Παράδειγμα εξισορρόπησης εξισώσεων με δοκιμή

Η εξισορρόπηση των χημικών εξισώσεων συνίσταται στον καθορισμό της ποσότητας των ουσιών που συμμετέχουν σε μια χημική αντίδραση έτσι ώστε να αντιστοιχούν στην ποσότητα των ουσίες που παράγονται, δηλαδή, τα στοιχεία που αντιδρούν στο πρώτο μέλος της εξίσωσης είναι τα ίδια που παραμένουν μετά την αντίδραση στο δεύτερο μέλος της εξίσωσης. εξίσωση.

Μία από τις μεθόδους εξισορρόπησης μιας εξίσωσης είναι η μέθοδος δοκιμής και σφάλματος. Σε αυτήν τη μέθοδο θα προσπαθήσουμε να εξισορροπήσουμε τον αριθμό των ατόμων στη χημική εξίσωση, τροποποιώντας τις τιμές των ουσιών υπάρχει στη μία ή και στις δύο πλευρές, έτσι ώστε να υπάρχει ισότητα μεταξύ του αριθμού των ατόμων των αντιδρώντων και των ουσιών παράγεται. Είναι μια μέθοδος δοκιμής και σφάλματος.

Όταν μελετάμε μια πολύπλοκη χημική αντίδραση, υπάρχει αμφιβολία για το αν η ποσότητα των αντιδρώντων ουσιών και των παραγόμενων ουσιών είναι η ίδια και στις δύο πλευρές της εξίσωσης. Εφαρμόζοντας την εξισορρόπηση δοκιμών και σφαλμάτων, θα ακολουθήσουμε τα ακόλουθα βήματα:

Παράδειγμα δοκιμής και εξισορρόπησης σφάλματος θειικού νατρίου με υδροχλωρικό οξύ:

1. Λαμβάνουμε υπόψη τις ρίζες των αντιδρώντων ουσιών, καθώς και εκείνων που παράγονται. Ας δούμε την ακόλουθη αντίδραση εξουδετέρωσης θειικού νατρίου με υδροχλωρικό οξύ:

ΝΑ₂ΝΔ₃ + HCl -> NaCl + Η₂O + SO₂

Όπως μπορούμε να δούμε, έχουμε στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης τα αντιδραστήρια: θειικό νάτριο (Na₂ΝΔ₃) και υδροχλωρικό οξύ (HCl). Στη δεξιά πλευρά, έχουμε τα προϊόντα αντίδρασης: Χλωριούχο νάτριο ή κοινό αλάτι (NaCl), Νερό (H₂Ο) και οξείδιο του θείου (SO₂).

Μπορούμε να δούμε σε αυτήν την εξίσωση τις ουσίες που αντιδρούν και αυτές που παράγονται, με τους αντίστοιχους τύπους τους. Ωστόσο, για να γνωρίζουμε εάν αυτή η εξίσωση είναι ισορροπημένη, πρέπει να μετρήσουμε τον αριθμό των ατόμων και στις δύο πλευρές. αν το σύνολο είναι το ίδιο και στις δύο πλευρές τότε θεωρούμε την εξίσωση ισορροπημένη. Έτσι έχουμε:

2 + 1 + 3 + 1+ 1 -- > 1 + 1 + 2 + 1 + 1 + 2

ΝΑ₂ΝΔ₃ + HCl -> NaCl + Η₂O + SO₂

Όπως μπορούμε να δούμε, ο αριθμός των ατόμων στο πρώτο μέλος της εξίσωσης είναι μικρότερος από το δεύτερο, οπότε η εξίσωση δεν είναι ισορροπημένη.

2. Θα ξεκινήσουμε εντοπίζοντας τον αριθμό ατόμων κάθε στοιχείου και στις δύο πλευρές της εξίσωσης:

Αριστερή πλευρά: Na = 2; S = 1; O = 3; Η = 1; Cl = 1

Δεξιά πλευρά: Na = 1; S = 1; O = 3; Η = 2; Cl = 1

Έχουμε λοιπόν ότι στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης μας λείπει ένα άτομο νατρίου, ενώ έχουμε ένα άτομο υδρογόνου.

3. Για να εξισορροπήσουμε μια εξίσωση με δοκιμή και σφάλμα, πρέπει να ακολουθήσουμε τους ακόλουθους κανόνες:

προς την. Δεν θα προσθέσουμε στοιχεία που δεν ανήκουν στην εξίσωση.

