Хімія. Повторне видання. 8 клас. Григорович

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 29. Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій

Пригадайте: способи обчислення кількості речовини за відомою масою або об'ємом (за § 22-24).

Коли кухар готує будь-яку страву, він відповідно до рецепта змішує продукти в чітко визначеному співвідношенні. Так само й хімік перед проведенням хімічної реакції має вирішити, у якому масовому співвідношенні слід змішати реагенти та обчислити масу продукту, що має утворитися.

Такі розрахунки можна здійснити за допомогою рівнянь хімічних реакцій. Якщо відомо масу одного з учасників реакції, то можна визначити маси всіх інших речовин — і реагентів, і продуктів реакції.

Хімічне рівняння показує, які речовини та в якому співвідношенні взаємодіють, а також у якому співвідношенні утворюються продукти реакції. Наприклад, рівняння реакції взаємодії водню з азотом

Ν2 + 3Η2 = 2ΝΗ3

показує, що три молекули водню Н2 взаємодіють з однією молекулою азоту Ν2з утворенням двох молекул амоніаку NH3 (мал. 29.1).

Мал. 29.1. Схематичне зображення кількісного співвідношення реагентів і продуктів реакції синтезу амоніаку

Таке саме співвідношення буде і для кількості речовини всіх сполук у реакції: три молі водню вступає в реакцію з одним молем азоту, і при цьому утворюється два молі амоніаку.

Якщо для проведення реакції взяти не три молі водню, а будь-яку іншу кількість (наприклад, 3х моль), то кількість азоту, що прореагував, буде в три рази меншою, ніж кількість водню, тобто n(N2) = х моль:

n(H2) : n(N2) = 3х : х = 3 : 1

Отже, речовини вступають у хімічні реакції в кількостях, що пропорційні їх коефіцієнтам у рівнянні реакції (стехіометричним коефіцієнтам). Інакше кажучи, співвідношення кількостей реагентів (у молях) дорівнює співвідношенню відповідних коефіцієнтів у рівнянні реакції.

Розглянемо рівняння реакції горіння сірководню:

2H2S + 3О2 = 2SO2 + 2Н2О

Із нього видно, що два молі гідроген сульфіду реагує з трьома молями кисню з утворенням двох молей сірчистого газу і двох молей води. Якщо в реакцію вступає х моль сірководню, то співвідношення реагентів і продуктів реакції виглядає так:

Отже, для будь-якої хімічної реакції, котру можна описати рівнянням:

аА + bВ = сС

справедливим є співвідношення для кількості речовини всіх учасників реакції:

За цим співвідношенням можна робити будь-які обчислення за рівнянням хімічної реакції.

Задача 1. Яка кількість речовини кисню необхідна для спалювання гідроген сульфіду кількістю 1,5 моль?

Для проведення реакцій потрібно знати не лише кількості речовин, але і їх маси або об’єми. Ці величини пов’язані співвідношеннями:

m = n • М; V = n • Vm

Але задачі за рівняннями хімічних реакцій простіше розв’язувати з використанням кількості речовини. Якщо в умові задачі наведені маса або об’єм речовини, зручніше одразу обчислити кількість речовини й далі використовувати цю величину для розрахунків.

Задача 2. Обчисліть об’єм азоту (н. у.), необхідний для добування амоніаку NH3 кількістю речовини 0,8 моль.

Задача 3. Обчисліть масу фосфор(V) оксиду, який можна добути спалюванням фосфору в кисні об’ємом 11,2 л (н. у.).

Задача 4. Просту речовину масою 10,8 г спалили, на що витратили кисень об’ємом 6,72 л (н. у.). У результаті утворився оксид складу Е2О3. Яку речовину спалили?

Висновки

Хімічні речовини вступають у хімічні реакції в певних, чітко визначених співвідношеннях. Кількості речовин усіх учасників реакції співвідносяться, як їхні стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції. Для реакції aΑ + bВ = сС справедливе співвідношення:

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Проаналізуйте рівняння реакції горіння метану подібно до того, як це зроблено в цьому параграфі для реакції горіння гідроген сульфіду.

2. У якому кількісному співвідношенні слід змішати залізо із сіркою для добування ферум(IІ) сульфіду?

3. Визначте співвідношення кількості речовини реагентів для добування купрум(II) оксиду з простих речовин.

4. Обчисліть кількість речовини фосфор(V) оксиду, що утвориться після згоряння фосфору кількістю речовини 2 моль. Яка кількість речовини кисню витрачається при цьому?

5. Визначте кількість речовини кальцій гідроксиду, що утворюється внаслідок взаємодії води з: а) 0,5 моль кальцій оксиду; б) 8 г кальцій оксиду.

6. Складіть рівняння реакції згоряння амоніаку ΝΗ3 в кисні з утворенням азоту й води. Обчисліть об'єм кисню (н. у.), що необхідний для спалювання амоніаку кількістю речовини 24 моль. Який об'єм (н. у.) кожного з продуктів реакції при цьому утворюється?

7. Обчисліть масу кальцій карбонату, що утворюється внаслідок взаємодії карбон(IV) оксиду об'ємом 11,2 л (н. у.) з кальцій оксидом.

8. Обчисліть масу сульфур(VI) оксиду, необхідну для добування сульфатної кислоти масою 4,9 г.

9. Обчисліть масу гідроген пероксиду, необхідну для добування кисню об'ємом 5,6 л (н. у.).

10. Карбон(IV) оксид можна добути спалюванням вуглецю або метану. Обчисліть, якої речовини й у скільки разів більше (за масою) необхідно для добування карбон(ІV) оксиду об'ємом 28 л (н. у.).

11. Обчисліть масу ортофосфатної кислоти, що утворюється внаслідок взаємодії фосфор(V) оксиду масою 1 кг із водою.

12. Під час пропускання сульфур(ІV) оксиду крізь розчин барій гідроксиду утворилася сіль BaSO4 масою 43,4 г і вода. Обчисліть об'єм (н. у.) витраченого газу.