Зачем расставляют коэффициенты в уравнениях химических реакций. Химия в школе. Подготовка к ЕГЭ. Екатеринбург

Оставьте комментарий 6,950

Преподаватель, являясь главным действующим лицом в организации познавательной деятельности учащихся, постоянно находится в поиске путей повышения эффективности обучения. Организация эффективного обучения возможна только при знании и умелом использовании разнообразных форм педагогического процесса.

1. Современный человек должен обладать, не только суммой знаний и умений, но и способностью воспринимать мир как единое, сложное, постоянно развивающееся целое.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Статья по химии: «Расстановка коэффициентов в химических уравнениях»

Составила: учитель химии

ГБОУ СОШ № 626

Казутина О.П.

Москва 2012

«Расстановка коэффициентов в химических уравнениях»

Алгоритм работы по подготовке к проведению урока

выбор темы, определение целеполагания;

отбор содержания;

определение средств и путей развития у учащихся положительной мотивационной установки к работе на уроке;

конкретизация оснащения урока необходимым наглядным и дидактическим материалом;

разработка конспекта урока

Пример урока химии «Расстановка коэффициентов в химическом уравнении» для учителей

Цель: ответить на вопрос: «для чего надо расставлять коэффициенты в химическом уравнении»

Задачи:

Проблема необходимости расстановки коэффициентов

Алгоритм расстановки коэффициентов

Доказательство смысла расстановки коэффициентов

Ход урока:

Современный ученик, если он и учится, то относится к получаемым и перерабатываемым знаниям с прагматичностью. Поэтому предоставляемый материал должен уложиться в голове логично и лаконично.

Чтобы этого добиться, учителю всегда следует обращать внимание на то, зачем надо усвоить на уроке то или иное действие. То есть учитель должен объяснить. А потом, по – хорошему, дождаться правильных вопросов по новой теме.

Закон сохранения массы веществ

Знаменитый английский химик Р. Бойль, прокаливая в открытой реторте различные металлы и взвешивания их до и после нагревания, обнаружил, что масса металлов становится больше. Основываясь на этих опытах, он не учитывал роль воздуха и сделал неправильный вывод, что масса веществ в результате химических реакций изменяется. Р. Бойль утверждал, что существует какая-то "огненная материя", которая в случае нагревания металла соединяется с металлом, увеличивая массу.

Mg + O 2  MgO

24 г 40 г
М. В. Ломоносов в отличие от Р. Бойля прокаливал металлы не на открытом воздухе, а в запаянных ретортах и взвешивал их до и после прокаливания. Он доказал, что масса веществ до и после реакции остается без изменения и что при прокаливании к металлу присоединяется какая-то часть воздуха. (Кислород в то время не был еще открыт.) Результаты этих опытов он сформулировал в виде закона: "Все перемены,в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимается столько присовокупится к другому". В настоящее время этот закон формулируется так:
Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе образовавшихся веществ

Mg + O 2  MgO

24 г 32 г 40 г

Вопрос: закон не выполняется (т.к. не равны массы исходных и конечных веществ).

Решение этой проблемы – расстановка коэффициентов (целых чисел, показывающих количество молекул):

2Mg + O 2  2MgO

48 г 32 г 80 г – массы до и после равны благодаря тому, что число атомов элементов тоже равно до и после реакции.

Таким образом, доказав учащимся необходимость уравнивания масс коэффициентов, можно даже обойтись без некоторых предыдущих тем: составления формул веществ по валентности, расчета массы, количество вещества…Также рассказ о том, что закон сохранения массы вещества 20 лет спустя «переоткрыл» А. Лавуазье, уточнив его с одной стороны, но совершенно не обратив внимания на М.В. Ломоносова с этической, можно оставить на самостоятельное изучение в виде доклада, например.

Итак, для успешного выполнения заданий такого рода, необходимо усвоить условие: число атомов до реакции дб равно числу атомов после реакции: решим вместе:

H 2 S + 3O 2  SO 2 + 2H 2 O (удваиваем кислороды справа. Считаем их слева)

СН 4 + 2О 2  СО 2 + 2Н 2 О

Мы расставили коэффициенты в уравнениях горения двух газов

Инструкция

Прежде чем приступать к самому заданию, нужно усвоить, что цифра, которая ставится перед химическим элементом или всей формулой коэффициентом. А цифра, стоящая (и чуть ) индекс. Кроме этого , что:

Коэффициент относится ко всем химическим символам, стоящим после него в формуле

Коэффициент умножается на индекс (не складывается!)

Атомов каждого элемента вступающих в реакцию веществ должно совпадать с числом атомов этих элементов, входящих в продуктов реакции.

Например, запись формулы 2H2SO4 означает 4 атома H (водорода), 2 атома S (серы) и 8 атомов O (кислорода).

1. Пример № 1. Рассмотрим горения этилена.

При сгорании органического вещества образуются оксид углерода (IV) (углекислый газ) и вода. Попробуем последовательно коэффициенты.

C2H4 + O2 => CO2+ H2O

Начинаем анализировать. В реакцию в ступило 2 атома С (углерода), а получился только 1 атом, значит перед CO2 ставим 2. Теперь их количество одинаково.

C2H4 + O2 => 2CO2+ H2O

Теперь смотрим на H (водород). В реакцию вступило 4 атома водорода, а получилось в результате только 2 атома, следовательно, перед H2O (водой) ставим 2 – теперь получилось тоже 4

C2H4 + O2 => 2CO2+ 2H2O

Считаем все атомы О (кислорода), образовавшиеся в результате реакции (то есть, после равенства). 4 атома в 2CO2 и 2 атома в 2H2O – всего 6 атомов. А до реакции всего 2 атома, значит, перед молекулой кислорода O2 ставим 3, а значит, их стало тоже 6.

C2H4 + 3O2 => 2CO2+ 2H2O

Таким образом, получилось одинаковое количество атомов каждого элемента до и после знака равенства.

C2H4 + 3O2 => 2CO2+ 2H2O

2. Пример № 2. Рассмотрим реакцию взаимодействия алюминия с разбавленной серной кислотой.

Al + H2SO4 => Al2 (SO4) 3 + H2

Смотрим на атомы S, входящие в состав Al2 (SO4) 3 - их 3, а в H2SO4 (серной кислоте) только 1, следовательно, и перед серной кислотой тоже ставим 3.

Al + 3H2SO4 => Al2 (SO4) 3 + H2

Зато теперь получилось до реакции 6 атомов H (водорода), а после реакции только 2, значит, перед молекулой H2 (водорода) ставим тоже 3, чтобы в целом получилось 6.

Al + 3H2SO4 => Al2 (SO4) 3 + 3H2

В последнюю очередь смотрим на . Так как в Al2 (SO4) 3 (сульфате алюминия) всего 2 атома алюминия, то и до реакции перед Al (алюминием) ставим 2.

2Al + 3H2SO4 => Al2 (SO4) 3 + 3H2

Теперь количество всех атомов до и после реакции совпадает. Оказалось, что расставлять коэффициенты в химических уравнениях не так и сложно. Достаточно потренироваться и все получится.

Полезный совет

Обязательно учитывайте, что коэффициент умножается на индекс, а не складывается.

Источники:

как элементы вступают в реакцию
Тест по теме «Химические уравнения»

Для многих школьников написать уравнения химических реакций и правильно расставить коэффициенты нелегкая задача. Причем, главную трудность у них почему-то вызывает именно вторая ее часть. Казалось бы, ничего сложного в том нет, однако порой ученики пасуют, впадая в полную растерянность. А ведь надо всего лишь запомнить несколько простых правил, и задача перестанет вызывать затруднения.

Инструкция

Коэффициент, то есть число, стоящее перед формулой молекулы химического вещества, ко всем символам, и умножается на каждый каждого символа! Именно умножается, а не складывается! Это может показаться невероятным, но некоторые школьники складывают два числа вместо того, чтобы их перемножить.

Количество атомов каждого элемента исходных веществ (то есть находящихся в левой части уравнения) должно совпадать с количеством атомов каждого элемента продуктов реакции (соответственно, находящихся в его правой части).

