Как сделать по химии

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 04.10.2024

составлять химические формулы по валентности;

составлять уравнения химических реакций, расставлять в них коэффициенты, в том числе в уравнениях окислительно-восстановительных процессов;

составлять электронные формулы (в том числе краткие электронные формулы) атомов и определять свойства соответствующих химических элементов;

предсказывать свойства некоторых соединений и определять, возможен данный процесс или нет.

В пособии два уровня сложности. Самоучитель первого уровня сложности состоит из трех частей.

I часть. Элементы общей химии (публикуемая).

II часть. Элементы неорганической химии.

III часть. Элементы органической химии.

Книг второго уровня сложности тоже три.

Теоретические основы общей химии.

Теоретические основы неорганической химии.

Теоретические основы органической химии.

Глава 1. Основные понятия химии.

Глава 2. Важнейшие классы неорганических соединений.

2.1. Оксиды.

2.2. Кислоты.

2.3. Основания.

2.4. Соли.

Упражнения к главе 2.

Глава 3. Элементарные сведения о строении атома. Периодический закон Д.И.Менделеева.

Глава 4. Понятие о химической связи.

Глава 5. Растворы.

Глава 6. Электролитическая диссоциация.

6.1. Понятие о рН (водородном показателе).

6.2. Гидролиз солей.

Упражнения к главе 6.

Глава 7. Понятие об окислительно-восстановительных реакциях.

Глава 8. Расчеты по химическим формулам и уравнениям.

Что такое химия? Где мы встречаемся с химическими явлениями?

Химия – везде. Сама жизнь – это бесчисленное множество разнообразных химических реакций, благодаря которым мы дышим, видим голубое небо, ощущаем изумительный запах цветов.

Что изучает химия?

Химия изучает вещества, а также химические процессы, в которых участвуют эти вещества.

Что такое вещество?

Вещество – это то, из чего состоит окружающий нас мир и мы сами.

Что такое химический процесс (явление)?

К химическим явлениям относятся процессы, в результате которых изменяется состав или строение молекул, образующих данное вещество*. Изменились молекулы – изменилось вещество (оно стало другим), изменились его свойства. Например, свежее молоко стало кислым, зеленые листья стали желтыми, сырое мясо при обжаривании изменило запах.

Все эти изменения – следствие сложных и многообразных химических процессов. Однако признаки простых химических реакций, в результате которых изменяется состав и строение молекул, такие же: изменение цвета, вкуса или запаха, выделение газа, света или тепла, появление осадка.

Что же такое молекулы, изменение которых влечет за собой столь разнообразные проявления?

Молекулы – это мельчайшие частицы вещества, отражающие его качественный и количественный состав и его химические свойства.

Изучая состав и строение одной молекулы, можно предсказать многие свойства данного вещества в целом. Такие исследования – одна из главных задач химии.

Как устроены молекулы? Из чего они состоят?

Молекулы состоят из атомов. Атомы в молекуле соединены при помощи химических связей. Каждый атом обозначается при помощи символа (химического знака). Например, Н – атом водорода, О – атом кислорода.

Число атомов в молекуле обозначают при помощи индекса – цифры внизу справа после символа.

О₂ – это молекула вещества кислорода, состоящая из двух атомов кислорода;

Н₂О – это молекула вещества воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Если атомы не связаны химической связью, то их число обозначают при помощи коэффициента – цифры перед символом:

Аналогично изображают число молекул:

2Н₂ – две молекулы водорода;

3Н₂О – три молекулы воды.

Почему атомы водорода и кислорода имеют разные названия и разные символы? Потому что это атомы разных химических элементов.

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядер.

Что такое ядро атома? Почему заряд ядра является признаком принадлежности атома к данному химическому элементу? Чтобы ответить на эти вопросы, следует уточнить: изменяются ли атомы в химических реакциях, из чего состоит атом?

Нейтральный атом не имеет заряда, хотя и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов:

Каждому химическому элементу присвоен химический символ (знак), порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева (порядковый номер равен заряду ядра атома), определенное название, а для некоторых химических элементов – особое прочтение символа в химической формуле (табл. 1).

