Условие
Даны схемы реакций без коэффициентов: Mg + O₂ → MgO; Al + O₂ → Al₂O₃; KClO₃ → KCl + O₂. Расставь коэффициенты, объясни, почему без них запись неверна, и укажи, к какому типу относится каждая реакция.
Что известно и что ищем
- Известно, что в любой реакции число атомов каждого элемента слева и справа одинаково — это закон сохранения массы.
- Коэффициент ставится перед формулой и относится ко всей формуле целиком, в отличие от индекса внутри неё.
- Ищем коэффициенты, при которых подсчёт атомов сходится, и название типа реакции.
Ход решения
- Шаг 1. Начинаем с первой схемы. Слева один атом магния и две молекулы кислорода по два атома, справа магний и кислород в составе оксида. Уравниваем кислород: слева две «половинки» по одному атому, значит нужно два оксида. Получаем два атома магния слева и два — справа: 2Mg + O₂ → 2MgO. Реакция соединения: из двух простых веществ получилось одно сложное.
- Шаг 2. Разбираем вторую схему. В Al₂O₃ три атома кислорода, а молекула кислорода даёт два атома. Чтобы число атомов кислорода стало одинаковым (шесть с обеих сторон), берём три молекулы кислорода и два формульных звена оксида алюминия: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃. Алюминия получилось четыре с каждой стороны. Это тоже реакция соединения.
- Шаг 3. Разбираем третью схему. В разложении хлората калия кислорода справа три атома, а слева три в KClO₃ — но молекула кислорода содержит два атома. Удваиваем всю запись: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂. Теперь слева и справа по два калия, по два хлора и по шесть атомов кислорода. Это реакция разложения: из одного сложного вещества получились два новых.
- Шаг 4. Объясняем, почему исходные записи неверны. Без коэффициентов число атомов слева и справа различается, то есть схема описывает реакцию, в которой часть атомов исчезла или появилась из ниоткуда. Это противоречит закону сохранения массы.
- Шаг 5. Проговариваем порядок работы, который экономит время на контрольной. Сначала подсчитываем атомы каждого элемента слева и справа, затем уравниваем тот элемент, который встречается в одной формуле с каждой стороны, и только потом проверяем остальные. Исправлять коэффициенты «на глаз» дольше, чем считать атомы.
- Шаг 6. Формулируем вывод. Уравнение отличается от схемы тем, что в нём атомы сошлись с двух сторон; коэффициенты показывают количества веществ, поэтому запись вида 2Mg + O₂ → 2MgO читается как «две частицы магния и одна частица кислорода дают две частицы оксида».
Проверь себя
- Ответ: 2Mg + O₂ → 2MgO (соединение); 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ (соединение); 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂ (разложение).
- Проверка вывода: пересчитайте атомы каждого элемента в каждой готовой записи. Если хотя бы по одному элементу числа не совпали, коэффициент найден неверно, и проверять дальше бессмысленно.
- Ловушка: менять индекс в формуле, чтобы «уравнять» атомы. Индекс меняет состав вещества, и вместо оксида магния может получиться другое соединение. Уравнивать можно только коэффициенты.
Как объяснить ребёнку
«Уравнение — это как весы: сколько атомов положили на левую чашу, столько должно быть и на правой. Если справа не хватает кислорода, мы не пририсовываем атомы к формуле (это уже другое вещество), а берём больше целых частиц — ставим коэффициент. Магний и кислород у нас как детали конструктора: их можно брать только целыми».
Тема для отчёта родителю
«Химические уравнения: закон сохранения массы, коэффициенты и типы реакций».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.