Балансирование химических реакций с примерами

Балансирование химических реакций с примерами

Теорема о сохранении массы:

В химической реакции масса сохраняется, она не теряется и не создается. Таким образом,

Количество атомов элементов сохраняется. Другими словами, сумма атомов в части реагентов равна сумме атомов продуктов.
Масса элементов сохраняется. Массы реагентов равны массам продуктов.
Заряды элементов / соединений сохраняются. Суммарные заряды реагентов равны суммарным расходам продуктов.
В химической реакции число молекул не всегда сохраняется. Например;

H₂ + Cl₂ → 2HCl

В этой реакции; 1 молекула H₂ и молекула 1Cl₂ реагируют и образуется 2 молекулы HCl. Таким образом, количество молекул сохраняется. С другой стороны,

2H₂ + O₂→ 2H₂O

В этой реакции 2 молекулы H₂ реагируют с 1 молекулой O₂ и образуется 2 молекулы H₂O. Таким образом, количество молекул не сохраняется.

Пример: 4 г вещества A реагирует с 2,5 г вещества B и получается 1,4 л газа C и 3,5 г D. Найти молярную массу C.

Решение:

В химических реакциях масса всегда сохраняется. Так;

A_масса + B_масса = C_масса + D_масса

4 + 2,5 = C_масса+ 3,5

C_масса=3 g

В стандартных условиях 1 моль газа составляет 22,4 литра, количество молей С;

n_C= 1,4 / 22,4 = 1 / 16 молей

1/16 моль C составляет 3 г

1 моль C X г

___________________

X=48 g

Молярная масса С = 48 г

Уравновешивая химические уравнения, вы должны уравновесить H и O после уравновешивания других элементов.
Вы можете умножить коэффициенты реакции на доли как 3/2.

Пример: баланс по химическому уравнению.

C₃H₄ + O₂→ CO₂ + H₂O

Реактивы:

3 атома углерода, 4 атома водорода, 2 атома кислорода

Продукты:

1 атом С, 3 атома О, 2 атома Н,

Чтобы уравновесить реакцию, мы умножаем CO₂ на 3, и реакция становится;

C₃H₄ + O₂→ 3CO₂ + H₂O

Теперь у нас есть 4 атома H в реагентах и 2 атома H в продуктах, поэтому мы умножаем H₂O на 2, и реакция становится;

C₃H₄ + O₂ → 3CO₂ + 2H₂O

Теперь у нас есть 2 атома O в реагентах и 6 + 2 = 8 атомов кислорода в продуктах, чтобы сбалансировать O, мы умножаем O₂ в реагентах на 4.

C₃H₄+ 4O₂ → 3CO₂ + 2H₂O

Теперь наша реакция сбалансирована.

Балансирование окислительно-восстановительных реакций:

При балансировке окислительно-восстановительных реакций, вы должны сбалансировать количество атомов и зарядов веществ в реакции. Таким образом, вы должны знать степени окисления атомов элементов. Мы приводим некоторые примеры и пытаемся объяснить эту тему на них.

Пример: баланс следующей реакции;

HNO₃ + H₂S → NO + H₂O + S

Решение:

Сначала мы запишем степень окисления всех элементов;

H⁺N⁺5O₃^-2 + H⁺²S^-2 → N⁺²O^-2+ H⁺²O^-2 + S⁰

Затем мы записываем половинные реакции, которые показывают окисление и восстановление (перенос электронов) элементов.

Сокращение: N⁺⁵ +3e- → N⁺²
Окисление: S^-2 → S⁰ + 2e-
Чтобы сбалансировать число полученных и потерянных электронов, мы умножаем реакцию восстановления на 2 и реакцию окисления на 3.

Чтобы сбалансировать число атомов N в обеих сторонах, мы добавляем 2 перед молекулами, включая N, и чтобы сбалансировать количество атомов S, мы пишем 3 перед всеми веществами, включая S. Теперь реакция становится;

2HNO₃ + 3H₂S → 2NO + H₂O + 3S

Теперь мы уравновешиваем число атомов Н с обеих сторон, в левой части 8 атомов Н, а в правой части 2 атома. Если мы умножим H₂O на продукты, мы уравновесим число атомов H в реакции. Конечная реакция становится;

2HNO₃+ 3H₂S → 2NO + 4H₂O + 3S

Вы можете проверить количество O с обеих сторон, оно также сбалансировано. У нас 6 атомов кислорода в левой части и 6 атомов в правой части.

Быть осторожен!

Для уравновешивания (+) заряда в ионных реакциях, происходящих в кислой среде, добавляют H⁺, а для уравновешивания числа атомов Н и О добавляют H₂O.

Пример: балансировка следующей реакции в кислой среде;

ClO₃^- + Cr⁺³ → ClO₂ + Cr₂O₇^-2

Мы пишем состояния окисления всех элементов, будьте осторожны, не путайте заряд ионов и состояния окисления элементов.

Cl⁺⁵O^-2₃^- + Cr⁺³ → Cl⁺⁴O^-2₂ + Cr⁺_⁶₂O^-2₇^-2

Окисление и восстановление половинных реакций;

Сокращение: Cl⁺⁵ + e- → Cl⁺⁴

Окисление: Cr⁺³ → Cr⁺⁶ + 3e-

Чтобы сбалансировать число электронов в обеих сторонах, мы умножаем половину реакции восстановления на 6 и реакцию половины окисления на 2. Теперь реакция становится;

6ClO₃^-+2Cr⁺³→ 6ClO₂ + Cr₂O₇^-2

Мы рассчитываем электрические заряды обеих сторон и балансируем их.

Левая сторона: ClO₃^-: 6x (заряд иона = -1) = - 6

Cr⁺³: 2x(+3)=+6

-6+6=0

Общий электрический заряд в левой части равен нулю.

Правая сторона: Cr₂O₇^-2 : -2

Общий заряд -2, балансируя электрический заряд мы добавляем ионы H + в кислые среды. Таким образом, мы добавляем ион 2H⁺ в правую сторону реакции и делаем реакцию сбалансированной.

6ClO₃^- +2Cr⁺³ → 6ClO₂ + Cr₂O₇^-2 + 2H⁺

Теперь мы должны сбалансировать количество атомов H в обеих сторонах реакции. В левой стороне атома Н нет, но в правой стороне есть 2Н-атома. Чтобы уравновесить реакцию, мы добавляем 1 молекулу H₂O к левой стороне реакции и уравновешиваем ее. Окончательная сбалансированная реакция есть;

6ClO₃^- +2Cr⁺³ + H₂O → 6ClO₂ + Cr₂O₇^-2 + 2H⁺

Быть осторожен!

Для уравновешивания (-) заряда в ионных реакциях, происходящих в основной среде, добавляют OH^-, а для уравновешивания числа атомов Н и О добавляют И OH^-.

Пример: балансировка следующей реакции в основной среде;

Br₂→ Br^- +BrO₃^-

Br₂⁰ → Br^- +Br⁺⁵O^-2₃^-

Окисление и восстановление половинных реакций;

Сокращение: Br_⁰ + e- → Br^-1
Окисление: Br_⁰ → Br⁺⁵ + 5e-

Чтобы уравновесить число электронов в обеих сторонах, мы умножаем половину реакции восстановления на 5 и половину реакции окисления на 1. Чтобы уравновесить число Br с обеих сторон, мы добавляем 3 перед Br2 в реагентах. Теперь реакция становится;

3Br₂ → 5Br^- +BrO₃^-

Мы рассчитываем электрические заряды обеих сторон и балансируем их.

Левая сторона: Br₂: 0

Общий электрический заряд в левой части равен нулю.

Правая сторона: 5Br^- +BrO₃^-: -5+(-1)=-6
Полный заряд равен -6, уравновешивая электрический заряд, мы добавляем ионы ОН- в левую сторону в основных средах. Таким образом, мы добавляем 6OH-ион в левую сторону реакции и делаем реакцию сбалансированной.

3Br₂ +6OH^- → 5Br^- + BrO₃^-

Теперь мы должны сбалансировать количество атомов H в обеих сторонах реакции. В правой части нет атома Н, но в левой части находятся атомы 6Н. Чтобы уравновесить реакцию, мы добавляем 3 молекулы H₂O к правой стороне реакции и уравновешиваем ее. Окончательная сбалансированная реакция есть;

3Br₂ +6OH^- → 5Br^- + BrO₃^- + 3H₂O

Теперь все заряды и количество атомов сбалансированы.

Химические реакции Экзамены и решение проблем