Równania stechiometryczne

Report
RÓWNANIA
STECHIOMETRYCZNE
Wielu z Was już sama nazwa: równania stechiometryczne,
przeraża tak bardzo, że na samą myśl o próbie ich
rozwiązania dostajecie gęsiej skórki. Ja postaram się
przekonać Was, że nie taki diabeł straszny, jak go malują.
Zaczynamy !!!
Zacznijmy od prostego przykładu
• Równanie:
NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O
• Kluczem do rozwiązania każdego równania jest
następująca reguła:
Liczba atomów pierwiastka X po prawej
stronie równania jest taka sama jak liczba
atomów pierwiastka X po stronie lewej.
• Ale co to oznacza w praktyce?
• Skorzystajmy ze znanego już nam równania:
NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O
• Z poznanej przed chwilą reguły wynika, że:
• Liczba atomów sodu (Na) po prawej i po lewej stronie równania
musi być taka sama
• Liczba atomów tlenu (O) po prawej i po lewej stronie równania
musi być taka sama
• Liczba atomów wodoru (H) po prawej i po lewej stronie równania
musi być taka sama
• Liczba atomów siarki (S) po prawej i po lewej stronie równania
musi być taka sama
Zauważmy, że powyższa reguła musi być spełniona
przez wszystkie atomy biorące udział w reakcji!
Bardziej obrazowo
• Wyobraźmy sobie taką sytuację:
Kupiliśmy mieszankę kolorowych cukierków.
Część dzielimy pomiędzy siebie i nasze rodzeństwo, a resztę chowamy
na później.
Dzielimy w następujący sposób:
1 czerwony cukierek dla nas, jeden dla rodzeństwa, 1 zielony dla nas
jeden dla rodzeństwa itd.
Ja
prawa
lewa = prawa
lewa
Moje rodzeństwo
Po pewnym czasie stwierdzamy, że zbyt mało zostawiliśmy sobie w
zapasie, więc zabieramy kilka cukierków.
Jeden nasz niebieski cukierek, jeden rodzeństwa, jeden nasz żółty
jeden rodzeństwa, jeden nasz czerwony, jeden rodzeństwa.
prawa
Ja
lewa = prawa
lewa
Moje rodzeństwo
Zauważmy, że za każdym razem dzieliliśmy tak, żeby liczba naszych
czerwonych/zielonych/żółtych/niebieskich cukierków była równa liczbie
czerwonych/zielonych/żółtych/niebieskich cukierków naszego
rodzeństwa.
Małe porównanie
Jeśli każdy z atomów znanego nam równania potraktujemy
jako kolorowe kółeczko to bez problemu zauważymy, że:
lewa ≠ prawa.
NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O
lewa ≠ prawa
Rozwiązanie krok po kroku
NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O
Lewa:
1 atom Na
5 atomów O
3 atomy H
1 atom S
Prawa:
2 atomy Na
5 atomów O
2 atomy H
1 atom S
1. Rozpisujemy jakie i ile atomów znajduje się po każdej stronie
równania.
2. Patrzymy liczba których atomów jest inna po prawej i lewej
stronie równania  sodu oraz wodoru
Rozwiązanie krok po kroku
2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O
3. Uzgadnianie stron rozpoczynamy od pierwiastków innych niż
wodór i tlen  w naszym przypadku jest to sód.
Skoro po prawej stronie mamy 2 Na, a po lewej tylko 1, to przed
NaOH dopisujemy 2.
W efekcie po lewej stronie równania zmienia się nam także
liczba atomów tlenu i wodoru:
Lewa:
1 atom Na
5 atomów O
3 atomy H
1 atom S
Lewa:
2 atomy Na
6 atomów O
4 atomy H
1 atom S
Prawa:
2 atomy Na
5 atomów O
2 atomy H
1 atom S
Rozwiązanie krok po kroku
2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2 H2O
Lewa:
2 atomy Na
6 atomów O
4 atomy H
1 atom S
Prawa:
2 atomy Na
5 atomów O
2 atomy H
1 atom S
4. Uzgadniamy tleny.
Po prawej mamy 5 atomów tlenu, po lewej 6, z czego wynika, że gdzieś
po prawej stronie równania musimy dopisać 2. Pytanie brzmi gdzie?
Postawienie 2 przed Na2SO4 nie miałoby żadnego sensu, ponieważ
zniszczylibyśmy przed chwileczką uzgodnioną liczbę atomów sodu.
Z czego wynika, że 2 musimy postawić przed H2O i tak właśnie robimy.
