ЦУ (ценные указания)

Задачник по общей и неорганической химии

2.1. Составление уравнений химических реакций

Смотрите задания >>>

Теоретическая часть

Химические свойства веществ проявляются в химических реакциях. Химическая реакция изображается уравнением химической реакции:

n_АA + n_ВB = n_СС + n_DD

Вещества, вступающие в химическую реакцию, называют реагентами (А,В), а вещества, образующиеся в результате реакции, - продуктами (С, D); целочисленные параметры n_А, n_В, n_С, n_D в уравнении реакции называют стехиометрическими коэффициентами.

Любые химические реакции (вне зависимости от агрегатного состояния веществ и среды) могут быть изображены молекулярными уравнениями, например:

Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O

2NaOH + H₃PO₄ = Na₂HPO₄ + 2H₂O

Химические реакции, протекающие в водном растворе при участии ионов, могут быть изображены молекулярным и ионным уравнениями. При этом в ионном уравнении все сильные электролиты записываются в виде ионов, а твердые и газообразные вещества и слабые электролиты (включая воду) - в молекулярном виде. Для сокращения записи у формул веществ, находящихся в водном раствор (р), их состояние, как правило, не указывается, т.е. вместо H₂O_2(р) пишут H₂O₂. Формулы твердых веществ и газов всегда сопровождаются нижними индексами (т) и (г) соответственно. Указание на неопределенную гидратацию ионов в растворе также не дается, т.е. вместо Mg²⁺(aqua) или Mg²⁺ · nH₂O пишут Mg²⁺.

Одинаковые по числу и химическому составу ионы справа и слева в ионном уравнении опускают. Такие сокращенные ионные уравнения необходимо и достаточно описывают химическую реакцию, протекающую в водном растворе, их часто используют как таковые без составления молекулярных уравнений. Например:

2(NH₃ · H₂O) + MgSO₄ = Mg(OH)_2(т) + (NH₄)₂SO₄

2(NH₃ · H₂O) + Mg²⁺ = Mg(OH)_2(т) + 2NH₄⁺

б) PbO_2(т) + 2HNO₃ + H₂O₂ = Pb(NO₃)₂ + O_2(г) + 2H₂O

PbO2_(т) + 2H⁺ + H₂O₂ = Pb²⁺ + O_2(г) + 2H₂O

Установление (расчетом) стехиометрических коэффициентов n_А, n_В, n_С, n_D превращает схему реакции A + B ® С + D в уравнение. Подбор коэффициентов осуществляется в соответствии с законами сохранения числа атомов каждого элемента до и после реакции и заряда у реагентов и продуктов. Например, в ионном уравнении реакции, протекающей в водном растворе

[Al(H₂O)₆]³⁺ + 4OH^- = [Al(OH)₄]^- + 6H₂O

выполнены оба закона сохранения, в чем можно убедиться проверкой числа атомов каждого элемента и суммированием зарядов в левой и правой частях уравнения.

2.1. Обменные реакции

К обменным реакциям относятся такие химические реакции, которые не сопровождаются изменением степеней окисления элементов. В уравнениях таких реакций подбор коэффициентов проводят поэлементно, уравнивая число атомов каждого элемента в формулах реагентов и продуктов.

Поскольку степени окисления элементов не меняются при протекании реакции, уравнивание числа атомов позволяет выполнить одновременно и закон сохранения заряда. Подбор коэффициентов следует начинать с самого сложного по составу вещества.

Пример 1. Подберите стехиометрические коэффициенты в молекулярном уравнении реакции

(NH₄)₆Mo₇O₂₄ ® NH₃ + MoO₃ + H₂O

Решение

Подбор коэффициентов начинают с реагента (самого сложного по составу вещества): уравнивают число атомов Mo, N и H, проводят проверку по числу атомов кислорода и получают молекулярное уравнение уравнение реакции

(NH₄)₆Mo₇O₂₄ = 6NH₃ + 7MoO₃ + 3H₂O

Пример 2. Подберите коэффициенты в ионном уравнении реакции

Cr₃O₁₀^2- + OH^- ® CrO₄^2- + H₂O

Решение

Подбор коэффициентов начинают с аниона Cr₃O₁₀^2-: уравнивают число атомов Cr и Н, проводят проверку по числу атомов кислорода, по балансу зарядов и получают ионное уравнение реакции:

Cr₃O₁₀^2- + 4OH^- = 3CrO₄^2- + 2H₂O