Handige tips

Les 13

Pin
Send
Share
Send
Send


Een chemische vergelijking is een voorwaardelijke registratie van een proces dat plaatsvindt tijdens een chemische reactie. De wet van behoud van massa sluit het verschijnen van nieuwe atomen en de vernietiging van oude atomen tijdens een chemische reactie uit. Het aantal atomen in de reagentia moet dus gelijk zijn aan het aantal atomen in de producten van een chemische reactie. De onderstaande gids helpt u te begrijpen hoe u chemische vergelijkingen kunt oplossen.

Methode 1 Traditionele methode

  1. 1 Noteer de vergelijking die u nodig hebt om te balanceren. We zullen bijvoorbeeld de volgende vergelijking gebruiken: C3H8 + O2 -> H2O + CO2Dit is een propaanverbrandingsreactie (C3H8) in aanwezigheid van zuurstof om koolstofdioxide en water te vormen.
  2. 2 Noteer het aantal atomen aan elke kant van de vergelijking. Besteed aandacht aan de index van elk van de atomen, hij is het die hun nummer aangeeft.
    • Linkerkant: 3 koolstofatomen, 8 waterstofatomen en 2 zuurstofatomen.
    • Rechterkant: 1 koolstofatoom, 2 waterstofatomen en 3 zuurstofatomen.
  3. 3 Maak aan het einde altijd de waterstof- en zuurstofatomen gelijk. Dit betekent dat je moet beginnen met koolstofatomen.
  4. 4 Voeg de coëfficiënt toe aan het koolstofatoom aan de rechterkant van de vergelijking om het in evenwicht te brengen met de drie atomen aan de linkerkant.3H8 + O2 -> H2O + 3 CO2
    • De coëfficiënt 3 voor het koolstofatoom aan de rechterkant van de vergelijking geeft het aantal atomen op dezelfde manier aan als de index 3 onder het koolhydraatatoom aan de linkerkant van de vergelijking.
    • In de chemische vergelijking kunnen alleen de coëfficiënten worden aangepast, terwijl de indices in geen geval kunnen worden gewijzigd.
  5. 5 Breng nu de waterstofatomen in evenwicht. Er zijn 8 atomen aan de rechterkant van de vergelijking, respectievelijk, hetzelfde aantal waterstofatomen moet aan de linkerkant zijn.3H8 + O2 -> 4 uur2O + 3CO2
    • Aan de rechterkant van de vergelijking hebben we een coëfficiënt van 4 toegevoegd voor waterstof, omdat deze al een index van 2 heeft.
    • Dus, het vermenigvuldigen van de coëfficiënt 4 met index 2, krijgen we 8 atomen.
  6. 6 andere 6 zuurstofatomen zijn afgeleid van 3CO2. (3x2 = 6 zuurstofatomen + nog eens 4 = 10)
  7. 7 Breng aan het einde de zuurstofatomen in evenwicht.
    • Door indices toe te voegen voor de moleculen van stoffen aan de rechterkant van de vergelijking, hebben we ook het aantal zuurstofatomen gewijzigd. Nu hebben we 4 zuurstofatomen in de moleculen water en 6 zuurstofatomen in de moleculen koolstofdioxide (koolstofdioxide). Samen zullen het 10 atomen zijn.
    • Dan moeten we de coëfficiënt 5 voor het zuurstofmolecuul aan de linkerkant van de vergelijking plaatsen. We krijgen dus 10 zuurstofatomen aan elke kant van de vergelijking.

C3H8 + 5 O2 -> 4H2O + 3CO2. Nu is het aantal koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen hetzelfde aan beide zijden van de vergelijking. Dus je vergelijking is evenwichtig.

