§ 9. Количественные расчёты по уравнениям химических реакций

Уравнение уже умеют составлять. На этом уроке из него получают одно число: массу продукта, если известен объём реагента. Длинные серии задач идут следующими двумя часами. Дома опыт не ставят.

К концу урока вы сможете проверить атомы, взять количества в отношении коэффициентов и перевести количество в массу. Сегодня один путь: известен реагент, ищут продукт.

Постановка. Тетрадь закрыта, ответа на обложке нет. Доска на заднем плане стёрта, формулы с неё не читают.

Один путь

Коэффициенты в уравнении показывают, в каком отношении берутся химические количества веществ. Количество обозначают n, единица — моль. Граммы и кубические дециметры из самого коэффициента не читают. Их получают потом: массу через молярную массу M, объём газа через молярный объём Vm.

Постановка. Крышки на месте, газа не видно. Объём по виду не определяют и склянки не открывают.

Сегодня известен реагент, ищут продукт. Обратный ход — по продукту найти реагент — следующий отдельный час. Серия разных задач «сколько получится» тоже следующий час. Здесь разбирают метод на одном примере.

Доска пустая нарочно. Сначала записывают уравнение и проверяют атомы. Ответ на этот кадр не ставят.

Сначала атомы

Уравнение примера: 2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Водорода слева 2 × 2 = 4, справа 2 × 2 = 4. Кислорода слева 2 и справа 2. Атомы сошлись, коэффициенты можно использовать. Если коэффициенты не стоят или стоят неверно, отношение количеств тоже будет неверным.

Коэффициент у O₂ равен 1, у H₂O равен 2. На 1 моль кислорода приходится 2 моль воды. Поэтому n(H₂O) = 2 × n(O₂).

Модель воды, не снимок молекулы. Красный — один атом O, белые — два атома H. Угол на фото не измеряют: для расчёта он не нужен.

Потом M или Vm

Количество известного вещества находят по тому, что дано.

Если дана масса, n = m / M. Если дан объём газа при нормальных условиях, n = V / Vm. В школьных расчётах Vm = 22,4 дм³/моль. Перед уроком это число сверяют с § 6. Если в пособии другое значение, считают по пособию.

Дальше количество неизвестного вещества берут из отношения коэффициентов. Массу получают так: m = n × M. Объём газа, если бы его искали, получали бы так: V = n × Vm. Сегодня продукт — вода, её масса, поэтому последний шаг умножает на M.

M(H₂O) = 18 г/моль, если Ar(H) = 1 и Ar(O) = 16. Эти целые тоже сверяют с таблицей пособия.

На листе итога нет. Пример считают по шагам, не с конца.

Пример на доске

Известно: V(O₂) = 22,4 дм³ при нормальных условиях. Найти массу воды. Реагент известен, продукт ищут. Пример MediaSchool, не номер из пособия. Водород и кислород ради этого счёта не получают.

n(O₂) = 22,4 / 22,4 = 1 моль.

n(H₂O) = 2 × 1 = 2 моль. Одна моль воды здесь была бы ошибкой: коэффициент 2 потерян.

m(H₂O) = 2 × 18 = 36 г.

Ответ примера: 36 г воды. Это граммы, не 36 моль.

Чужая запись 1 × 18 = 18 г берёт количество воды равным количеству кислорода. 18 г/моль — это молярная масса, не масса продукта в этом примере.

Свой расчёт

Уравнение то же. Объём другой: V(O₂) = 2,24 дм³ при нормальных условиях. Vm = 22,4 дм³/моль, M(H₂O) = 18 г/моль.

Строку пишут сами. 36 г с доски на свою строку не переносят: там был другой объём.

Реактивов нет. На этот расчёт в классе оставляют около 4 минут. Итог до записи не открывают.

Пособие для сверки Vm и M открывают на нужном параграфе. Готовую массу из чужого решения не списывают. На этом кадре обложка пустая.

Запишите три числа: n(O₂), n(H₂O) и массу воды. На этот расчёт в классе оставляют около 4 минут.

Проверь себя

Сначала ответьте сами. Ключ ниже, его лучше закрыть листом.

1. Что считают коэффициенты в уравнении: граммы или химические количества?
2. В 2H₂ + O₂ = 2H₂O сколько атомов водорода слева и справа? Сошлись ли атомы?
3. Чему равно n(H₂O), если n(O₂) = 1 моль? Почему 1 моль воды — не ответ?
4. V(O₂) = 22,4 дм³, Vm = 22,4 дм³/моль, M(H₂O) = 18 г/моль. Какая масса воды получается?
5. V(O₂) = 2,24 дм³ при тех же Vm и M. Какая масса воды получается и почему 1,8 г — не ответ?

Ответы

1. Химические количества, в молях. Граммы получают умножением n на M. Объём газа получают умножением n на Vm.
2. Слева 2 × 2 = 4, справа 2 × 2 = 4. Кислорода слева и справа по 2. Атомы сошлись.
3. n(H₂O) = 2 × 1 = 2 моль. Коэффициент воды вдвое больше коэффициента кислорода. Запись «1 моль» этот множитель теряет.
4. 22,4 / 22,4 = 1 моль кислорода. Дальше 2 × 1 = 2 моль воды. Дальше 2 × 18 = 36 г. Не 36 моль и не 18 г.
5. 2,24 / 22,4 = 0,1 моль кислорода. Дальше 2 × 0,1 = 0,2 моль воды. Дальше 0,2 × 18 = 3,6 г. Без коэффициента вышло бы 0,1 × 18 = 1,8 г, это неверно. 36 г к этой строке не относится: там был объём 22,4 дм³.

Дома закончите свою строку, если не успели в классе: 2,24 / 22,4, затем умножение на 2, затем умножение на 18. Новой задачи нет. Телефон не нужен. Водород не получайте, спички не зажигайте, ничего не нагревайте.