Как составить химическое уравнение: правила, примеры. Запись химической реакции

Запись химического взаимодействия, отражающая количественную и качественную информацию о реакции, называют уравнением химических реакций. Записывается реакция химическими и математическими символами.

Основные правила

Химические реакции предполагают превращение одних веществ (реагентов) в другие (продукты реакции). Это происходит благодаря взаимодействию внешних электронных оболочек веществ. В результате из начальных соединений образуются новые.

Чтобы выразить ход химической реакции графически, используются определённые правила составления и написания химических уравнений.

В левой части пишутся изначальные вещества, которые взаимодействуют между собой, т.е. суммируются. При разложении одного вещества записывается его формула. В правой части записываются полученные в ходе химической реакции вещества. Примеры записанных уравнений с условными обозначениями:

• CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4 ;
• CaCO 3 = CaO + CO 2 ;
• 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2 ;
• CH 3 COONa + H 2 SO 4 (конц.) → CH 3 COOH + NaHSO 4 ;
• 2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + H 2 .

Коэффициенты перед химическими формулами показывают количество молекул вещества. Единица не ставится, но подразумевается. Например, уравнение Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 показывает, что из одной молекулы бария и двух молекул воды получается по одной молекуле гидроксида бария и водорода. Если пересчитать количество водорода, то и справа, и слева получится четыре атома.

Обозначения

Для составления уравнений химических реакций необходимо знать определённые обозначения, показывающие, как протекает реакция. В химических уравнениях используются следующие знаки:

• → - необратимая, прямая реакция (идёт в одну сторону);
• ⇄ или ↔ - реакция обратима (протекает в обе стороны);
• - выделяется газ;
• ↓ - выпадает осадок;
• hν - освещение;
• t° - температура (может указываться количество градусов);
• Q - тепло;
• Е(тв.) - твёрдое вещество;
• Е(газ) или Е(г) - газообразное вещество;
• Е(конц.) - концентрированное вещество;
• Е(водн.) - водный раствор вещества.

Рис. 1. Выпадение осадка.

Вместо стрелки (→) может ставиться знак равенства (=), показывающий соблюдение закона сохранения вещества: и слева, и справа количество атомов веществ одинаково. При решении уравнений сначала ставится стрелка. После расчёта коэффициентов и уравнения правой и левой части под стрелкой подводят черту.

Условия реакции (температура, освещение) указываются сверху знака протекания реакции (→,⇄). Также сверху подписываются формулы катализаторов.

Рис. 2. Примеры условий реакции.

Какие бывают уравнения

Химические уравнения классифицируются по разным признакам. Основные способы классификации представлены в таблице.

Признак	Реакции	Описание	Пример
По изменению количества реагентов и конечных веществ	Замещения	Из простого и сложного вещества образуются новые простые и сложные вещества	2Na +2H 2 O → 2NaOH + H 2
	Соединения	Несколько веществ образуют новое вещество	С + О 2 = СО 2
	Разложения	Из одного вещества образуется несколько веществ	2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O
	Ионного обмена	Обмен составными частями (ионами)	Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O
По выделению тепла	Экзотермические	Выделение тепла	С + 2H 2 = СH 4 + Q
	Эндотермические	Поглощение тепла	N 2 + O 2 → 2NO – Q
По типу энергетического воздействия	Электрохимические	Действие электрического тока
	Фотохимические	Действие света
	Термохимические	Действие высокой температуры
По агрегатному состоянию	Гомогенные	Одинаковое состояние	CuCl 2 + Na 2 S → 2NaCl + CuS↓
	Гетерогенные	Разное состояние	4Н 2 О (ж) + 3Fe (т) → Fe 3 O 4 + 4H 2

Существует понятие химического равновесия, присущее только обратимым реакциям. Это состояние, при котором скорости прямой и обратной реакции, а также концентрации веществ равны. Такое состояние характеризуется константой химического равновесия.