Chemische vergelijking

De verbrandingsreactie van methaan CH4 in zuurstof O2 kooldioxide CO2 en water H2O. Deze reactie kan worden beschreven chemische vergelijking:

Laten we proberen meer informatie uit de chemische vergelijking te halen dan alleen een indicatie producten en reagentia reactie. De chemische vergelijking (1) is onvolledig en geeft daarom geen informatie over hoeveel O-moleculen2 uitgegeven per 1 molecuul CH4 en hoeveel CO-moleculen2 en H20 is het resultaat. Maar als we de numerieke coëfficiënten voor de overeenkomstige moleculaire formules noteren die aangeven hoeveel moleculen van elke soort bij de reactie betrokken zijn, krijgen we complete chemische vergelijking reactie.

Om de voorbereiding van chemische vergelijking (1) te voltooien, moet een eenvoudige regel worden onthouden: hetzelfde aantal atomen van elke soort moet aanwezig zijn aan de linker- en rechterkant van de vergelijking, omdat tijdens de chemische reactie geen nieuwe atomen ontstaan ​​en bestaande niet worden vernietigd. Deze regel is gebaseerd op de wet van behoud van massa, die we in het begin van dit hoofdstuk hebben onderzocht.

Chemische egalisatie

Chemische egalisatie het is noodzakelijk om het maximale uit een eenvoudige chemische vergelijking te halen. Laten we dus verder gaan met het direct vereffenen van reactie (1): kijk nogmaals naar de chemische vergelijking, precies naar de atomen en moleculen aan de rechter- en linkerkant. Het is gemakkelijk op te merken dat drie soorten atomen bij de reactie betrokken zijn: koolstof C, waterstof H en zuurstof O. Laten we het aantal atomen van elke soort aan de rechter- en linkerkant van de chemische vergelijking berekenen en vergelijken.

Laten we beginnen met koolstof. Aan de linkerkant maakt één C-atoom deel uit van het CH-molecuul4en aan de rechterkant is één C-atoom onderdeel van CO2. Het aantal koolstofatomen valt dus samen in de linker en rechter delen, dus laten we het met rust. Maar voor de duidelijkheid plaatsen we een coëfficiënt van 1 voor moleculen met koolstof, hoewel dit niet nodig is:

Vervolgens gaan we over tot de berekening van de waterstofatomen H. Aan de linkerkant zijn er 4 H-atomen (in kwantitatieve zin, H4 = 4H) in de samenstelling van het CH-molecuul4en rechts - slechts 2 H-atomen in het H-molecuul2O, dat twee keer minder is dan aan de linkerkant van de chemische vergelijking (2). We zullen bellen! Plaats hiervoor de coëfficiënt 2 voor het molecuul H2O. Nu zullen we 4 waterstofmoleculen H in onze reagentia en producten hebben:

Merk op dat de coëfficiënt 2, die we hebben genoteerd voor het watermolecuul H2O om waterstof H gelijk te maken, neemt 2 maal alle atomen in zijn samenstelling toe, d.w.z. 2H2O is 4H en 20. Welnu, het lijkt te zijn uitgezocht, het blijft om het aantal zuurstofatomen O in de chemische vergelijking te berekenen en te vergelijken (3). Het is onmiddellijk duidelijk dat aan de linkerkant van de O-atomen er precies 2 keer minder zijn dan aan de rechterkant. Nu weet je zelf al hoe je de chemische vergelijkingen moet egaliseren, dus schrijf het eindresultaat meteen op:

Zoals u kunt zien, is de gelijkstelling van chemische reacties niet zo lastig, en het is hier geen chemie belangrijk, maar wiskunde. Vergelijking (4) wordt genoemd complete vergelijking chemische reactie, omdat het de wet van behoud van massa in acht neemt, d.w.z. het aantal atomen van elke variëteit die de reactie aangaat valt precies samen met het aantal atomen van deze variëteit aan het einde van de reactie. Elk deel van deze complete chemische vergelijking bevat 1 koolstofatoom, 4 waterstofatomen en 4 zuurstofatomen. Het is echter de moeite waard om een ​​paar belangrijke punten te begrijpen: een chemische reactie is een complexe opeenvolging van afzonderlijke tussenliggende fasen, en daarom kan men vergelijking (4) bijvoorbeeld niet interpreteren in de zin dat 1 methaanmolecuul tegelijkertijd moet botsen met 2 zuurstofmoleculen. De processen die plaatsvinden tijdens de vorming van reactieproducten zijn veel gecompliceerder. Het tweede punt: de volledige reactievergelijking zegt niets over het moleculaire mechanisme, dat wil zeggen over de opeenvolging van gebeurtenissen die zich tijdens het verloop op moleculair niveau voordoen.

