Решебник по химии 8 класс Габриелян | Страница 53

Примените свои знания

4. Составьте уравнения химических реакций по описанию: а) при взаимодействии оксида железа (III) Fe₂O₃ с водородом образуется железо и вода; б) хлор Cl₂ взаимодействует с алюминием с образованием хлорида алюминия AlCl₃; в) реакция между натрием и азотом N₂ приводит к образованию нитрида натрия Na₃N.

а) Взаимодействие оксида железа (III) с водородом – это реакция восстановления:

Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O

б) Взаимодействие хлора с алюминием – это реакция соединения с образованием хлорида алюминия:

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

в) Реакция натрия с азотом приводит к образованию нитрида натрия:

6Na + N₂ → 2Na₃N

Во всех этих уравнениях расставлены коэффициенты, обеспечивающие сохранение массы веществ, согласно закону сохранения массы.

5. Расставьте коэффициенты в схемах реакций: а) Al + S → Al₂S₃; б) K + H₂O → KOH + H₂↑; в) AgNO₃ + CaCl₂ → AgCl↓ + Ca(NO₃)₂; г) Al₂(SO₄)₃ + KOH → Al(OH)₃↓ + K₂SO₄.

а) В уравнении Al + S → Al₂S₃ алюминий и сера образуют сульфид алюминия. Для уравнивания количества атомов алюминия и серы ставим коэффициенты:

2Al + 3S → Al₂S₃

б) В уравнении K + H₂O → KOH + H₂↑ калий реагирует с водой, образуя гидроксид калия и выделяя водород. Учитываем количество атомов:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑

в) В уравнении AgNO₃ + CaCl₂ → AgCl↓ + Ca(NO₃)₂ ионы серебра обмениваются с ионами кальция, образуя осадок хлорида серебра. Для уравнивания ставим коэффициенты:

2AgNO₃ + CaCl₂ → 2AgCl↓ + Ca(NO₃)₂

г) В уравнении Al₂(SO₄)₃ + KOH → Al(OH)₃↓ + K₂SO₄ алюминий взаимодействует с гидроксидом калия, образуя осадок гидроксида алюминия. Расставляем коэффициенты:

Al₂(SO₄)₃ + 6KOH → 2Al(OH)₃↓ + 3K₂SO₄

Все уравнения теперь соблюдают закон сохранения массы веществ, и количество атомов каждого элемента одинаково в левой и правой части.

6. Расставьте коэффициенты в схеме реакции: Al₂(SO₄)₃ + NaOH → Na₂SO₄ + Al(OH)₃↓ и перечислите информацию, которую несёт данное химическое уравнение.

Для уравнивания количества атомов в правой и левой частях уравнения расставляем коэффициенты:

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 3Na₂SO₄ + 2Al(OH)₃↓

Данное уравнение содержит следующую информацию:

6. Качественный состав: в реакции участвуют сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃) и гидроксид натрия (NaOH), а в продуктах образуются сульфат натрия (Na₂SO₄) и гидроксид алюминия (Al(OH)₃).

7. Количественные соотношения: две молекулы Al₂(SO₄)₃ реагируют с шестью молекулами NaOH, образуя три молекулы Na₂SO₄ и две молекулы Al(OH)₃.

8. Тип реакции: это реакция обмена, так как происходит обмен ионов между реагентами.

9. Образование осадка: Al(OH)₃↓ выпадает в осадок, что является важным признаком реакции.

10. Соблюдение закона сохранения массы: число атомов каждого элемента одинаково в левой и правой частях уравнения.

Таким образом, химическое уравнение позволяет не только представить химический процесс, но и провести расчёты количественного соотношения веществ.

7. Расставьте коэффициенты в схемах химических реакций. Укажите два уравнения, сумма коэффициентов в которых одинакова: а) Al(OH)₃ + HCl → AlCl₃ + H₂O; б) Fe₂O₃ + Al → Al₂O₃ + Fe; в) Mg + HBr → MgBr₂ + H₂↑; г) Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + H₂O.

Расставляем коэффициенты:

а) Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

Сумма коэффициентов: 1 + 3 + 1 + 3 = 8

б) Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe

Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 2 = 6

в) Mg + 2HBr → MgBr₂ + H₂↑

Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 1 = 5

г) 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

Сумма коэффициентов: 2 + 1 + 3 = 6

Два уравнения с одинаковой суммой коэффициентов:

Реакция Fe₂O₃ + Al → Al₂O₃ + Fe (6)

Разложение Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + H₂O (6)

Эти уравнения имеют одинаковую сумму коэффициентов и подтверждают закон сохранения массы веществ.

8. Выберите схемы реакций, в которых нужно расставить коэффициенты. Составьте уравнения этих реакций: а) H₂ + Br₂ → HBr б) Fe(OH)₂ → FeO + H₂O в) CO + O₂ → CO₂↑ г) P + Cl₂ → PCl₃.

Расставляем коэффициенты:

а) Взаимодействие водорода с бромом:

H₂ + Br₂ → 2HBr

(Коэффициент 2 перед HBr уравнивает количество атомов брома.)

б) Разложение гидроксида железа (II):

Fe(OH)₂ → FeO + H₂O

(Все коэффициенты равны 1, так как уравнение уже сбалансировано.)

в) Горение угарного газа (CO):

2CO + O₂ → 2CO₂↑

(Коэффициент 2 перед CO₂ уравнивает количество атомов углерода и кислорода.)

г) Реакция фосфора с хлором:

2P + 3Cl₂ → 2PCl₃

(Коэффициенты 2 и 3 обеспечивают равенство атомов фосфора и хлора.)

Вывод:

Все схемы реакций требуют расстановки коэффициентов, чтобы соблюдать закон сохранения массы веществ. После уравнивания количество атомов каждого элемента остается одинаковым в левой и правой частях уравнения.

9. Как соотносятся коэффициенты перед формулами продуктов реакции между растворами сульфата железа (III) и едкого натра?

Рассмотрим уравнение реакции между сульфатом железа (III) Fe₂(SO₄)₃ и едким натром NaOH. В результате реакции образуется сульфат натрия Na₂SO₄ и гидроксид железа (III) Fe(OH)₃↓, который выпадает в осадок.

Записываем уравнение реакции с расставленными коэффициентами:

Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 3Na₂SO₄ + 2Fe(OH)₃↓

Таким образом, коэффициенты перед продуктами реакции соотносятся как 3:2, где:

• 3 – перед Na₂SO₄,

• 2 – перед Fe(OH)₃↓.

Это означает, что на три молекулы сульфата натрия приходится две молекулы гидроксида железа (III), что соответствует закону сохранения массы веществ.

10. Расставьте коэффициенты в схемах химических реакций. В каких уравнениях сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ равна 3? а) NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O; б) K₂SO₄ + BaCl₂ → KCl + BaSO₄↓; в) Al + HCl → AlCl₃ + H₂; г) CuSO₄ + KOH → Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄.

Расставляем коэффициенты:

а) Нейтрализация гидроксида натрия серной кислотой:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 2 + 1 = 3 ✅

б) Обменная реакция сульфата калия и хлорида бария:

K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 1 + 1 = 2 ❌

в) Взаимодействие алюминия с соляной кислотой:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 2 + 6 = 8 ❌

г) Осаждение гидроксида меди (II) из сульфата меди (II):

CuSO₄ + 2KOH → Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

Сумма коэффициентов перед исходными веществами: 1 + 2 = 3 ✅

Вывод

Сумма коэффициентов перед формулами исходных веществ равна 3 в уравнениях:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

CuSO₄ + 2KOH → Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

Стр. 53

Используйте дополнительную информацию

11. В 1673 г. один из выдающихся английских учёных нагрел на воздухе при высокой температуре некоторые металлы и после их охлаждения обнаружил, что масса металлов увеличилась. Кто этот учёный? Как бы вы предложили изменить условия опыта, чтобы доказать справедливость закона сохранения массы?

Учёным, который провёл этот эксперимент, был Роберт Бойль. Он заметил, что после нагревания металлы увеличивают свою массу. Это наблюдение позже было объяснено тем, что металл вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя оксиды металлов. Например:

2Mg + O₂ → 2MgO

В этом процессе к металлу присоединяется кислород, увеличивая общую массу.

Чтобы доказать закон сохранения массы, можно провести модифицированный эксперимент:

4. Нагревать металл в закрытой системе, например, в герметично закрытом сосуде, где невозможно ни прибавление, ни потеря вещества.

5. Использовать чувствительные весы и взвешивать всю систему (металл + сосуд + воздух внутри) до и после нагревания.

6. Нагреть металл в атмосфере инертного газа (например, азота), чтобы предотвратить взаимодействие с кислородом. Если масса металла остаётся неизменной, это подтвердит, что прирост массы в предыдущем опыте был вызван присоединением кислорода.

Таким образом, этот опыт показывает важность учёта всех веществ, участвующих в реакции, и подтверждает закон сохранения массы веществ, открытый позже Антуаном Лавуазье.

12. Подготовьте сообщение о развитии «химической письменности».

Сообщение

Развитие «химической письменности»

Химическая письменность – это система обозначений химических элементов, соединений и реакций, позволяющая компактно и точно передавать информацию о составе и свойствах веществ. Она прошла долгий путь развития от примитивных символов древних алхимиков до современной международной системы химической нотации.

1. Алхимические символы

В древности химические элементы и соединения обозначались с помощью сложных графических символов, напоминающих магические знаки. Эти обозначения использовали средневековые алхимики, пытаясь зашифровать свои знания. Например, золото обозначалось знаком ☉ (символ Солнца), серебро – ☽ (символ Луны), а ртуть – ☿ (символ Меркурия).

2. Введение систематических обозначений

Настоящий прорыв в химической письменности произошёл в конце XVIII – начале XIX века, когда Антуан Лавуазье и его последователи предложили использовать буквенные обозначения элементов на основе их латинских названий. В 1813 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус разработал систему, в которой каждому химическому элементу присваивалась первая буква его латинского названия (например, кислород – O, водород – H). Если названия элементов начинались на одну и ту же букву, добавлялась вторая буква (магний – Mg, марганец – Mn).

3. Современная система химических формул

Система Берцелиуса легла в основу современной химической нотации. В ней используется индексы, указывающие количество атомов в молекуле (например, вода – H₂O, углекислый газ – CO₂). Также появились коэффициенты, обозначающие количество молекул в уравнениях реакций (например, 2H₂ + O₂ → 2H₂O).

4. Химические уравнения и их роль

Со временем химическая письменность стала не только способом обозначения веществ, но и инструментом для записи химических реакций. Химические уравнения позволяют не только записывать процесс взаимодействия веществ, но и демонстрировать соблюдение закона сохранения массы (например, реакция горения водорода: 2H₂ + O₂ → 2H₂O).

5. Развитие компьютерной химической нотации

В XX–XXI веках химическая письменность адаптировалась для цифрового представления. Были разработаны специальные форматы для записи молекул, такие как SMILES (Simplified Molecular Input Line Entry System) и InChI (International Chemical Identifier), которые позволяют компьютерам «читать» и анализировать химические структуры.

Вывод

Развитие химической письменности сделало химию точной наукой, позволив учёным записывать сложные реакции, обмениваться знаниями и разрабатывать новые вещества. Сегодня химическая нотация является универсальным языком, который понимают химики всего мира, обеспечивая международное сотрудничество и развитие науки.

Параграф 11. Типы химических реакций