Закон збереження маси речовин. Хімічні рівняння

Тема 2 Кисень

& 16. Закон збереження маси речовин. Хімічні рівняння

Опанувавши цю тему, ви зможете:

– знати, які знання називають законом;

– розрізняти схему реакції та хімічне рівняння;

– розуміти поняття “хімічне рівняння”;

– формулювати закон збереження маси речовин;

– пояснювати сутність закону збереження маси речовин і рівнянь реакцій;

– уміти складати рівняння хімічних реакцій, читати їх;

– формувати здатності до оволодіння хімічною мовою.

Закон як форма наукових знань.

Кожна наука базується на знаннях, які здобуло людство в процесі свого історичного розвитку. Такі знання називають законами. Вони відображають найсуттєвіші повторювальні або сталі зв’язки між явищами, процесами, предметами в навколишньому світі.

Вивчені вами перші поняття періодичного закону дають деякі уявлення про існування в природі періодичності, починаючи з будови та властивостей частинок мікросвіту до видимих змін: зміна дня й ночі, пір року, фаз Місяця, відмирання листків на деревах восени та відродження їх навесні.

Кожний закон, відкритий у науці, є формою узагальнених знань, на основі

яких можна базувати або передбачувати нові, ще не відкриті знання.

Хімія вивчає закони, що пояснюють перетворення сполук. До них належить закон збереження енергії та закон збереження маси речовин. Обидва закони сформульовані одночасно М. Ломоносовим у 1748 р. Природничі науки фізика й хімія розглядають кожний з них зокрема: фізика – закон збереження енергії, хімія – закон збереження маси речовин.

Закон збереження маси речовин. Уперте закон збереження маси речовин був відкритий М. Ломоносовим у 1748 р. На основі експериментальних досліджень, пов’язаних з прожарюванням речовин не у відкритій посудині, а в запаяній реторті, учений довів, що маса речовин разом з ретортою не змінювалася. Понад 40 років після нього цей закон було відкрито ще раз французьким хіміком А. Лавуазье, незалежно від свого попередника.

Проведемо демонстраційний дослід, що ілюструє закон збереження маси речовин у лабораторних умовах.

Прилад для досліду складається з двоколійної пробірки, терезів і різноважок (рис. 59). У двоколійну пробірку наллємо розчини реагентів. Зрівноважимо шальки терезів. Потім пoхилимо пробірку так, щоб уміст розчину з одного коліна перелився в друге. Уважно спостерігаємо за перебігом реакції та рівновагою терезів.

Для кращої наочності досліду потрібно вибрати вихідні речовини, які, взаємодіючи, дають яскраво виражені ознаки. Наприклад, розчини купрум(ІІ) сульфату й натрій гідроксиду.

– Чи порушилася рівновага? Прокоментуйте, чому.

Сучасне формулювання закону таке.

Маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися після реакції.

Якщо ж суть будь-якої хімічної реакції полягає в перегрупуванні атомів, з яких складаються сполуки (див. рис. 49), то очевидно, що атоми, складові вихідних речовин, входять до складу продуктів реакції. Отже, маса всіх атомів до реакції дорівнює масі атомів після реакції.

Рис. 59. Прилад для доведення закону збереження маси речовин

Хімічні реакції записують за допомогою хімічних рівнянь.

Хімічні рівняння. Хімічне рівняння, як і схема реакції, складається з двох частин: лівої, у якій записують формули речовин, що вступають у реакцію (вихідні речовини, або реагенти), і правої, у якій указують формули речовин, що утворилися після реакції (продукти реакції). Вихідні речовини й продукти реакції сполучаються знаком плюс (+), якщо їх більше ніж одна. Між лівою та правою частинами рівняння ставлять знак рівності (=). Наприклад:

За допомогою хімічних формул вищеподаний вираз записують так:

Н2 + О2→ Н2О

Якщо порахувати кількість атомів Гідрогену до та після реакції, то їх кількість буде однаковою. Проте цього не можна сказати про Оксиген: у реакцію вступає два атоми (молекула, що складається з двох атомів), а після реакції в складі молекули води є лише один атом. Щоб записаний вираз перетворився на рівняння, згідно із законом збереження маси речовин, треба зрівняти кількість усіх атомів до та після реакції. Для цього перед формулами речовин проставляють числа, що отримали назву коефіцієнти:

2Н2 + О2 = 2Н2О

Рівняння читається так: два-аш-два плюс о-два дорівнює два-аш-два-O.

Переглянемо тепер схеми реакцій, наведені в & 13. У схемах (1), (2), (3), (9) кількість атомів Кальцію, Карбону, Гідрогену, Оксигену, Натрію й Хлору є однаковою до і після реакції. Отже, щоб записати рівняння цих реакцій, треба стрілки замінити знаками рівності (=). Отримаємо відповідно рівняння реакції (1), (2), (3), (9):

СаСО3 = СаО + СО2↑

СаО + Н2О = Са(ОН)2

NaOH + НСl – NaCl + Н2O

С + O2 = CO2

У схемі (4) кількість атомів Купруму збігається, проте кількість атомів Оксигену є різного. Щоб кількість атомів Оксигену до й після реакції була однаковою, перед формулою купрум(ІІ) оксиду СuО поставимо коефіцієнт 2:

Сu + O2 → 2СuО

Це означає, що після реакції утворилося дві структурні частинки купрум(ІІ) оксиду. Для цього до реакції потрібно взяти два атоми Купруму. Правильне рівняння реакції окиснення міді матиме такий вигляд:

2Сu + O2 = 2СuО

У схемі(7) у лівій частині є по одному атому Гідрогену та Хлору, а в правій – по два. Коефіцієнт 2 перед формулою хлоридної кислоти

Zn + HСl = ZnCl2 + H2↑

НСl зрівняє кількість цих атомів. Рівняння реакції набуде такого вигляду:

Zn + 2НСl = ZnCl2 + Н2↑

Схема реакції (6) перетвориться на рівняння, якщо перед формулою хлоридної кислоти до реакції та перед формулою води після реакції поставити коефіцієнти 3:

Fe(OH)3 + ЗНСl = FeCl3 + 3H2O

Отже, можемо сформулювати визначення, що таке хімічне рівняння.

Хімічне рівняння – це умовний запис хімічної реакції за допомогою формул і коефіцієнтів.

Скориставшись знаннями про відносні молекулярні маси, математично перевіримо дію закону збереження маси речовин:

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

– Закон збереження маси речовин – один з фундаментальних законів хімії, який читається так: маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися після реакції.

– Закон збереження маси речовин узято за основу складання хімічних рівнянь.

– Хімічне рівняння – це умовний запис хімічної реакції за допомогою формул і коефіцієнтів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ПЕРЕВІРКИ ЗНАНЬ

1. Уставте пропущені слова у висловах:

Маса речовин, що вступають в реакцію, … масі речовин, що… після реакції.

Хімічне рівняння – це умовний запис… реакції за допомогою… і… .

Коефіцієнт – це число, яке ставлять перед… і позначає кількість окремих………………………………….

2. Укажіть правильний запис рівняння реакції:

А) Сu + О2 = СuО; б) 2Сu + O2 = 2СuО; в) Сu + О2 = 2СuО.

3. Порівняйте, чим відрізняються записи:

А) Р + О2 -> Р2О5; б) 2SO2 + U2 = 2SO3.

4. Прочитайте хімічні рівняння:

А) Н2 + Сl2 = 2НСl; б) 2Zn + О2 = 2ZnO; в) Mg + 2НСl = MgCl2 + Н2.

5. Поясніть, що означають цифри, поставлені перед формулами сполук у рівняннях реакцій у завданні 4.

6. Перетворіть на хімічні рівняння схеми реакцій:

A) Cu + S → Cu2S; б) HgO → Hg + О2; в) Mg + О2→ MgO; Г) P + O2 -> P2O5; г) Н2S + O2 -> SO2 + H2O.

7. Обгрунтуйте, чому між лівою та правою частинами рівняння ставлять знак рівності.

8. Перетворіть на хімічні рівняння схеми реакцій:

А) К + Н2O -> КОН + Н2; б) Аl + Ре2O3 -> Fe + Аl2О3; в) Аl(ОН)3 -> Аl2O3 + Н2O; г) ВаО + HNO3 -> Ba(NO3)2+ Н2O.

9. Перевірте розрахунком дію закону збереження маси речовин на прикладі хімічних рівнянь:

А) Ва + Н2О = Ва(ОН)2 + Н2; б) 2Fe2O3 + 3С + 4Fe + 3СО2.

10. Допишіть пропущені формули сполук у схемах і перетворіть схеми на хімічні рівняння:

A) Na + Н2O -> NaOH + ?; б) Аl + H2SO4 -> Al2(SO4)3 + ?; в) Аl + ? -> Al2S3.

11 .Установіть відповідність між масою реагентів і масою продуктів реакції, користуючись законом збереження маси речовин.

Маса реагентів, г	Маса продуктів реакції, г
1 вуглець (24), кисень (64)	А 168
2 алюміній (54), хлор (213)	Б 69,9
3 магній (72), сірка (96)	В 88
4 ртуть (60,3), сірка (9,6)	Г 267
Г 154