EU penze stednm kolm Nzev vzdlvacho materilu Chemick

EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Chemické rovnice - stechiometrie Číslo vzdělávacího materiálu: ICT 9/8 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Anorganická a obecná chemie Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: 6. 3. 2014 Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: vyšší gymnázium Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Téma: Výukový materiál – Chemické rovnice - stechiometrie Metodika/anotace: Powerpointová prezentace slouží jako výukový materiál a jako opakování k maturitě z chemie. Jejím úkolem je názorně objasnit význam zákona o zachování hmotnosti a způsob vyčíslování rovnic. Časový rozvrh: 35 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s. r. o.

Chemická reakce • je děj, při kterém dochází u reagujících látek k zániku původních vazeb a následně vznikají vazby nové • reaktanty (výchozí látky) se mění v produkty • vznikají nové druhy molekul • produkty reakce mají jiné chemické ale i fyzikální vlastnosti, než měly výchozí látky • týká se pouze valenční sféry • záznam průběhu chemické reakce označujeme jako reakční schéma nebo chemická rovnice: rovnice Zn + 2 HCl → Zn. Cl 2 + H 2 reaktanty → produkty 2 je stechiometrický koeficient, který vyjadřuje poměry reagujících látek a produktů tak, aby platil zákon zachování hmotnosti, hmotnosti kdy součet atomů prvku vlevo odpovídá součtu vpravo

Chemická rovnice • je tedy zápisem průběhu chemické reakce • je teoretická, vždy počítá se stoprocentní čistotou reaktantů a produktů • zákon zachování hmotnosti je realizován stejným součtem atomů každého prvku nalevo i napravo – proto také rovnice • ne každá rovnice odpovídá v zápisu rovnováze – je nutno tedy reakci vyčíslit, aby zákon zachování hmotnosti (a také náboje) platil – k tomu využíváme stechiometrické koeficienty

Vyčíslování neredoxní rovnice • nedochází v ní k přenosu elektronů, tudíž ani ke změně ox. čísla Ca 3(PO 4)2 + H 2 SO 4 → Ca(H 2 PO 4)2 + Ca. SO 4 1. krok – Vycházejme z fosforu - počet fosforečnanů musí souhlasit nalevo a napravo 1 Ca 3(PO 4)2 + H 2 SO 4 → 1 Ca(H 2 PO 4)2 + Ca. SO 4 2. krok – podívejme se na počet vápníků vlevo – jsou zde 3 atomy v rámci fosforečnanu vápenatého – vpravo máme potom v hydrogen fosforečnanu vápenatém už vyčíslený fosfor, takže zde již nic měnit nemůžeme, ale v rámci síranu ano – do celkového součtu 3 atomů tedy chybí 2 1 Ca 3(PO 4)2 + H 2 SO 4 → 1 Ca(H 2 PO 4)2 + 2 Ca. SO 4 3. krok – teď již chybí jen dovyčíslit síru v kyselině sírové – počet atomů na pravé straně je 2, v rámci kyseliny sírové to musí být tedy stejné Ca 3(PO 4)2 + 2 H 2 SO 4 → Ca(H 2 PO 4)2 + 2 Ca. SO 4 V rámci chemické rovnice nezapisujeme do stechiometrie číslovku 1!

Vyčíslování redoxních rovnic • Probíhá změna oxidačních čísel některých prvků vlivem přenosu elektronů • Oxidačním číslem rozumíme náboj, který je hypotetický a byl by přítomen na prvku, pokud by všechny elektrony realizující veškeré vazby daného atomu přiřkli elektronegativnější částici • Oxidační číslo prvku je vždy nulové! • Oxidace je děj, při kterém se zvyšuje oxidační číslo, redukcí označujeme opačný děj • Oxidační činidlo je látka, která ostatní oxiduje, sama se při ději však redukuje. Jinak řečeno, odebírá ostatním prvkům elektrony • Redukční činidlo logicky funguje naopak – ztrácí elektrony, které jsou přijímány okolními atomy a tím zvyšuje své oxidační číslo, čili se oxiduje

