Коэффициенты — мост между молями
Выбери маршрут и измени исходную величину. На схеме появятся все три шага и единицы измерения.
Единицы показаны в выбранном маршруте и на схеме. Объём газа относится к нормальным условиям. Показанные числа округлены; промежуточный расчёт сохраняет точность.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Коэффициенты связывают количества
Уравнение Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O показывает не только состав, но и соотношение количеств. На 1 моль Fe₂O₃ требуется 3 моль H₂, образуются 2 моль Fe и 3 моль H₂O. Массы при этом не относятся как 1 : 3 : 2 : 3.
Коэффициенты работают как масштабируемый набор. Если взять половину указанного количества оксида, все связанные количества уменьшатся вдвое. При этом предполагается, что остальные реагенты доступны в нужном количестве и выбранная реакция протекает полностью.
| Участник | Коэффициент | При 0,5 моль Fe₂O₃ |
|---|---|---|
| Fe₂O₃ | 1 | 0,5 моль |
| H₂ | 3 | 1,5 моль |
| Fe | 2 | 1 моль |
| H₂O | 3 | 1,5 моль |
Коэффициенты задают отношения количеств веществ. Эти отношения не являются отношениями масс.
Общая пропорция для двух веществ
Если коэффициенты веществ A и B равны a и b, то n(B) = n(A) · b/a. Восстановление 0,3 моль Fe₂O₃ даёт 0,6 моль Fe: умножаем на 2/1. Для H₂ используем другое отношение — 3/1, получая 0,9 моль.
Сначала подписывают, какое вещество известно, а какое ищут. Это помогает не перевернуть дробь. Числитель отношения всегда соответствует искомому веществу, знаменатель — известному; сама формула вещества при вычислении не меняется.
Общая зависимость
n(B) / n(A) = b/a
Железо
n(Fe) = 0,3 · 2/1 = 0,6 моль
Водород
n(H₂) = 0,3 · 3/1 = 0,9 моль
Искомое количество находят через отношение коэффициентов. В числителе ставят коэффициент искомого вещества.
Модель молекулы водорода H₂
Простое вещество водород состоит из двухатомных молекул H₂.
Hoa112008 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Ржавчина на поверхности железа
Коррозия железа показывает превращение вещества; ржавчина имеет сложный состав и не является одним чистым оксидом.
Titus Tscharntke · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
До расчёта нужно уравнять реакцию
Неуравненная схема не задаёт верной количественной связи. Запись Cu + O₂ → CuO сначала превращают в 2Cu + O₂ → 2CuO. Только теперь можно утверждать, что на 2 моль Cu требуется 1 моль O₂.
Изменение индексов ради равенства разрушает смысл задачи: CuO₂ было бы другим веществом. После подбора коэффициентов пересчитывают каждый элемент. Даже аккуратная арифметика не исправит неверную химическую основу расчёта.
Определи продукты
CuO — оксид меди(II)
Запиши схему
Cu + O₂ → CuO
Уравняй
2Cu + O₂ → 2CuO
Возьми отношение
n(O₂)/n(Cu) = 1/2
Расчёт опирается на уравненную реакцию. Правильная арифметика не компенсирует неверные коэффициенты.
Единый маршрут для разных данных
Масса, объём газа и число частиц переводятся в количество n. Затем по коэффициентам переходят к количеству другого вещества и из него получают требуемую величину. Этот маршрут работает в обоих направлениях: от реагента к продукту и обратно.
Если оба выбранных вещества — газы при одинаковых условиях, отношение их объёмов равно отношению количеств. Для твёрдого оксида или жидкой воды такое сокращение не применяют. Условия и агрегатные состояния поэтому читают вместе с числовыми данными.
Известная величина
m, V газа или N
Количество A
Через M, Vₘ или Nₐ
Количество B
По коэффициентам реакции
Ответ
m, V газа или N вещества B
Количество вещества служит промежуточным звеном расчёта. Прямые отношения объёмов применимы к газам при одинаковых условиях.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 9. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 09. Количественные расчеты.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