Coëfficiënten in de vergelijkingen van chemische reacties

Nog een goed voorbeeld van hoe te regelen coëfficiënten in de vergelijkingen van chemische reacties: Trinitrotolueen (TNT) C7H5N3O6 combineert krachtig met zuurstof om H te vormen2O CO2 en N2. We schrijven de reactievergelijking, die we gelijk zullen maken:

Het is gemakkelijker om een ​​volledige vergelijking op te stellen op basis van twee TNT-moleculen, omdat de linkerkant een oneven aantal waterstof- en stikstofatomen bevat en het even deel rechts is:

  • 2C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2 (6)

Dan is het duidelijk dat 14 koolstofatomen, 10 waterstofatomen en 6 stikstofatomen zouden moeten veranderen in 14 koolstofdioxidemoleculen, 5 watermoleculen en 3 stikstofmoleculen:

Beide delen bevatten nu hetzelfde aantal van alle atomen behalve zuurstof. Van de 33 zuurstofatomen aan de rechterkant van de vergelijking, worden 12 geleverd door twee initiële TNT-moleculen en de resterende 21 moeten worden geleverd door 10,5 O-moleculen2. De volledige chemische vergelijking ziet er dus uit als:

Je kunt beide delen met 2 vermenigvuldigen en een geheel getalcoëfficiënt van 10,5 verwijderen:

Maar dit kan niet worden gedaan, omdat alle coëfficiënten van de vergelijking niet geheel hoeven te zijn. Het is nog juister om een ​​vergelijking te maken op basis van één TNT-molecuul:

De volledige chemische vergelijking (9) bevat veel informatie. Allereerst geeft het de startmaterialen aan - reagentiaook de producten reactie. Bovendien laat het zien dat in de loop van de reactie alle atomen van elke soort afzonderlijk worden bewaard. Als we beide zijden van vergelijking (9) vermenigvuldigen met het Avogadro-getal NEen= 6.022 · 10 23, we kunnen stellen dat 4 mol TNT reageert met 21 mol O2 met de vorming van 28 mol CO210 mol H2O en 6 mol N2.

Er is nog een chip. Met behulp van het periodiek systeem bepalen we de molecuulgewichten van al deze stoffen:

  • C7H5N306 = 227,13 g / mol
  • 02 = 31.999 g / mol
  • C02 = 44.010 g / mol
  • H20 = 18,015 g / mol
  • N2 = 28,013 g / mol

Nu zal vergelijking 9 ook aangeven dat 4 · 227,13 g = 908,52 g TNT 21 · 31.999 g = 671,98 g zuurstof nodig heeft voor de volledige reactie en als resultaat 28 · 44,010 g = 1232,3 g CO wordt gevormd210 - 18,015 g = 180,15 g H2O en 6 - 28,013 g = 168,08 g N2. Controleer of de massa-instandhoudingswet in deze reactie van toepassing is:

reagentiaproducten
908,52 g TNT1232,3 g CO2
671,98 g C02180,15 g H20
168,08 g N2
in totaal1580,5 g1580,5 g

Maar niet noodzakelijkerwijs moeten individuele moleculen bij de chemische reactie worden betrokken. Bijvoorbeeld de reactie van kalksteen CaCO 3 en zoutzuur HCl, met de vorming van een waterige oplossing van calciumchloride CaCl 2 en kooldioxide CO 2:

Chemische vergelijking (11) beschrijft de reactie van calciumcarbonaat CaCO3 (kalksteen) en zoutzuur HC1 om een ​​waterige oplossing van calciumchloride CaCl te vormen2 en kooldioxide CO2. Deze vergelijking is voltooid, omdat het aantal atomen van elke soort in de linker- en rechterdelen hetzelfde is.

De betekenis van deze vergelijking op macroscopisch (molair) niveau is als volgt: 1 mol of 100,09 g CaCO3 vereist 2 mol of 72,92 g HC1 om de reactie te voltooien, resulterend in 1 mol CaCl2 (110,99 g / mol), CO2 (44,01 g / mol) en H2O (18,02 g / mol). Aan de hand van deze numerieke gegevens kan eenvoudig worden geverifieerd dat aan de massabeschermingswetgeving is voldaan.

De interpretatie van vergelijking (11) op microscopisch (moleculair) niveau is niet zo duidelijk, omdat calciumcarbonaat een zout is, geen moleculaire verbinding, en daarom kan chemische vergelijking (11) niet worden begrepen in de zin dat 1 molecuul calciumcarbonaat CaCO3 reageert met 2 moleculen HC1. Bovendien dissocieert het HCl-molecuul in oplossing in het algemeen (ontbindt) in H + en Cl - ionen. Een nauwkeuriger beschrijving van wat er in deze reactie op moleculair niveau gebeurt, geeft dus de vergelijking:

Hier wordt tussen haakjes de fysieke toestand van elk soort deeltjes afgekort (tv. - moeilijk aq. - gehydrateerd ion in een waterige oplossing, stad - gas Well. - vloeistof).

Vergelijking (12) toont dat vast CaCO3 reageert met twee gehydrateerde H + -ionen en vormt een positief ion Ca2 +, CO2 en H2O. Vergelijking (12) geeft, net als andere complete chemische vergelijkingen, geen idee van het moleculaire mechanisme van de reactie en is minder handig voor het berekenen van de hoeveelheid stoffen, maar geeft een betere beschrijving van wat er op microscopisch niveau gebeurt.

Bevestig de kennis die is opgedaan bij het opstellen van chemische vergelijkingen door onafhankelijk een voorbeeld met een oplossing te onderzoeken:

Ik hoop uit les 13 "Chemische vergelijkingen opstellen»Je hebt iets nieuws voor jezelf geleerd. Als je vragen hebt, schrijf ze dan in de comments.

instructies

Om een ​​chemische reactie te egaliseren, voert u de reactievergelijking in en klikt u op de knop Equate. De opgeloste vergelijking verschijnt bovenaan.

  • Gebruik hoofdletters voor het eerste teken van het element en kleine letters voor het tweede teken. Voorbeelden: Fe, Au, Co, Br, C, O, N, F.
  • Ion-ladingen worden nog niet ondersteund en worden niet in aanmerking genomen.
  • Verplaats onveranderlijke groepen in de gewrichten om dubbelzinnigheid te voorkomen. C6H5C2H5 + O2 = C6H5OH + CO2 + H2O zal bijvoorbeeld niet gelijk worden, maar XC2H5 + O2 = XOH + CO2 + H2O zal gelijk worden.
  • Tussenafstanden [zoals (s) (aq) of (g)] zijn niet vereist.
  • U kunt haakjes () en vierkante haken [] gebruiken.

Balansvoorbeeld van chemische vergelijking

Stap 1

Vergelijk items aan de linker- en rechterkant

elementLinkerkantRechterkant
N21
H23

Stap 2

Voeg 2 toe aan de rechterkant om de chemische vergelijking in evenwicht te brengen.

elementLinkerkantRechterkant
N22
H26

Stap 3

Voeg 3 toe aan het H-element aan de linkerkant van de vergelijking.
Vergelijking: N2 + 3H2 = 2NH3

Bekijk de video: LES 13 Stopafstand (September 2021).

Pin
Send
Share
Send
Send