σι. Δεν θα τροποποιήσουμε τις ρίζες των στοιχείων της εξίσωσης, δηλαδή, εάν από τη μία πλευρά το υδρογόνο έχει ρίζα 2, πρέπει να συνεχίσει με τη ρίζα 2.

ντο. Ναι, μπορούμε να εκφράσουμε την αύξηση των ατόμων προσθέτοντας τον αριθμό ατόμων οποιασδήποτε από τις ενώσεις στο μείγμα. Έτσι, εάν θέλουμε να εκφράσουμε ότι υπάρχουν 4 άτομα υδροχλωρικού οξέος, θα γράψουμε 4HCl.

ρε. Είναι βολικό να ξεκινήσετε την εξισορρόπηση με τα στοιχεία που εμφανίζονται μόνο μία φορά σε κάθε μέλος, αφήνοντας αυτά που εμφανίζονται περισσότερες από μία φορές στο τελευταίο, εάν είναι απαραίτητο.

και. Το υδρογόνο και το οξυγόνο είναι από τα τελευταία στοιχεία που πρέπει να ληφθούν υπόψη για την εξισορρόπηση.

4. Δεν έχουμε καθορισμένο μέρος για να ξεκινήσουμε την εξισορρόπησή μας, έτσι μπορούμε να ξεκινήσουμε με οποιοδήποτε από τα μέλη της εξίσωσης. Θα ξεκινήσουμε με τα άτομα νατρίου. Όπως μπορούμε να δούμε, στο πρώτο μέλος υπάρχουν δύο άτομα νατρίου που αντιδρούν στο θειικό μόριο νάτριο, ενώ στη δεξιά πλευρά, στην παραγόμενη ουσία, χλωριούχο νάτριο, υπάρχει μόνο ένα άτομο νάτριο. Αυτό σημαίνει ότι για να εξισορροπηθεί το νάτριο και για να υπάρχουν δύο άτομα στο αποτέλεσμα, πρέπει να υπάρχουν δύο μόρια χλωριούχου νατρίου στη δεξιά πλευρά της αντίδρασης. Έτσι θα έχουμε:

2 + 1 + 3 + 1+ 1 -- > 2 +2 + 2 + 1 + 1 + 2

ΝΑ₂ΝΔ₃ + HCl -> 2NaCl + H₂O + SO₂

5. Όπως μπορούμε να δούμε, έχουμε ήδη τον ίδιο αριθμό ατόμων νατρίου. Αλλά η εξίσωση μας παραμένει ανισορροπημένη. Στην πραγματικότητα, έχουμε τώρα:

Αριστερή πλευρά: Na = 2; S = 1; O = 3; Η = 1; Cl = 1

Δεξιά πλευρά: Na = 2; S = 1; O = 3; Η = 2; Cl = 2

6. Τώρα έχουμε δύο άτομα χλωρίου στο αποτέλεσμα και μόνο ένα στα αντιδραστήρια. Αν θεωρήσουμε ότι το αποτέλεσμα της αντίδρασης παράγει δύο άτομα άλατος και υπάρχει μόνο ένα άτομο χλωρίου στο αντιδρών μόριο, σημαίνει ότι τώρα πρέπει να λάβουμε υπόψη ότι δύο μόρια της ένωσης που περιέχουν χλώριο δρουν, δηλαδή δύο μόρια οξέος υδροχλωρικός. Για να ελέγξουμε αν η υπόθεσή μας είναι αληθινή, προσθέτουμε στον τύπο μας την ένδειξη ότι δύο άτομα HCl αντιδρούν και μετράμε ξανά τα άτομα:

2 + 1 + 3 + 2 + 2 -- > 2 +2 + 2 + 1 + 1 + 2

ΝΑ₂ΝΔ₃ + 2HCl -> 2NaCl + Η₂O + SO₂

7. Τώρα έχουμε ήδη τον ίδιο αριθμό ατόμων που αντιδρούν και από τις δύο πλευρές της εξίσωσης. Τέλος, ελέγχουμε ότι και στις δύο πλευρές υπάρχει ο ίδιος αριθμός ατόμων κάθε στοιχείου:

Αριστερή πλευρά: Na = 2; S = 1; O = 3; Η = 2; Cl = 2

Δεξιά πλευρά: Na = 2; S = 1; O = 3; Η = 2; Cl = 2

Έχουμε τον ίδιο αριθμό ατόμων κάθε στοιχείου και στις δύο πλευρές της εξίσωσης, πράγμα που σημαίνει ότι ο τύπος μας είναι σωστά ισορροπημένος. Μπορούμε επίσης να εκτιμήσουμε ότι όταν αρχίσουμε να εξισορροπούν τα στοιχεία που εμφανίζονται μόνο μία φορά, άλλα άτομα, στην περίπτωση αυτή υδρογόνο, αλλάζουν τις τιμές τους. ανάλογα με το μόριο στο οποίο συνδυάζεται και τον αριθμό των μορίων που δρουν στην εξίσωση, ισορροπώντας επίσης με το υπόλοιπο στοιχεία.

