Esimerkki yhtälöiden tasapainottamisesta kokeilun avulla

Kemiallisten yhtälöiden tasapainottaminen koostuu kemialliseen reaktioon osallistuvien aineiden määrän määrittämisestä siten, että ne vastaavat kemiallisten reaktioiden määrää. tuotetut aineet, eli yhtälön ensimmäisessä jäsenessä reagoivat alkuaineet ovat samat, jotka jäävät yhtälön toisen jäsenen reaktion jälkeen. yhtälö.

Yksi menetelmä yhtälön tasapainottamiseksi on kokeiluvirhe. Tässä menetelmässä yritämme tasapainottaa atomien lukumäärän kemiallisessa yhtälössä muuttamalla aineiden arvoja toisella tai molemmilla puolilla, niin että reagoivien aineiden ja aineiden atomien lukumäärä on tasa-arvoinen tuotettu. Se on menetelmä erehdykseksi.

Kun tutkitaan monimutkaista kemiallista reaktiota, on kysymys siitä, ovatko reagoivien aineiden ja tuotettujen aineiden määrät yhtälön molemmin puolin. Noudattamalla kokeilun ja virheen tasapainottamista noudatamme seuraavia vaiheita:

Esimerkki natriumsulfaatin ja suolahapon kokeiden ja virheiden tasapainottamisesta:

1. Otamme huomioon reagoivien aineiden radikaalit sekä tuotetut. Katsotaanpa seuraava natriumsulfaatin neutralointireaktio suolahapon kanssa:

Na₂SW₃ + HCI -> NaCl + H₂O + SO₂

Kuten näemme, yhtälön vasemmalla puolella on reagoivat aineet: natriumsulfaatti (Na₂SW₃) ja suolahappo (HCI). Oikealla puolella on reaktiotuotteita: natriumkloridi tai tavallinen suola (NaCl), vesi (H₂O) ja rikkioksidi (SO₂).

Voimme nähdä tässä yhtälössä aineet, jotka reagoivat ja jotka syntyvät, vastaavilla kaavoilla. Kuitenkin, jotta voimme tietää, onko tämä yhtälö tasapainossa, meidän on laskettava kummallakin puolella olevien atomien määrä; jos summa on sama molemmilla puolilla, pidämme yhtälöä tasapainossa. Siksi meillä on:

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

Na₂SW₃ + HCI -> NaCl + H₂O + SO₂

Kuten voimme nähdä, yhtälön ensimmäisessä jäsenessä olevien atomien määrä on pienempi kuin toisen, joten yhtälö on epätasapainossa.

2. Aloitetaan tunnistamalla kunkin elementin atomien määrä yhtälön molemmin puolin:

Vasen puoli: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 1; Cl = 1

Oikea puoli: Na = 1; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 1

Joten meillä on, että yhtälömme oikealta puolelta puuttuu yksi natriumatomi, kun taas yksi vetyatomi on jäljellä.

3. Yhtälön tasapainottamiseksi kokeilun ja virheen avulla meidän on noudatettava seuraavia sääntöjä:

. Emme lisää elementtejä, jotka eivät kuulu yhtälöön.

b. Emme muokkaa yhtälön elementtien radikaaleja, toisin sanoen jos vedyllä on toisella puolella 2-radikaali, sen on jatkettava 2-radikaalin kanssa.

c. Kyllä, voimme ilmaista atomien lisääntymisen lisäämällä minkä tahansa seoksessa olevan yhdisteen atomien määrän. Jos siis haluamme ilmaista, että kloorivetyhappoa on 4 atomia, kirjoitamme 4HCl.

d. Tasapainottaminen on kätevää aloittaa elementeillä, jotka esiintyvät vain kerran jokaisessa jäsenessä, jättäen ne, jotka esiintyvät useammin kuin kerran, viimeiseen tarvittaessa.

ja. Vety ja happi ovat viimeisiä tekijöitä, jotka on otettava huomioon tasapainottamisessa.

4. Meillä ei ole varmaa paikkaa aloittaa tasapainottamistamme, joten voimme aloittaa mistä tahansa yhtälön jäsenestä. Aloitamme natriumatomista. Kuten voimme nähdä, ensimmäisessä jäsenessä on kaksi natriumatomia reagoimaan sulfaattimolekyylissä natriumia, kun taas oikealla puolella tuotetussa aineessa, natriumkloridissa, on vain yksi atomi natriumia. Tämä tarkoittaa, että natriumin tasapainottamiseksi ja jotta tuloksessa olisi kaksi atomia, reaktion oikealla puolella on oltava kaksi natriumkloridimolekyyliä. Joten meillä olisi:

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

Na₂SW₃ + HCI -> 2NaCl + H₂O + SO₂

5. Kuten näemme, meillä on jo sama määrä natriumatomeja. Mutta yhtälömme on edelleen epätasapainossa. Itse asiassa meillä on nyt:

Vasen puoli: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 1; Cl = 1

Oikea puoli: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 2

6. Nyt tuloksessa on kaksi klooriatomia ja vain yksi reagensseissa. Jos katsomme, että reaktion tulos tuottaa kaksi suolaa, ja reagoivassa molekyylissä on vain yksi klooriatomi, tarkoittaa, että nyt on otettava huomioon, että kaksi klooria sisältävän yhdisteen molekyyliä, toisin sanoen kaksi happomolekyyliä suolahappo. Tarkistaksemme oletuksemme totta, lisäämme kaavallemme ilmoituksen siitä, että kaksi HCl-atomia reagoi, ja laskemme atomit uudelleen:

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

Na₂SW₃ + 2HCl -> 2NaCl + H₂O + SO₂

7. Nyt meillä on jo sama määrä atomeja, jotka reagoivat yhtälön molemmilta puolilta. Lopuksi tarkistamme, että molemmilla puolilla on sama määrä atomien kutakin elementtiä:

Vasen puoli: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 2

Oikea puoli: Na = 2; S = 1; O = 3; H = 2; Cl = 2

Meillä on sama määrä atomien kutakin elementtiä yhtälön molemmin puolin, mikä tarkoittaa, että kaava on oikein tasapainossa. Voimme myös arvostaa sitä, että kun alamme tasapainottaa vain kerran esiintyvien elementtien kautta, muut atomit, tässä tapauksessa vety, muuttavat arvojaan. riippuen molekyylistä, jossa se on yhdistetty, ja yhtälössä toimivien molekyylien lukumäärästä tasapainossa myös muun elementtejä.

Esimerkki typpihapon ja kalsiumhydroksidin tasapainottamisesta kokeissa ja virheissä:

Nyt aiomme tasapainottaa typpihapon ja kalsiumhydroksidin, joka tuottaa kalsiumnitraattia ja vettä, reaktion yhtälön:

HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + H₂TAI

1. Aloitetaan laskemalla yhtälön kummallakin puolella olevat atomit ja yhtälön kussakin osassa olevat atomit:

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

HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + H₂TAI

Vasen puoli: N = 1; Ca = 1; O = 5; H = 3

Oikea puoli: N = 2; Ca = 1; O = 7; H = 2

Aloitamme siis tasapainomme typellä. Reaktioiden puolella on kaksi atomia, kun taas reagensseissa on vain yksi. Voimme tasapainottaa tämän ottamalla huomioon, että kaksi typpihappomolekyyliä toimii, joten kaava ja atomilukumme näyttävät tältä:

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

2HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + H₂TAI

Vasen puoli: N = 2; Ca = 1; O = 8; H = 4

Oikea puoli: N = 2; Ca = 1; O = 7; H = 2

Olemme jo tasapainottaneet typpeä, mutta yhtälö on edelleen epätasapainossa.

2. Yhtälöämme tarkasteltaessa havaitaan, että meillä on jo sama määrä typpi- ja kalsiumatomeja. Tämä tarkoittaa, että meillä on jo oikea määrä typpihappo- ja kalsiumhydroksidimolekyylejä yhden kalsiumnitraattimolekyylin tuottamiseksi. Kaikkien alkuaineiden atomeja verrattaessa todetaan, että oikean puolen yhtälössä ei ole tasapainossa yhtä happimolekyyliä ja kahta vetyä.Mitä tämä tarkoittaa? No, yksi happimolekyyli ja kaksi vetyä tuottavat vettä, ja koska reaktiossa on jo yksi vesimolekyyli, se tarkoittaa, että ei tuoteta yhtä kuin kahta vesimolekyyliä.

Lisätään kaavamme, että tuotetaan kaksi vesimolekyyliä, ja kerromme atomeja ja alkuaineita:

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

2HNO₃ + Ca (OH)₂ -> Ca (NO₃)₂ + 2H₂TAI

Vasen puoli: N = 2; Ca = 1; O = 8; H = 4

Oikea puoli: N = 2; Ca = 1; O = 8; H = 4

Yhtälömme on oikein tasapainossa.