ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 8 класс · § 9
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 9. Количественные расчёты по уравнениям химических реакций

Как коэффициенты уравнения связывают порции разных веществ?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Как коэффициенты уравнения связывают порции разных веществ?

Исследуем вместе

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.

01

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.

УчастникКоэффициентПри 0,5 моль Fe₂O₃
Fe₂O₃10,5 моль
H₂31,5 моль
Fe21 моль
H₂O31,5 моль

Коэффициенты задают отношения количеств веществ. Эти отношения не являются отношениями масс.

02

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.

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.

03

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.

04

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.

Соберём главное

Шесть выводов

01Коэффициенты задают отношения количеств веществ. Эти отношения не являются отношениями масс.
02Искомое количество находят через отношение коэффициентов. В числителе ставят коэффициент искомого вещества.
03Расчёт опирается на уравненную реакцию. Правильная арифметика не компенсирует неверные коэффициенты.
04Количество вещества служит промежуточным звеном расчёта. Прямые отношения объёмов применимы к газам при одинаковых условиях.
05Молярные массы переводят граммы в моли и обратно. Коэффициенты выполняют переход между разными веществами.
06Расчёт требует правильных формул и полного уравнения. Ошибка в балансе меняет весь количественный результат.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Что связывают коэффициенты уравнения?
2. В Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O отношение n(H₂):n(Fe) равно…
3. Из 6 моль H₂ по этой реакции получается…
4. Что делают перед количественным расчётом?
5. Как перейти от n(A) к n(B)?
6. Почему нельзя читать коэффициенты как граммы?
7. Для 2H₂ + O₂ → 2H₂O из 1 моль O₂ получают…
8. Когда допустимо сравнение газовых объёмов по коэффициентам?
9. Какой путь верен от массы A к массе B?
10. Какое предположение нужно для расчёта по одному реагенту?

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
↑

Загрузка прогресса…