- Kroki
- Napisz niezrównoważone równanie
- Przejrzyj współczynniki stechiometryczne i indeksy dolne
- Najpierw zrównoważyć atomy w najmniejszej proporcji
- Równowaga atomami tlenu
- Na koniec zrównoważyć atomy wodoru
- Przykłady
- Ćwiczenia
- Ćwiczenie 1
- Ćwiczenia 2
- Ćwiczenie 3
- Ćwiczenie 4
- Bibliografia
Prób i błędów wyważanie składa się metodą prób i błędów, które ma na celu zapewnienie, że ochrona materii jest spełniony w równaniu chemicznym danej reakcji; to znaczy, aby wyrównać liczbę atomów reagentów i produktów. W ten sposób nie znikną ani nie utworzą atomów z powietrza.
W zależności od pośpiechu jest to zwykle zabawna operacja, wzmacniająca zrozumienie współczynników stechiometrycznych i indeksów dolnych. Chociaż może się to nie wydawać, prób i błędów wymaga opanowania wielu pojęć, stosowanych niemal nieświadomie w stosunku do tych, którzy parają się chemią.
Równoważenie równania chemicznego metodą prób i błędów jest jak próba wypoziomowania huśtawki w powietrzu. Obraz michael maggiore z Pixabay
Zatem balansowanie przypomina wysiłek, jaki zostałby podjęty w celu wypoziomowania huśtawki (lub huśtawki) w taki sposób, że żaden koniec nie spada na jedną stronę, a drugi unosi się. Skala również doskonale to ilustruje.
Jak masz doświadczenie, to równoważenie może być nawet dokonane mentalnie, o ile równanie chemiczne nie jest zbyt skomplikowane. Zły swing całkowicie psuje interpretację reakcji, dlatego ważne jest, aby robić to spokojnie, aby uniknąć błędów żywieniowych.
Kroki
Napisz niezrównoważone równanie
Bez względu na to, do czego jest potrzebne równoważenie, należy zawsze zaczynać od równania niezrównoważonego. Podobnie ważne jest, aby mieć jasność co do jego elementów. Załóżmy następujące równanie chemiczne:
A + B → 3C + D
Gdzie gatunki A, B, C i D są molekularne. Tego równania nie można zrównoważyć, ponieważ nie mówi nam nic o jego atomach. Atomy są zrównoważone, a nie cząsteczki.
Zarówno A, B i D mają współczynnik stechiometryczny 1, a C równy 3. Oznacza to, że 1 cząsteczka lub mol A reaguje z jedną cząsteczką lub molem B, tworząc 3 cząsteczki lub mole C i jedną cząsteczkę lub mol D. Kiedy pokazujemy atomy, wprowadzamy indeksy stechiometryczne.
Przejrzyj współczynniki stechiometryczne i indeksy dolne
Teraz załóżmy, że następujące równanie:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Stechiometryczne indeksy dolne mówią nam, ile atomów każdego pierwiastka tworzy cząsteczkę i są rozpoznawane, ponieważ są najmniejszymi liczbami po prawej stronie atomu. Na przykład CH 4 ma jeden atom węgla (chociaż 1 nie jest wymieniony) i cztery atomy wodoru.
Najpierw zrównoważyć atomy w najmniejszej proporcji
Zgodnie z niezrównoważonym równaniem powyżej, węgiel jest atomem drugorzędnym: jest częścią pojedynczego reagenta (CH 4 ) i pojedynczego produktu (CO 2 ). Jeśli spojrzeć na to, po stronie reagentów i produktów znajduje się atom C.
Równowaga atomami tlenu
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Nie możemy zmienić indeksów dolnych, a jedynie współczynniki stechiometryczne w celu zbilansowania równania. Po prawej stronie jest więcej tlenu, więc staramy się dodać współczynnik do O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 lub 3
Nie chcemy wpływać na współczynnik CO 2, ponieważ spowodowałoby to zachwianie równowagi atomów C. Następnie zmieniamy współczynnik H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 lub 4
Na koniec zrównoważyć atomy wodoru
Kiedy już zbilansujemy atomy tlenu, w końcu zrównoważymy atomy wodoru. Kilka razy są one same na końcu równoważone.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
Dlatego równanie zostało zrównoważone metodą prób i błędów. Kolejność tych kroków nie zawsze jest zachowana.
Przykłady
Poniżej przedstawiono zbilansowane równania, aby sprawdzić, czy liczba jego atomów jest równa po obu stronach strzałki:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6 F 2 → 4 PF 3
2 HC1 → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Ćwiczenia
Niektóre proponowane ćwiczenia zostaną rozwiązane poniżej. W niektórych z nich widać, że czasami wygodnie jest złamać kolejność kroków i balansować atom mniejszości na końcu.
Ćwiczenie 1
Zrównoważyć metodą prób i błędów następujące równanie chemiczne:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 lub 4
Ważne jest, aby podkreślić, że współczynniki mnożą indeksy dolne, aby otrzymać całkowitą liczbę atomów pierwiastka. Na przykład 6N 2 daje nam w sumie 12 atomów N.
Siarka na początku jest już zbilansowana, więc kontynuujemy z tlenem:
3 O 4 O
Jesteśmy zmuszeni zmienić współczynnik na SO 3, aby zrównoważyć tlen po lewej stronie:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S.
Teraz interesuje nas zrównoważenie atomów siarki przed atomami tlenu:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 LUB 6O
Zauważ, że atomy tlenu zostały w końcu zrównoważone same.
Ćwiczenia 2
Zrównoważyć metodą prób i błędów następujące równanie chemiczne:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Węgle i tlenki są już zbilansowane, a nie w ten sam sposób co wodory:
6H 2H
Wszystko, co musimy zrobić, to zmodyfikować współczynnik H 2, aby mieć więcej wodorów po prawej stronie:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
Równanie jest całkowicie zrównoważone.
Ćwiczenie 3
Zrównoważyć metodą prób i błędów następujące równanie chemiczne:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Znowu zaczynamy bilansować węgiel:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Zauważ, że tym razem łatwiej jest zrównoważyć najpierw wodory niż tlen:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Teraz zmodyfikujemy współczynnik O 2, aby zrównoważyć tlen:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
Równanie jest już zbalansowane.
Ćwiczenie 4
Wreszcie wymagające równanie zostanie zrównoważone metodą prób i błędów:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Azot i tlen są już zbilansowane, ale nie wodory:
2H 3H
Spróbujmy zmienić współczynnik H 2 O i NH 3 :
N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + NR
6H 6H
3O O
2BA 3BA
Metodą prób i błędów zmieniamy współczynnik NO:
N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2BA 5BA
A teraz azot jest niezrównoważony. Tutaj wygodnie jest dokonać nagłej zmiany: pięciokrotnie zwiększyć współczynnik N 2 :
5 N 2 + 3 H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Pozostaje nam więc bawić się współczynnikami NH 3 i NO w taki sposób, aby dodały 10 atomów azotu i jednocześnie zrównoważyły atomy tlenu i wodoru. Spróbujmy tego wyniku:
5 N 2 + 3 H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 godz. 15 godz
3O 5O
Jednak wodory wyglądają na bardzo niezrównoważone. Dlatego ponownie zmieńmy współczynniki:
5 N 2 + 3 H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10 N.
6H 12H
3O 6O
Zauważ, że teraz lewa strona ma dwa razy więcej tlenu i wodoru. W tym momencie wystarczy podwoić współczynnik H 2 O:
5N 2 + 6 H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10 N.
12H 12H
6O 6O
I wreszcie równanie zostaje zrównoważone.
Bibliografia
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
- Chemia organiczna. (sf). Równoważenie równań chemicznych metodą prób i błędów - ćwiczenia rozwiązane. Odzyskane z: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Zrównoważone równanie chemiczne: definicja i przykłady. Badanie. Odzyskany z: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 października 2019). Jak zrównoważyć równania chemiczne. Odzyskany z: thinkco.com
- Study Guide. (11 maja 2019). Próbne bilansowanie reakcji chemicznych. Rozwiązane ćwiczenia. Odzyskany z: quimicaencasa.com
- University of Colorado Boulder. (2019). Równoważenie równań chemicznych. Odzyskany z: phet.colorado.edu