§ 12. Составление уравнений химических реакций

Исследуем вместе

Как появляется уравнение

Проходи готовый разбор шаг за шагом. Цветные счётчики показывают, что изменяет каждый коэффициент.

Схематическая модель: размеры частиц и расстояния условны.

Сначала правильные формулы

Составление уравнения начинают со схемы: какие вещества вступают в реакцию и какие образуются. Для меди и кислорода продуктом в рассматриваемом примере служит оксид меди(II): Cu + O₂ → CuO. На этом этапе атомов по сторонам может быть неодинаковое количество.

Формулы должны быть установлены до подбора коэффициентов. Индексы описывают состав вещества; менять их ради удобства нельзя. Равенство добиваются числами перед формулами. Условия реакции, например нагревание, указывают отдельно.

Названия

Медь + кислород → оксид меди(II)

Формулы

Cu + O₂ → CuO

Подсчёт

Cu: 1 и 1; O: 2 и 1

Правильные формулы — основа уравнения. Коэффициенты подбирают после того, как определены реагенты и продукты.

Пример: окисление меди

В схеме Cu + O₂ → CuO кислорода слева два атома, справа один. Ставим 2 перед CuO: теперь кислорода поровну, но справа два атома Cu. Ставим 2 перед Cu и получаем 2Cu + O₂ → 2CuO.

Завершающий шаг — независимая проверка каждого элемента. Для Cu получается 2 = 2, для O — 2 = 2. Коэффициент 1 перед O₂ не пишут. Коэффициенты 4, 2, 4 тоже сохраняли бы атомы, но стандартно используют наименьшие целые числа 2, 1, 2.

Схема

Cu + O₂ → CuO

Уравниваем O

Cu + O₂ → 2CuO

Уравниваем Cu

2Cu + O₂ → 2CuO

Проверяем

Cu: 2 = 2; O: 2 = 2

Коэффициент перед формулой умножает весь её состав. После каждого изменения нужно проверять затронутые элементы.

Модель молекулы кислорода O₂

Два атома O образуют молекулу простого вещества O₂.

Adam Rędzikowski · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.

Горение магния
Горение магния сопровождается ярким светом и образованием оксида магния.
Alvy16 · Wikimedia Commons · CC BY 4.0. Без изменений.

Пример: горение метана

При полном сгорании метана образуются углекислый газ и вода: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O. Углерод уже согласован. Четырём H слева соответствуют две молекулы воды справа, поэтому перед H₂O ставят 2.

Теперь справа четыре атома O: два в CO₂ и два в 2H₂O. Для них нужны две молекулы O₂. Итоговая запись CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O содержит по одному C, четырём H и четырём O с каждой стороны.

Элемент	Слева в итоговом уравнении	Справа
C	1 в CH₄	1 в CO₂
H	4 в CH₄	2 · 2 = 4 в воде
O	2 · 2 = 4	2 + 2 = 4

В сложной схеме удобно последовательно согласовывать элементы. Итоговую запись проверяют целиком, а не по последнему изменённому коэффициенту.

Уравнения помогают управлять превращениями

Уравнение связывает наблюдаемый процесс с составом веществ. Оно показывает, какие реагенты необходимы и какие продукты могут образоваться. При этом сама запись не сообщает, как быстро идёт реакция: скорость и условия изучают отдельно.

Химические реакции обеспечивают получение металлов, удобрений, лекарств и энергии. Нежелательные превращения — например, коррозию — стараются замедлить защитными покрытиями и изменением условий. Важно различать желаемый продукт и сопутствующие вещества, которые могут требовать очистки или улавливания.

Полезный процесс

Получение нужного вещества: выбирают реагенты и поддерживают условия.

Нежелательный процесс

Разрушение материала: ограничивают контакт с реагентами и защищают поверхность.

Уравнения помогают описывать полезные и нежелательные превращения. Практическое управление реакцией требует знания условий её протекания.

Соберём главное

Шесть выводов

01Правильные формулы — основа уравнения. Коэффициенты подбирают после того, как определены реагенты и продукты.

02Коэффициент перед формулой умножает весь её состав. После каждого изменения нужно проверять затронутые элементы.

03В сложной схеме удобно последовательно согласовывать элементы. Итоговую запись проверяют целиком, а не по последнему изменённому коэффициенту.

04Уравнения помогают описывать полезные и нежелательные превращения. Практическое управление реакцией требует знания условий её протекания.

05Минимальные целые коэффициенты делают запись стандартной. Общий множитель сокращают, если он есть у всех коэффициентов.

06Число разных веществ и число молекул не совпадают. Две молекулы воды представляют один вид продукта.

Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5

1. С чего начинают составление уравнения?

С правильных формул реагентов и продуктовС изменения индексов на случайныеС выбора цвета стрелкиС удаления всех газов

2. Почему нельзя заменять CuO на CuO₂ ради баланса?

Коэффициенты перестанут быть числамиИзменится состав веществаУвеличится размер текстаКислород исчезнет из мира

3. Каковы минимальные коэффициенты в Cu + O₂ → CuO?

1, 2, 12, 2, 12, 1, 21, 1, 1

4. Сколько атомов Cu в 2CuO?

1432

5. Какой коэффициент перед H₂O в полном горении CH₄?

2134

6. Какой коэффициент перед O₂ в CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O после уравнивания?

3214

7. Что уравнение само по себе не сообщает?

Формулы реагентовСоотношение частицСкорость реакцииФормулы продуктов

8. Зачем защищают металл покрытием?

Создают новые атомы металлаМеняют символ FeПревращают любую реакцию в физическуюОграничивают условия нежелательных реакций

9. Как проверяют готовое уравнение?

Считают атомы каждого элемента с обеих сторонСчитают только молекулыСравнивают только число веществПроверяют только последний коэффициент

10. Почему выбирают коэффициенты 2, 1, 2, а не 4, 2, 4?

Кислород не может иметь коэффициент 2Используют наименьшие целые числаВторой набор нарушает сохранение атомовЧётные числа запрещены

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 7 класс», § 12. Материал переработан для объяснения; источник: 7 класс. Химия — § 12. Составление уравнений химических реакций.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах