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; образуются 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 20 г 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 98 г H2SO4 взаимодействуют с 2•56=112 г KOH. Составим пропорцию:
98 Г h2so4 реагируют со 112 г кон,
20 г - “ - - “ - х г - “ - ,
Аналогично в соответствии с уравнением реакции запишем:
из 98 г H2SO4 образуется 176 г K2SO4 ,
из 20 г - “ - - “ - х г - “ - ,
;
из 98 г H2SO4 образуется 36 г Н2O,
из 20 г - “ - - “ - х г - “ – ,
Пример 1.9. При взаимодействии серной кислоты и карбоната натрия выделилось 5,0 л углекислого газа (н.у.). Найти массы серной кислоты и карбоната натрия, взятые для реакции, а также массу сульфата натрия и воды, образовавшихся 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 образуются по 1 моль сульфата натрия, углекислого газа и воды. Иначе говоря, в реакцию вступают 98 г H2SO4 и 106 г Na2CO3, а образуются 142 г Na2SO4, 44 г CO2 и 18 г H2O. 1 моль углекислого газа, или 44 г, занимает при нормальных условиях объем, равный 22, 4 дм3 (л).
Молярные массы участников реакции составят:
Из уравнения реакции следует:
для получения 22,4 л CO2 необходимо взять 98 г H2SO4,
- “ - - “ - 5 л - “ - - “ - 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 44 г CO2 необходимо взять 106 г Na2CO3,
- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ – ,
;
при получении 44 г CO2 образуется 142 г Na2SO4,
- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ – ,
;
при получении 44 г CO2 образуется 18 г H2O,
- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ –,
.