроксид алюминия $Al(OH)_{3}$.

2. Тип химической реакции: это реакция ионного обмена (двойного замещения) между солью и щелочью.

3. Физическое состояние веществ и условия протекания: знак $\downarrow$ указывает на то, что гидроксид алюминия $Al(OH)_{3}$ является нерастворимым веществом и выпадает в осадок. Реакция протекает в водном растворе.

Количественная информация:

1. Мольные соотношения: коэффициенты перед формулами веществ показывают их количественные (мольные) соотношения. 1 моль сульфата алюминия реагирует с 6 молями гидроксида натрия, в результате чего образуется 3 моля сульфата натрия и 2 моля гидроксида алюминия.
$ν(Al_{2}(SO_{4})_{3}) : ν(NaOH) : ν(Na_{2}SO_{4}) : ν(Al(OH)_{3}) = 1 : 6 : 3 : 2$.

2. Массовые соотношения: на основе уравнения и молярных масс веществ можно рассчитать их массовые соотношения, которые подчиняются закону сохранения массы (масса реагентов равна массе продуктов).
$m(1 \cdot Al_{2}(SO_{4})_{3}) + m(6 \cdot NaOH) = m(3 \cdot Na_{2}SO_{4}) + m(2 \cdot Al(OH)_{3})$
$342 \text{ г} + 6 \cdot 40 \text{ г} = 3 \cdot 142 \text{ г} + 2 \cdot 78 \text{ г}$
$342 \text{ г} + 240 \text{ г} = 426 \text{ г} + 156 \text{ г}$
$582 \text{ г} = 582 \text{ г}$

Ответ: Уравнение реакции информирует о качественном составе реагентов и продуктов, типе реакции, физическом состоянии продуктов (образование осадка), а также о количественных (мольных и массовых) соотношениях между всеми участниками реакции, подтверждая закон сохранения массы.

7. Расставьте коэффициенты в схемах химических реакций. Укажите два уравнения, сумма коэффициентов в которых одинакова:

а) $Al(OH)_3$ + $HCl$ $\rightarrow$ $AlCl_3$ + $H_2O$

б) $Fe_2O_3$ + $Al$ $\rightarrow$ $Al_2O_3$ + $Fe$

в) $Mg$ + $HBr$ $\rightarrow$ $MgBr_2$ + $H_2\uparrow$

г) $Fe(OH)_3$ $\rightarrow$ $Fe_2O_3$ + $H_2O$

Для того чтобы найти два уравнения с одинаковой суммой коэффициентов, необходимо расставить коэффициенты в каждой из предложенных схем реакций, а затем подсчитать сумму всех коэффициентов для каждого уравнения.

а) В схеме реакции $Al(OH)_3 + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2O$ необходимо уравнять количество атомов каждого элемента в левой и правой частях.
1. Начнем с хлора (Cl). В правой части в $AlCl_3$ 3 атома Cl, значит, перед $HCl$ в левой части ставим коэффициент 3: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2O$.
2. Теперь в левой части 6 атомов водорода (3 в $Al(OH)_3$ и 3 в $3HCl$) и 3 атома кислорода. Чтобы уравнять их в правой части, ставим коэффициент 3 перед $H_2O$: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$.
Уравнение сбалансировано. Считаем сумму коэффициентов: $1 + 3 + 1 + 3 = 8$.
Ответ: В уравнении $Al(OH)_3 + 3HCl = AlCl_3 + 3H_2O$ сумма коэффициентов равна 8.

б) В схеме реакции $Fe_2O_3 + Al \rightarrow Al_2O_3 + Fe$ уравниваем атомы металлов.
1. В левой части в $Fe_2O_3$ 2 атома железа (Fe), значит, перед Fe в правой части ставим коэффициент 2: $Fe_2O_3 + Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$.
2. В правой части в $Al_2O_3$ 2 атома алюминия (Al), значит, перед Al в левой части ставим коэффициент 2: $Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$.
Уравнение сбалансировано. Считаем сумму коэффициентов: $1 + 2 + 1 + 2 = 6$.
Ответ: В уравнении $Fe_2O_3 + 2Al = Al_2O_3 + 2Fe$ сумма коэффициентов равна 6.

