Как коэффициенты уравнения связывают количества веществ?

Опорная карта

Схема модели

Только бумага, калькулятор и готовые данные. Не проводите реакции, не получайте газы, не нагревайте вещества и не смешивайте бытовую химию.

Ситуация и вопрос

Дана уже проверенная реакция 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Ученик считает, что 2 г водорода требуют 1 г кислорода. Что именно сравнивают числа 2:1:2? Это бумажная задача; газы не получайте, не смешивайте и не поджигайте.

Новые слова без пропусков

Стехиометрическое отношение — соотношение количеств веществ по коэффициентам уравнения. Для aA → bB: n(B)/n(A)=b/a для превращённых A и образовавшихся B в данной реакции. Индексы задают состав, коэффициенты — отношение количеств. Расчёт предполагает, что протекает именно указанная реакция.

Предскажите

Предскажите расход O₂ для 4 mol H₂ при достаточном кислороде и полном превращении водорода. Потребуется ли 4 mol O₂? Затем решите, изменится ли отношение, если все коэффициенты умножить на два. Сократите его до простого вида.

Исследуйте или разберите данные

Заполните строки для превращения 2, 4 и 0,5 mol H₂: сколько O₂ расходуется и сколько H₂O образуется? Отделите «дано в начале» от «израсходовано»: исходный избыток кислорода не обязан целиком участвовать в реакции.

Разобранный пример

Для 4 mol H₂ нужно n(O₂)=4×1/2=2 mol; образуется n(H₂O)=4×2/2=4 mol при полном превращении. В принятой модели массы составят 8 г H₂ и 64 г O₂, дающие 72 г H₂O. Отношение масс 1:8:9, а не 2:1:2.

Где легко ошибиться

Ошибка: переносить коэффициенты напрямую на граммы или использовать неуравненную запись. Сначала проверьте атомный баланс, затем переведите массу в моли. Коэффициенты не доказывают, что реакция пойдёт сама или закончится полностью; это отдельные условия задачи.

Перенос в новый случай

Дана 2CO + O₂ → 2CO₂. Если превратилось 0,60 mol CO, найдите расход O₂ и образование CO₂. Затем для CaCO₃ → CaO + CO₂ найдите количество CO₂ из 0,20 mol CaCO₃ при полном превращении. Это только расчёты, без опытов.

Ответ и проверка памяти

Проверка: расход O₂ 0,30 mol; CO₂ образуется 0,60 mol. В случае CaCO₃ образуется 0,20 mol CO₂. Запишите для каждого перехода дробь из коэффициентов и подпишите, какое вещество дано, какое ищется, что израсходовано и что остаётся неизвестным.

Задание

Для 2H₂ + O₂ → 2H₂O сколько O₂ требуется для 0,80 mol H₂? Что сравнивают коэффициенты?

Ответы

Когда вернуться

Закройте страницу и через 10 минут воспроизведите карту, определите термины своими словами и решите новый случай. Через сутки и через неделю повторите без подсказки. Если ошибка осталась, вернитесь к разобранному примеру и запишите, какой шаг был пропущен.

Источники и границы

• OpenStax: reaction stoichiometry

Почему доля атомов и доля массы — разные ответы?

Как рассчитать массу продукта по уравнению реакции?