Разложено
учебник разложен слева
Разложено
Химия · 8 класс · Вещества и химические реакции

Расчёты по уравнениям химических реакций

Урок о том, как по известной массе одного вещества в химической реакции найти массу или количество вещества другого участника реакции. Это одна узкая тема из большого раздела программы — атомы и молекулы, химические формулы и валентность, закон постоянства состава веществ, относительная атомная и молекулярная масса, массовая доля элемента, закон сохранения массы, расстановка коэффициентов, классификация реакций, химический эксперимент и расчёты по формулам соединений — это предпосылки и темы других уроков этого блока, здесь они не раскрываются.

Читать урок
3 частей · 26 минсреднийчитаешь как гость

На заводе прокаливают известняк, чтобы получить негашёную известь: CaCO3CaO+CO2CaCO_3\to CaO+CO_2. Взвесить исходный известняк — просто. А как узнать, сколько получится извести и углекислого газа, не проводя реакцию заранее?

Вернёмся к нему в конце урока.
Связи урока
что нужно знать → урок → что откроет
нужно знатьчто откроет
Количество веществаВалентность. Уравнения реакцийОбъёмные отношения газовРасчёты по уравнениям
уже пройденонужно, но ещё не пройденооткроется следующимдальше по программе, пока закрыто
После урока ты сможешь
  1. Находить количество вещества по известной массе и молярной массе: n=mMn=\frac{m}{M}

  2. Составлять и применять пропорцию по коэффициентам уравнения реакции: n(A)n(B)=ab\frac{n(A)}{n(B)}=\frac{a}{b}

  3. Проводить полный расчёт: по массе одного вещества находить массу или количество другого вещества реакции


1
Часть 1 · 8 мин

Сколько вещества: количество через массу

Как посчитать число молей, не считая молекулы поштучно

Молекулы поштучно не сосчитать — их слишком много. Но можно взвесить вещество и, зная массу одного моля (молярную массу), сразу узнать, сколько молей в образце.

Определение
Расчёты по уравнениям химических реакций

Расчёты по уравнениям химических реакций — вычисление массы или количества вещества одного из участников химической реакции по известной массе или количеству вещества другого участника с использованием молярных масс и коэффициентов уравнения.

Ассоциация
Перевод между тремя единицами

Такой расчёт — как обмен валюты через посредника: масса и количество вещества сами по себе не пересчитываются друг в друга напрямую между РАЗНЫМИ веществами, но через связку «масса ↔ количество вещества ↔ пропорция уравнения» перевод возможен. Мнемоника: «масса одного → количество одного → количество другого → масса другого».

Схема-цепочка из трёх стрелок между массой, количеством вещества и пропорцией уравнения
Формула
Количество вещества через массу

n=mMn=\dfrac{m}{M}, откуда также m=nMm=nM, где mm — масса вещества, MM — молярная масса, nn — количество вещества.

Ассоциация
Коробки с одинаковыми шурупами

Представь склад, где шурупы продают коробками — в каждой коробке одинаковое число штук, и коробка имеет свой вес. Зная общий вес партии и вес ОДНОЙ коробки, легко узнать число коробок: вес партии делим на вес коробки. Так и моль — это «коробка» из строго определённого числа частиц, а молярная масса — вес этой «коробки». Мнемоника: «маленькое mm делим на большое MM — получаем количество «коробок» nn».

Ряд одинаковых коробок на весах с указанием общей массы и массы одной коробки
Найдём количество вещества
  1. Дано: масса вещества m=36m=36 г, молярная масса M=18M=18 г/моль

  2. Подставляем в формулу: n=3618n=\dfrac{36}{18}

  3. Получаем n=2n=2 моль

Известно количество вещества 4 моль и молярная масса 20 г/моль. Как быстрее найти массу — по какой из двух формул?

показать

По формуле m=nMm=nM: m=420=80m=4\cdot 20=80 г — умножение, а не деление.

Проверь себя
мини-тест части 1 · 3 вопроса
Вопрос 1 из 3лёгкий

В коробке лежат шурупы одинаковой массы. Известна масса всей коробки и масса одного шурупа. Как узнать, сколько шурупов в коробке?

1 из 3

2
Часть 2 · 9 мин

Пропорция по уравнению реакции

Коэффициенты уравнения задают отношение количеств веществ

Уравнение реакции — это не только список веществ, но и рецепт: коэффициенты перед формулами показывают, в каком отношении вещества вступают в реакцию и образуются.

Формула
Пропорция по коэффициентам

n(A)n(B)=ab\dfrac{n(A)}{n(B)}=\dfrac{a}{b}, где aa и bb — коэффициенты веществ А и B в уравнении реакции.

Ассоциация
Рецепт блинов

Рецепт: 2 яйца на 1 стакан муки. Захотел испечь вдвое больше — бери 4 яйца на 2 стакана муки: отношение 2 к 1 сохраняется при любом масштабе. Коэффициенты уравнения реакции работают точно так же — отношение количеств веществ (в молях) не меняется, сколько бы вещества ни прореагировало. Мнемоника: «коэффициенты — это рецепт реакции, пропорцию нельзя нарушать».

Схема уравнения реакции: коэффициенты под формулами веществ и подписанные количества молей

Так же можно представить и настоящую реакцию — например, обжиг известняка.

Схема печи для обжига известняка с указанием температурных зон, химической реакции и компонентов процесса
Применим пропорцию на реакции обжига известняка
  1. Реакция: CaCO3tCaO+CO2CaCO_3\xrightarrow{t}CaO+CO_2, все коэффициенты равны 1

  2. Известно: n(CaCO3)=2n(CaCO_3)=2 моль

  3. Составляем пропорцию: n(CaCO3)n(CO2)=11\dfrac{n(CaCO_3)}{n(CO_2)}=\dfrac{1}{1}

  4. Получаем n(CO2)=2n(CO_2)=2 моль — раз коэффициенты равны, количества веществ тоже равны

Коэффициенты веществ А и B в уравнении — 1 и 3. Известно n(A)=1n(A)=1 моль. Чему равно n(B)n(B)?

показать

n(B)=3n(B)=3 моль — из пропорции 1n(B)=13\frac{1}{n(B)}=\frac{1}{3}.

Проверь себя
мини-тест части 2 · 3 вопроса
Вопрос 1 из 3лёгкий

В уравнении реакции коэффициенты перед веществами А и B равны 2 и 1 соответственно. Какое отношение количеств веществ n(A)n(A) и n(B)n(B) это задаёт?

1 из 3

3
Часть 3 · 9 мин

Полный расчёт: от массы одного вещества до массы другого

Три формулы вместе — стандартная задача по уравнению реакции

Реальная задача редко даёт готовое количество вещества — обычно известна масса. Три формулы урока применяются по цепочке, одна за другой.

Полный расчёт по цепочке
  1. Дано: масса CaCO3CaCO_3 равна m=100m=100 г, молярная масса M(CaCO3)=100M(CaCO_3)=100 г/моль, коэффициенты в реакции CaCO3CaO+CO2CaCO_3\to CaO+CO_2 все равны 1

  2. Шаг 1 — находим количество вещества: n(CaCO3)=mM=100100=1n(CaCO_3)=\dfrac{m}{M}=\dfrac{100}{100}=1 моль

  3. Шаг 2 — применяем пропорцию по коэффициентам: n(CaCO3)n(CO2)=11\dfrac{n(CaCO_3)}{n(CO_2)}=\dfrac{1}{1}, значит n(CO2)=1n(CO_2)=1 моль

  4. Шаг 3 — если нужна масса CO2CO_2 (молярная масса 44 г/моль): m(CO2)=nM=144=44m(CO_2)=n\cdot M=1\cdot 44=44 г

Неверно

Раз известна масса вещества А, можно сразу написать такую же массу для вещества B — оба участвуют в одной реакции

Верно

Нужно пройти все три шага: масса А → количество вещества А → количество вещества B (через коэффициенты) → масса B. Массы напрямую не равны, даже если коэффициенты одинаковы.

Назови по порядку три шага расчёта массы вещества B по известной массе вещества А.

показать

1) n(A)=m(A)M(A)n(A)=\frac{m(A)}{M(A)}; 2) n(B)n(B) по пропорции коэффициентов; 3) m(B)=n(B)M(B)m(B)=n(B)\cdot M(B).

Проверь себя
мини-тест части 3 · 3 вопроса
Вопрос 1 из 3средний

Известна масса вещества А и его молярная масса, а также коэффициенты А и B в уравнении реакции. В каком порядке действий найти массу вещества B?

1 из 3

Массу известняка CaCO3CaCO_3 переводим в количество вещества по формуле n=mMn=\frac{m}{M}. Коэффициенты уравнения CaCO3CaO+CO2CaCO_3\to CaO+CO_2 все равны 1, значит по пропорции n(A)n(B)=ab\frac{n(A)}{n(B)}=\frac{a}{b} получаем такое же количество молей CaOCaO и CO2CO_2. Осталось умножить каждое количество вещества на его собственную молярную массу (m=nMm=nM) — и масса извести и углекислого газа известна заранее, без проведения реакции.

Возвращаемся к вопросу урока
Главное за минуту
что нужно унести из урока
  • Количество вещества через массу: n=mMn=\frac{m}{M}, откуда m=nMm=nM

  • Коэффициенты уравнения реакции задают пропорцию количеств веществ: n(A)n(B)=ab\frac{n(A)}{n(B)}=\frac{a}{b}

  • Полный расчёт — три шага по цепочке: масса → количество вещества → пропорция → количество/масса другого вещества

  • Равенство коэффициентов даёт равенство количеств вещества, но НЕ равенство масс — массы дополнительно зависят от молярных масс

Термины урока
Количество вещества (nn)

Число молей вещества; связано с массой формулой n=mMn=\frac{m}{M}

Молярная масса (MM)

Масса одного моля вещества, измеряется в г/моль

Коэффициент уравнения

Число перед формулой вещества в уравнении реакции, задающее отношение количеств веществ

Шпаргалка

Количество вещества: n=mMn=\dfrac{m}{M}, откуда m=nMm=nM.

Пропорция по уравнению: n(A)n(B)=ab\dfrac{n(A)}{n(B)}=\dfrac{a}{b} (a, b — коэффициенты).

Полный расчёт: масса А → n(A)n(A) → пропорция → n(B)n(B) → масса B.

Секретный факт

Число частиц в одном моле — постоянная Авогадро, примерно 6,02×10236{,}02\times 10^{23}. Это число настолько огромно, что если бы моль монет раздали всем людям на Земле поровну, каждому досталось бы больше триллиона монет.

Карточки урока
4 карточки · переворачивай и отмечай, что уже знаешь
0 из 4 знаю
1 из 4

Количество вещества через массу

Показать ответ
Ответ

n=mMn=\dfrac{m}{M}

щёлкни карточку, чтобы перевернуть · пробел тоже переворачивает · листают кнопки
Задание экзамена здесь появится в старших классах — сначала формула, экзамен потом.
Босс урока
9 вопросов по всему уроку
Босс: собери всё вместе
итоговый тест урока
Вопрос 1 из 9лёгкий

Что нужно знать, чтобы найти количество вещества по формуле n=mMn=\frac{m}{M}?

1 из 9