Rozwiązanie krok po kroku
2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O
Postawienie 2 przed cząsteczką H2O powoduje, że po prawej stronie
równania zmienia się także liczba atomów wodoru:
Lewa:
2 atomy Na
6 atomów O
4 atomy H
1 atom S
Prawa:
2 atomy Na
5 atomów O
2 atomy H
1 atom S
Prawa:
2 atomy Na
6 atomów O
4 atomy H
1 atom S
5. Uzgadniamy wodory  w tym przypadku po uzgodnieniu liczby
atomów tlenu automatycznie uzupełniliśmy także liczbę atomów wodoru.
W EFEKCIE LEWA = PRAWA
6. Sprawdzenie
• W ten prosty sposób rozwiązaliśmy pierwsze równanie
stechiometryczne 
2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O
Lewa:
2 atomy Na
6 atomów O
4 atomy H
1 atom S
lewa = prawa
Prawa:
2 atomy Na
6 atomów O
4 atomy H
1 atom S
Z zakamarków pamięci I
2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O
Zarówno wodorotlenek sodu, kwas siarkowy (VI), jak i siarczan (VI)
sodu są silnymi elektrolitami, a więc w roztworach wodnych
występują w postaci zjonizowanej.
Dlatego chcąc być bardziej zgodni z rzeczywistością rekcję tę
powinniśmy zapisać w sposób następujący:
2Na+ + 2OH- +2H+ + SO42-  2Na+ + SO42- + 2H2O
Co w formie uproszczonej daje:
2OH- + 2H+  2H2O
A więc rozpatrywana przez nas reakcja, to reakcja zobojętnienia.
Z zakamarków pamięci II
Praktyczny sens współczynników stechiometrycznych:
2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O
Opis:
2 cząsteczki NaOH reagują z jedną cząsteczką H2SO4, w wyniku
czego (po pełnym przereagowaniu) powstają: 1 cząsteczka Na2SO4
i 2 cząsteczki H2O
Czyli:
Aby powstał 1 mol siarczanu (VI) sodu niezbędne są 2 mole
wodorotlenku sodu oraz 1 mol kwasu siarkowego (VI)
Z zakamarków pamięci III
Liczba i rodzaj atomów:
• Na2CO3  2 at. Na, 1 at. C, 3 at. O
• 2Na2CO3 (2·2) 4 at. Na, 2 at. C, (2·3) 6 at. O
• Mg(NO3)2  1 at. Mg, 2 at. N, (3·2) 6 at. O
• 2Mg(NO3)2  2 at. Mg, (2·2) 4 at. N, (2·3·2) 12 at. O
Sprawdź się:
3KCl …?…
Cu(NO2)2 …?…
Fe2(SO4)3 …?…
2Fe2(SO4)3 …?…
Odpowiedzi na następnym slajdzie
Odpowiedzi
• 3KCl  3 at. K, 3 at. Cl
• Cu(NO2)2  1 at. Cu, 2 at. N, (2·2) 4 at. O
• Fe2(SO4)3  2 at. Fe, 3 at. S, (4·3) 12 at. O
• 2Fe2(SO4)3  (2·2) 4 at. Fe, (2·3) 6 at. S, (2·4·3) 24 at. O
Schemat działania
Zanim przystąpimy do rozwiązywania kolejnych równań
przypomnijmy sobie schemat działania:
1. Rozpisujemy jakie i ile atomów znajduje się po każdej stronie
równania.
2. Patrzymy liczba których atomów jest inna po prawej i lewej
stronie równania.
3. Uzgadnianie stron rozpoczynamy od pierwiastków innych niż
wodór i tlen.
4. Uzgadniamy liczbę at. tlenu.
5. Uzgadniamy liczbę at. wodoru.
6. Sprawdzamy czy lewa rzeczywiście równa się prawej.
Pamiętaj o regule lewa = prawa !
Ćwiczymy I
Mg + HCl  MgCl2 + H2
1. Lewa: 1 at. Mg, 1 at. H, 1 at. Cl
Prawa: 1 at. Mg, 2 at. H, 2 at. Cl
2. Różna liczba at. Cl oraz H
3. Uzupełniamy Cl po lewej stronie równania:
Mg + 2HCl  MgCl2 + H2
4. –
5. Uzupełniając liczbę at. Cl automatycznie uzgodniliśmy liczbę at. H
6. Lewa: 1 at. Mg, 2 at. H, 2 at. Cl
Prawa: 1 at. Mg, 2 at. Cl, 2 at. H
Mg + 2HCl  MgCl2 + H2
lewa = prawa
Ćwiczymy II
AlBr3 + Na  NaBr + Al
1. Lewa: 1 at. Al, 3 at. Br, 1 at. Na
Prawa: 1 at. Al, 1 at. Br, 1 at. Na
2. Różna liczba at. Br
3. Uzupełniamy Br po prawej stronie równania:
AlBr3 + Na  3NaBr + Al
W efekcie zmianie uległa także liczba at. Na po prawej stronie
równania, dlatego kolejnym krokiem jest uzgodnienie liczby at. Na 
dopisujemy 3 przed Na po lewej stronie równania.
