Сьогодні ми поговоримо про те, як розставляти коефіцієнти в хімічних рівняннях. Дане питання цікавить не тільки старшокласників загальноосвітніх закладів, але і хлопців, які тільки знайомляться з основними елементами складної і цікавої науки. Якщо на першому етапі зрозуміти, як складати хімічні рівняння, у майбутньому проблем з вирішенням завдань не з'явиться. Давайте розбиратися з самого початку.

Що таке рівняння

Під ним прийнято розуміти умовну запис хімічної реакції, що протікає між вибраними реагентами. Для такого процесу використовують індекси, коефіцієнти, формули.

Алгоритм складання

Як оформити хімічні рівняння? Приклади будь-яких взаємодій можна написати, підсумовуючи вихідні сполуки. Знак рівності свідчить про те, що між реагують речовинами протікає взаємодія. Далі складається формула продуктів за валентністю (ступеня окислення).

Як записати реакцію

Наприклад, якщо потрібно записати хімічні рівняння, що підтверджують властивості метану, вибираємо наступні варіанти:

галогенирование (радикальне взаємодія з елементом VIIA періодичної таблиці Менделєєва Д. І.);

горіння кисні повітря.

Для першого випадку в лівій частині пишемо вихідні речовини, у правій - отримані продукти. Після перевірки числа атомів кожного хімічного елемента отримуємо кінцеву запис процесу, що відбувається. При горінні метану в кисні повітря відбувається екзотермічний процес, в результаті якого утворюється вуглекислий газ і водяна пара. Для того щоб правильно поставити коефіцієнти хімічних рівняннях, використовується закон збереження маси речовин. Починаємо процес зрівняння з визначення кількості атомів вуглецю. Далі проводимо розрахунки для водню і тільки після цього перевіряємо кількість кисню.

ОВР

Складні хімічні рівняння можна зрівняти, озброївшись методом електронного балансу або полуреакций. Пропонуємо послідовність дій, призначену для розстановки коефіцієнтів в реакціях наступних типів:

розкладання;

заміщення.

Спочатку важливо розставити біля кожного елемента в сполуці ступінь окислення. При їх розміщенні необхідно враховувати деякі правила:

У простого речовини вона дорівнює нулю.

У бінарному з'єднанні їх сума дорівнює 0.

У з'єднанні з трьох і більше елементів у першого проявляється позитивна величина, що у крайнього іона – від'ємне значення ступеня окислення. Центральний елемент вираховують математичним шляхом, враховуючи, що в сумі має бути 0.

Далі вибирають ті атоми або іони, у яких змінився показник ступеня окислення. Знаками «плюс» і «мінус» показують кількість електронів (прийнятих, відданих). Далі між ними визначається найменше кратне. При поділі НОК на ці цифри отримують числа. Даний алгоритм і буде відповіддю на питання про те, як розставляти коефіцієнти в хімічних рівняннях.

Перший приклад

Припустимо, дано завдання: «Розставте коефіцієнти в реакції, доповніть пропуски, визначте окисник та відновник». Такі приклади пропонуються випускникам школи, які обрали хімію як ЄДІ.
KMnO 4 + H 2 SO 4 + KBr = MnSO 4 + Br 2 ++ Спробуємо зрозуміти, як розставляти коефіцієнти в хімічних рівняннях, пропонованих майбутнім інженерам і медикам. Після розстановки ступенів окиснення елементів у вихідних речовинах і наявних продуктах отримуємо, що в якості окислювача виступає іон марганцю, а відновні властивості демонструє бромід-іон. Робимо висновок про те, що пропущені речовини не беруть участь в окисно-відновному процесі. Одним з відсутніх продуктів є вода, а другим стане сульфат калію. Після складання електронного балансу завершальним етапом стане постановка коефіцієнтів у рівнянні.

Другий приклад

Наведемо ще один приклад, щоб зрозуміти, як розставляти коефіцієнти в хімічних рівняннях окисно-відновного виду. Припустимо, дана наступна схема: P + HNO 3 = NO 2 + + Фосфор, який за умовою є простою речовиною, проявляє відновні властивості, підвищуючи ступінь окислення +5. Тому одним з пропущених речовин буде фосфорна кислота H 3 PO 4. ОВР передбачає наявність відновника, яким буде виступати азот. Він переходить в оксид азоту (4), утворюючи NO 2 Для того щоб поставити у цій реакції коефіцієнти, складемо електронний баланс. P 0 віддає 5e = P +5 N +5 приймає e = N +4 Враховуючи, що перед азотної кислотою і оксидом азоту (4) повинен стояти коефіцієнт 5 отримуємо готову реакцію: P + 5HNO 3 =5NO 2 + H 2 O + H 3 PO 4 Стереохімічні коефіцієнти в хімії дозволяють вирішувати різноманітні розрахункові задачі.

Третій приклад

Враховуючи, що розстановка коефіцієнтів викликає у багатьох старшокласників труднощі, необхідно відпрацьовувати послідовність дій на конкретних прикладах. Пропонуємо ще один приклад завдання, виконання якого передбачає володіння методикою розстановки коефіцієнтів в окислювально-відновній реакції. H 2 S + HMnO 4 = S + MnO 2 + Особливість запропонованого завдання в тому, що необхідно доповнити пропущений продукт реакції і тільки після цього можна переходити до постановки коефіцієнтів. Після розстановки ступенів окислення у кожного елемента в сполуках можна зробити висновок, що окислювальні властивості проявляє марганець, понижуючий валентність. Відновну здатність запропонованої реакції демонструє сірка, відновлюючись до простої речовини. Після складання електронного балансу нам залишиться тільки розставити коефіцієнти в пропоновану схему процесу. І справу зроблено.

Четвертий приклад

Хімічне рівняння називають повним процесом у тому разі, коли в ньому в повному обсязі дотримується закон збереження маси речовин. Як перевірити цю закономірність? Кількість атомів одного виду, які вступили в реакцію, має відповідати їх числу в продуктах взаємодії. Тільки в цьому випадку можна буде вести мову про повноцінності записаного хімічної взаємодії, можливості його застосування для проведення обчислень, розв'язування розрахункових задач різного рівня складності. Наведемо варіант завдання, який передбачає розміщення в реакції відсутніх стереохимических коефіцієнтів: Si + + HF = H 2 SiF 6 + NO + Складність завдання в тому, що пропущені і вихідні речовини та продукти взаємодії. Після встановлення всіх елементів ступенів окислення бачимо, що відновні властивості виявляє в запропонованому завданні атом кремнію. Серед продуктів реакції присутній азот (II), одним з вихідних сполук є азотна кислота. Логічним шляхом визначаємо, що відсутнім продуктом реакції є вода. Завершальним етапом буде розстановка отриманих стереохимических коефіцієнтів в реакцію. 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 SiF 6 + 4NO + 8 H 2 O

Приклад задачі на рівняння

Потрібно визначити обсяг 10 % розчину хлороводню, щільність якого становить 105 г/мл, необхідний для повної нейтралізації гідроксиду кальцію, що утворюється в процесі гідролізу його карбіду. Відомо, що газ, що виділяється в ході гідролізу, займає обсяг 896 л (н. у.) Для того щоб впоратися з поставленим завданням, необхідно спочатку скласти рівняння процесу гідролізу карбіду кальцію: CaC 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + C 2 H 2 Гідроксид кальцію вступає у взаємодію з хлороводнем, відбувається повна нейтралізація: Ca (OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O Обчислюємо масу кислоти, яка потрібна для даного процесу. Визначаємо об'єм розчину хлороводню. Всі розрахунки по завданню проводяться з урахуванням стереохимических коефіцієнтів, що підтверджує їхню важливість.

На закінчення

Аналіз результатів єдиного державного іспиту з хімії свідчить про те, що завдання, пов'язані з постановкою стереохимических коефіцієнтів у рівняннях, складання електронного балансу, визначення окислювача і відновника викликають серйозні труднощі у сучасних випускників загальноосвітніх шкіл. На жаль, ступінь самостійності сучасних випускників практично мінімальна, тому відпрацювання теоретичної бази, запропонованою педагогом, старшокласники не проводять. Серед типових помилок, які допускають школярі, розставляючи коефіцієнти в реакціях різного типу, багато математичних похибок. Наприклад, не всі вміють знаходити найменше спільне кратне, правильно ділити і множити числа. Причина такого явища в зменшенні кількості годин, що виділяються в освітніх школах на вивчення даної теми. При базовій програмі з хімії у педагогів немає можливості відпрацьовувати зі своїми школярами питання, що стосуються складання електронного балансу окисно-відновному процесі.