To już bardziej matematyka niż chemia. Co tu jest właściwie nowego?

Rachunkowo to zwykła proporcja z klasy szóstej — nowa jest umiejętność ustawienia jej z równania reakcji. Cała trudność siedzi w kroku drugim: masę cząsteczkową trzeba pomnożyć przez współczynnik, zanim trafi do proporcji. Jeśli dziecko płynnie liczy proporcje, warto pilnować tylko tego jednego mnożenia — tam powstaje 90% błędów.

Jak sprawdzić wynik dziecka, nie znając chemii?

Bilansem mas — bez żadnej chemii. W reakcji nic nie ginie: masa produktów musi równać się masie substratów. Jeśli z 8 g wodoru „wyszło” dziecku 144 g wody, to znaczy, że 136 g pojawiło się znikąd — a tlenu z powietrza dochodzi tylko 64 g. Pytanie „skąd wzięły się te gramy?” działa jak korektor na każde zadanie z tego działu.

Dziecko pyta, po co komu takie obliczenia. Co odpowiedzieć?

Tak liczy się cały przemysł: ile wapienia trzeba wsadzić do pieca, żeby otrzymać tonę wapna; ile paliwa zatankować do rakiety; ile dwutlenku węgla wyemituje elektrownia z tony węgla. Nikt nie miesza substancji „na oko” — najpierw rachunek z równania, potem reaktor. To ta sama proporcja, którą dziecko właśnie ćwiczy na 8 gramach wodoru.

Proste obliczenia z równań reakcji chemicznych

około 15 minut

W tej lekcji1/10

Piekarz nie piecze „na próbę” — z przepisu wie, że kilogram mąki da bochenek. Chemik tak samo: zanim cokolwiek zmiesza, liczy z równania, ile gramów produktu powstanie. Dziś zamienisz równania reakcji w kalkulator.

Współczynniki to cząsteczki, NIE gramy

Zapis $2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O}$ mówi: dwie cząsteczki wodoru i jedna tlenu dają dwie cząsteczki wody. O gramach — ani słowa!

2H₂O to dwie cząsteczki wody — a nie dwa gramy

Cztery kroki — zawsze te same

1. Uzgodnij równanie. Bez tego cały rachunek jest o niczym.

masa substratów

masa produktów

Kontrola sensu: obie strony muszą się zbilansować

Ile gramów wody powstanie z 8 g wodoru?

1
Krok 1: równanie jest już uzgodnione — H: 4 i 4, O: 2 i 2. Można liczyć.
$2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O}$
2
Krok 2: podpisz masy pod wodorem i wodą — masa cząsteczkowa razy współczynnik.
$2 \cdot 2\ \text{u} = 4\ \text{u} \qquad 2 \cdot 18\ \text{u} = 36\ \text{u}$
3
Krok 3: proporcja — 4 u wodoru daje 36 u wody, więc 8 g wodoru daje $x$ gramów wody.
$\frac{4\ \text{u}}{36\ \text{u}} = \frac{8\ \text{g}}{x}$
4
Krok 4: policz i sprawdź sens: woda to wodór plus tlen, więc $72 = 8 + 64$ — bilans gra.
$x = \frac{8 \cdot 36}{4} = 72\ \text{g}$
Wskazówka
8 g wodoru weszło, 64 g tlenu doszło z powietrza — masa wody MUSI być ich sumą. Taka kontrola wyłapuje większość błędów.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Ta sama reakcja: ile gramów wody powstanie z 4 g wodoru?

Skąd brać masy cząsteczkowe?

Z układu okresowego: H — 1 u, C — 12 u, O — 16 u, Ca — 40 u. Masa cząsteczkowa to suma mas wszystkich atomów we wzorze:

$\mathrm{H_2O}: 2 \cdot 1 + 16 = 18\ \text{u}$

$\mathrm{CO_2}: 12 + 2 \cdot 16 = 44\ \text{u}$

$\mathrm{CaCO}_3: 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100\ \text{u}$

Indeksy mnożą masę atomu, a dopiero potem współczynnik mnoży całą cząsteczkę.

Ile gramów $\mathrm{CO_2}$ powstanie ze 100 g wapienia?

