Хімія. Повторне видання. 8 клас. Григорович (2025)

§ 7. Розрахунки за хімічними рівняннями

Досліджуємо, моделюємо, проєктуємо

За рівнянням хімічної реакції складіть математичну модель обчислення маси або кількості речовини однієї сполуки (реактанта¹ або продукту реакції), якщо відома маса або кількість речовини іншого «учасника» реакції.

Коли кухар готує страву, він відповідно до рецепта змішує харчові продукти в чітко визначених пропорціях (відношеннях). Так само й хімік / хімікиня перед здійсненням хімічної реакції має вирішити, у яких пропорціях слід змішати реактанти, а також обчислити масу продуктів, що мають утворитися.

Усі ці розрахунки можна здійснити за хімічними рівняннями. Якщо відома маса одного з «учасників» реакції, то можна визначити маси всіх інших речовин — і реактантів, і продуктів реакції.

¹ За рекомендацією IUРAС речовини, які вступають у хімічну реакцію (витрачаються під час хімічної реакції), називають реактантами.

Хімічне рівняння визначає, які речовини та в якому відношенні взаємодіють, а також у якому відношенні утворюються продукти реакції.

До прикладу, за хімічним рівнянням реакції водню з азотом:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

ми бачимо, що три молекули водню Н₂ взаємодіють з однією молекулою азоту N₂ з утворенням двох молекул амоніаку NH₃.

Таке саме співвідношення буде і для кількостей речовин усіх «учасників» реакції:

Якщо для здійснення цієї реакції взяти не три молі водню, а будь-яку іншу кількість речовини водню (приміром, 1,5 моль), то кількість речовини азоту, що прореагує, буде втричі меншою, ніж кількість речовини водню, тобто n(N₂) = 0,5 моль:

n(H₂) : n(N₂) = 1,5 : 0,5 = 3 : 1

Отже, речовини вступають у хімічні реакції в кількостях, що пропорційні коефіцієнтам у рівнянні реакції — стехіометричним коефіцієнтам. Інакше кажучи, відношення кількостей речовини реактантів (у молях) дорівнює відношенню відповідних коефіцієнтів у рівнянні реакції.

Для будь-якої хімічної реакції, яку можна описати рівнянням:

аА + bВ = сС

справедливими є відношення для кількостей речовини будь-яких «учасників» реакції:

За таким принципом можна складати відношення між будь-якими реактантами або продуктами, і це можна використовувати для визначення мас необхідних реактантів або мас продуктів.

Приклад 1. Обчисліть кількість речовини кисню, який необхідний для спалювання сірководню кількістю речовини 1,5 моль, якщо під час реакції утворюються сульфур(ІV) оксид і вода.

Приклад 2. Обчисліть масу (г) фосфор(V) оксиду, який можна одержати взаємодією фосфору з киснем кількістю речовини 0,5 моль.

Приклад 3. Спалили метан масою 48 г. Обчисліть масу (г) витраченого кисню, якщо під час реакції утворилися карбон(ІV) оксид і вода.

Приклад 4. Розчин кальцій хлориду масою 500 г із масовою часткою розчиненої речовини 1,11 % змішали з достатньою масою соди Na₂CO₃. Під час реакції утворилися кальцій карбонат СаСО₃ і натрій хлорид. Обчисліть масу (г) утвореного кальцій карбонату.

Робота з інформацією

53. Визначте відношення кількостей речовини реактантів для реакції одержання купрум(2+) оксиду з простих речовин.

54. Обчисліть кількість речовини фосфор(V) оксиду, що утвориться під час реакції фосфору кількістю речовини 2 моль із киснем. Яка кількість речовини кисню витратиться під час реакції?

55. Гашене вапно Са(ОН)₂ (кальцій гідроксид) використовують для нейтралізації кислих ґрунтів і в будівництві. Обчисліть кількість речовини кальцій гідроксиду Са(ОН)₂, що утворюється внаслідок взаємодії води з кальцій оксидом: а) кількістю речовини 0,5 моль; б) масою 7 г.

56. Складіть рівняння реакції амоніаку NH₃ із киснем з утворенням азоту й води. Обчисліть масу (г) кисню, який необхідний для спалювання амоніаку кількістю речовини 24 моль. Обчисліть маси (г) кожного з продуктів реакції.

57. Для випікання хліба й тістечок часто використовують харчовий розпушувач, який робить тісто пухким. Популярним розпушувачем є амоній гідрогенкарбонат NH₄HCO₃. Під час випікання він розкладається з утворенням газів за рівнянням:

NH₄HCO₃ =^t NH₃↑ + CO₂↑ + Н₂О

Обчисліть масу (г) такого розпушувача, необхідного для одержання вуглекислого газу кількістю речовини 0,15 моль.

58. Карбон(ІV) оксид можна одержати спалюванням (реакцією з киснем) вуглецю або метану СН₄. Обчисліть, якої речовини й у скільки разів більше (за масою) необхідно для одержання вуглекислого газу масою 55 г.

59. У сільському господарстві широко використовують амоніачну селітру як азотне добриво. За нагрівання така селітра розкладається за рівнянням:

NH₄NO₃=^t N₂O + 2H₂O

Обчисліть масу амоніачної селітри, необхідної для одержання нітроген(І) оксиду масою 5 г.

60. Для дезінфекції води на водоочисних спорудах часто використовують натрій гіпохлорит NaClO. У воді він може розкладатися з утворенням натрій хлориду та кисню. Складіть хімічне рівняння цієї реакції та обчисліть масу натрій хлориду, який залишиться у воді, у разі використання натрій гіпохлориту масою 5 кг.

61. Для зварювання рейок на залізниці часто використовують термітну суміш — суміш алюмінію з ферум(3+) оксидом. За нагрівання з неї утворюється залізо й алюміній оксид. Складіть хімічне рівняння цієї реакції та обчисліть масу заліза, яке можна одержати з ферум(3+) оксиду масою 54 г.

Розуміння явищ природи (робота в групах)

62. Створіть модель реакції горіння метану СН₄ подібно до того, як це зроблено в цьому параграфі на с. 55.

63. У якому кількісному відношенні слід змішати залізо із сіркою для одержання ферум(2+) сульфіду? Обчисліть маси реактантів, що необхідно змішати для одержання ферум(2+) сульфіду кількістю речовини 1 моль.