Как составить химическую реакцию. Как балансировать химические уравнения
Класс: 8
Презентация к уроку
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цель урока: помочь обучающимся сформировать знания о химическом уравнении как об условной записи химической реакции с помощью химических формул.
Задачи:
Образовательные:
- систематизировать ранее изученный материал;
- обучать умению составлять уравнения химических реакций.
Воспитательные:
- воспитывать коммуникативные навыки (работа в паре, умение слушать и слышать).
Развивающие:
- развивать учебно-организационные умения, направленные на выполнение поставленной задачи;
- развивать аналитические навыки мышления.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, оценочные листы, карта рефлексии, “набор химических знаков”, тетрадь с печатной основой, реактивы: гидроксид натрия, хлорид железа(III), спиртовка, держатель, спички, лист ватмана, разноцветные химические знаки.
Презентация урока (приложение 3)
Структура урока.
І. Организационный момент.
ІІ. Актуализация знаний и умений.
ІІІ. Мотивация и целеполагание.
ІV. Изучение нового материала:
4.1 реакция горения алюминия в кислороде;
4.2 реакция разложения гидроксида железа (III);
4.3 алгоритм расстановки коэффициентов;
4.4 минута релаксации;
4.5 расставь коэффициенты;
V. Закрепление полученных знаний.
VІ. Подведение итогов урока и выставление оценок.
VІІ. Домашнее задание.
VІІІ. Заключительное слово учителя.
Ход урока
Химическая натура сложной частицы
определяется натурой элементарных
составных частей,
количеством их и
химическим строением.
Д.И.Менделеев
Учитель.
Здравствуйте, ребята. Садитесь.
Обратите внимание: у вас на столе лежит тетрадь с печатной основой
(Приложение 2),
в которой вы сегодня будете
работать, и оценочный лист, в нем вы будете фиксировать свои достижения,
подпишите его.
Актуализация знаний и умений.
Учитель.
Мы с вами познакомились с физическими и химическими
явлениями, химическими реакциями и признаками их протекания. Изучили закон
сохранения массы веществ.
Давайте проверим ваши знания. Я предлагаю вам открыть тетради с печатной основой
и выполнить задание 1. На выполнение задания вам дается 5 минут.
Тест по теме “Физические и химические явления. Закон сохранения массы веществ”.
1.Чем химические реакции отличаются от физических явлений?
- Изменение формы, агрегатного состояния вещества.
- Образование новых веществ.
- Изменение местоположения.
2. Каковы признаки химической реакции?
- Образование осадка, изменение цвета, выделение газа.
3. В соответствии с каким законом составляются уравнения химических реакций?
- Закон постоянства состава вещества.
- Закон сохранения массы вещества.
- Периодический закон.
- Закон динамики.
- Закон всемирного тяготения.
4. Закон сохранения массы вещества открыл:
- Д.И. Менделеев.
- Ч. Дарвин.
- М.В. Ломоносов.
- И. Ньютон.
- А.И. Бутлеров.
5. Химическим уравнением называют:
- Условную запись химической реакции.
Учитель. Вы выполнили работу. Я предлагаю вам осуществить ее проверку. Поменяйтесь тетрадями и осуществите взаимопроверку. Внимание на экран. За каждый правильный ответ – 1 балл. Общее количество баллов занесите в оценочные листы.
Мотивация и целеполагание.
Учитель. Используя эти знания, мы сегодня будем составлять уравнения химических реакций, раскрывая проблему “Является ли закон сохранения массы веществ основой для составления уравнений химических реакций”
Изучение нового материала.
Учитель. Мы привыкли считать, что уравнение-это математический пример, где есть неизвестное, и это неизвестное нужно вычислить. А вот в химических уравнениях обычно ничего неизвестного не бывает: в них просто записывается все формулами: какие вещества вступают в реакцию и какие получаются в ходе этой реакции. Посмотрим опыт.
(Реакция соединения серы и железа.) Приложение 3
Учитель. С точки зрения массы веществ, уравнение реакции соединения железа и серы понимается следующим образом
Железо + сера → сульфид железа (II) (задание 2 тпо)
Но в химии слова отражаются химическими знаками. Запишите это уравнение химическими символами.
Fe + S → FeS
(Один ученик пишет на доске, остальные в ТПО.)
Учитель.
Теперь прочитайте.
Обучающиеся.
Молекула железа взаимодействует с молекулой серы, получается
одна молекула сульфида железа (II).
Учитель.
В данной реакции мы видим, что количество исходных веществ равно
количеству веществ в продукте реакции.
Всегда надо помнить, что при составлении уравнений реакций ни один атом не
должен потеряться или неожиданно появиться. Поэтому иногда, записав все формулы
в уравнении реакции, приходиться уравнивать число атомов в каждой части
уравнения – расставлять коэффициенты. Посмотрим еще один опыт
(Горение алюминия в кислороде.) Приложение 4
Учитель. Запишем уравнение химической реакции (задание 3 в ТПО)
Al + O 2 → Al +3 O -2
Чтобы записать правильно формулу оксида, вспомним что
Обучающиеся. Кислород в оксидах имеет степень окисления -2, алюминий – химический элемент с постоянной степенью окисления +3. НОК = 6
Al + O 2 → Al 2 O 3
Учитель.
Мы видим, что в реакцию вступает 1 атом алюминия, образуется
два атома алюминия. Вступает два атома кислорода, образуется три атома
кислорода.
Просто и красиво, но неуважительно по отношению к закону сохранения массы
веществ – она разная до и после реакции.
Поэтому нам необходимо расставить коэффициенты в данном уравнении химической
реакции. Для этого найдем НОК для кислорода.
Обучающиеся. НОК = 6
Учитель. Перед формулами кислорода и оксида алюминия ставим коэффициенты, чтобы число атомов кислорода слева и справа было равно 6.
Al + 3 O 2 → 2 Al 2 O 3
Учитель. Теперь получаем, что в результате реакции образуется четыре атома алюминия. Следовательно, перед атомом алюминия в левой части ставим коэффициент 4
Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3Еще раз пересчитаем все атомы до реакции и после нее. Ставим равно.
4Al + 3O 2 _ = 2 Al 2 O 3
Учитель. Рассмотрим еще один пример
(Учитель демонстрирует опыт по разложению гидроксида железа (III).)
Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O
Учитель. Расставим коэффициенты. В реакцию вступает 1 атом железа, образуется два атома железа. Следовательно, перед формулой гидроксида железа (3) ставим коэффициент 2.
Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 OУчитель. Получаем, что в реакцию вступает 6 атомов водорода (2х3), образуется 2 атома водорода.
Обучающиеся. НОК =6. 6/2 = 3. Следовательно, у формулы воды ставим коэффициент 3
2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3 H 2 O
Учитель. Считаем кислород.
Обучающиеся. Слева – 2х3 =6; справа – 3+3 = 6
Обучающиеся. Количество атомов кислорода,вступивших в реакцию, равно количеству атомов кислорода, образовавшихся в ходе реакции. Можно ставить равно.
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 +3 H 2 O
Учитель. Теперь давайте обобщим все сказанное ранее и познакомимся с алгоритмом расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций.
- Подсчитать количество атомов каждого элемента в правой и левой части уравнения химической реакции.
- Определить, у какого элемента количество атомов меняется, найти НОК.
- Разделить НОК на индексы – получить коэффициенты. Поставить их перед формулами.
- Пересчитать количество атомов, при необходимости действие повторить.
- Последним проверить количество атомов кислорода.
Учитель.
Вы хорошо потрудились и, наверное, устали. Я предлагаю вам
расслабиться, закрыть глаза и вспомнить какие-либо приятные моменты жизни. У
каждого из вас они разные. Теперь откройте глаза и сделайте круговые движения
ими сначала по часовой стрелке, затем – против. Теперь интенсивно подвигайте
глазами по горизонтали: направо – налево, и вертикали: вверх – вниз.
А сейчас активизируем мыслительную деятельность и помассируем мочки ушей.
Учитель.
Продолжаем работу.
В тетрадях с печатной основой выполним задание 5. Работать вы будете в парах.
Вам необходимо расставить коэффициенты в уравнених химических реакций. На
выполнение задания дается 10 минут.
- P + Cl 2 →PCl 5
- Na + S → Na 2 S
- HCl + Mg →MgCl 2 + H 2
- N 2 + H 2 →NH 3
- H 2 O → H 2 + O 2
Учитель.
Проверим выполнение задания (учитель опрашивает и выводит
на слайд правильные ответы)
. За каждый правильно поставленный коэффициент –
1 балл.
С заданием вы справились. Молодцы!
Учитель.
Теперь давайте вернемся к нашей проблемы.
Ребята, как вы считаете, является ли закон сохранения массы веществ основой для
составления уравнений химических реакций.
Обучающиеся. Да, в ходе урока мы доказали, что закон сохранения массы веществ – основа для составления уравнений химических реакций.
Закрепление знаний.
Учитель. Все основные вопросы мы изучили. Теперь выполним небольшой тест, который позволит увидеть, как вы освоили тему. Вы должны на него отвечать только “да” или “нет”. На работу дается 3 минуты.
Утверждения.
- В реакции Ca + Cl 2 → CaCl 2 коэффициенты не нужны. (Да)
- В реакции Zn + HCl → ZnCl 2 + H 2 коэффициент у цинка 2. (Нет)
- В реакции Ca + O 2 → CaO коэффициент у оксида кальция 2. (Да)
- В реакции CH 4 → C + H 2 коэффициенты не нужны. (Нет)
- В реакции CuO + H 2 → Cu + H 2 O коэффициент у меди 2. (Нет)
- В реакции C + O 2 → CO коэффициент 2 надо поставить и у оксида углерода (II) , и у углерода. (Да)
- В реакции CuCl 2 + Fe → Cu + FeCl 2 коэффициенты не нужны. (Да)
Учитель. Проверим выполнение работы. За каждый правильный ответ – 1 балл.
Итог урока.
Учитель. Вы справились хорошо с заданием. Сейчас подсчитайте общее количество набранных баллов за урок и поставьте себе оценку согласно рейтингу, который вы видите на экране. Сдайте мне оценочные листы для выставления вашей оценки в журнал.
Домашнее задание.
Учитель. Наш урок подошел к концу, в ходе которого мы смогли доказать, что закон сохранения массы веществ является основой для составления уравнений реакций, и научились составлять уравнения химических реакций. И, как финальная точка, запишите домашнее задание
§ 27, упр. 1 – для тех, кто получил оценку “3”
упр. 2– для тех, кто получил оценку “4”
упр. 3 – для тех, кто получил оценку
“5”
Заключительное слово учителя.
Учитель. Я благодарю вас за урок. Но прежде чем вы покинете кабинет, обратите внимание на таблицу (учитель показывает на лист ватмана с изображением таблицы и разноцветными химическими знаками). Вы видите химические знаки разного цвета. Каждый цвет символизирует ваше настроение.. Я предлагаю вам составить свою таблицу химических элементов (она будет отличаться от ПСХЭ Д.И.Менделеева) – таблицу настроения урока. Для этого вы должны подойти к нотному листу, взять один химический элемент, согласно той характеристике, которую вы видите на экране, и прикрепить в ячейку таблицы. Я сделаю это первой, показав вам свою комфортность от работы с вами.
F Мне было на уроке комфортно, я получил ответ на все интересующие меня
вопросы.
F Мне на уроке было скучно, я ничего не узнал нового .
Запишите химическое уравнение. В качестве примера рассмотрим следующую реакцию:
- C 3 H 8 + O 2 –> H 2 O + CO 2
- Эта реакция описывает горение пропана (C 3 H 8) в присутствии кислорода с образованием воды и диоксида углерода (углекислого газа).
Запишите количество атомов каждого элемента. Сделайте это для обеих частей уравнения. Обратите внимание на подстрочные индексы возле каждого элемента, чтобы определить общее количество атомов. Запишите символ каждого входящего в уравнение элемента и отметьте соответствующее количество атомов.
- Например, в правой части рассматриваемого уравнения в результате сложения получаем 3 атома кислорода.
- В левой части имеем 3 атома углерода (C 3), 8 атомов водорода (H 8) и 2 атома кислорода (O 2).
- В правой части имеем 1 атом углерода (C), 2 атома водорода (H 2) и 3 атома кислорода (O + O 2).
Оставьте водород и кислород на потом, так как они входят в состав нескольких соединений в левой и правой части. Водород и кислород входят в состав нескольких молекул, поэтому лучше сбалансировать их в последнюю очередь.
- Прежде чем балансировать водород и кислород, придется еще раз пересчитать атомы, так как могут понадобиться дополнительные коэффициенты, чтобы сбалансировать другие элементы.
Начните с наименее часто встречающегося элемента. Если необходимо сбалансировать несколько элементов, выберите такой, который входит в состав одной молекулы реагентов и одной молекулы продуктов реакции. Таким образом, сначала следует сбалансировать углерод.
Для баланса добавьте коэффициент перед единственным атомом углерода. Поставьте коэффициент перед единственным атомом углерода в правой части уравнения, чтобы сбалансировать его с 3 атомами углерода в левой части.
- C 3 H 8 + O 2 –> H 2 O + 3 CO 2
- Коэффициент 3 перед углеродом в правой части уравнения указывает на то, что получается три атома углерода, которые соответствуют тремя атомам углерода, входящим в молекулу пропана в левой части.
- В химическом уравнении можно менять коэффициенты перед атомами и молекулами, однако подстрочные индексы должны оставаться неизменными.
После этого сбалансируйте атомы водорода. После того как вы уравняли количество атомов углерода в левой и правой части, несбалансированными остались водород и кислород. Левая часть уравнения содержит 8 атомов водорода, столько же их должно быть и справа. Добейтесь этого с помощью коэффициента.
- C 3 H 8 + O 2 –> 4 H 2 O + 3CO 2
- Мы добавили коэффициент 4 в правой части, так как подстрочный индекс показывает, что у нас уже есть два атома водорода.
- Если умножить коэффициент 4 на подстрочный индекс 2, получится 8.
- В результате в правой части получается 10 атомов кислорода: 3x2=6 атомов в трех молекулах 3CO 2 и еще четыре атома в четырех молекулах воды.
Для решения химических уравнений, достаточно помнить азы математики, то что слева равно тому, что справа. Например, 2 + 1 = 3.
Добавляются лишь химические знаки и учитывается валентность элементов.
Н + Сl = HCl - условно перед водородом 1, перед хлором 1 и в итоге у нас 1 водород и 1 хлор.
NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O. Натрия в правой части 1, а в левой 2, значит ставим коэффициент 2.
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O. Водорода в левой части 4, а в правой 2, ставим коэффициент 2.
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O. Серы в правой части 1 и в левой 1 молекула. Кислорода в левой части 8 и в правой 8. Левая и правая части равны, значит уравнение решено. По аналогии решаются и остальные.
Для того, чтобы научится уравнивать химические уравнения, сначала нужно выделять главные моменты и использовать правильный алгоритм.
Ключевые моменты
Выстроить логику процесса несложно. Для этого выделим следующие этапы:
- Определение типа реагентов (все реагенты органические, все реагенты неорганические, органические и неорганические реагенты в одной реакции)
- Определение типа химической реакции (реакция с изменением степеней окисления компонентов или нет)
- Выделение проверочного атома или группы атомов
Примеры
- Все компоненты неорганические, без изменения степени окисления, проверочным атомом будет кислород – О (его не затронули никакие взаимодействия:
NaОН + НCl = NaCl + H2O
Посчитаем количество атомов каждого элементов правой и левой части и убедимся, что здесь не требуется расстановка коэффициентов (по умолчанию отсутствие коэффициента – это коэффициент равный 1)
NaOH + H2SO4 = Na2 SO4 + H2O
В данном случае, в правой части уравнения мы видим 2 атома натрия, значит в левой части уравнения нам нужно подставить коэффициент 2 перед соединением, содержащим натрий:
2 NaOH + H2SO4 = Na2 SO4 + H2O
Проверяем по кислороду - О: в левой части 2О из NaОН и 4 из сульфат иона SO4, а в правой 4 из SO4 и 1 в воде. Добавляем 2 перед водой:
2 NaOH + H2SO4 = Na2 SO4 +2 H2O
- Все компоненты органические, без изменения степени окисления:
НООС-СOOH + CH3OH = CH3OOC-COOCH3 + H2O (реакция возможна при определенных условиях)
В данном случае мы видим, что в правой части 2 группы атомов CH3, а в левой только одна. Добавляем в левую часть коэффициент 2 перед CH3OH, проверяем по кислороду и добавляем 2 перед водой
НООС-СOOH + 2CH3OH = CH3OOC-COOCH3 + 2H2O
- Органический и неорганические компоненты без изменения степеней окисления:
CH3NH2 + H2SO4 = (CH3NH2)2∙SO4
В данной реакции проверочный атом необязателен. В левой части 1 молекула метиламина CH3NH2, а в правой 2. Значит нужен коэффициент 2 перед метиламином.
2CH3NH2 + H2SO4 = (CH3NH2)2∙SO4
- Органический компонент, неорганический, изменение степени окисления.
СuO + C2H5OH = Cu + CH3COOH + Н2O
В данном случае необходимо составить электронный баланс, а формулы органических веществ лучше преобразовать в брутто. Проверочным атомом будет кислород – по его количеству видно, что коэффициенты не требуются, электронный баланс подтверждает
CuO + C2H6O = Cu + C2H4O2
2С +2 - 2е = 2С0
C3H8 + O2 = CO2 + H2O
Здесь O не может быть проверочным, так как сам меняет степень окисления. Проверяем по Н.
О2 0 + 2*2 е = 2O-2 (речь идет о кислороде из CO2)
3С (-8/3) - 20е = 3С +4 (в органических окислительно-восстановительных реакциях используют условные дробные степени окисления)
Из электронного баланса видно, что для окисления углерода требуется в 5 раз больше кислорода. Ставим 5 перед O2, также из электронного баланса м должны поставить 3 перед С из СО2, проверим по Н, и поставим 4 перед водой
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O
- Неорганические соединения, изменение степеней окисления.
Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 = Na2SO4 + K2SO4 + Н2О + MnO2
Проверочными будут водороды в воде и кислотные остатки SO4 2- из серной кислоты.
S+4 (из SO3 2-) – 2e = S +6(из Na2SO4)
Mn+7 + 3e = Mn+4
Таким образом нужно поставить 3 перед Na2SO3 и Na2SO4, 2 перед КМnO4 и MNO2.
3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2SO4 = 3Na2SO4 + K2SO4 + Н2О +2MnO2
Для описания протекающих химических реакций составляются уравнения химических реакций. В них слева от знака равенства (или стрелки →) записываются формулы реагентов (веществ, вступающих в реакцию), а справа - продукты реакции (вещества, которые получились после химической реакции). Поскольку говорится об уравнении, то количество атомов в левой части уравнения должно быть равным тому, что есть в правом. Поэтому после составления схемы химической реакции (записи реагентов и продуктов) производят подстановку коэффициентов, чтобы уравнять количество атомов.
Коэффициенты представляют собой числа перед формулами веществ, указывающие на число молекул, которые вступают в реакцию.
Например, пусть в химической реакции газ водород (H 2) реагирует с газом кислородом (O 2). В результате образуется вода (H 2 O). Схема реакции будет выглядеть так:
H 2 + O 2 → H 2 O
Слева находится по два атома водорода и кислорода, а справа два атома водорода и только один кислорода. Предположим, что в результате реакции на одну молекулу водорода и одну кислорода образуется две молекулы воды:
H 2 + O 2 → 2H 2 O
Теперь количество атомов кислорода до и после реакции уравнено. Однако водорода до реакции в два раза меньше, чем после. Следует сделать вывод, что для образования двух молекул воды надо две молекулы водорода и одну кислорода. Тогда получится такая схема реакции:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
Здесь количество атомов разных химических элементов одинаково до и после реакции. Значит, это уже не просто схема реакции, а уравнение реакции . В уравнениях реакций часто стрелку заменяют на знак равенства, чтобы подчеркнуть что, число атомов разных химических элементов уравнено:
2H 2 + O 2 = 2H 2 O
Рассмотрим такую реакцию:
NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O
После реакции образовался фосфат, в который входит три атома натрия. Уравняем количество натрия до реакции:
3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + H 2 O
Количество водорода до реакции шесть атомов (три в гидроксиде натрия и три в фосфорной кислоте). После реакции - только два атома водорода. Разделив шесть на два, получим три. Значит, перед водой надо поставить число три:
3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O
Количество атомов кислорода до реакции и после совпадает, значит дальнейший расчет коэффициентов можно не делать.
Реакции между разного рода химическими веществами и элементами являются одним из главных предметов изучения в химии. Чтобы понять, как составить уравнение реакции и использовать их в своих целях необходимо достаточно глубокое понимание всех закономерностей при взаимодействии веществ, а также процессов с химическими реакциями.
Составление уравнений
Одним из способов выражения химической реакции является – химическое уравнение. В нем записывается формула исходного вещества и продукта, коэффициенты, которые показывают, какое количество молекул имеет каждое вещество. Все известные химические реакции разделяются на четыре типа: замещение, соединение, обмен и разложение. Среди них выделяют: окислительно-восстановительные, экзогенные, ионные, обратимые, необратимые и т.д.
Подробнее о том, как составлять уравнения химических реакций:
- Необходимо определить, название веществ, взаимодействующих между собой в реакции. Пишем их в левой части нашего уравнения. В качестве примера рассмотрим химическую реакцию, которая образовалась между серной кислотой и алюминием. Реагенты располагаем слева: H2SO4+Al. Далее пишем знак «равно». В химии вы можете повстречать знак «стрелочка», которая указывает вправо, или же направленные противоположно две стрелки, они означают «обратимость». Результат взаимодействия металла и кислоты – соль и водород. Полученные после реакции продукты запиши после знака «равно», то есть справа. H2SO4+Al= H2+ Al2(SO4)3. Итак, у нас видна схема реакции.
- Для составления химического уравнения обязательно нужно найти коэффициенты. Вернемся к предыдущей схеме. Посмотрим на левую ее часть. В составе серной кислоты содержатся атомы водорода, кислорода и серы, в примерном соотношении 2:4:1. В правой части – 3 атома серы и 12 атомов кислорода в соли. Два атома водорода содержится в молекуле газа. В левой части соотношение этих элементов составляет2:3:12
- Для уравнивания количества атомов кислорода и серы, которые в составе сульфата алюминия (III), необходимо поставить перед кислотой в левую часть уравнения коэффициент 3. Теперь у нас в левой части имеется 6 атомов водорода. Для того чтобы сравнять количество элементов водорода, нужно поставить 3 перед водородом в правой части уравнения.
- Теперь осталось лишь уравнять количество алюминия. Поскольку в состав соли входит два атома металла, то в левой части перед алюминием выставляем коэффициент 2. В итоге, мы получим уравнение реакции этой схемы: 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2
Поняв основные принципы как составить уравнение реакции химических веществ, в дальнейшем не вызовет особого труда записать любую, даже самую экзотическую, с точки зрения химии, реакцию.