- Кроки
- Напишіть незбалансоване рівняння
- Перегляньте стехіометричні коефіцієнти та підписки
- Спочатку врівноважте атоми в найменшій пропорції
- Баланс за атомами кисню
- Нарешті, балансуйте атоми водню
- Приклади
- Вправи
- Вправа 1
- Вправи 2
- Вправа 3
- Вправа 4
- Список літератури
Проби і помилки балансування складається з методу проб і помилок , який прагне забезпечити , що збереження матерії виконуються в хімічному рівнянні для даної реакції; тобто зрівняти кількість атомів реагентів і продуктів. Таким чином, вони не зникнуть і не будуть створювати атоми з повітря.
Залежно від поспіху, це, як правило, розважальна операція, що підсилює розуміння стехіометричних коефіцієнтів та передплатників. Хоча це може здатися не схожим, спроби та помилки передбачають оволодіння багатьма поняттями, що застосовуються майже несвідомо для тих, хто заплутався в хімії.
Врівноваження хімічного рівняння методом проб і помилок - це як намагання вирівняти пило в повітрі. Зображення michael maggiore з Pixabay
Таким чином, врівноваження нагадує зусилля, які були б докладені для того, щоб вирівняти пилку (або пилку), так що жоден кінець не впаде в одну сторону, а інший піднімається. Шкала також це чудово ілюструє.
Як ви маєте досвід, таке врівноваження можна зробити навіть подумки, доки хімічне рівняння не буде занадто складним. Поганий розмах повністю руйнує тлумачення реакції, тому важливо робити це спокійно, щоб уникнути помилок з їжею.
Кроки
Напишіть незбалансоване рівняння
Незалежно від того, для чого потрібно балансувати, слід завжди починати з небалансованого рівняння. Так само важливо бути чіткими щодо його елементів. Припустимо таке хімічне рівняння:
A + B → 3C + D
Де види A, B, C і D молекулярні. Це рівняння неможливо збалансувати, оскільки воно нічого не говорить про його атоми. Атоми врівноважені, а не молекули.
І A, B і D мають стехіометричний коефіцієнт 1, а C 3. Це означає, що 1 молекула або моль A вступає в реакцію з однією молекулою або молем B, утворюючи 3 молекули або молі С, і одну молекулу або моль D. Коли ми показуємо атоми, вводимо стехіометричні атрибути.
Перегляньте стехіометричні коефіцієнти та підписки
Тепер припустимо таке рівняння:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Стехіометричні абонементи говорять нам, скільки атомів кожного елемента складається з молекули, і їх розпізнають, оскільки вони є найменшими числами в правій частині атома. Наприклад, CH 4 має один атом вуглецю (хоча 1 не вказаний) та чотири атоми водню.
Спочатку врівноважте атоми в найменшій пропорції
Відповідно до вищевказаного неврівноваженого рівняння, вуглець є другорядним атомом: він є частиною одного реагенту (CH 4 ) та одного продукту (CO 2 ). Якщо ви подивитеся на це, є атом С як з боку реагентів, так і з боку продуктів.
Баланс за атомами кисню
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Ми не можемо змінити підписки, а лише стехіометричні коефіцієнти, щоб збалансувати рівняння. Праворуч є більше кисню, тому ми намагаємось додати коефіцієнт до O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 або 3
Ми не хочемо впливати на коефіцієнт CO 2, оскільки він би врівноважував атоми С. Потім ми змінюємо коефіцієнт H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 або 4
Нарешті, балансуйте атоми водню
Після того як ми збалансували атоми кисню, ми нарешті збалансуємо атоми водню. Кілька разів вони самі по собі врівноважуються.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
І тому рівняння було врівноважено методом проб і помилок. Порядок цих кроків виконується не завжди.
Приклади
Збалансовані рівняння показані нижче, щоб переконатися, що кількість його атомів дорівнює обом сторонам стрілки:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Вправи
Деякі запропоновані вправи будуть вирішені нижче. У деяких з них видно, що іноді зручно порушувати порядок кроків і врівноважувати атом меншості останнім.
Вправа 1
Збалансуйте методом проб і помилок наступне хімічне рівняння:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 або 4
Важливо підкреслити, що коефіцієнти множать підписники, щоб дати нам загальну кількість атомів для елемента. Наприклад, 6N 2 дає нам загалом 12 N атомів.
Сірка на початку вже збалансована, тому ми продовжуємо з киснем:
3 O 4 O
Ми змушені змінити коефіцієнт на SO 3, щоб збалансувати кисень з лівого боку:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Тепер нам цікаво збалансувати атоми сірки спочатку перед атомами кисню:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 АБО 6О
Зауважте, що в кінцевому підсумку атоми кисню залишалися збалансованими.
Вправи 2
Збалансуйте методом проб і помилок наступне хімічне рівняння:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Вуглець і кисень вже збалансовані, не однаково гідрогени:
6H 2H
Все, що нам потрібно зробити, - це змінити коефіцієнт H 2, щоб мати більше водню праворуч:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
А рівняння повністю збалансоване.
Вправа 3
Збалансуйте методом проб і помилок наступне хімічне рівняння:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Ми знову починаємо балансувати вуглець:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2С 2С
2O 5O
4H 2H
Зауважте, що цього разу легше врівноважити гідрогени спочатку, ніж кисень:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Тепер ми модифікуємо коефіцієнт O 2, щоб збалансувати кисень:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
А рівняння вже збалансоване.
Вправа 4
Нарешті, складне рівняння буде врівноважено методом проб і помилок:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Азот і кисень вже збалансовані, але не гідрогени:
2H 3H
Спробуємо змінити коефіцієнт H 2 O і NH 3 :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
3О О
2N 3N
За методом проб і помилок ми змінюємо коефіцієнт NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
І нитрогени зараз не врівноважені. Тут зручно зробити раптову зміну: вдвічі збільшити коефіцієнт N 2 :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Таким чином, нам залишається грати з коефіцієнтами NH 3 та NO таким чином, що вони додають 10 нітрогенів і одночасно врівноважують атоми кисню та водню. Спробуємо цей рахунок:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 H 15H
3O 5O
Однак водень виглядає дуже незбалансованим. Тому давайте знову змінимо коефіцієнти:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Зауважимо, що зараз у лівій частині є вдвічі більше кисню та водню. На цьому етапі достатньо подвоїти коефіцієнт H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
І рівняння остаточно збалансовано.
Список літератури
- Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
- Органічна хімія. (sf). Збалансування хімічних рівнянь методом проб і помилок - Розв’язані вправи. Відновлено з сайту: quimica-organica.com
- Нісса Гарсія. (2020). Збалансоване хімічне рівняння: визначення та приклади. Вивчення. Відновлено з: study.com
- Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (21 жовтня 2019 р.). Як збалансувати хімічні рівняння. Відновлено з: thinkco.com
- Навчальний посібник. (11 травня 2019 р.). Пробне врівноваження хімічних реакцій. Розв’язані вправи. Відновлено з сайту: quimicaencasa.com
- Університет Колорадо-Боулдера. (2019). Балансування хімічних рівнянь. Відновлено з сайту: phet.colorado.edu