Химические реакции

Химические реакции

§ 11. Определение коэффициентов в уравнениях химических реакций

Правила определения коэффициентов в уравнениях химических реакций

Закон сохранения массы веществ в химических реакциях иллюстрируют уравнения реакций. Уравнение химической реакции записывают с помощью формул веществ и цифр, которые называют коэффициентами. Коэффициенты записывают перед формулами веществ.

Коэффициенты – это множители увеличивающие число атомов элементов в формулах в соответствующее число раз. Они могут быть целыми числами и дробными.

Назначение коэффициентов в том, чтобы увеличить числа атомов каждого элемента в целях достижения их равенства в обеих частях уравнения.

Правило 1. Уравняйте атомы всех элементов кроме водорода Н и кислорода О.

Правило 2. Уравняйте атомы водорода Н.

Правило 3. Уравняйте атомы кислорода О.

Правило 4. Проставьте знак равенства в схему химической реакции.

Рассмотрим расстановку коэффициентов на примерах.

Примеры рассуждений при выполнении упражнений

Задание 1. Расставьте коэффициенты в схеме реакции: Fe2(SO4)3 + Ba(OH)2 ® Fe(OH)3 + BaSO4

Решение:

Что необходимо сделать и пояснения:	Выполненное действие:
1. Уравняйте атомы всех элементов ( Fe, S, Ba ) кроме водорода Н и кислорода О. Уравняйте число атомов железа Fe. Считаем число атомов железа Fe в левой и правой частях схемы. Число атомов железа в левой и правой частях схемы неравное. В правой части атомов железа меньше, поэтому, перед формулой Fe(OH)3 надо поставить коэффициент 2.	До уравнивания:
Fe2(SO4)3 + Ba(OH)2 ® Fe(OH)3 + BaSO4 железа нет железа нет 1 • 2 = 2 атома железа 1 • 1 =1 атом железа 2 + 0 = 2 1 + 0 = 1
После уравнивания:
Fe2(SO4)3 + Ba(OH)2 ® 2Fe(OH)3 + BaSO4 железа нет железа нет 1 • 2 = 2 атома железа 2 • 1 =2 атома железа Уравнено!
Уравняйте атомы серы S. Считаем число атомов серы S в левой и правой частях схемы. Число атомов серы в левой и правой частях схемы неравное. В правой части атомов серы меньше, поэтому, перед формулой BaSO4 надо поставить коэффициент 3.	До уравнивания:
Fe2(SO4)3 + Ba(OH)2 ® 2Fe(OH)3 + BaSO4 серы нет серы нет 1 • 1 • 3 = 3 1 • 1 = 1 атома серы атом серы 3 + 0 = 3 0 + 1 = 1
После уравнивания:
Fe2(SO4)3 + Ba(OH)2 ® 2Fe(OH)3 + 3BaSO4 серы нет серы нет 1 • 1 • 3 = 3 3 • 1 = 3 атома серы Уравнено! атома серы

Уравняйте атомы бария Ba. Считаем число атомов бария Ва в левой и правой частях схемы. Число атомов бария в левой и правой частях схемы неравное. В левой части атомов бария меньше, поэтому, перед формулой Ba(OH)2 надо поставить коэффициент 3.	До уравнивания:
Fe2(SO4)3 + Ba(OH)2 ® 2Fe(OH)3 + 3BaSO4 бария нет бария нет 1 • 1 = 1 3 • 1 = 3 атом бария атома бария 0 + 1 = 1 0 + 3 = 3
После уравнивания:
Fe2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 ® 2Fe(OH)3 + 3BaSO4 бария нет бария нет 3 • 1 = 3 3 • 1 = 3 атома бария Уравнено! атома бария
2. Уравняйте атомы водорода Н. Считаем число атомов водорода Н в левой и правой частях схемы. Число атомов водорода равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.	До уравнивания:
Fe2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 ® 2Fe(OH)3 + 3BaSO4 водорода нет водорода нет 3 • 1•2 = 6 2 • 1•3 = 6 атомов водорода атомов водорода 0 + 6 = 6 6 + 0 = 6
3. Уравняйте атомы кислорода О. Считаем число атомов кислорода ( О ) в левой и правой частях схемы. Число атомов кислорода равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.	До уравнивания:
Fe2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 ® 2Fe(OH)3 + 3BaSO4 1 • 4•3 3 • 1 • 2 2 • 1 • 3 3 • 4 12 + 6 6 + 12 18 18 атомов кислорода атомов кислорода
4. Поставьте знак равенства в схему реакции, поскольку, сумма чисел атомов каждого элемента слева равно сумме чисел атомов каждого элемента справа.	Fe2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 = 2Fe(OH)3 + 3BaSO4

Существуют более сложные схемы реакций, в которых общий порядок уравнивания числа атомов элементов может не привести к успеху. В любом случае водород уравнивается предпоследним, а кислород - последним.

Задание 2. Расставьте коэффициенты в схеме реакции: K3PO4 + CaCl2 ® KCl + Ca3(PO4)2

Решение:

Что необходимо сделать и пояснения:	Выполненное действие:
1. Уравняйте атомы всех элементов ( K, P, Cl, Ca ) кроме водорода Н и кислорода О. В этой реакции сначала лучше уравнять число атомов кальция Са или атомов фосфора Р. Если попробовать начать уравнивать число атомов калия К или атомов хлора Сl, то после не удастся уравнять атомы кальция Са и атомы фосфора Р. Убедитесь в этом сами. 1. Уравняйте атомы кальция Сa. Считаем число атомов кальция Са в левой и правой частях схемы. Число атомов кальция в левой и правой частях схемы неравное. В левой части атомов кальция меньше, поэтому, перед формулой CaCl2 надо поставить коэффициент 3.	До уравнивания
K3PO4 + CaCl2 ® KCl + Ca3(PO4)2 нет нет кальция 1 • 1 = 1 кальция 1 • 3 = 3 1 атом кальция 3 атома кальция 0 + 1 = 1 0 + 3 = 3
После уравнивания
K3PO4 + 3CaCl2 ® KCl + Ca3(PO4)2 кальция нет кальция нет 3 • 1 = 3 1 • 3 = 3 3 атома кальция Уравнено! 3 атома кальция

¾ 3 ¾

Уравняйте атомы хлора Сl. Считаем число атомов хлора Cl в левой и правой частях схемы. Число атомов хлора в левой и правой частях схемы неравное. В правой части атомов хлора меньше, поэтому, перед формулой КCl надо поставить коэффициент 6.	До уравнивания
K3PO4 + 3CaCl2 ® KCl + Ca3(PO4)2 нет нет хлора 3 • 2 = 6 1 • 1 = 1 хлора 6 атомов хлора 1 атом хлора 0 + 6 = 6 1 + 0 = 1
После уравнивания
K3PO4 + 3CaCl2 ® 6KCl + Ca3(PO4)2 хлора нет хлора нет 3 • 2 = 6 6 • 1 = 6 6 атомов хлора Уравнено! 6 атомов хлора
Уравняйте атомы калия К. Считаем число атомов калия К в левой и правой частях схемы. Число атомов калия в левой и правой частях схемы неравное. В левой части атомов калия меньше, поэтому, перед формулой К3PO4 надо поставить коэффициент 2.	До уравнивания
K3PO4 + 3CaCl2 ® 6KCl + Ca3(PO4)2 нет нет 1 • 3 = 3 калия 6 • 1 = 6 калия 3 атома калия 6 атомов калия 3 + 0 = 3 6 + 0 = 6
После уравнивания
2K3PO4 + 3CaCl2 ® 6KCl + Ca3(PO4)2 калия нет калия нет 2 • 3 = 6 6 • 1 = 6 6 атомов калия Уравнено! 6 атомов калия
Уравняйте атомы фосфора Р. Считаем число атомов фосфора Р в левой и правой частях схемы. Число атомов фосфора в левой и правой частях схемы равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.	До уравнивания
2K3PO4 + 3CaCl2 ® 6KCl + Ca3(PO4)2 нет нет 2 • 1 = 2 фосфора фосфора 1 • 1 • 2= 2 2 атома фосфора 2 атома фосфора 2 + 0 = 2 0 + 2 = 2 Уравнено!
2. Уравняйте атомы водорода Н. Уравнивать атомы водорода Н не требуется, так как их нет.
3. Уравняйте атомы кислорода О. Считаем число атомов кислорода О в левой и правой частях схемы. Число атомов кислорода равное, поэтому, дополнительно ставить коэффициенты не требуется.	До уравнивания
2K3PO4 + 3CaCl2 ® 6KCl + Ca3(PO4)2 нет нет 2 • 4 = 8 кислорода кислорода 1 • 4• 2= 8 8 атомов кислорода 8 атомов кислорода 8 + 0 = 8 0 + 8 = 8 Уравнено!