Вещества бывают простые и сложные. Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, это простое вещество. Простые вещества – Са, Сl₂, О₃, S₈ и т. д.

Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов. Сложные вещества – H₂O, NO, H₃PO_4, C₁₂H₂₂O₁₁ и т. д.

Задание 1.1. Укажите число атомов в молекулах сложных веществ H₂O, NO, H₃PO₄, C₁₂H₂₂O₁₁, назовите эти атомы.

Возникает вопрос: почему для воды всегда записывается формула Н₂О, а не НО или НО₂? Опыт доказывает, что состав воды, полученной любым способом или взятой из любого источника, всегда соответствует формуле Н₂О (речь идет о чистой воде).

Дело в том, что атомы в молекуле воды и в молекуле любого другого вещества соединены при помощи химических связей. Химическая связь соединяет как минимум два атома. Поэтому, если молекула состоит из двух атомов и один из них образует три химические связи, то другой также образует три химические связи.

Число химических связей, образуемых атомом, называют его валентностью.

Если обозначить каждую химическую связь черточкой, то для молекулы из двух атомов АБ получим АБ, где тремя черточками показаны три связи, образуемые элементами А и Б между собой.

В данной молекуле атомы А и Б трехвалентны.

Известно, что атом кислорода двухвалентен, атом водорода одновалентен.

В о п р о с. Сколько атомов водорода может присоединиться к одному атому кислорода?

О т в е т. Два атома. Состав воды описывают формулой Н–О–Н, или Н₂О.

Валентность атомов некоторых химических элементов постоянна (табл. 2).

Для других атомов валентность** можно определить (вычислить) из химической формулы вещества. При этом нужно учитывать изложенное выше правило о химической связи. Например, определим валентность x марганца Mn по формуле вещества MnO₂:

Общее число химических связей, образуемых одним и другим элементом (Mn и О), одинаково:
x · 1 = 4; II · 2 = 4. Отсюда х = 4, т.е. в этой химической формуле марганец четырехвалентен.

П р а к т и ч е с к и е в ы в о д ы

1. Если один из атомов в молекуле одновалентен, то валентность второго атома равна числу атомов первого элемента (см. на индекс!):

2. Если число атомов в молекуле одинаково, то валентность первого атома равна валентности второго атома:

3. Если у одного из атомов индекс отсутствует, то его валентность равна произведению валентности второго атома на его индекс:

Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:

П о д с к а з к а. Сначала укажите валентность атомов, у которых она постоянная. Аналогично определяется валентность атомных групп ОН, РО₄, SО₄ и др.

Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах подчеркнуты):

(Обратите внимание! Одинаковые группы атомов имеют одинаковые валентности во всех соединениях.)

Зная валентности атома или группы атомов, можно составить формулу соединения. Для этого пользуются следующими правилами.

• Если валентности атомов одинаковы, то и число атомов одинаково, т.е. индексы не ставим:

• Если валентности кратны (обе делятся на одно и то же число), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:

Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений:

Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением реакции. Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:

Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O₂, образует одну молекулу углекислого газа СО₂. Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково. Это правило – следствие закона сохранения массы вещества. Закон сохранения массы: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции.

Закон был открыт в XVIII в. М.В.Ломоносовым и, независимо от него, А.Л.Лавуазье.

Выполняя этот закон, необходимо в уравнениях химических реакций расставлять коэффициенты так, чтобы число атомов каждого химического элемента не изменялось в результате реакции. Например, при разложении бертолетовой соли KClO₃ получается соль KСl и кислород О₂:

Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода – разное. Уравняем их:

Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:

Наконец, между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:

Полученная запись показывает, что при разложении сложного вещества KClO₃ получаются два новых вещества – сложное KСl и простое – кислород O₂. Числа перед формулами веществ в уравнениях химических реакций называют коэффициентами.

