1.4. Химические уравнения

Химические уравнения показывают вещества, вступающие в химическую реакцию и образующиеся в результате продукты, а также количественные отношения между всеми участниками реакции. Например, уравнение

2HCl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2H₂O

означает, что в реакцию вступают 2 моль соляной кислоты и 1 моль гидроксида кальция; образуется 1 моль хлорида кальция и 2 моль воды, а массы исходных веществ и продуктов реакции удовлетворяют соотношению:

Пример 1.8. Серная кислота (H₂SO₄) реагирует с гидроксидом калия по уравнению

H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2H₂O

Найти массу гидроксида калия, необходимую для реакции с 20г серной кислоты и массы сульфата калия и воды, образующиеся в результате реакции.

Решение. Молярные массы участников реакции составляют, соответственно: 98 (H₂SO₄); 56 (KOH); 176 (K₂SO₄) и 8 (H₂O) г/моль. Из уравнения реакции следует, что 1 моль серной кислоты реагирует с 2 моль гидроксида калия или 98г H₂SO₄ взаимодействуют с 2^.56=112г KOH. Составим пропорцию:

98г H₂SO₄ реагируют со 112г КОН

20г - “ - - “ - х г - “ -

Аналогично в соответствии с уравнением реакции запишем:

Из 98г H₂SO₄ образуется 176г K₂SO₄

Из 20г - “ - - “ - х г - “ -

;

Из 98г H₂SO₄ образуется 36г Н₂O

Из 20г - “ - - “ - х г - “ –

Пример 1.9. При взаимодействии серной кислоты и карбоната натрия выделилось 5,0л углекислого газа (н.у.). Найти массы серной кислоты и карбоната натрия, взятые для реакции, а также массу сульфата натрия, образовавшуюся в результате реакции.

Решение. Запишем уравнение реакции:

H₂SO₄ + Na₂CO₃ = Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

Из уравнения реакции следует, что в реакцию вступают 1 моль серной кислоты и 1 моль карбоната натрия и образуется по 1 моль сульфата натрия, углекислого газа и воды. Иначе говоря, в реакцию вступают 98г H₂SO₄ и106 г Na₂CO₃, а образуется 142г Na₂SO₄, 44г CO₂ и 18г H₂O. Один моль углекислого газа, или 44г, занимают при нормальных условиях объем 22, 4 дм³(л).

Молярные массы участников реакции составят: Из уравнения реакции следует:

Для получения 22,4л CO₂ необходимо взять 98г H₂SO₄

- “ - - “ - 5л - “ - - “ - х г - “ -

Количество углекислого газа можно выразить в граммах:

масса 22,4 л CO₂ составляет 44 г

- “ - 5 л - “ - - “ - х г

,

и при последующих вычислениях использовать массу газа, а не объём.

Основываясь на уравнении реакции, найдём массы Na₂CO₃, Na₂SO₄ и H₂O:

Для получения 44г CO₂ необходимо взять 106г Na₂CO₃

- “ - - “ - 9,82г - “ - - “ - х г - “ –

;

при получении 44г CO₂ образуется 142г Na₂SO₄

- “ - - “ - 9,82г - “ - - “ - х г - “ –

;

при получении 44г CO₂ образуется 18г H₂O

- “ - - “ - 9,82г - “ - - “ - х г - “ –

.

Контрольные вопросы и задачи

1.1.Найти количество вещества азотной кислоты, если её масса составляет 100г. Ответ: 1,59 моль.

1.2. Найти количество вещества азота, если его объем при нормальных условиях составляет 15 дм³. Ответ: 0,67 моль.

1.3. Найти число формульных единиц гидрокарбоната кальция, число атомов кальция, водорода, углерода и кислорода, содержащихся в 300г Ca(HCO₃)₂. Ответ:

1.4. Найти процентное содержание магния, азота и кислорода в нитрате магния Mg(NO₃)₂. Ответ: ω_Mg=16,2; ω_N=18,9; ω_Mg=64,9%.

1.5.Найти массу одной молекулы хлора. Ответ:1,18^.10^-22г.

1.6. Найти массу гидроксида кальция, необходимую для реакции с 10г соляной кислоты и массы хлорида кальция и воды, образующиеся в результате реакции 2HCl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2H₂O.

Ответ:

1.7. Найти массу оксида кальция, воды и объем углекислого газа, образующихся при термическом разложении 200г гидрокарбоната кальция по реакции: Сa(HCO₃)₂=CaO+H₂O+2 CO₂.

Ответ: