Решебник по химии 8 класс Габриелян | Страница 53

а) Взаимодействие оксида железа (III) с водородом – это реакция восстановления:

Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O

б) Взаимодействие хлора с алюминием – это реакция соединения с образованием хлорида алюминия:

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

в) Реакция натрия с азотом приводит к образованию нитрида натрия:

6Na + N₂ → 2Na₃N

Во всех этих уравнениях расставлены коэффициенты, обеспечивающие сохранение массы веществ, согласно закону сохранения массы.

а) В уравнении Al + S → Al₂S₃ алюминий и сера образуют сульфид алюминия. Для уравнивания количества атомов алюминия и серы ставим коэффициенты:

б) В уравнении K + H₂O → KOH + H₂↑ калий реагирует с водой, образуя гидроксид калия и выделяя водород. Учитываем количество атомов:

в) В уравнении AgNO₃ + CaCl₂ → AgCl↓ + Ca(NO₃)₂ ионы серебра обмениваются с ионами кальция, образуя осадок хлорида серебра. Для уравнивания ставим коэффициенты:

г) В уравнении Al₂(SO₄)₃ + KOH → Al(OH)₃↓ + K₂SO₄ алюминий взаимодействует с гидроксидом калия, образуя осадок гидроксида алюминия. Расставляем коэффициенты:

Все уравнения теперь соблюдают закон сохранения массы веществ, и количество атомов каждого элемента одинаково в левой и правой части.

Для уравнивания количества атомов в правой и левой частях уравнения расставляем коэффициенты:

Данное уравнение содержит следующую информацию:

6. Качественный состав: в реакции участвуют сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃) и гидроксид натрия (NaOH), а в продуктах образуются сульфат натрия (Na₂SO₄) и гидроксид алюминия (Al(OH)₃).

7. Количественные соотношения: две молекулы Al₂(SO₄)₃ реагируют с шестью молекулами NaOH, образуя три молекулы Na₂SO₄ и две молекулы Al(OH)₃.

8. Тип реакции: это реакция обмена, так как происходит обмен ионов между реагентами.

9. Образование осадка: Al(OH)₃↓ выпадает в осадок, что является важным признаком реакции.

10. Соблюдение закона сохранения массы: число атомов каждого элемента одинаково в левой и правой частях уравнения.

Таким образом, химическое уравнение позволяет не только представить химический процесс, но и провести расчёты количественного соотношения веществ.

Расставляем коэффициенты:

а) Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

Сумма коэффициентов: 1 + 3 + 1 + 3 = 8

б) Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe

Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 2 = 6

в) Mg + 2HBr → MgBr₂ + H₂↑

Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 1 = 5

г) 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

Сумма коэффициентов: 2 + 1 + 3 = 6

Два уравнения с одинаковой суммой коэффициентов:

Реакция Fe₂O₃ + Al → Al₂O₃ + Fe (6)

Разложение Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + H₂O (6)

Эти уравнения имеют одинаковую сумму коэффициентов и подтверждают закон сохранения массы веществ.

Расставляем коэффициенты:

а) Взаимодействие водорода с бромом:

H₂ + Br₂ → 2HBr

(Коэффициент 2 перед HBr уравнивает количество атомов брома.)

б) Разложение гидроксида железа (II):

Fe(OH)₂ → FeO + H₂O

(Все коэффициенты равны 1, так как уравнение уже сбалансировано.)

в) Горение угарного газа (CO):

2CO + O₂ → 2CO₂↑

(Коэффициент 2 перед CO₂ уравнивает количество атомов углерода и кислорода.)

г) Реакция фосфора с хлором:

2P + 3Cl₂ → 2PCl₃

(Коэффициенты 2 и 3 обеспечивают равенство атомов фосфора и хлора.)

Все схемы реакций требуют расстановки коэффициентов, чтобы соблюдать закон сохранения массы веществ. После уравнивания количество атомов каждого элемента остается одинаковым в левой и правой частях уравнения.

Рассмотрим уравнение реакции между сульфатом железа (III) Fe₂(SO₄)₃ и едким натром NaOH. В результате реакции образуется сульфат натрия Na₂SO₄ и гидроксид железа (III) Fe(OH)₃↓, который выпадает в осадок.

