Страница 53 — Глава I. Первоначальные химические понятия. § 10…

а) Схема: Fe₂O₃ + H₂ → Fe + H₂O. Железа справа 2 атома, кислорода слева 3, поэтому воды 3, водорода 3.
Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O (при нагревании).
б) Схема: Cl₂ + Al → AlCl₃. Наименьшее общее кратное для 2 и 3 равно 6: 3 молекулы Cl₂ и 2 формульные единицы AlCl₃, тогда 2 атома Al.
3Cl₂ + 2Al = 2AlCl₃.
в) Схема: Na + N₂ → Na₃N. Азота 2 атома, поэтому Na₃N — 2 формульные единицы, натрия 6.
6Na + N₂ = 2Na₃N.

а) 2Al + 3S = Al₂S₃ (Al: 2 = 2; S: 3 = 3).
б) 2K + 2H₂O = 2KOH + H₂↑ (K: 2 = 2; H: 4 = 2 + 2; O: 2 = 2).
в) 2AgNO₃ + CaCl₂ = 2AgCl↓ + Ca(NO₃)₂ (Ag: 2 = 2; NO₃: 2 = 2; Cl: 2 = 2).
г) Al₂(SO₄)₃ + 6KOH = 2Al(OH)₃↓ + 3K₂SO₄ (Al: 2 = 2; SO₄: 3 = 3; K: 6 = 6; OH: 6 = 6).

Уравнение: Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 3Na₂SO₄ + 2Al(OH)₃↓.
Как расставить быстро: алюминия 2 атома — ставим 2 перед Al(OH)₃; в нём 6 групп OH — ставим 6 перед NaOH; тогда натрия 6, ставим 3 перед Na₂SO₄; сульфатных групп слева и справа по 3.
Информация, которую несёт уравнение: 1) реагенты — сульфат алюминия и гидроксид натрия, продукты — сульфат натрия и гидроксид алюминия; 2) одна формульная единица сульфата алюминия реагирует с шестью формульными единицами гидроксида натрия, образуются три формульные единицы сульфата натрия и две формульные единицы гидроксида алюминия; 3) гидроксид алюминия выпадает в осадок (↓); 4) реакция относится к реакциям обмена (два сложных вещества обмениваются составными частями); 5) уравнение соответствует закону сохранения массы веществ. Жюри оценивает скорость и правильность: верные коэффициенты и полноту перечисленной информации.

а) Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O; сумма коэффициентов 1 + 3 + 1 + 3 = 8.
б) Fe₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Fe; сумма 1 + 2 + 1 + 2 = 6.
в) Mg + 2HBr = MgBr₂ + H₂↑; сумма 1 + 2 + 1 + 1 = 5.
г) 2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O (при нагревании); сумма 2 + 1 + 3 = 6.
Одинаковая сумма коэффициентов (6) в уравнениях б) и г).

В схеме б) атомов каждого элемента слева и справа поровну (Fe 1, O 2, H 2), коэффициенты не нужны: Fe(OH)₂ = FeO + H₂O (при нагревании). Коэффициенты нужны в схемах а), в), г):
а) H₂ + Br₂ = 2HBr (справа 1 атом H и 1 атом Br, слева по 2).
в) 2CO + O₂ = 2CO₂↑ (O: слева 2 + 2 = 4, справа 4; C: 2 = 2).
г) 2P + 3Cl₂ = 2PCl₃ (Cl: 6 = 6; P: 2 = 2).

Уравнение реакции: Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄. Продукты — гидроксид железа(III) и сульфат натрия, коэффициенты перед ними 2 и 3, то есть их соотношение 2 : 3 (на две формульные единицы Fe(OH)₃ образуются три формульные единицы Na₂SO₄).

а) 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O; сумма коэффициентов исходных веществ 2 + 1 = 3.
б) K₂SO₄ + BaCl₂ = 2KCl + BaSO₄↓; 1 + 1 = 2.
в) 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑; 2 + 6 = 8.
г) CuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄; 1 + 2 = 3.
Сумма коэффициентов перед исходными веществами равна 3 в уравнениях а) и г).

Этот учёный — английский химик и физик Роберт Бойль. Он прокаливал металлы в запаянных ретортах, затем вскрывал сосуд и взвешивал металл; масса возрастала, и Бойль решил, что к металлу присоединяется «тепловая материя» огня. На самом деле при вскрытии реторты внутрь входил воздух, а металл соединялся с кислородом воздуха, например 2Cu + O₂ = 2CuO (при нагревании). Чтобы доказать закон сохранения массы, надо взвешивать не один металл, а всю замкнутую систему: нагревать металл в запаянной реторте или колбе с воздухом, не вскрывая её, и взвесить сосуд вместе с содержимым до и после нагревания. Масса остаётся прежней. Именно так в 1748 г. поступил М. В. Ломоносов, а затем (1789 г.) А. Лавуазье, объяснивший роль кислорода воздуха.

Основа сообщения. Химические знаки и формулы появились не сразу. В древности и в средние века алхимики обозначали металлы и вещества символами планет и значками: золото — Солнцем, серебро — Луной, медь — Венерой, железо — Марсом. Для каждого вещества существовало множество разных значков, и поэтому записи были понятны лишь посвящённым. В начале XIX в. английский учёный Джон Дальтон предложил изображать атомы кружками с разными пометками. Затем шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус в 1814 г. предложил обозначать элементы первыми буквами их латинских названий: O — Oxygenium, H — Hydrogenium, C — Carboneum, а если названия начинаются с одной буквы, добавлять вторую (Cu — Cuprum, Ca — Calcium). Эти знаки приняты во всём мире до сих пор. Из знаков составили формулы веществ с индексами, а затем, по мере развития закона сохранения массы, химические уравнения с коэффициентами. Сегодня «химическая письменность» включает знаки элементов, формулы веществ и уравнения реакций и позволяет химикам разных стран понимать друг друга без перевода.