§ 5. Схема хімічної реакції. Хімічне рівняння.

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Що називають схемою хімічної реакції?

Схемою хімічної реакції називають умовний запис хімічного перетворення за допомогою назв або хімічних формул реагентів і продуктів.

Як перетворити схему реакції на хімічне рівняння?

Щоб перетворити схему на рівняння, необхідно порівняти кількість атомів кожного елемента в лівій і правій частинах запису, дібрати та розставити коефіцієнти перед формулами речовин, а потім замінити стрілку знаком рівності.

Чому в період становлення хімічної науки дослідники відмовилися від алхімічних символів?

На мою думку, вчені відмовилися від алхімічних символів, тому що вони були надто складними, не мали єдиного стандарту та не відображали реального складу речовин, що заважало розвитку хімії як точної науки.

Назвіть хімічні елементи, якими утворені реагент і продукти наведеної реакції.

Реагент (крейда $CaCO_3$) та продукти (негашене вапно $CaO$ і вуглекислий газ $CO_2$) утворені трьома хімічними елементами: Кальцієм, Карбоном та Оксигеном.

Запишіть схему хімічної реакції, у якій реагентами є гази амоніак $NH_3$ і кисень, а продуктами — газ $NO$ і пара.

Схема зазначеної реакції за умов нагрівання та наявності платини виглядає так:
$NH_3 + O_2 \xrightarrow{t, Pt} NO + H_2O$

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про схему хімічної реакції та хімічне рівняння.

Схема хімічної реакції — це умовний запис, який показує лише якісний склад реагентів і продуктів без дотримання закону збереження маси. Хімічне рівняння, на відміну від схеми, є повним кількісним описом реакції, де за допомогою коефіцієнтів урівняно кількість атомів кожного елемента в обох частинах запису.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Я сформулював таке запитання: «Чи можна вважати запис реакції правильним, якщо замість коефіцієнтів ми просто змінимо індекси у формулах продуктів для рівності атомів?». Мої однокласники відповіли, що так робити не можна, бо зміна індексу означає створення зовсім іншої речовини, якої немає в цій реакції. На мою думку, це абсолютно правильне твердження, тому я оцінив їхню відповідь як відмінну. Я вважаю так, тому що індекси визначають хімічну природу сполуки, а наше завдання в рівнянні — показати лише кількість молекул уже відомих речовин.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

42. Чим відрізняється хімічне рівняння від схеми реакції?

Хімічне рівняння відрізняється від схеми тим, що воно відповідає закону збереження маси речовин і містить коефіцієнти перед формулами. У схемі між лівою та правою частинами ставлять стрілку ($\rightarrow$), а в рівнянні — знак рівності ($=$).

43. Прокоментуйте додаткові позначки в схемах реакцій і складіть відповідні хімічні рівняння:
а) $AgCl \xrightarrow{h\nu} Ag + Cl_2\uparrow$; $Fe_2O_3 + C \xrightarrow{t} Fe + CO\uparrow$;
б) $N_2 + H_2 \xrightarrow{t, p, Pt} NH_3$; $Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + NaOH$.

Додаткові позначки вказують на умови перебігу реакцій: $h\nu$ — освітлення, $t$ — нагрівання, $p$ — підвищений тиск, $Pt$ — наявність платини як каталізатора; стрілка вгору ($\uparrow$) означає виділення газу, а стрілка вниз ($\downarrow$) — утворення осаду.

Відповідні хімічні рівняння:
а)
$2AgCl \xrightarrow{h\nu} 2Ag + Cl_2\uparrow$
$Fe_2O_3 + 3C \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO\uparrow$

б)
$N_2 + 3H_2 \xrightarrow{t, p, Pt} 2NH_3$
$Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaOH$

44. Прочитайте хімічне рівняння: $2FeCl_3 + 3Ba(OH)_2 = 2Fe(OH)_3\downarrow + 3BaCl_2$.

Дві формульні одиниці ферум(ІІІ) хлориду взаємодіють із трьома формульними одиницями барій гідроксиду з утворенням двох формульних одиниць ферум(ІІІ) гідроксиду, що випадає в осад, та трьох формульних одиниць барій хлориду.

ВИКОНАЙМО ВПРАВУ

45. Допишіть пропущені коефіцієнти в хімічних рівняннях:
а) $2B + S \xrightarrow{t} B_2S_3$; $Li_2O + 2HBr = LiBr + H_2O$;
б) $Al + HCl = 2AlCl_3 + H_2\uparrow$; $4HNO_3 \xrightarrow{t} NO_2\uparrow + O_2\uparrow + H_2O$.

а)
$2B + 3S \xrightarrow{t} B_2S_3$
$Li_2O + 2HBr = 2LiBr + H_2O$

б)
$2Al + 6HCl = 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$
$4HNO_3 \xrightarrow{t} 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow + 2H_2O$

46. Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння:
а) $Cr(OH)_3 \xrightarrow{t} Cr_2O_3 + H_2O\uparrow$; $Na + H_2O \rightarrow NaOH + H_2\uparrow$;
б) $CaH_2 + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow$; $Ba(OH)_2 + P_2O_5 \rightarrow Ba_3(PO_4)_2 + H_2O$.

а)
$2Cr(OH)_3 \xrightarrow{t} Cr_2O_3 + 3H_2O\uparrow$
$2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2\uparrow$

б)
$CaH_2 + 2H_2O = Ca(OH)_2 + 2H_2\uparrow$
$3Ba(OH)_2 + P_2O_5 = Ba_3(PO_4)_2 + 3H_2O$

47. Запишіть замість крапок формули простих речовин і складіть хімічні рівняння:
а) $\dots + \dots \xrightarrow{t} PCl_5$; $\dots + \dots \xrightarrow{t} B_2O_3$;
б) $\dots + \dots \xrightarrow{t} HCl$; $\dots + \dots \xrightarrow{t} CF_4$.

а)
$P_4 + 10Cl_2 \xrightarrow{t} 4PCl_5$ (або $2P + 5Cl_2 \xrightarrow{t} 2PCl_5$)
$4B + 3O_2 \xrightarrow{t} 2B_2O_3$

б)
$H_2 + Cl_2 \xrightarrow{t} 2HCl$
$C + 2F_2 \xrightarrow{t} CF_4$

АНАЛІЗУЙМО

48. В одному фантастичному оповіданні йдеться про людину, яка винайшла синтезатор молекул — пристрій, що синтезує молекули з інших молекул. Формули всіх частинок закладають у програму пристрою. Визначте, скільки молекул вуглекислого газу і води знадобиться для синтезу кожної молекули лимонної кислоти $C_3H_4(OH)(COOH)_3$. Атоми якого хімічного елемента і в якій кількості виявляться зайвими?

Для синтезу однієї молекули лимонної кислоти, загальна формула якої $C_6H_8O_7$, знадобиться 6 молекул вуглекислого газу ($CO_2$) для забезпечення 6 атомів Карбону та 4 молекули води ($H_2O$) для забезпечення 8 атомів Гідрогену.
У результаті в реакцію вступить 16 атомів Оксигену ($6 \times 2 = 12$ від $CO_2$ та $4 \times 1 = 4$ від $H_2O$). Оскільки в молекулі лимонної кислоти міститься лише 7 атомів Оксигену, то $16 - 7 = 9$ атомів цього елемента виявляться зайвими.

У КОМАНДІ

49. Поясніть, чим хімічне рівняння подібне до математичного рівняння, а чим відрізняється від нього.

На мою думку, хімічне рівняння подібне до математичного тим, що воно має ліву та праву частини, які обов’язково повинні бути збалансовані (у хімії — за кількістю атомів кожного елемента). Проте головна відмінність полягає в тому, що хімічне рівняння описує якісне перетворення одних речовин на інші за допомогою хімічних символів, тоді як математичне рівняння оперує абстрактними числами та змінними для вираження кількісних відношень.

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

50. Обчисліть масу негашеного вапна, яку було одержано після тривалого прожарювання крейди масою 50 г, якщо, крім вапна, утворився вуглекислий газ масою 22 г.

Згідно із законом збереження маси речовин, сумарна маса продуктів реакції повинна дорівнювати масі реагентів.
Рівняння масового балансу:
$m(\text{крейда}) = m(\text{негашене вапно}) + m(\text{вуглекислий газ})$
$50\text{ г} = x + 22\text{ г}$
$x = 50 - 22 = 28\text{ г}$
Відповідь: 28 г.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

51. Випишіть ключові слова і словосполучення із тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Для укладання словничка я вибрав такі ключові терміни: схема хімічної реакції (scheme of chemical reaction), хімічне рівняння (chemical equation), реагенти (reactants), продукти реакції (products), закон збереження маси речовин (law of conservation of mass), коефіцієнт (coefficient), хімічна формула (chemical formula), умови перебігу реакції (reaction conditions).

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

52. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Таблиця для оцінювання результатів вивчення теми може мати такий вигляд: