Глава I. Первоначальные химические понятия. § 10. Химические уравнения — с. 52
§ 10. Лабораторный опыт 8. На электронные весы поставьте химический стакан, налейте в него 3—4 мл раствора едкого натра NaOH и добавьте 1—2 капли фенолфталеина. Что наблюдаете?
Рядом на весы поставьте стакан с раствором серной кислоты H₂SO₄. Запишите показания весов. Добавьте из второго стакана в первый раствор кислоты до исчезновения окраски. Поставьте стакан с оставшейся кислотой на весы. Запишите показания весов. Какой вывод можно сделать из проведённого опыта?
Запишите схему, а затем уравнение химической реакции, зная, что продуктами реакции являются сульфат натрия Na₂SO₄ и вода H₂O.
Наблюдения. При добавлении фенолфталеина к раствору щёлочи NaOH раствор окрашивается в малиновый цвет. Показание весов с обоими стаканами (со щёлочью и с кислотой) записываем как m₁. Приливаем кислоту к щёлочи по каплям до тех пор, пока малиновая окраска не исчезнет: щёлочь полностью прореагировала с кислотой. Ставим на весы оба стакана (первый с полученным раствором и второй с остатком кислоты): показание весов m₂ равно m₁.
Вывод: масса веществ до реакции равна массе веществ после реакции; масса не изменилась, что подтверждает закон сохранения массы веществ.
Схема реакции: NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O.
Уравниваем: натрия в правой части 2 атома, значит перед NaOH ставим 2; тогда водорода слева 2 + 2 = 4, справа в воде нужно 2 молекулы (4 атома H). Проверяем кислород: слева 2 + 4 = 6, справа 4 + 2 = 6.
Уравнение: 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O.
Вывод: масса веществ до реакции равна массе веществ после реакции; масса не изменилась, что подтверждает закон сохранения массы веществ.
Схема реакции: NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O.
Уравниваем: натрия в правой части 2 атома, значит перед NaOH ставим 2; тогда водорода слева 2 + 2 = 4, справа в воде нужно 2 молекулы (4 атома H). Проверяем кислород: слева 2 + 4 = 6, справа 4 + 2 = 6.
Уравнение: 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O.
§ 10. Лабораторный опыт 9. На электронные весы поставьте химический стакан, налейте в него 3—4 мл раствора сульфата железа(III) Fe₂(SO₄)₃. Рядом на весы поставьте стакан с 4—6 мл раствора едкого натра NaOH. Запишите показания весов. Слейте два раствора в один стакан. Что наблюдаете?
Пустой стакан оставьте на весах. Запишите показания весов. Какой вывод следует из проделанного опыта?
Запишите схему, а затем уравнение химической реакции, зная, что продуктами реакции являются сульфат натрия Na₂SO₄ и гидроксид железа(III) Fe(OH)₃, который выпадет в осадок. В уравнении рядом с формулой нерастворимого вещества нарисуйте стрелку, направленную вниз.
Наблюдения. Раствор сульфата железа(III) жёлто-коричневый, раствор щёлочи бесцветный. При сливании растворов сразу выпадает объёмный студенистый осадок красно-бурого цвета: это гидроксид железа(III). Показания весов до и после сливания (оба стакана на весах) одинаковы.
Вывод: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся веществ; закон сохранения массы веществ выполняется. Признак реакции — выпадение осадка.
Схема: Fe₂(SO₄)₃ + NaOH → Fe(OH)₃↓ + Na₂SO₄.
Уравниваем: железа 2 атома, поэтому перед Fe(OH)₃ ставим 2; групп OH справа 6, поэтому перед NaOH ставим 6; натрия справа тогда 6, ставим 3 перед Na₂SO₄; сульфатных групп слева 3 и справа 3.
Уравнение: Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄.
Вывод: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся веществ; закон сохранения массы веществ выполняется. Признак реакции — выпадение осадка.
Схема: Fe₂(SO₄)₃ + NaOH → Fe(OH)₃↓ + Na₂SO₄.
Уравниваем: железа 2 атома, поэтому перед Fe(OH)₃ ставим 2; групп OH справа 6, поэтому перед NaOH ставим 6; натрия справа тогда 6, ставим 3 перед Na₂SO₄; сульфатных групп слева 3 и справа 3.
Уравнение: Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄.
§ 10. Проверьте свои знания.
1. Что представляет собой химическое уравнение?
Какому основному закону химии оно должно соответствовать?
Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью химических формул и математических знаков (коэффициентов, знака «=»). Оно должно соответствовать закону сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Поэтому число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть одинаковым; этого добиваются расстановкой коэффициентов. Например, 4P + 5O₂ = 2P₂O₅: слева 4 атома P и 10 атомов O, справа столько же.
§ 10. Проверьте свои знания.
2. Укажите коэффициенты перед формулами фосфора и кислорода в уравнении реакции между этими веществами.
Реакция фосфора с кислородом: 4P + 5O₂ = 2P₂O₅. Перед фосфором стоит коэффициент 4, перед кислородом — 5 (перед оксидом фосфора(V) — 2). Проверка: слева 4 атома P и 5 · 2 = 10 атомов O, справа 2 · 2 = 4 атома P и 2 · 5 = 10 атомов O.
§ 10. Проверьте свои знания.
3. Перечислите, какую информацию несёт уравнение химической реакции.
Химическое уравнение показывает: 1) какие вещества вступают в реакцию (реагенты) и какие вещества образуются (продукты); 2) число молекул (формульных единиц) реагентов и продуктов реакции — это показывают коэффициенты; 3) тип химической реакции (соединение, разложение, замещение, обмен). Кроме того, по уравнению видны условия протекания (t, катализатор) и признаки (↑ газ, ↓ осадок). Например, 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O: две формульные единицы щёлочи реагируют с одной молекулой кислоты, образуются одна формульная единица соли и две молекулы воды.