Записываем уравнение реакции с расставленными коэффициентами:

Таким образом, коэффициенты перед продуктами реакции соотносятся как 3:2, где:

• 3 – перед Na₂SO₄,

• 2 – перед Fe(OH)₃↓.

Это означает, что на три молекулы сульфата натрия приходится две молекулы гидроксида железа (III), что соответствует закону сохранения массы веществ.

Расставляем коэффициенты:

а) Нейтрализация гидроксида натрия серной кислотой:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 2 + 1 = 3 ✅

б) Обменная реакция сульфата калия и хлорида бария:

K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 1 + 1 = 2 ❌

в) Взаимодействие алюминия с соляной кислотой:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 2 + 6 = 8 ❌

г) Осаждение гидроксида меди (II) из сульфата меди (II):

CuSO₄ + 2KOH → Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 1 + 2 = 3 ✅

Сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ равна 3 в уравнениях:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

CuSO₄ + 2KOH → Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

Учёным, который провёл этот эксперимент, был Роберт Бойль. Он заметил, что после нагревания металлы увеличивают свою массу. Это наблюдение позже было объяснено тем, что металл вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя оксиды металлов. Например:

В этом процессе к металлу присоединяется кислород, увеличивая общую массу.

Чтобы доказать закон сохранения массы, можно провести модифицированный эксперимент:

4. Нагревать металл в закрытой системе, например, в герметично закрытом сосуде, где невозможно ни прибавление, ни потеря вещества.

5. Использовать чувствительные весы и взвешивать всю систему (металл + сосуд + воздух внутри) до и после нагревания.

6. Нагреть металл в атмосфере инертного газа (например, азота), чтобы предотвратить взаимодействие с кислородом. Если масса металла остаётся неизменной, это подтвердит, что прирост массы в предыдущем опыте был вызван присоединением кислорода.

Таким образом, этот опыт показывает важность учёта всех веществ, участвующих в реакции, и подтверждает закон сохранения массы веществ, открытый позже Антуаном Лавуазье.

Химическая письменность – это система обозначений химических элементов, соединений и реакций, позволяющая компактно и точно передавать информацию о составе и свойствах веществ. Она прошла долгий путь развития от примитивных символов древних алхимиков до современной международной системы химической нотации.

В древности химические элементы и соединения обозначались с помощью сложных графических символов, напоминающих магические знаки. Эти обозначения использовали средневековые алхимики, пытаясь зашифровать свои знания. Например, золото обозначалось знаком ☉ (символ Солнца), серебро – ☽ (символ Луны), а ртуть – ☿ (символ Меркурия).

Настоящий прорыв в химической письменности произошёл в конце XVIII – начале XIX века, когда Антуан Лавуазье и его последователи предложили использовать буквенные обозначения элементов на основе их латинских названий. В 1813 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус разработал систему, в которой каждому химическому элементу присваивалась первая буква его латинского названия (например, кислород – O, водород – H). Если названия элементов начинались на одну и ту же букву, добавлялась вторая буква (магний – Mg, марганец – Mn).

Система Берцелиуса легла в основу современной химической нотации. В ней используется индексы, указывающие количество атомов в молекуле (например, вода – H₂O, углекислый газ – CO₂). Также появились коэффициенты, обозначающие количество молекул в уравнениях реакций (например, 2H₂ + O₂ → 2H₂O).

Со временем химическая письменность стала не только способом обозначения веществ, но и инструментом для записи химических реакций. Химические уравнения позволяют не только записывать процесс взаимодействия веществ, но и демонстрировать соблюдение закона сохранения массы (например, реакция горения водорода: 2H₂ + O₂ → 2H₂O).

В XX–XXI веках химическая письменность адаптировалась для цифрового представления. Были разработаны специальные форматы для записи молекул, такие как SMILES (Simplified Molecular Input Line Entry System) и InChI (International Chemical Identifier), которые позволяют компьютерам «читать» и анализировать химические структуры.

Развитие химической письменности сделало химию точной наукой, позволив учёным записывать сложные реакции, обмениваться знаниями и разрабатывать новые вещества. Сегодня химическая нотация является универсальным языком, который понимают химики всего мира, обеспечивая международное сотрудничество и развитие науки.