Выравнивание частей уравнения

 

Выравнивание частей химического уравнения – один из первых шагов при расчете стехиометрических реакций. Обе части химического уравнения имеют одинаковое количество атомов. Если известны все реагенты и продукты химической реакции, наилучший подход для выравнивания обеих частей химического уравнения – выделение элементов с известной валентностью и выравнивание всего уравнения на этой основе.

 

Многие элементы являются поливалентными, что усложняет процесс выравнивания. Для выравнивания должен использоваться кислород, если он участвует в химической реакции. Одна или несколько стрелок обозначают химические реакции, стрелки эквивалентны математическому знаку «равно» (=). Рассмотрим несбалансированное уравнение реакции между железом (Fe3+) и кислородом (O2-) с образованием оксида железа:

 

Fe³⁺ + O₂^2– ® Fe₂³⁺O₃^2–

 

Части данного уравнения не выровнены по числу атомов и зарядам. В левой части уравнения – два атома кислорода, в правой – три атома. Прежде всего следует уравновесить число атомов кислорода, затем – атомов железа. Кроме того, в левой и правой части уравнения различное число зарядов. В левой части – четыре отрицательных заряда (2 х 2-), в правой – шесть отрицательных (2 х 3-). Если перед оксидом железа поставить цифру 2, а перед кислородом – 3, то уравнение примет следующий вид:

 

Fe³⁺ + 3O₂^2– ® 2Fe₂³⁺O₃^2–

 

Сейчас уравнение сбалансировано по числу атомов кислорода и отрицательным зарядам, однако нам все еще требуется сбалансировать его по числу атомов железа. В результате выравнивания по атомам кислорода, в левой части уравнения имеется один атом железа, а в правой – четыре атома железа (2 х 2) [с 12 положительными зарядами: 2 х 2 х 3-]. Для полного выравнивания правой и левой частей уравнения в левой части должны быть четыре атома железа с 12 положительными зарядами. Если перед обозначением атома железа поставить цифру 4, обе части уравнения будут выровнены:

 

4Fe³⁺ + 3O₂^2– ® 2Fe₂³⁺O₃^2–

 

Таким образом, в результате реакции между четырьмя молями железа и тремя молями кислорода образуется два моля оксида железа.

 

Рассмотрим следующую задачу: сколько граммов кислорода потребуется для реакции со 140 г железа для получения оксида железа?

 

4Fe + 3O₂ ® 2Fe₂O₃

 

4 моля железа + 3 моля кислорода ® 2 моля оксида железа

атомная вес Fe = 55,85; т.е. 4 моля Fe = 4 x 55,85 = 223,4 г

атомный вес O прибл. 16, т.е.3 моля O2 = 3 x 2 x 16 = 96 г

Так как в реакцию вступают только 140 г железа (а не 223,4 г), для определения количества кислорода, необходимого для реакции со 140 г железа, частное от 140/223,4 умножается на 96 г кислорода.

 

Количество необходимого для реакции кислорода =

 

 

 

Таким образом, для получения оксида железа 140 г железа должны вступить в реакцию с 60,2 г кислорода.

 

Растворимость

 

Растворы

Если в воду добавить сахар, он растворится и получится раствор сахара в воде. Если в растворе не будет частиц сахара, такой раствор будет гомогенным (однородным). В данном растворе сахар выступает как растворенное вещество, вода – растворитель. Если в раствор небольшими порциями добавлять сахар, он будет растворяться лишь до определенного предела, когда добавляемые в раствор кристаллы сахара не будут сразу же опускаться на дно сосуда даже при тщательном перемешивании. Раствор, в котором растворилось все возможное количество растворимого вещества при определенной температуре, называется насыщенным. Количество растворенного вещества называется растворимостью.