AlBr3 + 3Na  3NaBr + Al
4. –
5. –
6. Lewa: 1 at. Mg, 2 at. H, 2 at. Cl
Prawa: 1 at. Mg, 2 at. Cl, 2 at. H
AlBr3 + 3Na  3NaBr + Al
lewa = prawa
Ćwiczymy *III
N2O + NH3  N2 + H2O
1. Lewa: 3 at. N, 1 at. O, 3 at. H
Prawa: 2 at. N, 1 at. O, 2 at. H
2. Różna liczba at. N, O oraz H
3. Uzgadniamy liczbę at. N
Pojawia się pytanie co zrobić w takiej sytuacji, najprostszym
rozwiązaniem jest podwojenia liczby at. N po prawej stronie równania
(czyli po tej, po której at. N występuje tylko w jednej cząsteczce).
W wyniku takiej operacji otrzymujemy:
N2O + NH3  2N2 + H2O
Ale…
Ćwiczymy *III
Jak się okazuje takie postępowanie nie zawsze przynosi pożądany
efekt i tak też jest w tym przypadku (choć moglibyśmy zbilansować
liczbę at. N, nie udałby się bilans at. O – przy założeniu, że jako
współczynniki stechiometryczne przyjmujemy tylko liczby całkowite)
W takim przypadku liczbę at. N po prawej stronie równania mnożymy
przez kolejną cyfrę (zwykle kolejną parzystą) – my pomnożymy razy 4:
N2O + NH3  4N2 + H2O
Otrzymujemy 8 at. N po prawej i 3 at. N po lewej stronie równania.
Kolejny krok jest dość intuicyjny, musimy się w nim zdecydować jakie
współczynniki stechiometryczne postawić przed N2O i NH3.
Pomoże nam w tym piąty krok procedury – uzgodnienie liczby at. H. Po
prawej stronie równania mamy 2 at. H, po lewej 3  najmniejsza
wspólna wielokrotność tych cyfr to 6, dlatego przed NH3 stawiamy 2,
a przed H2O 3.
Ćwiczymy *III
(8-2):2 = 3
8 – bo 8 at. N po prawej stronie
-2 – bo 2NH3
:2 – bo N2O
N2O + 2NH3  4N2 + 3H2O
W ten sposób pośrednio rozwiązaliśmy problem uzgodnienia liczny at. N
po lewej stronie równania:
(8-2):2 = 3, a więc 3 cząsteczki N2O.
3N2O + 2NH3  4N2 + 3H2O
4. Po uzgodnieniu liczby at. N liczba at. O zbilansowała się w sposób
automatyczny.
5. Liczbę at. H uzgodniliśmy jako krok pomocniczy w bilansowaniu at. N.
6. Lewa: 8 at. N, 6 at. H, 3 at. O
Prawa: 8 at. N, 6 at. H, 3 at. O
Zadanie to stanie się
3N2O + 2NH3  4N2 + 3H2O
lewa = prawa
o wiele prostsze, gdy
nauczymy się
bilansowania równań
reakcji redoks
Sprawdź się
Znajdź współczynniki stechiometryczne podanych reakcji:
1. Mg + O2  MgO
2. Al + Br2  AlBr3
3. AgNO3 + CaCl2  AgCl↓ + Ca(NO3)2
4. Ca(OH)2+ HNO3  Ca(NO3)2 + H2O
5. N2 + O2  N2O3
Odpowiedzi na następnym slajdzie
Odpowiedzi
1. 2Mg + O2  2MgO
2. 2Al + 3Br2  2AlBr3
3. 2AgNO3 + CaCl2  2AgCl↓ + Ca(NO3)2
4. Ca(OH)2+ 2HNO3  Ca(NO3)2 + 2H2O
5. 2N2 + 3O2  2N2O3
Słowniczek stosowanych pojęć
• Współczynnik stechiometryczny – najogólniej mówiąc jest to liczba,
która stoi przed każdym z reagentów (jeśli przed symbolem zw. nie ma
żadnej liczby to znaczy, że jest tam 1) biorącym udział w reakcji
chemicznej.
• Reakcja chemiczna – to taka przemiana, w wyniku której powstaje nowa
substancja, o właściwościach innych niż właściwości tworzących ją
substratów.
• Elektrolit – to taka substancja, której roztwór wodny jest zdolny do
przewodzenia prądu, a więc taka, która ulega dysocjacji.
• Reakcja zobojętnienia – to reakcja pomiędzy kwasem, a zasadą
(dokładniej pomiędzy jonem wodorowym H+ kwasu, a jonem
wodorotlenkowym OH- zasady), w wyniku której powstaje obojętna
cząsteczka wody.
Kolejna prezentacja poświęcona będzie:
Bilansowaniu równań reakcji redoks
Serdecznie zapraszam

similar documents