¾ 4 ¾

4. Поставьте знак равенства в схему реакции, поскольку, сумма чисел атомов каждого элемента слева равно сумме чисел атомов каждого элемента справа.

2K3PO4 + 3CaCl2 = 6KCl + Ca3(PO4)2

Задания для самостоятельной проверки знаний

Задание 1Т. В каких уравнениях реакций правильно расставлены коэффициенты:
а) K2S + CuCl2 = 2KCl + CuS б) 2AgNO3 + Zn = Zn(NO3)2 + Ag в) 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2	г) 2KOH + SO2 = K2SO3 + H2O д) 3CO2 + 2Na2O = 2Na2CO3
Задание 2Т. В каких уравнениях реакций неправильно расставлены коэффициенты:
а) Cu(NO3)2 + NaOH = Cu(OH)2 + 2NaNO3 б) CаO + SO2 = CaSO3 в) K3PO4 + 3ZnCl2 = 3KCl + Zn3(PO4)2	г) 3Na + 2H3PO4 = Na3PO4 + 3H2 д) 3H2SO4 + Al2O3 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Задание 3Т. В каких уравнениях реакций правильно расставлены коэффициенты:
а) 2HNO3 + CuO = Cu(NO3)2 + H2O б) Fe2(SO4)3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3Na2SO4 в) 2Na + H2SO4 = Na2SO4 + H2	г) CO2 + 6KOH = 3K2CO3 + 3H2O д) 3Na2SO3 + 2H3PO4 = 2Na3PO4 + 3SO2 + 3H2O
Задание 4Т. В каких уравнениях реакций неправильно расставлены коэффициенты:
а) 2Fe + CuSO4 = 2FeSO4 + 2Cu б) Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O в) N2O5 + 2KOH = 2KNO3 + H2O	г) Na3PO4 + 3ZnCl2 = Zn3(PO4)2 + 3NaCl д) MgSO3 + 2H3PO4 = Mg3(PO4)2 + SO2 + 3H2O
Задание 5. Уравняйте схемы реакций:
а) MgSO4 + K3PO4 ® K2SO4 + Mg3(PO4)2 б) H3PO4 + Al ® AlPO4 + H2 в) HCl + Fe(OH)2 ® FeCl2 + H2O	г) SO3 + KOH ® K2SO4 + H2O д) Fe + Cu(NO3)2 ® Cu + Fe(NO3)2
Задание 6. Уравняйте схемы реакций:
а) Cr(OH)3 + HNO3 ® Cr(NO3)3 + H2O б) SO3 + Na2O ® Na2SO4 в) BaO + H3PO4 ® Ba3(PO4)2 + H2O	г) Ca(OH)2 + FeCl3 ® CaCl2 + Fe(OH)3 д) Сr2S3 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + H2S
Задание 7. Уравняйте схемы реакций:	Задание 8. Уравняйте схемы реакций:
а) P2O5 + NaOH ® Na3PO4 + H2O б) Al2(SO4)3 + CаCl2 ® AlCl3 + CaSO4 в) Cu(NO3)2 + NaOH ® Cu(OH)2 + NaNO3 г) BaO + P2O5 ® Ba3(PO4)2 д) K2CO3 + HCl ® KCl + CO2 + H2O	а) FeCl3 + AgNO3 ® Fe(NO3)3 + AgCl б) HCl + Zn ® ZnCl2 + H2 в) H2SO4 + Fe2O3 ® Fe2(SO4)3 + H2O г) Zn + AgNO3 ® Zn(NO3)2 + Ag д) Cr2O3 + HNO3 ® Cr(NO3)3 + H2O