Алгоритм составления уравнения реакции
Чтобы составить уравнение химической реакции, нужно правильно записать формулы исходных веществ и продуктов, подобрать коэффициенты и проверить число атомов каждого элемента. Уравнение считают составленным только после такой проверки: оно должно отражать закон сохранения массы веществ.
1. Что называют уравнением реакции
Сначала определяют, какие вещества вступают в реакцию и какие образуются. Исходные вещества записывают слева, продукты реакции — справа, а между ними ставят стрелку \(\rightarrow\). Если реакция обратимая, используют знак \(\rightleftarrows\). Знак «плюс» разделяет разные вещества, но не означает математическое сложение.
Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью формул веществ и коэффициентов, показывающая состав и количественное соотношение реагентов и продуктов.
Например, словами реакцию горения магния можно записать так: магний реагирует с кислородом и образует оксид магния. Формульная запись: \(\mathrm{Mg + O_2 \rightarrow MgO}\). Пока коэффициенты не расставлены, это только схема реакции.
В правильно составленном уравнении число атомов каждого химического элемента слева и справа одинаково. Изменять индексы в формулах нельзя: состав вещества изменится. Для уравнивания используют только коэффициенты перед формулами.
2. Алгоритм составления уравнения
- Определите реагенты и продукты реакции по условию, названию веществ или типу реакции.
- Запишите правильные химические формулы всех веществ. При необходимости повторите материал бет «Химическая формула».
- Поставьте стрелку между реагентами и продуктами; укажите условия реакции над стрелкой, если они заданы: нагревание, свет, катализатор и другие.
- Подсчитайте атомы каждого элемента слева и справа.
- Расставьте целые коэффициенты перед формулами, начиная с элементов, которые входят в состав наименьшего числа веществ.
- Проверьте все элементы и при необходимости сократите коэффициенты до наименьших целых чисел.
Тип реакции помогает предсказать продукты. Например, при реакции соединения из нескольких веществ образуется одно, при разложении одно сложное вещество распадается на несколько. Эти признаки рассмотрены на странице типах химических реакций. Схему, в которой указаны только формулы без коэффициентов, называют схемой химической реакции.
Сначала уравнивайте элементы, которые встречаются только в одном веществе слева и одном справа. Водород и кислород часто оставляют напоследок. Если одинаковая группа атомов сохраняется в обеих частях, можно считать её как целую группу.
3. Коэффициенты и индексы
Индекс — маленькое число справа внизу у символа элемента. Он показывает число атомов элемента в одной частице вещества: в \(\mathrm{H_2O}\) два атома водорода и один атом кислорода. Если индекс отсутствует, он равен единице.
Коэффициент — число перед формулой. Он показывает число частиц вещества и умножает все индексы внутри формулы. Например, \(3\mathrm{H_2O}\) содержит шесть атомов водорода и три атома кислорода. Подробное различие между этими величинами разобрано на странице «Коэффициент и индекс в уравнении реакции».
Здесь \(N(\mathrm{E})\) — общее число атомов элемента \(\mathrm{E}\), \(k\) — коэффициент перед формулой, а \(n(\mathrm{E})\) — число атомов этого элемента в одной формульной единице.
Нельзя превращать \(\mathrm{H_2O}\) в \(\mathrm{H_3O}\) немесе \(\mathrm{H_2O_2}\) ради равенства атомов. Это уже другие вещества. Правильно: \(2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow2\mathrm{H_2O}\).
Как исправить схему \(\mathrm{Al+O_2\rightarrow Al_2O_3}\)?
4. Разобранный пример
Составим уравнение реакции горения алюминия в кислороде. По названию продуктов определяем: образуется оксид алюминия. Формулы веществ: \(\mathrm{Al}\), \(\mathrm{O_2}\) и \(\mathrm{Al_2O_3}\). Получаем схему \(\mathrm{Al+O_2\rightarrow Al_2O_3}\).
Коэффициенты равны \(6:3:2\). Их нельзя сократить на общее число, поэтому уравнение записано в наименьших целых коэффициентах. Если перед формулой коэффициент не указан, он равен единице.
5. Как проверить готовое уравнение
Проверку удобно выполнять таблицей или коротким подсчётом. Для каждого элемента выпишите число атомов слева и справа. Учитывайте скобки: в \(\mathrm{Ca(OH)_2}\) два атома кислорода и два атома водорода. Если перед формулой стоит коэффициент, умножьте на него все атомы.
| Элемент | Слева | Справа |
|---|---|---|
| Al | 6 | 6 |
| O | 3·2 = 6 | 2·3 = 6 |
После проверки убедитесь, что записаны именно нужные вещества и правильные условия реакции. Например, для реакций с участием металлов важно учитывать их активность и условия протекания; подробнее об этом — на странице «Условия протекания химической реакции». При разложении некоторых гидроксидов продукты определяют по правилам, приведённым на странице разложения гидроксидов.
Не оставляйте формулу продукта «на угадывание»: проверьте заряды или валентности элементов. Не ставьте коэффициент внутри формулы. Не забывайте двухатомные простые вещества: кислород обычно записывают как \(\mathrm{O_2}\), водород — как \(\mathrm{H_2}\), а не как отдельные атомы.
Названия веществ помогают восстановить формулы, поэтому полезно повторить названия неорганических веществ. В реакциях восстановления металла из оксида также встречается металлотермия: металл-восстановитель и продукт реакции должны быть записаны с правильными формулами и коэффициентами.
Жылдам тест
Проверьте алгоритм
Главное
- Сначала определите реагенты и продукты, затем запишите их правильные формулы.
- Схема реакции становится уравнением после расстановки коэффициентов.
- Индексы не изменяют; для уравнивания используют только коэффициенты.
- Число атомов каждого элемента слева и справа должно совпадать.
- В конце проверьте формулы, коэффициенты, условия реакции и возможность сокращения коэффициентов.