Παράδειγμα δοκιμής και εξισορρόπησης σφαλμάτων του νιτρικού οξέος με υδροξείδιο του ασβεστίου:

Τώρα πρόκειται να εξισορροπήσουμε την εξίσωση για την αντίδραση του νιτρικού οξέος με το υδροξείδιο του ασβεστίου, το οποίο παράγει νιτρικό ασβέστιο και νερό:

HNO₃ + Ca (ΟΗ)₂ -> Ca (ΟΧΙ₃)₂ + Χ₂Ή

1. Ξεκινάμε μετρώντας τα άτομα σε κάθε πλευρά της εξίσωσης και τα άτομα σε κάθε στοιχείο της εξίσωσης:

1 + 1 + 3 + 1 + 2 + 2 -- > 1 + 2 + 6 + 2 + 1

HNO₃ + Ca (ΟΗ)₂ -> Ca (ΟΧΙ₃)₂ + Χ₂Ή

Αριστερή πλευρά: N = 1; Ca = 1; O = 5; Η = 3

Δεξιά πλευρά: N = 2; Ca = 1; O = 7; Η = 2

Θα ξεκινήσουμε λοιπόν την ισορροπία μας με άζωτο. Από την πλευρά των αντιδράσεων έχουμε δύο άτομα, ενώ στα αντιδραστήρια, υπάρχει μόνο ένα. Μπορούμε να το εξισορροπήσουμε λαμβάνοντας υπόψη ότι δρουν δύο μόρια νιτρικού οξέος, έτσι ο τύπος μας και ο αριθμός των ατόμων μας θα μοιάζουν με αυτό:

2 + 2 + 6 + 1 + 2 + 2 -- > 1 + 2 + 6 + 2 + 1

2ΗΝΟ₃ + Ca (ΟΗ)₂ -> Ca (ΟΧΙ₃)₂ + Χ₂Ή

Αριστερή πλευρά: N = 2; Ca = 1; O = 8; Η = 4

Δεξιά πλευρά: N = 2; Ca = 1; O = 7; Η = 2

Έχουμε ήδη ισορροπήσει το άζωτο, αλλά η εξίσωση είναι ακόμη εκτός ισορροπίας.

2. Κοιτάζοντας την εξίσωση μας, βλέπουμε ότι έχουμε ήδη τον ίδιο αριθμό ατόμων αζώτου και ασβεστίου. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε ήδη τη σωστή ποσότητα μορίων νιτρικού οξέος και υδροξειδίου του ασβεστίου για να παράγουμε ένα μόριο νιτρικού ασβεστίου. Συγκρίνοντας τα άτομα όλων των στοιχείων, έχουμε ότι η εξίσωση στη δεξιά πλευρά δεν έχει ένα μόριο οξυγόνου και δύο υδρογόνο για ισορροπία. Τι σημαίνει αυτό; Λοιπόν, ένα μόριο οξυγόνου και δύο υδρογόνο παράγουν νερό, και εφόσον υπάρχει ήδη ένα μόριο νερού στην αντίδραση, αυτό σημαίνει ότι δεν παράγονται ένα αλλά δύο μόρια νερού.

Προσθέτουμε στη φόρμουλα μας ότι παράγονται δύο μόρια νερού και αναφέρουμε άτομα και στοιχεία:

2 + 2 + 6 + 1 + 2 + 2 -- > 1 + 2 + 6 + 4 + 2

2ΗΝΟ₃ + Ca (ΟΗ)₂ -> Ca (ΟΧΙ₃)₂ + 2Η₂Ή

Αριστερή πλευρά: N = 2; Ca = 1; O = 8; Η = 4

Δεξιά πλευρά: N = 2; Ca = 1; O = 8; Η = 4

Η εξίσωση μας είναι σωστά ισορροπημένη.