Существует несколько методов определения коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Мы используем метод электронного баланса, при котором составление полного уравнения ОВР проводится в следующей последовательности:

1. Составляют схему реакции, указав вещества, вступившие в реакцию, и вещества, получившиеся в результате реакции, например:

2. Определяют степень окисления атомов и пишут ее знак и величину над символами элементов, отмечая элементы, степень окисления которых изменилась:

3. Записывают электронные уравнения реакций окисления и восстановления, определяют число электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем, и затем уравнивают их, умножая на соответствующие коэффициенты:

4. Полученные коэффициенты, отвечающие электронному балансу, переносят в основное уравнение:

5.Уравнивают число атомов и ионов, не меняющих степени окисления (в последовательности: металлы, неметаллы, водород):

6.Проверяют правильность подбора коэффициентов по числу атомов кислорода в левой и правой части уравнения реакции – они должны быть равны (в этом уравнении 24 = 18 + 2 + 4, 24 = 24).

Рассмотрим более сложный пример:

Определим степени окисления атомов в молекулах:

Составим электронные уравнения реакций окисления и восстановления и уравняем число отданных и принятых электронов:

Перенесем коэффициенты в основное уравнение:

Уравняем число атомов, не меняющих степень окисления:

Подсчитав число атомов кислорода в правой и левой части уравнения, убедимся, что коэффициенты подобраны правильно.

Важнейшие окислители и восстановители

Окислительно-восстановительные свойства элементов зависят от строения электронной оболочки атомов и определяются их положением в периодической системе Менделеева.

Металлы, имея на внешнем энергетическом уровне 1-3 электрона, легко их отдают и проявляют только восстановительные свойства. Неметаллы (элементы IV-VII групп) могут как отдавать, так и принимать электроны, поэтому они могут проявлять и восстановительные и окислительные свойства. В периодах с увеличением порядкового номера элемента восстановительные свойства простых веществ ослабевают, а окислительные усиливаются. В группах с повышением порядкового номера восстановительные свойства усиливаются, а окислительные ослабевают. Таким образом, из простых веществ лучшими восстановителями являются щелочные металлы, алюминий, водород, углерод; лучшими окислителями являются галогены и кислород .

Окислительно-восстановительные свойства сложных веществ зависят от степени окисления атомов, входящих в их состав. Вещества, содержащие атомы с низшей степенью окисления, проявляют восстановительные свойства . Важнейшими восстановителями являются оксид углерода
, сероводород
, сульфат железа(II)
.Вещества, в состав которых входят атомы с высшей степенью окисления, проявляют окислительные свойства . Важнейшими окислителями являются перманганат калия
, дихромат калия
, пероксид водорода
, азотная кислота
, концентрированная серная кислота
.

Вещества, содержащие атомы с промежуточной степенью окисления, могут вести себя как окислители или восстановители в зависимости от свойств веществ, с которыми они взаимодействуют, и условий протекания реакции. Так в реакции с
сернистая кислота проявляет восстановительные свойства:

а при взаимодействии с сероводородом является окислителем:

Кроме того, для таких веществ возможны реакции самоокисления-самовосстановления, протекающие с одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента, например:

Сила многих окислителей и восстановителей зависит от рН среды. Например,
в щелочной среде восстанавливается до
, в нейтральной до
, в присутствии серной кислоты - до
.

Легко ли расставлять коэффициенты в химических уравнениях?

Вот мои дети и доросли до химии (я классный руководитель в 8 «Б» классе). Химию чаще всего ребятам ставят на первом уроке , а в четверг у меня нет первого урока, и я попросился на урок к Валентине Ивановне «на детей посмотреть» и проверить дневники. Тема меня увлекла, в школе я любил химию, и дневники я не проверил. В очередной раз я убедился , что учащиеся чаще всего испытывают затруднения из-за того, что не видят межпредметных связей. На этом уроке химии учащиеся должны были составить химические уравнения, зная валентность химических веществ. И многие учащиеся испытали затруднения при определении числовых коэффициентов. Следующий урок химии в субботу мы с Валентиной Ивановной провели вместе.