в) В схеме реакции $Mg + HBr \rightarrow MgBr_2 + H_2$ уравниваем атомы брома и водорода.
1. В правой части 2 атома брома (Br) в $MgBr_2$ и 2 атома водорода (H) в $H_2$. Чтобы уравнять их в левой части, ставим коэффициент 2 перед $HBr$: $Mg + 2HBr \rightarrow MgBr_2 + H_2$.
Уравнение сбалансировано. Считаем сумму коэффициентов: $1 + 2 + 1 + 1 = 5$.
Ответ: В уравнении $Mg + 2HBr = MgBr_2 + H_2$ сумма коэффициентов равна 5.

г) В схеме реакции $Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 + H_2O$ уравниваем сначала железо, а затем водород и кислород.
1. В правой части в $Fe_2O_3$ 2 атома железа (Fe), значит, перед $Fe(OH)_3$ в левой части ставим коэффициент 2: $2Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 + H_2O$.
2. Теперь в левой части 6 атомов водорода (H) и 6 атомов кислорода (O). Чтобы уравнять их в правой части, ставим коэффициент 3 перед $H_2O$: $2Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 + 3H_2O$.
Уравнение сбалансировано. Считаем сумму коэффициентов: $2 + 1 + 3 = 6$.
Ответ: В уравнении $2Fe(OH)_3 = Fe_2O_3 + 3H_2O$ сумма коэффициентов равна 6.

Сравнивая полученные суммы коэффициентов (а: 8, б: 6, в: 5, г: 6), мы видим, что одинаковая сумма коэффициентов (равная 6) у уравнений, приведенных в пунктах б) и г).

Ответ: б) и г).

8. Выберите схемы реакций, в которых нужно расставить коэффициенты. Составьте уравнения этих реакций.

а) $H_2 + Br_2 \rightarrow HBr$

б) $Fe(OH)_2 \rightarrow FeO + H_2O$

в) $CO + O_2 \rightarrow CO_2\uparrow$

г) $P + Cl_2 \rightarrow PCl_3$

Для составления уравнений химических реакций необходимо соблюдать закон сохранения массы веществ, согласно которому число атомов каждого элемента в левой части уравнения (реагенты) должно быть равно числу атомов этого же элемента в правой части (продукты). Схемы реакций, в которых нужно расставить коэффициенты: а), в), г).

а) $H_2 + Br_2 \rightarrow HBr$
В левой части уравнения (реагенты) находятся 2 атома водорода (H) и 2 атома брома (Br). В правой части (продукты) — 1 атом водорода и 1 атом брома. Для уравнивания количества атомов необходимо поставить коэффициент 2 перед формулой бромоводорода (HBr). В результате в правой части будет 2 атома водорода и 2 атома брома, что соответствует левой части.
Ответ: $H_2 + Br_2 \rightarrow 2HBr$

б) $Fe(OH)_2 \rightarrow FeO + H_2O$
В левой части уравнения: 1 атом железа (Fe), 2 атома кислорода (O) и 2 атома водорода (H). В правой части: 1 атом железа, 2 атома кислорода (1 в FeO и 1 в H₂O) и 2 атома водорода. Число атомов всех элементов в левой и правой частях уравнения одинаково, следовательно, данная схема уже является уравнением и расстановка коэффициентов не требуется.
Ответ: Коэффициенты расставлять не нужно.

в) $CO + O_2 \rightarrow CO_2\uparrow$
В левой части находятся 1 атом углерода (C) и 3 атома кислорода (O) (1 в CO и 2 в O₂). В правой части — 1 атом углерода и 2 атома кислорода. Число атомов кислорода не сбалансировано. Чтобы уравнять их, поставим коэффициент 2 перед CO и коэффициент 2 перед CO₂. Тогда в левой части будет 2 атома углерода и $2 \cdot 1 + 2 = 4$ атома кислорода. В правой части будет 2 атома углерода и $2 \cdot 2 = 4$ атома кислорода. Теперь уравнение сбалансировано.
Ответ: $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2\uparrow$

г) $P + Cl_2 \rightarrow PCl_3$
В левой части находятся 1 атом фосфора (P) и 2 атома хлора (Cl). В правой части — 1 атом фосфора и 3 атома хлора. Количество атомов хлора не совпадает. Найдем наименьшее общее кратное для чисел 2 и 3, это 6. Чтобы получить 6 атомов хлора в каждой части, поставим коэффициент 3 перед $Cl_2$ и коэффициент 2 перед $PCl_3$. После этого в правой части стало 2 атома фосфора, поэтому в левой части перед P также необходимо поставить коэффициент 2.
Ответ: $2P + 3Cl_2 \rightarrow 2PCl_3$

9. Как соотносятся коэффициенты перед формулами продуктов реакции между растворами сульфата железа(III) и едкого натра?