1
Krok 1: wapień to $\mathrm{CaCO}_3$ , który po prażeniu rozpada się na wapno palone i dwutlenek węgla. Wszystkie współczynniki to jedynki — równanie już uzgodnione.
$\mathrm{CaCO}_3 \rightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}$
2
Krok 2: masy pod wzorami z zadania — współczynniki równe 1, więc mnożenie niczego nie zmienia.
$\mathrm{CaCO}_3: 100\ \text{u} \qquad \mathrm{CO_2}: 44\ \text{u}$
3
Krok 3: proporcja — 100 u wapienia daje 44 u dwutlenku węgla.
$\frac{100\ \text{u}}{44\ \text{u}} = \frac{100\ \text{g}}{x}$
4
Krok 4: wynik i sens — reszta, czyli $100 - 44 = 56$ g, to wapno palone $\mathrm{CaO}$ . Nic nie znika, nic nie przybywa.
$x = \frac{100 \cdot 44}{100} = 44\ \text{g}$
Wskazówka
Prawie połowa masy kamienia ulatuje jako gaz! Dlatego wapiennik po wypale jest o tyle lżejszy — i dokładnie to przewidział rachunek.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Ile gramów $\mathrm{CO_2}$ powstanie z 50 g wapienia $\mathrm{CaCO}_3$ ?

Pułapka! Proporcja bez współczynników

Źle: w zadaniu o wodzie ktoś podpisuje pod $2\mathrm{H_2}$ masę jednej cząsteczki: $\frac{2\ \text{u}}{36\ \text{u}} = \frac{8\ \text{g}}{x}$ , skąd $x = 144$ g.

Kontrola sensu to wyłapie: 8 g wodoru wiąże najwyżej 64 g tlenu, więc wody może być co najwyżej 72 g — skąd miałoby się wziąć 144?

Dobrze: w równaniu stoją DWIE cząsteczki wodoru, więc w mianowniku musi być $2 \cdot 2 = 4$ u.

Ściąga do zapamiętania

Jak policzyć masę produktu z równania reakcji?

Cztery kroki: 1) uzgodnij równanie, 2) pod wzorami z zadania podpisz masy cząsteczkowe POMNOŻONE przez współczynniki, 3) ułóż proporcję: stosunek mas w u = stosunek mas w g, 4) policz i sprawdź sens (masy muszą się bilansować). Wzorzec: 2H₂ + O₂ → 2H₂O, czyli 4 u : 36 u — więc z 8 g wodoru powstaną 72 g wody (8 g H₂ + 64 g O₂).

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

To już bardziej matematyka niż chemia. Co tu jest właściwie nowego?: Rachunkowo to zwykła proporcja z klasy szóstej — nowa jest umiejętność ustawienia jej z równania reakcji. Cała trudność siedzi w kroku drugim: masę cząsteczkową trzeba pomnożyć przez współczynnik, zanim trafi do proporcji. Jeśli dziecko płynnie liczy proporcje, warto pilnować tylko tego jednego mnożenia — tam powstaje 90% błędów.
Jak sprawdzić wynik dziecka, nie znając chemii?: Bilansem mas — bez żadnej chemii. W reakcji nic nie ginie: masa produktów musi równać się masie substratów. Jeśli z 8 g wodoru „wyszło” dziecku 144 g wody, to znaczy, że 136 g pojawiło się znikąd — a tlenu z powietrza dochodzi tylko 64 g. Pytanie „skąd wzięły się te gramy?” działa jak korektor na każde zadanie z tego działu.
Dziecko pyta, po co komu takie obliczenia. Co odpowiedzieć?: Tak liczy się cały przemysł: ile wapienia trzeba wsadzić do pieca, żeby otrzymać tonę wapna; ile paliwa zatankować do rakiety; ile dwutlenku węgla wyemituje elektrownia z tony węgla. Nikt nie miesza substancji „na oko” — najpierw rachunek z równania, potem reaktor. To ta sama proporcja, którą dziecko właśnie ćwiczy na 8 gramach wodoru.

Sprawdź się!

Co oznacza współczynnik 2 w zapisie $2\mathrm{H_2}$ w równaniu $2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O}$ ?

Ile wynosi łączna masa cząsteczek z zapisu $2\mathrm{H_2O}$ ? (H — 1 u, O — 16 u)

Prażymy 25 g wapienia: $\mathrm{CaCO}_3 \rightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}$ (masy: $\mathrm{CaCO}_3$ — 100 u, $\mathrm{CaO}$ — 56 u, $\mathrm{CO_2}$ — 44 u). Ile gramów $\mathrm{CO_2}$ powstanie?

Ile gramów tlenu zużyje spalenie 8 g wodoru: $2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O}$ ? (masy: $\mathrm{H_2}$ — 2 u, $\mathrm{O_2}$ — 32 u)

Ze 100 g wapienia powstały 44 g $\mathrm{CO_2}$ . Ile gramów wapna $\mathrm{CaO}$ powstało w tej samej reakcji $\mathrm{CaCO}_3 \rightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}$ ?

Następny temat

Powietrze — skład i właściwości