При подборе коэффициентов необязательно считать отдельные атомы. Если в ходе реакции не изменился состав некоторых атомных групп, то можно учитывать число этих групп, считая их единым целым. Составим уравнение реакции веществ CaCl₂ и Na₃PO₄:

П о с л е д о в а т е л ь н о с т ь д е й с т в и й

1) Определим валентность исходных атомов и группы PO₄:

2) Напишем правую часть уравнения (пока без индексов, формулы веществ в скобках надо уточнить):

3) Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:

4) Обратим внимание на состав самого сложного соединения Ca₃(PO₄)₂ и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО₄ (их две):

5) Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести. Поставим соответствующий коэффициент в правую часть схемы перед формулой NaCl:

Пользуясь такой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций (за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций, см. главу 7).

Типы химических реакций. Химические реакции бывают разных типов. Основными являются четыре типа – соединение, разложение, замещение и обмен.

1. Реакции соединения – из двух и более веществ образуется одно вещество:

2. Реакции разложения – из одного вещества получаются два вещества или более:

3. Реакции замещения – реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причем простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:

4. Реакции обмена – здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:

Существуют и другие типы химических реакций.

Задание 1.5. Расставьте коэффициенты в схемах реакций:

Задание 1.6. Расставьте коэффициенты и определите типы химических реакций:

Выводы по главе 1. Вещества состоят из молекул, молекулы состоят из атомов, атомы с одинаковым зарядом ядра относятся к одному и тому же химическому элементу.

Вещества бывают простые и сложные. Состав веществ показывают при помощи химических формул. Формулы веществ составляют, учитывая валентности составных частей. Запись химического процесса при помощи формул называется уравнением химической реакции. Химические реакции бывают разных типов: обмена, замещения, разложения, соединения и др.

Упражнения к главе 1

1. Выучите табл. 1. Проверьте себя, напишите химические символы: серы, цинка, олова, магния, марганца, калия, кальция, свинца, железа и фтора.

3. Укажите число атомов каждого химического элемента в формулах соединений:

4. Определите, какие из веществ – простые, а какие – сложные:

Прочитайте формулы этих веществ.

5. Выучите табл. 2. Составьте химические формулы веществ по известной валентности элементов и атомных групп:

6. Определите валентность химических элементов в соединениях:

7. Расставьте коэффициенты и укажите типы химических реакций:

* Существуют вещества, построенные не из молекул. Но об этих веществах речь пойдет позже (см. главу 4).

** Строго говоря, по нижеизложенным правилам определяют не валентность, а степень окисления (см. главу 7). Однако во многих соединениях числовые значения этих понятий совпадают, поэтому по формуле вещества можно определять и валентность.

Если ты уже учишься в университете, но до сих пор так и не освоил основы решения задач по химии, это можно назвать настоящим чудом. Однако, вряд ли такое чудо прокатит и во время сдачи сессии.

Как сдавать экзамены в целом, вы узнаете на нашем телеграм-канале. А чтобы не оплошать на занятиях по химии, давайте выяснять, что же необходимо, чтобы таки начать самому выполнять решение практических задач по химии.

Химия: глубоко системная наука

Понимая систему этой науки в целом, а также систему и суть основных веществ, даже будучи гуманитарием до глубины души вы сможете выучить и понять правила решения задач по химии.

А для этого вам понадобятся:

Необходимая мотивация и готовность работать. Если есть цель и трудолюбие, то все у вас получится, поверьте!
Хотя бы базовое знание теории: таблица Менделеева, минимальный глоссарий, знание простейших формул соединений и т.д.
Внимательность. Часто многие проблемы в решении задач химии студенты испытывают из-за банальной невнимательности. Очень тщательно читайте условие задачи, спишите все краткие данные и определите, что же все-таки нужно найти. А дальше все просто – следуем стандартному алгоритму действий.

