EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Chemické rovnice - stechiometrie Číslo vzdělávacího materiálu: ICT9/8 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: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 reaktanty → produkty 2 je stechiometrický koeficient, který vyjadřuje poměry reagujících látek a produktů tak, aby platil zákon zachování 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 Ca3(PO4)2 + H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + CaSO4 krok – Vycházejme z fosforu - počet fosforečnanů musí souhlasit nalevo a napravo 1Ca3(PO4)2 + H2SO4 → 1Ca(H2PO4)2 + CaSO4 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 1Ca3(PO4)2 + H2SO4 → 1Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 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 Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 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 CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + S + NO + H2O Pokud chceme vyčíslit reakci, musíme nejdříve znát oxidační čísla reaktantů a produktů: CuIIS-II + HINVO-II3 → CuII(NVO-II3)2 + S0 + NIIO-II + HI2O-II Následně si vypíšeme ty prvky, u kterých došlo ke změně ox. čísel a také o kolik elektronů: S-II → S0 -2e- NV → NII +3e- Dále se pokusíme najít společný násobek, abychom zjistili, kolik elektronů je ve skutečnosti mezi dusíkem a sírou přenášeno: S-II → S0 -2e- /.3 NV → NII +3e- /.2 Dohromady tedy 6 elektronů. Zbývá jen doplnit do schématu příslušné koeficienty a dopočítat zbylé prvky. Pozor, některé prvky se vyskytují ve více sloučeninách! 3CuS + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O

Příklad 2 KMnO4 + AsCl3 + HCl → MnCl2 + AsCl5 + KCl + H2O 1. Nejdříve opět zjistíme oxidační čísla všech prvků nalevo i napravo: KIMnVIIO-II4 + AsIIICl-I3 + HICl-I → MnIICl-I2 + AsVCl-I5 + KICl-I + HI2O-II 2. Následně si vypíšeme prvky, u kterých došlo ke změně ox. čísel a také o kolik elektronů: MnVII → MnII +5e- AsIII → AsV -2e- 3. Dále najdeme společný násobek: MnVII → MnII +5e- / . 2 AsIII → AsV -2e- / . 5 Dohromady tedy 10 elektronů. 4. Doplníme do schématu příslušné koeficienty a dopočítat zbylé prvky: 2KMnO4 + 5AsCl3 + 16HCl → 2MnCl2 + 5AsCl5 + 2KCl + 8H2O

Příklad 3 K2MnO4 + H2O → MnO2 + KMnO4 + KOH 1. Zjistíme oxidační čísla všech prvků nalevo i napravo: KIIMnVIO-II4 + HI2O-II → MnIVO-II2 + KIMnVIIO-II4 + KIO-IIHI 2. Vypíšeme prvky, u kterých došlo ke změně ox. čísel a také o kolik elektronů: MnVI → MnIV +2e- MnVI → MnVII -1e- V této reakci jde o disproporcionaci, tj. dochází k současné oxidaci i redukci jednoho prvku – v tomto případě manganu! 3. Najdeme společný násobek: MnVI → MnIV +2e- / . 1 MnVI → MnVII -1e- / . 2 Dohromady tedy 2 elektrony. 4. Doplníme do schématu příslušné koeficienty a dopočítat zbylé prvky: 3K2MnO4 + 2H2O → MnO2 + 2KMnO4 + 4KOH

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 BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + NaCl – tuto reakci můžeme rozepsat také iontově, samozřejmě vyjma vznikající sraženiny síranu barnatého: Ba2+ + 2Cl- + 2Na+ + SO42- → BaSO4 + Na+ + Cl- Ze zápisu můžeme vyškrtnout ty ionty, které se redoxních procesů neúčastní, tj. jsou na obou stranách: Ba2+ + SO42- → BaSO4

Vyčíslování iontových rovnic Ca3(PO4)2 + HNO3 → Ca(NO3)2 + H3PO4 Vypíšeme reakci iontově – fosforečnan je sraženina, která se při reakci rozpouští: Ca3(PO4)2 + H+ + NO3- → Ca2+ + 2NO3- + H3PO4 Vyškrtáme ty částice, které se objevují na obou stranách: Ca3(PO4)2 + H+ → Ca2+ + H3PO4 Vyčíslíme: Ca3(PO4)2 + 6H+ → 3Ca2+ + 2H3PO4