Для того чтобы определить соотношение коэффициентов перед формулами продуктов, необходимо составить уравнение химической реакции и уравнять его.

Решение

1. Определим формулы исходных веществ (реагентов). Сульфат железа(III) — это соль, состоящая из иона железа с зарядом +3 ($Fe^{3+}$) и сульфат-аниона с зарядом -2 ($SO_4^{2-}$). Для электронейтральности молекулы необходимо взять 2 иона железа и 3 сульфат-иона. Формула вещества — $Fe_2(SO_4)_3$. Едкий натр — это тривиальное название гидроксида натрия, щелочи с формулой $NaOH$.

2. Определим продукты реакции. Реакция между солью и щелочью в растворе является реакцией ионного обмена. В результате катионы и анионы реагентов меняются местами. Образуются новая соль и новое основание. Продуктами будут:

• Гидроксид железа(III) — нерастворимое в воде основание, состоящее из иона $Fe^{3+}$ и гидроксид-ионов $OH^{-}$. Формула — $Fe(OH)_3$.
• Сульфат натрия — растворимая в воде соль, состоящая из иона натрия $Na^{+}$ и сульфат-иона $SO_4^{2-}$. Формула — $Na_2SO_4$.

3. Составим и уравняем химическое уравнение. Сначала запишем схему реакции:
$Fe_2(SO_4)_3 + NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + Na_2SO_4$

Теперь расставим стехиометрические коэффициенты, чтобы количество атомов каждого элемента было одинаковым в левой и правой частях уравнения.

• В левой части 2 атома железа (Fe), значит, перед формулой $Fe(OH)_3$ в правой части ставим коэффициент 2.
  $Fe_2(SO_4)_3 + NaOH \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + Na_2SO_4$
• В левой части 3 сульфатные группы ($SO_4$), значит, перед формулой $Na_2SO_4$ в правой части ставим коэффициент 3.
  $Fe_2(SO_4)_3 + NaOH \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4$
• Теперь в правой части стало $3 \times 2 = 6$ атомов натрия (Na). Для равновесия ставим коэффициент 6 перед $NaOH$ в левой части.
  $Fe_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4$
• Проверим количество гидроксильных групп ($OH$). Слева их 6 (в $6NaOH$), справа их тоже $2 \times 3 = 6$ (в $2Fe(OH)_3$). Баланс достигнут.

Итоговое уравнение реакции:
$Fe_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4$

4. Найдем соотношение коэффициентов перед продуктами реакции. Продукты реакции — это гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) и сульфат натрия ($Na_2SO_4$). Коэффициент перед $Fe(OH)_3$ равен 2. Коэффициент перед $Na_2SO_4$ равен 3. Соотношение коэффициентов составляет 2:3.

Ответ: коэффициенты перед формулами продуктов реакции, гидроксида железа(III) и сульфата натрия, соотносятся как 2:3.

10. Расставьте коэффициенты в схемах химических реакций. В каких уравнениях сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ равна 3?

a) $NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

б) $K_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow KCl + BaSO_4\downarrow$

в) $Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2$

г) $CuSO_4 + KOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + K_2SO_4$

а) Для того чтобы уравнять количество атомов в левой и правой частях уравнения, необходимо расставить коэффициенты. В правой части уравнения 2 атома натрия ($ \text{Na} $), а в левой — 1. Ставим коэффициент 2 перед $ \text{NaOH} $. Теперь в левой части 4 атома водорода ($ \text{H} $) и 6 атомов кислорода ($ \text{O} $). Чтобы уравнять их количество в правой части, ставим коэффициент 2 перед $ \text{H}_2\text{O} $.
Уравнение реакции: $ 2\text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} $.
Сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ ($ \text{NaOH} $ и $ \text{H}_2\text{SO}_4 $) равна $ 2 + 1 = 3 $.
Ответ: $ 2\text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} $.

б) В левой части уравнения 2 атома калия ($ \text{K} $) и 2 атома хлора ($ \text{Cl} $). В правой части — по одному. Для их уравнивания ставим коэффициент 2 перед $ \text{KCl} $. Остальные элементы уже сбалансированы.
Уравнение реакции: $ \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow 2\text{KCl} + \text{BaSO}_4\downarrow $.
Сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ ($ \text{K}_2\text{SO}_4 $ и $ \text{BaCl}_2 $) равна $ 1 + 1 = 2 $.
Ответ: $ \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow 2\text{KCl} + \text{BaSO}_4\downarrow $.

в) Для балансировки этой реакции необходимо подобрать коэффициенты. Наименьшее общее кратное для атомов водорода и хлора в продуктах и реагентах равно 6. Ставим коэффициент 6 перед $ \text{HCl} $. Чтобы уравнять хлор, ставим 2 перед $ \text{AlCl}_3 $. Чтобы уравнять водород, ставим 3 перед $ \text{H}_2 $. Наконец, уравниваем алюминий, ставя коэффициент 2 перед $ \text{Al} $.
Уравнение реакции: $ 2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2 $.
Сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ ($ \text{Al} $ и $ \text{HCl} $) равна $ 2 + 6 = 8 $.
Ответ: $ 2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2 $.

г) В правой части уравнения 2 атома калия ($ \text{K} $). Чтобы уравнять их количество в левой части, ставим коэффициент 2 перед $ \text{KOH} $. После этого все остальные элементы (медь, сера, кислород, водород) оказываются сбалансированными.
Уравнение реакции: $ \text{CuSO}_4 + 2\text{KOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2\downarrow + \text{K}_2\text{SO}_4 $.
Сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ ($ \text{CuSO}_4 $ и $ \text{KOH} $) равна $ 1 + 2 = 3 $.
Ответ: $ \text{CuSO}_4 + 2\text{KOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2\downarrow + \text{K}_2\text{SO}_4 $.

Сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ равна 3 в уравнениях реакций под буквами а) и г).

11. В 1673 г. один из выдающихся английских учёных нагрел на воздухе при высокой температуре некоторые металлы и после их охлаждения обнаружил, что масса металлов увеличилась. Кто этот учёный? Как бы вы предложили изменить условия опыта, чтобы доказать справедливость закона сохранения массы?

Кто этот учёный?

Описанный опыт провёл в 1673 году выдающийся английский учёный Роберт Бойль. Он был одним из первых, кто систематически изучал процессы горения и прокаливания (окисления) металлов и заметил увеличение их массы. Бойль предположил, что к металлу присоединяются некие «огненные частицы» из воздуха, что и вызывает увеличение веса. Хотя его теория была не совсем верна (позже Антуан Лавуазье доказал, что это кислород), его точные наблюдения стали важным шагом в развитии химии.

Ответ: Этот учёный — Роберт Бойль.

Как бы вы предложили изменить условия опыта, чтобы доказать справедливость закона сохранения массы?

В опыте Роберта Бойля масса металла увеличилась, потому что он прореагировал с кислородом из воздуха. Система была открытой, так как воздух, участвующий в реакции, не был взвешен вместе с металлом в начале эксперимента. Закон сохранения массы гласит, что масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Этот закон справедлив только для замкнутых (изолированных) систем.

Чтобы доказать справедливость закона сохранения массы, необходимо провести опыт в замкнутой системе. Для этого следует поместить образец металла (например, медные опилки) в герметично закрывающуюся термостойкую колбу (реторту). Затем нужно взвесить эту систему до начала реакции, получив начальную массу $m_{1}$. После этого колбу следует нагреть, чтобы произошла реакция окисления металла кислородом, который находится в колбе (например, $2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$). Когда реакция завершится, колбе нужно дать остыть до исходной температуры и снова взвесить, получив конечную массу $m_{2}$.

При точном взвешивании будет обнаружено, что начальная и конечная массы системы равны: $m_{1} = m_{2}$. Это объясняется тем, что кислород, вступивший в реакцию с металлом, изначально находился внутри замкнутой колбы, и его масса была учтена при первом взвешивании. Таким образом, общая масса системы не изменилась, что и доказывает справедливость закона сохранения массы.

Ответ: Необходимо провести реакцию в герметично закрытом сосуде (замкнутой системе) и взвесить систему до и после реакции. Масса системы останется неизменной.

12. Подготовьте сообщение о развитии «химической письменности».

Химическая письменность, или химический язык, — это система условных обозначений, символов и правил, используемая для записи состава, строения и превращений веществ. Развитие этой системы шло рука об руку с развитием самой химии как науки, превратив ее из набора разрозненных рецептов в строгую научную дисциплину. История "химической письменности" — это увлекательный путь от мистических шифров до универсального международного языка науки.