Волшебный алгоритм решения задач по химии (для ОГЭ и вузов)

А вот и она - волшебная схема решения стандартных задач по химии, благодаря которой вы сможете ответить на экзамене хотя бы на минимальную проходную оценку:

Для начала запишите уравнение реакции (если требуется). При этом важно не забывать о расстановке коэффициентов.
Попытайтесь определить, как найти неизвестные данные, сколько действий для этого понадобится, нужно ли для этого использовать таблицу Менделеева (например, чтобы выяснить молекулярную массу) или прочие справочные данные.
Теперь, если нужно, самое время составить пропорцию или применить понятие количества вещества. Или же в необходимую формулу подставить известную или найденную величину.
Если в задаче нужно использовать формулу, обращайте внимание на единицы измерений. Нередко требуется их перевод в систему СИ.
Когда решение найдено и вы расслабились, не спешите – перечитайте условие задачи еще раз. Бывает, что студент начал не с того. В тоге все это время он занимался поиском совершенно не того, что требуется.

А вот еще несколько примеров решения задач по химии, которые вы вполне можете использовать в качестве примера и тщательно проанализировать:

На самом деле, решение задач по химии – дело не такое уж и сложное. Конечно, нам легко говорить, ведь за плечами наших авторов – многолетний опыт решения не только простейших, но и мега-супер-бупер-крутых по сложности задач. И если вам попалась одна из таких, не стесняйтесь обращаться за помощью в студенческий сервис, здесь вам никто никогда не откажет!

Кстати, чуть ниже вы можете посмотреть краткое видео с наглядными примерами решения задач по химии:

В статье мы подготовили советы, которые помогут быстро выучить химию на "отлично". Разберемся, сколько времени нужно, чтобы освоить предмет с нуля, хватит ли для этого нескольких дней и как легко выучить все формулы.

С чего начать учить химию

Химия – одна из наиболее сложных школьных дисциплин. Физические и химические свойства элементов, особенности протекания реакций между различными веществами, валентность, электролитическая диссоциация и многое другое – все это школьники должны знать и понимать.

3 рекомендации, с чего лучше начать учить химию:

Определить свой уровень знаний – от этого будет зависеть план обучения. К примеру, если вы не разбираетесь даже в основах химии, то придется учить весь материал с нуля – с таблицы Менделеева. Если хорошо знаете предмет, но планируете поступать на медфак или химфак, то химию лучше изучать углубленно, за рамками школьной программы.
Решить, как будете заниматься – самостоятельно, с репетитором или на онлайн-курсах. В первом случае нужно выбрать учебники, рабочие тетради, найти задачники (желательно с ответами), составить план и т. д. В двух других случаях вам не придется делать этого самому – у преподавателя уже есть готовая учебная программа и материалы для обучения.
Подумать, как будете делать лабораторные работы. Химия – это не только теория, но и практика. Не всегда уроков в школе хватает, чтобы научиться проводить химические опыты.

Получится ли освоить предмет самостоятельно

Химию можно выучить и самому, но следует иметь в виду, что процесс не будет быстрым или легким. С какими трудностями сталкиваются школьники, которые занимаются самостоятельно:

Нет четкого графика. Хобби, гаджеты, секции – все это отвлекает от учебы. Многим подросткам не хватает дисциплины, чтобы заниматься регулярно. А чтобы освоить все разделы неорганической и органической химии, к примеру, за год, нужно выделить не менее 2-3 часов в неделю.
Не доводят начатое до конца. Нередко подготовку бросают из-за того, что скучно сидеть над учебниками, не хочется разбираться в сложных темах или не получается решить задачу.
Зазубривают материал, но не понимают его сути. Можно наизусть выучить формулы, но не знать, как их использовать в решении реальных задач. В итоге получается, что ребенок усиленно учится, но все равно получает плохие оценки на контрольных.
Нет помощника, который бы проверил домашнее задание, помог найти ошибку в уравнении и пр. Часто родители просто не помнят школьную программу по химии. Тогда приходится искать ответы в интернете, а информация на сайтах и форумах не всегда достоверная.

Как учиться в домашних условиях

Если хотите подтянуть химию в домашних условиях, то проще и правильнее будет заниматься вместе с преподавателем онлайн.

Уроки с репетитором.

Он оценивает уровень знаний ребенка и составляет индивидуальный план. Занятия проводятся через Скайп: школьник и учитель общаются в режиме реального времени, работают на интерактивной доске. Педагог сразу же отвечает на все вопросы, при необходимости еще раз объясняет сложную тему, указывает на ошибки.

Стоимость онлайн-уроков ниже, чем встречи с преподавателем офлайн, но не уступают им по качеству.

На нашем сайте есть разные сервисы для обучения с репетиторами. В детском разделе можно выбрать программу по цене, срокам подготовки и другим параметрам.

Онлайн-курсы.

Самый эффективный способ выучить химию, подойдет для тех, кто хочет заниматься по индивидуальному графику. Уроки проводят в режиме реального времени и записывают. Если вы не сможете подключиться к онлайн-занятию, то посмотрите видеоурок в личном кабинете в любое время.

Все видеозаписи, конспекты лекций, презентации и другие учебные материалы будут доступны ученику и после курса. Вопросы можно задавать на онлайн-уроке или писать в чат куратору.

Подобрать курс по химии также можно на нашем сайте в детском разделе.

Для вашего удобства, приведем ссылки для разных классов:

Преимущества учебы в онлайн-школах:

Учебный план включает подробный разбор всех тем. Школьники изучают основы химии, физические и химические свойства элементов, учатся составлять уравнения реакций и решать задачи. Преподаватели проводят эксперименты онлайн - ученик наблюдает за каждым действием.
Теорию закрепляют на практике. После каждого урока нужно сделать домашнее задание. Периодически проводятся контрольные работы и проверочные тесты.
Родители получают отчеты об успехах ребенка каждый месяц.

Хватит ли года, чтобы понять все темы с 7 по 11 класс

Год – это достаточный срок, чтобы разобраться по всех разделах химии. 5 рекомендаций школьникам, как изучать химию:

Выучите периодическую систему Менделеева – разберитесь, в какой последовательности расположены элементы в таблице, что означают цифры и обозначения у каждого вещества и т. д.
Запомните основные термины и понятия – электролитическая диссоциация, валентность, окислительно-восстановительные реакции, гидролиз, электролиз и др.
Ищите примеры химических явлений в повседневной жизни. Узнайте, какие безопасные опыты можно проводить в домашних условиях из подручных средств.
Занимайтесь не только по учебникам. При обучении вам помогут научно-популярные видео на Youtube, статьи в журналах и пр.
Сначала разберитесь с теорией, а затем приступайте к практике. Если вы неоднократно допускаете одну и ту же ошибку в заданиях, значит, плохо понимаете тему – еще раз прочитайте параграф, посмотрите примеры задач, при необходимости обратитесь за помощью к старшим, например, к преподавателю.

Выучить школьный предмет за год легче всего на онлайн-курсах – многие из них длятся с сентября до мая-июня. На занятиях помогут понять химию, подготовят к ОГЭ 9 класса или к ЕГЭ. Например, в онлайн-школе "Фоксфорд" есть углубленные программы, подготовительные и просто развивающие кругозор, например, "Эксперименты и химия вокруг нас".

Как быстро и легко выучить химию с нуля

Как можно ускорить и облегчить процесс, если вы изучаете химию с нуля:

Далее расскажем подробнее, как выучить или повторить химию за месяц, неделю или день.

На нашем сервисе собран список школ с курсами подготовки к ОГЭ и ЕГЭ по химии.

За 1-2 месяца

Если вам нужно вспомнить пройденный материал, чтобы написать годовую контрольную на отлично, то подготовку можно начать за месяц. Но если предстоит сдавать ОГЭ или ЕГЭ, то 2-3 месяцев не хватит, чтобы полноценно выучить всю программу по химии с нуля.

Изучите официальные документы. На сайте ФИПИ есть кодификатор, спецификация, демоверсия с заданиями – в них содержится вся важная информация: структура экзамена, темы, примеры вопросов, требования.
Выделите на подготовку не менее 4-5 часов в неделю. Если хотите получить высокий балл, заниматься нужно регулярно и интенсивно. Составьте расписание и чек-лист.
Решите пробник ОГЭ/ЕГЭ и посмотрите, какие темы или задачи вызывают наибольшие затруднения – их разбирайте в первую очередь.