Příklad 1 Cu. S + HNO 3 → Cu(NO 3)2 + S + NO + H 2 O Pokud chceme vyčíslit reakci, musíme nejdříve znát oxidační čísla reaktantů a produktů: Cu. IIS-II + HINVO-II 3 → Cu. II(NVO-II 3)2 + S 0 + NIIO-II + HI 2 O-II Následně si vypíšeme ty prvky, u kterých došlo ke změně ox. čísel a také o kolik elektronů: S-II → S 0 -2 e. NV → NII +3 e. Dále se pokusíme najít společný násobek, abychom zjistili, kolik elektronů je ve skutečnosti mezi dusíkem a sírou přenášeno: S-II → S 0 -2 e- /. 3 NV → NII +3 e- /. 2 Dohromady tedy 6 elektronů. Zbývá jen doplnit do schématu příslušné koeficienty a dopočítat zbylé prvky. Pozor, některé prvky se vyskytují ve více sloučeninách! 3 Cu. S + 8 HNO 3 → 3 Cu(NO 3)2 + 3 S + 2 NO + 4 H 2 O

Příklad 2 KMn. O 4 + As. Cl 3 + HCl → Mn. Cl 2 + As. Cl 5 + KCl + H 2 O 1. Nejdříve opět zjistíme oxidační čísla všech prvků nalevo i napravo: KIMn. VIIO-II 4 + As. IIICl-I 3 + HICl-I → Mn. IICl-I 2 + As. VCl-I 5 + KICl-I + HI 2 O-II 2. Následně si vypíšeme prvky, u kterých došlo ke změně ox. čísel a také o kolik elektronů: Mn. VII → Mn. II +5 e. As. III → As. V -2 e 3. Dále najdeme společný násobek: Mn. VII → Mn. II +5 e- /. 2 As. III → As. V -2 e- /. 5 Dohromady tedy 10 elektronů. 4. Doplníme do schématu příslušné koeficienty a dopočítat zbylé prvky: 2 KMn. O 4 + 5 As. Cl 3 + 16 HCl → 2 Mn. Cl 2 + 5 As. Cl 5 + 2 KCl + 8 H 2 O

Příklad 3 K 2 Mn. O 4 + H 2 O → Mn. O 2 + KMn. O 4 + KOH 1. Zjistíme oxidační čísla všech prvků nalevo i napravo: KIIMn. VIO-II 4 + HI 2 O-II → Mn. IVO-II 2 + KIMn. VIIO-II 4 + KIO-IIHI 2. Vypíšeme prvky, u kterých došlo ke změně ox. čísel a také o kolik elektronů: Mn. VI → Mn. IV +2 e. Mn. VI → Mn. VII -1 e. V této reakci jde o disproporcionaci, tj. dochází k současné oxidaci i redukci jednoho prvku – v tomto případě manganu! 3. Najdeme společný násobek: Mn. VI → Mn. IV +2 e- /. 1 Mn. VI → Mn. VII -1 e- /. 2 Dohromady tedy 2 elektrony. 4. Doplníme do schématu příslušné koeficienty a dopočítat zbylé prvky: 3 K 2 Mn. O 4 + 2 H 2 O → Mn. O 2 + 2 KMn. O 4 + 4 KOH

Iontové rovnice • Probíhá změna oxidačních čísel některých prvků vlivem přenosu elektronů stejně jako u klasických redoxních rovnic • stále platí zákon zachování hmotnosti a náboje • Používají se při reakcích látek ve vodných roztocích, kdy vzniká, nebo se rozpouští sraženina, slabý elektrolyt nebo plynná látka 1. Ba. Cl 2 + Na 2 SO 4 → Ba. SO 4 + Na. Cl – tuto reakci můžeme rozepsat také iontově, samozřejmě vyjma vznikající sraženiny síranu barnatého: Ba 2+ + 2 Cl- + 2 Na+ + SO 42 - → Ba. SO 4 + Na+ + Cl 2. Ze zápisu můžeme vyškrtnout ty ionty, které se redoxních procesů neúčastní, tj. jsou na obou stranách: Ba 2+ + 2 Cl- + 2 Na+ + SO 42 - → Ba. SO 4 + Na+ + Cl. Ba 2+ + SO 42 - → Ba. SO 4

Vyčíslování iontových rovnic Ca 3(PO 4)2 + HNO 3 → Ca(NO 3)2 + H 3 PO 4 1. 2. 3. Vypíšeme reakci iontově – fosforečnan je sraženina, která se při reakci rozpouští: Ca 3(PO 4)2 + H+ + NO 3 - → Ca 2+ + 2 NO 3 - + H 3 PO 4 Vyškrtáme ty částice, které se objevují na obou stranách: Ca 3(PO 4)2 + H+ + NO 3 - → Ca 2+ + 2 NO 3 - + H 3 PO 4 Ca 3(PO 4)2 + H+ → Ca 2+ + H 3 PO 4 Vyčíslíme: Ca 3(PO 4)2 + 6 H+ → 3 Ca 2+ + 2 H 3 PO 4