На заре своего развития химия была тесно переплетена с алхимией. Алхимики стремились не столько к систематизации знаний, сколько к их сокрытию от непосвященных. Для обозначения веществ и процессов они использовали мистические и астрологические символы. Например, семь известных в то время металлов связывали с семью небесными телами: золото — с Солнцем (☉), серебро — с Луной (☽), медь — с Венерой (♀), железо — с Марсом (♂), олово — с Юпитером (♃), свинец — с Сатурном (♄), а ртуть — с Меркурием (☿). Единой системы не существовало, каждый алхимик мог использовать свой собственный шифр, что делало обмен опытом практически невозможным и тормозило научный прогресс.

С развитием науки в XVII-XVIII веках возникла потребность в рациональном и понятном всем языке. Важный шаг был сделан группой французских ученых (А. Лавуазье, К. Бертолле, Л. Гитон де Морво и А. Фуркруа), которые в 1787 году предложили новую химическую номенклатуру. Они стремились к тому, чтобы название вещества отражало его состав. Так, вместо "купоросного масла" появилось название "серная кислота". Однако для записи веществ они все еще использовали громоздкие символы старого образца.

В начале XIX века английский ученый Джон Дальтон сформулировал основы атомной теории. Он предположил, что все вещества состоят из мельчайших частиц — атомов. Для обозначения атомов разных элементов Дальтон предложил использовать кружки с различными знаками внутри. Например, водород обозначался кружком с точкой в центре, кислород — пустым кружком, а углерод — закрашенным кружком. Эта система была большим шагом вперед, так как она позволяла наглядно представлять состав молекул. Однако для сложных соединений она была неудобной и громоздкой.

Настоящий прорыв в создании химической письменности совершил шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус в 1813-1814 годах. Его система оказалась настолько удачной, простой и логичной, что с небольшими изменениями используется и по сей день.
Основные принципы системы Берцелиуса:
• Каждый химический элемент обозначается одной или двумя первыми буквами его латинского названия. Первая буква — всегда заглавная, вторая (если есть) — строчная. Например, водород (Hydrogenium) — $H$, кислород (Oxygenium) — $O$, железо (Ferrum) — $Fe$.
• Состав соединения (химическая формула) записывается с помощью символов элементов и числовых индексов. Индексы (небольшие цифры справа внизу от символа) показывают количество атомов данного элемента в молекуле. Например, формула воды — $H_2O$, что означает, что ее молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Эта система стала международной и позволила химикам со всего мира однозначно понимать друг друга.

С дальнейшим развитием химии язык усложнялся. Появилась необходимость не только записывать состав веществ, но и показывать их строение и превращения.
• Химические уравнения: Для описания химических реакций стали использовать химические уравнения, где слева записывают исходные вещества (реагенты), а справа — продукты реакции, разделяя их стрелкой. Например: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$. Уравнения отражают закон сохранения массы: число атомов каждого элемента до и после реакции одинаково.
• Структурные формулы: В середине XIX века, благодаря работам А. М. Бутлерова, Ф. А. Кекуле и других ученых, была создана теория химического строения. Стало понятно, что простая формула, например, $C_2H_6O$, может соответствовать разным веществам (изомерам) — этиловому спирту и диметиловому эфиру. Для отображения порядка соединения атомов в молекуле были предложены структурные формулы, где связи между атомами обозначаются черточками. Например, структурная формула этанола: $CH_3-CH_2-OH$.
Сегодня в органической химии широко используются еще более компактные скелетные формулы, а для изображения электронного строения — структуры Льюиса.

Таким образом, химическая письменность прошла долгий путь развития: от загадочных символов алхимиков до строгой и универсальной международной системы. Современный химический язык позволяет не только точно записать состав любого вещества, но и отобразить его пространственное и электронное строение, а также описать любые химические превращения. Он является фундаментом химической науки, без которого ее дальнейшее развитие было бы немыслимо.

Ответ: Развитие "химической письменности" — это эволюционный процесс перехода от тайных и несистематизированных символов алхимии к универсальному и логичному международному языку химии. Ключевыми этапами стали: использование мистических символов алхимиками; первые попытки рациональной номенклатуры в XVIII веке; атомистические символы Дальтона; и, наконец, создание современной системы буквенных обозначений элементов и формул Йёнсом Якобом Берцелиусом в начале XIX века. В дальнейшем эта система дополнилась химическими уравнениями для описания реакций и структурными формулами для отображения строения молекул, что позволило химии стать точной наукой.