За неделю

Что можно сделать за неделю:

Выучить базовую теорию по химии: свойства веществ, особенности протекания реакций (например, "металлы + кислоты", "металлы + щелочи" и пр.), цепочки и схемы превращений в органической химии и пр.
Научиться решать хотя бы простые задачи. Если времени остается мало, то разберите основные алгоритмы. Если готовитесь к ОГЭ/ЕГЭ, то вам помогут демонстрационные версии 2022 года.
Если сдаете экзамен, тренируйтесь выполнять тесты. Тестирование можно пройти, к примеру, на сервисе "Яндекс.Репетитор". Это поможет набрать хотя бы минимальный балл.

Реально ли подтянуть знания в более короткие сроки

За 1, 2 или 3 дня можно подтянуть знания по химии, если сдаете итоговую работу в четверти. Но если вам предстоит написать годовую контрольную, ОГЭ или ЕГЭ, то подготовку надо начинать заранее – хотя бы за несколько недель/месяцев.

Накануне экзамена можно позаниматься 2-3 часа, почитать лекции, посмотреть решение задач. Но не стоит сидеть над учебниками весь день и тем более ночь – вы только сильнее запутаетесь.

А также не нужно открывать конспекты или зубрить формулы за 5-15 минут до экзамена. Лучше подготовьтесь морально. Чем больше волнения – тем выше риск ошибок из-за невнимательности.

Различные процессы, происходящие с веществами, сопровождаются разрывом и образованием различных связей. Чтобы представить происходящее в понятном виде используют специальные уравнения. С их помощью можно предсказать, что произойдёт при взаимодействии элементов даже без опытов. Это фактически отражение реакций в доступном виде. Существуют определённые правила, позволяющие решать химические уравнения, которые необходимо знать при изучении химии.

Основные термины и понятия
Виды химических реакций
Окислительно-восстановительный процесс
Классический алгоритм
Решение методом полуреакций
Использование онлайн-расчёта

Основные термины и понятия

Составление уравнений химических реакций невозможно без знания определённых обозначений, показывающих, как проходит реакция. Объединение атомов, имеющих одинаковый ядерный заряд, называют химическим элементом. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Первые совпадают с числом атомного номера элемента, а значение вторых может варьироваться. Простейшими веществами называют элементы, состоящие из однотипных атомов.

Любой химический элемент описывается с помощью символов, условно обозначающих структуру веществ. Формулы являются неотъемлемой частью языка науки. Именно на их основе составляют уравнения и схемы. По своей сути они отражают количественный и качественный состав элементов. Например, запись HNO3 сообщает, что в соединении содержится одна молекула азотной кислоты, а оно само состоит из водорода, азота и кислорода. При этом в состав одного моля азотной кислоты входит по одному атому водорода и азота и 3 кислорода.

Символика элементов, условное обозначение, представляет собой химический язык. В значке содержится информация о названии, массовом числе и порядковом номере. Международное обозначение принято, согласно периодической таблице Менделеева, разработанной в начале 1870 года.

Взаимодействующие между собой вещества называются реагентами, а образующиеся в процессе реакции — продуктами. Составление и решение химических уравнений фактически сводится к определению результатов реакций, поэтому просто знать формулы веществ мало, нужно ещё уметь подбирать коэффициенты. Располагаются они перед формулой и указывают на количество молекул или атомов, принимающих участие в процессе. С правой стороны от химического вещества ставится индекс, указывающий место элемента в системе.

Записывают уравнения в виде цепочки, в которой указываются все стадии превращения вещества начиная с левой части. Вначале пишут формулы элементов в исходном состоянии, а затем последовательно их преобразование.

Виды химических реакций

Химические явления характеризуются тем, что из двух и более элементов образуются новые вещества. Уравнения описывают эти процессы. Впервые с объяснениями протекания реакций знакомят в восьмом классе средней образовательной школы на уроках неорганической химии. Ученикам демонстрируют опыты, в которых явно наблюдаются различия в протекании реакций.