Упражнение 1.

Запишите в виде химических уравнений следующие предложения:

А) «При обжиге карбоната кальция образуются оксид кальция и оксид углерода (IV)»; б) «При взаимодействии оксида фосфора (V) с водой получается фосфорная кислота».

Решение:

А) CaCO 3 = CaO + CO 2 - реакция эндотермическая. С этим заданием затруднений не оказалось, так как не нужно было подыскивать числовые коэффициенты. Изначально в левой и правой частях равенства по одному атому кальция по одному атому углерода и по три атома кислорода.

Б) P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 - реакция экзотермическая. Со вторым уравнение возникли проблемы , без числовых коэффициентов не получилось верное равенство: P 2 O 5 + H 2 O → H 3 PO 4 . Очевидно , что для составления верного равенства нужно подбирать числовые коэффициенты. Если подбирать, то можно начать с фосфора: слева два атома, а справа – один, поэтому перед формулой азотной кислоты поставим числовой множитель, равный двум и тогда получим: P 2 O 5 + H 2 O → 2H 3 PO 4 . Но теперь осталось уравнять число атомов кислорода и водорода: водорода слева два атома , а справа - шесть атомов, поэтому перед формулой воды поставим числовой коэффициент, равный трём и тогда получим: P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4 . Теперь легко убедиться, что в каждой из частей уравнения равные количества и атомов фосфора и атомов водорода и атомов кислорода , следовательно, мы получили верное уравнение химической реакции: P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 .

Второй способ: алгебраический. Предположим, что в уравнении поставили три коэффициента а, в, с , что получилось верное уравнение химической реакции: а P 2 O 5 + в H 2 O = с H 3 PO 4 . Так как в уравнении используются атомы трёх видов, то составим систему из трёх линейных уравнений с тремя неизвестными а, в и с .

Вещества, которые использовались в химической реакции: Р – фосфор; О 2 – кислород ; P 2 O 5 – оксид фосфора (V).

В) Fe 2 (SO 4) 3 + KOH → Fe(OH) 3 + K 2 SO 4 .

Решение : ) Fe 2 (SO 4) 3 + 6KOH = 2Fe(OH) 3 + 3K 2 SO 4 . Решали подбором: уравняли число атомов железа (2); уравняли число атомов серы (3); уравняли число атомов калия (6); уравняли число атомов кислорода.

Вещества, которые использовались в химической реакции: Fe 2 (SO 4) 3 – сульфат железа (III); KOH – гидроксид калия; Fe(OH) 3 – гидроксид железа (III); K 2 SO 4 – сульфат калия.

Г) CuOH → Cu 2 O + H 2 O.

Решение: 2CuOH = Cu 2 O + H 2 O. Задачу по определению числовых коэффициентов решали , составляя систему уравнений:

Вещества, которые использовались в химической реакции: CuOH – гидроксид меди (I); Cu 2 O – оксид меди (I); H 2 O – вода.

Д) CS 2 + O 2 → CO 2 + SO 2 .

Решение : CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2 . Решали подбором коэффициентов: уравняли число атомов серы (2); уравняли число атомов кислорода (3).

Вещества, которые использовались в химической реакции: CS 2 – сульфид серы (IV); O 2 –
Вещества, которые использовались в химической реакции: FeS 2 – колчедан; O 2 – кислород; Fe 2 O 3 – оксид железа (III); SO 2 - оксид серы (IV).
Упражнение 3.

(Было предложено для решения как самостоятельная работа).

Условие:

Запишите уравнения химических реакций по следующим схемам:

А) фосфорная кислота + гидроксид натрия → фосфат натрия + вода;

Б) оксид натрия + вода → гидроксид натрия;

В) оксид железа (II) + алюминий → оксид алюминия + железо;

Г) гидроксид меди (II)→ оксид меди (II) + вода.

Ответ:

А) 2H 3 PO 4 + 6NaOH = 2Na 3 PO 4 + 6H 2 O;

Б) Na 2 O + H 2 O = 2NaOH;

В) 3FeO + 2Al = Al 2 O 3 + 3Fe;

Г) Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.