При внешнем воздействии температуры, давления, света реакция может смещаться в сторону уменьшения или увеличения концентрации определённого вещества. Зависимость константы равновесия от температуры выражается с помощью уравнений изобары и изохоры. Уравнение изотермы отражает зависимость энергии и константы равновесия. Эти уравнения показывают направление протекания реакции.

Цель: научить учащихся составлять химические уравнения. Научить их уравнивать с помощью коэффициентов на основе знания закона сохранения массы вещества М.В. Ломоносова.

Задачи:

• Образовательные :
  • продолжить изучение физических и химических явлений с введением понятия «химическая реакция»,
  • ввести понятие «химическое уравнение»;
  • научить учащихся составлять химические уравнения, уравнивать уравнения с помощью коэффициентов.
• Развивающие :
  • продолжить развивать творческий потенциал личности учащихся через создание ситуации проблемного обучения, наблюдения, проведения опытов химических реакций.
• Воспитательная :
  • воспитать умение работать в команде, группе.

Оборудование: табличный материал, справочники, алгоритмы, набор заданий.

Д/О: «Горение бенгальских огней»:, спички, сухое горючее, железный лист/ ТБ при работе с огнём.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

Определение цели урока.

II. Повторение

1) На доске набор физических и химических явлений: испарение воды; фильтрование; ржавление; горение дров; скисание молока; таяние льда; извержение вулкана; растворение сахара в воде.

Задание :

Дать пояснение каждому явлению, назвать практическое применение данного явления в жизни человека.

2) Задание:

На доске нарисована капля воды. Создать полную схему превращения воды из одного агрегатного состояния в другое. Как называется данное явление в природе и каково его значение в жизни нашей планеты и всего живого?

III. Д/О «Горение бенгальских огней»

1. Что происходит с магнием, который составляет основу бенгальского огня?
2. Что явилось основной причиной такого явления?
3. К какому типу относится данная химическая реакция?
4. Попробуйте схематично изобразить химическую реакцию, которую вы наблюдали в этом опыте.

– Предлагаю попробовать составить схему данной реакции:

Mg + воздух = другое вещество

– Как мы узнали, что получилось другое вещество? (По признакам химической реакции: изменение окраски, появление запаха.)
– Какой газ находится в воздухе, который поддерживает горение? (Кислород – О)

IV. Новый материал

Химическую реакцию можно записывать с помощью химического уравнения.
Можно вспомнить понятия «уравнение», которое дается в математике. В чем суть самого уравнения? Что-то уравнивают, какие-то части.
Попробуем дать определение «химического уравнения», можно смотреть на схему и попытаться дать определение:

Химическое уравнение – это условная запись химической реакции с помощь химических знаков, формул и коэффициентов.
Химические уравнения записываются на основе Закона сохранения массы вещества, открытого М.В.Ломоносовым в 1756 году, который гласит (учебник стр. 96): «Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате её».
– Надо научиться уравнивать химические уравнения с помощью коэффициентов.
– Для того чтобы хорошо научиться составлять химические уравнения, нам необходимо вспомнить:
– Что такое коэффициент?
– Что такое индекс?
Не забываем алгоритм «Составление химических формул».

Предлагаю пошаговый алгоритм составления химического уравнения:

V. Составления химического уравнения

1. Записываю в левой части уравнение вступающие в реакцию вещества: Al + O 2

2. Ставлю знак «=» и записываю образующиеся вещества в правой части уравнения – продукты реакции: Al + O 2 = Al 2 O 3

3. Уравнивать начинаю с того химического элемента, которого больше или с кислорода, затем составляю конструкцию:

Al + O 2 = Al 2 O 3
2 /6 3

вступило кислорода «2», а получилось «3», их число не равно.

4. Ищу НОК (наименьшее общее кратное) двух цифр «2» и «3» – это «6»

5. Делю НОК «6» на число «2» и «3»и выставляю в качестве коэффициентов перед формулами.

Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
6 = 6

6. Начинаю уравнивать следующие химические элементы – Al, рассуждаю так же. Вступило Al «1», а получилось «4», ищу НОК

Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
1 /4 4
4 = 4
4 Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

Коэффициент «1» в уравнениях не пишется, но учитывается при составлении уравнения.

7. Читаю всю запись химического уравнения.

Такое долгое рассуждение позволяет быстро научиться уравнивать в химических уравнениях, учитывая, что правильное составление уравнений реакций для химии имеет большое значение: решение задач, написание химических реакций.

VI. Задание на закрепление

Фосфор + кислород = оксид фосфора (V)
Серная кислота + алюминий = сульфат алюминия + водород
Вода = водород + кислород

– Работает на доске один сильный ученик.

Zn + O 2 = ZnO­;
H 2 + O 2 = H 2 O;
Ba + O 2 = BaO;
S + O 2 = SO 2 ;
Na + O 2 = Na 2 O 2 ;
Fe + O 2 = Fe 3 O 4

– Расставить коэффициенты в уравнениях химических реакций.

Химические уравнения отличаются по типам, но это мы рассмотрим на следующем уроке.

VII. Подведение итогов урока

Вывод. Выставление оценок.

VIII. Домашнее задание: § 27, упр. 2, с. 100.

Дополнительный материал: Р.т.с. 90-91, упражнение 2 – индивидуально.

Для того чтобы выяснить, как уравнять химическое уравнение, для начала следует узнать предназначение данной науки.

Определение

Химия изучает вещества, их свойства, а также превращения. В случае если не наблюдается изменения окраски, выпадения осадка, выделения газообразного вещества, то не происходит никакого химического взаимодействия.

Например, при обработке напильником железного гвоздя металл просто превращается в порошок. В этом случае никакой химической реакции не происходит.

Прокаливание перманганата калия сопровождается образованием оксида марганца (4), выделением кислорода, то есть наблюдается взаимодействие. При этом возникает вполне закономерный вопрос о том, как правильно уравнивать химические уравнения. Разберем все нюансы, связанные с подобной процедурой.

Специфика химических превращений

Любые явления, которые сопровождаются изменением качественного и количественного состава веществ, относятся к химическим превращениям. В молекулярном виде процесс сгорания железа в атмосфере можно выразить с помощью знаков и символов.

Методика расстановки коэффициентов

Как уравнивать коэффициенты в химических уравнениях? В курсе химии средней школы разбирается метод электронного баланса. Рассмотрим процесс более подробно. Для начала в исходной реакции необходимо расставить степени окисления у каждого химического элемента.

Существуют определенные правила, по которым их можно определить у каждого элемента. В простых веществах степени окисления будут равны нулю. В бинарных соединениях у первого элемента она положительна, соответствует высшей валентности. У последнего данный параметр определяется путем вычитания номера группы из восьми и имеет знак «минус». В формулах, состоящих их трех элементов, есть свои нюансы вычисления степеней окисления.

Для первого и последнего элемента порядок аналогичен определению в бинарных соединениях, а для вычисления центрального элемента составляется уравнение. Сумма всех показателей должна быть равна нулю, исходя из этого, вычисляется показатель для среднего элемента формулы.

Продолжим разговор о том, как уравнивать химические уравнения методом электронного баланса. После того как степени окисления будут поставлены, можно определять те ионы либо вещества, которые в ходе химического взаимодействия изменили их значение.

Знаками «плюс» и «минус» необходимо указать количество электронов, которые были приняты (отданы) в процессе химического взаимодействия. Между полученными цифрами находят наименьшее общее кратное.

При делении его на принятые и отданные электроны получают коэффициенты. Как уравнять химическое уравнение? Полученные в балансе цифры нужно поставить перед соответствующими формулами. Обязательным условием является проверка количества каждого элемента в левой и правой части. Если коэффициенты расставлены правильно, их число должно быть одинаковым.

Закон сохранения массы веществ

Рассуждая над тем, как уравнять химическое уравнение, необходимо использовать именно этот закон. Учитывая, что масса тех веществ, которые вступили в химическую реакцию, равна массе образующихся продуктов, становится возможным постановка коэффициентов перед формулами. Например, как уравнять химическое уравнение, если вступают во взаимодействие простые вещества кальций и кислород, а после завершения процесса получается оксид?

Чтобы справиться с поставленной задачей, необходимо учитывать, что кислород является двухатомной молекулой с ковалентной неполярной связью, поэтому его формула записывается в следующем виде - О2. В правой части при составлении оксида кальция (СаО) учитывают валентности каждого элемента.

Сначала необходимо проверить количество кислорода в каждой части уравнения, так как оно отличается. По закону сохранения массы веществ перед формулой продукта нужно поставить коэффициент 2. Далее проводится проверка кальция. Для того чтобы он был уравнен, перед исходным веществом ставим коэффициент 2. В итоге получаем запись:

• 2Са+О2=2СаО.

Разбор реакции методом электронного баланса

Как уравнивать химические уравнения? Примеры ОВР помогут ответить на данный вопрос. Допустим, что необходимо методом электронного баланса расставить коэффициенты в предложенной схеме:

• CuO + Н2=Cu + Н2О.

Для начала у каждого из элементов в исходных веществах и продуктах взаимодействия расставим значения степеней окисления. Получим следующий вид уравнения:

• Cu(+2)О(-2)+Н2(0)=Cu(0)+Н2(+)О(-2).

Показатели изменились у меди и водорода. Именно на их основе будем составлять электронный баланс:

• Cu(+2)+2е=Cu(0) 1 восстановитель, окисление;
• Н2(0)-2е=2Н(+) 1 окислитель, восстановление.

Исходя из коэффициентов, полученных в электронном балансе, получаем следующую запись предложенного химического уравнения:

• CuO+Н2=Cu+Н2О.

Возьмем еще один пример, который предполагает постановку коэффициентов:

• Н2+О2=Н2О.

Для того чтобы уравнять на основе закона сохранения веществ данную схему, необходимо начать с кислорода. Учитывая, что вступала в реакцию двухатомная молекула, перед формулой продукта взаимодействия необходимо поставить коэффициент 2.

• 2Н2+О2=2Н2О.

Заключение

На основании электронного баланса можно расставлять коэффициенты в любых химических уравнениях. Выпускникам девятых и одиннадцатых классов образовательных учреждений, выбирающим экзамен по химии, в одном из заданий итоговых тестов предлагают подобные задания.

Решение уравнений химический реакций вызывают затруднения у немалого количества учеников средней школы во-многом благодаря большому разнообразию участвующих в них элементов и неоднозначности их взаимодействия. Но так как основная часть курса общей химии в школе рассматривает именно взаимодействие веществ на основе их уравнений реакций, то ученикам необходимо обязательно ликвидировать пробелы в данной области и научиться решать химические уравнения, чтобы избежать проблем с предметом в дальнейшем.

Уравнением химической реакции называется символьная запись, отображающая взаимодействующие химические элементы, их количественное соотношение и получающиеся в результате взаимодействия вещества. Данные уравнения отражают сущность взаимодействия веществ с точки зрения атомно-молекулярного или электронного взаимодействия.

1. В самом начале школьного курса химии учат решать уравнения на основе понятия валентности элементов периодической таблицы. На основе данного упрощения рассмотрим решение химического уравнения на примере окисления алюминия кислородом. Алюминий, взаимодействуя с кислородом, образует оксид алюминия. Обладая указанными исходными данными составим схему уравнения.

   Al + O 2 → AlO

   
   

   В данном случае мы записали примерную схему химической реакции, которая лишь частично отражает ее сущность. В левой части схемы записываются вещества, вступающую в реакцию, а в правой результат их взаимодействия. Кроме того, кислород и другие типичные окислители, обычно записываются правее металлов и других восстановителей в обоих частях уравнения. Стрелка показывает направление реакции.

2. Чтобы данная составленная схема реакции приобрела законченный вид и соответствовала закону сохранения массы веществ, необходимо:
   • Проставить индексы в правой части уравнения у вещества, получившегося в результате взаимодействия.
     
   • Уровнять количество участвующих в реакции элементов с количеством получившегося вещества в соответствии с законом сохранения массы веществ.
3. Начнем с приостановки индексов в химической формуле готового вещества. Индексы устанавливаются в соответствии с валентностью химических элементов. Валентностью называют способность атомов образовывать соединения с другими атомами за счет соединения их неспаренных электронов, когда одни атомы отдают свои электроны, а другие присоединяют их себе на внешний энергетический уровень. Принято считать, что валентность химического элемента определяет его группой (колонкой) в периодической таблице Менделеева. Однако на практике взаимодействие химических элементов происходит гораздо сложнее и разнообразнее. Например, атом кислорода во всех реакциях имеет валентность Ⅱ, несмотря на то, что в периодической таблице находится в шестой группе.
4. Чтобы помочь вам сориентироваться в этом многообразии, предлагаем вам следующий небольшой справочный помощник, который поможет определить валентность химического элемента. Выберите интересующий вас элемент и вы увидите возможные значения его валентности. В скобках указаны редкие для выбранного элемента валентности.
5. Вернемся к нашему примеру. Запишем в правой части схемы реакции сверху над каждым элементом его валентность.

   Для алюминия Al валентность будет равна Ⅲ, а для молекулы кислорода O 2 валентность равна Ⅱ. Находим наименьшее общее кратное к этим числам. Оно будет равно шести. Делим наименьшее общее кратное на валентность каждого элемента и получаем индексы. Для алюминия шесть делим на валентность получаем индекс 2, для кислорода 6/2=3. Химическая формула оксида алюминия, полученного в результате реакции, примет вид Al 2 O 3 .

   Al + O 2 → Al 2 O 3

6. После получения правильной формулы готового вещества необходимо проверить и в большинстве случаев уравнять правые и левые части схемы согласно закона сохранения массы, так как продукты реакции образуются из тех же атомов, которые изначально входили в состав исходных веществ, участвующих в реакции.
7. Закон сохранения массы гласит, что количество атомов вступивших в реакцию должно равняться количеству атомов получившихся в результате взаимодействия. В нашей схеме во взаимодействии участвуют один атом алюминия и два атома кислорода. В результате реакции получаем два атома алюминия и три кислорода. Очевидно, что схему необходимо уровнять, используя коэффициенты для элементов и вещества, чтобы соблюдался закон сохранения массы.
8. Уравнивание выполняют также через нахождение наименьшего общего кратного, которое находится между элементами, обладающими наибольшими индексами. В нашем примере это будет кислород с индексом в правой части равным 3 и в левой части равным 2. Наименьшее общее кратное и в этом случае будет равно 6. Теперь разделим наименьшее общее кратное на значение наибольшего индекса в левой и правой частях уравнения и получим следующие индексы для кислорода.

   Al + 3∙O 2 → 2∙Al 2 O 3

9. Теперь остается уравнять только алюминий в правой части. Для этого в левую часть поставим коэффициент 4.

   4∙Al + 3∙O 2 = 2∙Al 2 O 3

10. После расстановки коэффициентов уравнение химической реакции соответствует закону сохранения массы и между его левой и правой частями можно поставить знак равенства. Расставленные коэффициенты в уравнении обозначают число молекул веществ, участвующих в реакции и получающихся в результате нее, или соотношение данных веществ в молях.

После выработки навыков решения химических уравнений на основе валентностей взаимодействующих элементов, школьный курс химии знакомит с понятием степени окисления и теорией окислительно-восстановительных реакций. Данный тип реакций является наиболее распространенным и в дальнейшем химические уравнения чаще всего решают на основе степеней окисления взаимодействующих веществ. О том, рассказано в соответствующей статье на нашем сайте.

Инструкция

Определите какие вещества взаимодействуют друг с другом в вашей реакции. Запишите их в левой части уравнения. Для примера, рассмотрите химическую реакцию между и серной . Расположите реагенты слева: Al+H2SO4

Итак, запишите в левой части реакции исходные вещества: СН4 + О2.

В правой, соответственно, будут продукты реакции: СО2 + Н2О.

Предварительная запись этой химической реакции будет следующей: СН4 + О2 = СО2 + Н2О.

Уравняйте вышенаписанную реакцию, то есть добейтесь выполнения основного правила: количество атомов каждого элемента в левой и правой частях химической реакции должно быть одинаковым.

Вы видите, что количество атомов углерода совпадает, а количество атомов кислорода и водорода разное. В левой части 4 атома водорода, а в правой - только 2. Поэтому поставьте перед формулой воды коэффициент 2. Получите: СН4 + О2 = СО2 + 2Н2О.

Атомы углерода и водорода уравнены, теперь осталось сделать то же самое с кислородом. В левой части атомов кислорода 2, а в правой – 4. Поставив перед молекулой кислорода коэффициент 2, получите итоговую запись реакции окисления метана: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О.

Уравнение реакции - условная запись химического процесса, при котором одни вещества превращаются в другие с изменением свойств. Для записи химических реакций используют формулы веществ и знания о химических свойствах соединений.

Инструкция

Правильно напишите формулы, в соответствии с их . Например, оксид алюминия Al₂O₃, индекс 3 от алюминия (соответствует его степени окисления в этом соединении) поставьте возле кислорода, а индекс 2 (степень окисления кислорода) возле алюминия.
Если степень окисления +1 или -1, то индекс не ставится. К примеру, вам нужно записать формулу . Нитрат – кислотный остаток азотной кислоты (-NO₃, с.о. -1), аммоний (-NH₄, с.о. +1). Таким образом нитрата аммония - NH₄ NO₃. Иногда степень окисления указывается в названии соединения. Оксид серы (VI) - SO₃, оксид кремния (II) SiO. Некоторые (газы) записываются с индексом 2: Cl₂, J₂, F₂, O₂, H₂ и т.д.

Необходимо знать, какие вещества вступают в реакцию. Видимые реакции: выделение газа, изменение окраски и выпадение осадка. Очень часто реакции проходят без видимых изменений.
Пример 1: реакция нейтрализации
H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O
Гидроксид натрия реагирует с серной кислотой с образованием растворимой соли сульфата натрия и воды. Ион натрия отщепляется и соединяется с кислотным , замещая водород. Реакция проходит без внешних признаков.
Пример 2: йодоформная проба
С₂H₅OH + 4 J₂ + 6 NaOH→CHJ₃↓ + 5 NaJ + HCOONa + 5 H₂O
Реакция идет в несколько этапов. Конечный результат – выпадение кристаллов йодоформа желтого цвета (качественная реакция на ).
Пример 3:
Zn + K₂SO₄ ≠
Реакция невозможна, т.к. в ряду напряжений металлов цинк стоит после калия и не может вытеснять его из соединений.

Закон сохранения массы гласит: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся веществ. Грамотная запись химической реакции – половина . Необходимо расставить коэффициенты. Начните уравнивать с тех соединений, в формулах которых присутствуют большие индексы.
K₂Cr₂O₇ + 14 HCl → 2 CrCl₃ + 2 KCl + 3 Cl₂ + 7 H₂O
Расставлять коэффициенты начните с бихромата калия, т.к. в его формуле содержится наибольший индекс (7).
Такая точность в записи необходима для расчета массы, объема, концентрации, выделившейся энергии и других величин. Будьте внимательны. Запомните наиболее часто встречающиеся формулы и оснований, а также кислотные остатки.

Источники:

• уравнение по химии