Всего существует 4 типа химического взаимодействия веществ:

Соединение. В реакцию могут вступать 2 простых вещества: металл и неметалл или неметалл и неметалл. Например, алюминий с серой образуют сульфид алюминия. Кислород, взаимодействуя с водородом, превращается в воду. Объединятся могут 2 оксида с растворимым основанием, как оксид кальция с водой: CaO + H2O = Ca (OH)2 или основной оксид с кислотным: CaO + SO3 = CaSO4.
Разложение. Это процесс обратный реакции соединения: было одно вещество, а стало несколько. Например, при пропускании электрического тока через воду получается водород и кислород, а при нагревании известняка 2 оксида: CaCO3 = CaO + CO2.
Замещение. В реакцию вступают 2 элемента. Один из них простой, а второй сложный. В итоге образуются 2 новых соединения, при котором атом простого вещества заменяет сложный, как бы вытесняя его. Условие протекания процесса: простое вещество должно быть более активным, чем сложное. Например, Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2. Величину активности можно узнать из таблицы ряда электрохимических напряжений.
Обмен. В этом случае между собой реагируют 2 сложных элемента, обменивающиеся своими составными частями. Условием осуществления такого типа реакции является обязательное образование воды, газа или осадка. Например, CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O. Чтобы узнать, смогут ли вещества прореагировать, используют таблицу растворимости.

Основными признаками химических реакций является изменение цвета, выделение газа или образование осадка. Различают их по числу веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся продуктов. Правильное определение типа реакции особо важно при составлении химических уравнений, а также определения свойств и возможностей веществ.

Окислительно-восстановительный процесс

Составление большинства реакций сводится к подбору коэффициентов. Но при этом могут возникнуть трудности с установлением равновесия, согласно закону сохранения массы веществ. Чаще всего такая ситуация возникает при решении заданий, связанных с расстановкой количества атомов в уравнениях окислительно-восстановительных процессов.

Под ними принято понимать превращения, протекающие с изменением степени окисления элементов. При окислении происходит процесс передачи атомом электронов, сопровождающийся приобретением им положительного заряда или ионом, после чего он становится нейтральным. При этом также происходит процесс восстановления, связанный с присоединением элементарных частиц атомом.

Для составления уравнений необходимо определить восстановитель, окислитель и число участвующих в реакции электронов. Коэффициенты же подбирают с помощью метода электронно-ионного баланса (полуреакций). Его суть состоит в установлении равенства путём уравнивания количества электронов, отдаваемых одним элементом и принимаемым другим.

Классический алгоритм

В основе решения задач этим методом — закон сохранения массы. Согласно ему, совокупная масса элементов до реакции и после остаётся неизменной. Другими словами, происходит перегруппировка частиц. Если рассматривать решение химического уравнения поэтапно, оно будет состоять из трёх шагов:

Написания формул элементов, вступающих в реакцию с левой стороны.
Указания справа формулы образующихся веществ.
Уравнивания числа атомов с добавлением коэффициентов.

Перед тем как переходить к сложным соединениям, лучше всего потренироваться на простых. Например, нужно составить уравнение, описывающее взаимодействие двух сложных веществ: гидроксида натрия и серной кислоты. При таком соединении образуется сульфат натрия и вода.

Согласно алгоритму, в левой части уравнения необходимо записать реагенты, а в правой продукты реакции: NaOH + H2SO 4 → Na 2SO4 + H2O. Теперь следует уравнять коэффициенты. Начинают с первого элемента. В примере это натрий. В правой части содержится 2 его атома, а в левой один, поэтому необходимо возле реагента поставить цифру 2. Затем нужно уровнять водород. В результате получится выражение: 2 NaOH + H2SO 4 → Na2 SO4 +2H2O.

Ещё одним наглядным примером является процесс реакции тринитротолуола с кислородом. При их взаимодействии образуется: C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2. Исходя из того, что слева находится нечётное число атомов H и N, а справа чётное, нужно их уравнять: 2C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2.

Теперь становится понятным, что 14 и 10 атомов углерода и водорода должны образовать 14 долей диоксида и 5 молекул воды. При этом 6 атомов азота превратятся в 3. Итоговое уравнение будет выглядеть как 2C7H5N3O6 + 10,5O2 → 14CO2 + 5H2O + 3N2.

Перед тем как начинать тренировку по составлению уравнений, следует научиться расставлять валентность. Это параметр, равный числу соединившихся атомов каждого элемента. Фактически это способность к соединению. Например, в формуле NH3 валентность атома азота равна 3, а водорода 1.

Решение методом полуреакций

Алгоритм для решения примеров химических уравнений проще рассмотреть на конкретном задании. Пускай необходимо описать процесс окисления пирита азотной кислоты с малой концентрацией: FeS2 + HNO3. Решать этот пример необходимо в следующей последовательности:

Определить продукты реакции. Так как кислота является сильным окислителем, сера получит максимальную степень оксидации S6+, а железо Fe3+. HNO3 может восстановиться до одного из двух состояний NO2 или NO.
Исходя из состава ионов и правила, что вещества, переходящие в газовую форму или плохо растворимые, записываются в молекулярном виде, верным будет записать: FeS2 — Fe3+ + 2SO2−4. Гидролизом можно пренебречь.
В записи уравнивают кислород. Для этого в левую часть добавляют 8 молекул воды, а в правую 16 ионов водорода: FeS2 + 8H20 — Fe3+ + 2SO2−4 + 16H+. Так как заряда в левой части нет, а в правой он равный +15, то серное железо должно будет отдать 15 электронов. Значит, уравнение примет вид: FeS2 + 8H20 — 15e → Fe3+ + 2SO2−4 + 16H+.
Теперь переходят к реакции восстановления нитрата иона: NO-3 →NO. Для её составления нужно отнять у оксида азота 2 атома кислорода. Делают это путём прибавления к левой части 4 ионов водорода, а правой — 2 молекул воды. В итоге получится: NO-3 + 4H+ → NO + 2H2O.
Полученную формулу уравнивают добавлением к левой части 3 электронов: NO-3 + 4H+ 3e → NO + 2H2O.
Объединяют найденные выражения и записывают результат: FeS2 + 8H20 + 5NO-3 + 20H+ → Fe3+ + 2SO2−4 + 16H+ + 5NO + 10H2O.

Уравнение можно сократить на 16H + и 8H2O. В итоге получится сокращённое выражение окислительно-восстановительной реакции: FeS2 + 5NO - 3 + 4 H + = Fe3 + + 2SO 2- 4 + 5NO + 2H2O.

Такой алгоритм считается классическим, но для упрощения понимания лучше использовать способ электронного баланса. Процесс восстановления переписывают как N5+ + 3e → N2+. Степень же окисления составить сложнее. Сере нужно приписать степень 2+ и учесть, что на 1 атом железа приходится 2 атома серы: FeS2 → Fe3++ 2S6+. Запись общего баланса будет выглядеть: FeS2 + 5N5+ = Fe3+ + 2S6+ + 5N2+.

Пять молекул потратятся на окисление серного железа, а ещё 3 на образование Fe (NO3)3. После уравнения двух сторон запись реакции примет вид, аналогичный полученному с использованием предыдущего метода.

Использование онлайн-расчёта

Простые уравнения решать самостоятельно довольно просто. Но состоящие из сложных веществ могут вызвать трудности даже у опытных химиков. Чтобы получить точную формулу и не подбирать вручную коэффициенты, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами. При этом их использовать сможет даже пользователь, не особо разбирающийся в науке.

Чтобы расстановка коэффициентов в химических уравнениях онлайн происходила автоматически, нужно лишь подключение к интернету и исходные данные. Система самостоятельно вычислит продукты реакции и уравняет обе стороны формулы. Интересной особенностью таких сайтов является не только быстрый и правильный расчёт, но и описание правил с алгоритмами, по которому выполняются действия.

Читайте также: