Сбалансированные химические уравнения, закон сохранения вещества (массы) и закон постоянных соотношений
Соединение представляет собой вещество, образованное из комбинации атомов различных элементов, поскольку из-за химической реакции между ними . Химическое уравнение должно быть сбалансировано для достижения закона сохранения материи (массы), количества атомов каждого элемента в реагенты должны равняться количеству атомов одного и того же элемента в продуктах.
Химическая реакция
Химическая реакция представляет собой разрыв существующих связей между атомами этих молекул в реагентах и образующие новые связи между атомами этих молекул в продуктах.
Когда вы держите кусок магниевой ленты за держатель для пробирки и сжигаете ленту в воздухе, твердая лента из магния горит и превращается из гибкого яркого твердого вещества в белый порошок нового вещества. Магний реагирует с атмосферным кислородом (реагентами) с образованием нового вещества, которое представляет собой оксид магния (продукт).
Магний + Кислород → Оксид магния
2Mg + O 2 → 2MgO
Тепловая энергия разорвала двойную ковалентную связь в молекуле кислорода (O 2 ) с образованием двух активных атомов кислорода . Каждый атом кислорода соединяется с атомом магния с образованием молекулы оксида магния посредством ионной связи . Белый порошок образуется при горении ленты магния на воздухе из-за образования оксида магния (белого порошка) в результате соединения кислорода с магнием.
Масса белого порошка, образовавшегося при сгорании магниевой ленты, больше, чем масса ленты до сгорания в результате соединения кислорода с магнием. Масса магния увеличивается, когда он сжигается, потому что он соединяется с кислородом, образуя оксид магния.
Химическое уравнение
Химическая реакция может быть представлена « Химическим уравнением ». Химическое уравнение — это набор символов и химических формул, представляющих реагенты и молекулы продуктов в химической реакции, а также условия реакции.
Слово уравнение и символическое уравнение, выражающее реакцию магния с кислородом . Химическое уравнение должно быть сбалансировано, что означает: количество атомов каждого элемента в реагентах должно равняться количеству атомов того же элемента в продуктах.
Реагенты (вещества, участвующие в реакции) → Продукты (вещества, образующиеся в конце реакции)
Словесное уравнение: Магний + Кислород → Оксид магния
Символьное уравнение: 2Mg + O 2 → 2MgO
Сбалансированное химическое уравнение
Сбалансированное химическое уравнение — это уравнение, в котором количество атомов, вступающих в реакцию, равно количеству атомов, образующихся в результате этой реакции. Как сбалансировать символическое уравнение, которое выражает реакцию газообразного водорода с газообразным кислородом с образованием воды : H 2 + O 2 → H 2 O.
Чтобы сбалансировать уравнение , вы должны сравнить количество атомов каждого элемента в реагентах и количество атомов того же элемента в продуктах. При сравнении количества атомов водорода и кислорода в реагентах и продуктах следующее:
Н 2 + О 2 → Н 2 О
Мы обнаружили, что химическое уравнение не сбалансировано, поскольку количество атомов кислорода в реагентах больше, чем их количество в продуктах. Чтобы сбалансировать количество атомов кислорода, его нужно умножить на 2 × H 2 O следующим образом:
Н 2 + О 2 → 2 Н 2 О
Мы обнаружили, что химическое уравнение не сбалансировано, поскольку количество атомов водорода в реагентах меньше, чем их количество в продуктах. Чтобы сбалансировать количество атомов водорода, его нужно умножить на 2 × H 2 следующим образом:
2Н 2 + О 2 → 2 Н 2 О
Химическое уравнение становится сбалансированным, поскольку количество атомов каждого элемента в реагентах равно количеству атомов того же элемента в продуктах.
Законы химического соединения
- Первое: закон сохранения материи (массы).
- Второе: закон постоянных соотношений.
Первое: закон сохранения материи (материи)
Закон сохранения материи гласит, что материя не создается и не уничтожается, но может быть изменена из одной формы в другую. Применяя закон сохранения вещества к химической реакции , мы можем определить его следующим образом:
Закон сохранения вещества (массы): сумма масс реагентов в любой химической реакции равна сумме масс продуктов. Достижение закона сохранения вещества в реакции магния с кислородом (атомные массы Mg = 24, O = 16)
2Mg + O 2 → 2MgO
(2 × 24) + (2 × 16) → 2 (24 + 16)
Сумма масс реагентов = (2 × 24) + (2 × 16) = 48 + 32 = 80 г · м
Сумма масс изделий = 2 (24 + 16) = 2 × 40 = 80 гр.
Сумма масс реагентов = сумма масс продуктов, при которых достигается закон сохранения вещества. Химическое уравнение должно быть сбалансировано для достижения закона сохранения материи.
Пример: газообразный водород реагирует с газообразным хлором с образованием хлористого водорода. Выразите эту реакцию сбалансированным символическим уравнением и словесным уравнением с достижением закона сохранения материи, [зная, что атомные массы H = 1 & Cl = 35,5].
Словесное уравнение: Водород + Хлор → Хлороводород
Символьное уравнение: H 2 + Cl 2 → 2HCl
Сумма масс реагентов = (2 × 1) + (2 × 35,5) = 2 + 71 = 73 г · м
Сумма масс изделий = 2 (1 + 35,5) = 2 × 36,5 = 73 г.
∴ Сумма масс реагентов равна сумме масс продуктов, что соответствует закону сохранения вещества.
Пример: Какова масса меди (Cu) в результате следующей реакции?
Ca + CuSO 4 → CuSO 4 + Cu
По закону сохранения материи:
Масса кальция + Масса сульфата меди = Масса сульфата кальция + Масса меди.
Масса меди = (Масса кальция + Масса сульфата меди) — Масса сульфата кальция.
Масса меди = (64 + 159,5) — 136 = 223,5 — 136 = 87,5 г.
Пример: Получите из следующего уравнения, сбалансировано оно или нет, применив к нему закон сохранения материи: NaNO 3 → NaNO 2 + O 2 , [Зная, что атомные массы Na = 23, N = 14 & O = 16]
NaNO 3 → NaNO 2 + O 2
[23 + 14 + (3 × 16)] → [23 + 14 + (2 × 16)] + (2 × 16)
Сумма масс реагентов = 23 + 14 + (3 × 16) = 37 + 48 = 85 г.
Сумма масс продуктов = [23 + 14 + (2 × 16)] + (2 × 16) = 37 + 32 + 32 = 101 г.
Сумма масс реагентов не равна сумме масс продуктов. Уравнение не сбалансировано, потому что не выполняется закон сохранения вещества.
Второе: закон постоянных соотношений.
Химическое соединение получают из химической комбинации из атомов двух элементов или более соотношений постоянного веса. Закон постоянных соотношений гласит, что химическое соединение образуется из комбинации его элементов при постоянных весовых соотношениях.
Пример: во время реакции между магнием и кислородом с образованием оксида магния несколько раз с разной массой мы замечаем следующие результаты.
2Mg + O 2 → 2MgO
48 г + 32 г → 80 г
24 г + 16 г → 40 г
Магний: кислород = 48 г: 32 г = 24 г: 16 г = 3: 2
Соединение оксида магния всегда образуется из комбинации между элементами магния и кислорода, соответственно, при постоянном массовом соотношении (3: 2), однако массы элементов, участвующих в реакции, изменяются в соответствии с законом постоянных соотношений.
Если соотношение между массами элементов , вступающих в химическую реакцию, отличается от фиксированного соотношения, с которым эти элементы реагируют с образованием определенного соединения, то увеличение массы каждого из них остается без реакции.
Реакция свинца с серой по закону постоянных соотношений.
3 г серы полностью соединяются с 15 г свинца с образованием 18 г сульфида свинца.
При добавлении 6 г серы к 15 г свинца только 3 г серы соединяются с 15 г свинца, образуя 18 г сульфида свинца, а 3 г серы остаются без реакции.
При добавлении 3 г серы к 20 г свинца 3 г серы соединяются только с 15 г свинца, образуя 18 г сульфида свинца, а 5 г свинца остаются без реакции.