1. Главная
  2. Реакции
  3. Уравнения химических реакций

Уравнения химических реакций

Уравнение химической реакции — условная запись реакции с помощью химических формул и коэффициентов. Слева пишут исходные вещества, справа — продукты, между ними ставят стрелку или знак равенства. Коэффициенты подбирают так, чтобы атомов каждого элемента слева и справа было поровну: этого требует закон сохранения массы. Например, 2H₂ + O₂ → 2H₂O — две молекулы водорода и одна молекула кислорода дают две молекулы воды.

Что такое уравнение химической реакции

Уравнение рассказывает сразу о многом: какие вещества реагируют, что получается, в каком соотношении берут частицы и при каких условиях идёт процесс. В его основе — закон сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся. Закон независимо открыли М. В. Ломоносов и А. Лавуазье в XVIII веке. Объяснение простое: в реакции атомы не исчезают и не появляются, а только перегруппировываются. Значит, число атомов каждого элемента до и после реакции одинаково.

Пока коэффициенты не расставлены, запись называют схемой реакции: H₂ + O₂ → H₂O. Здесь слева 2 атома кислорода, а справа 1 — это ещё не уравнение.

Как составить уравнение химической реакции

  1. Запишите словесную схему: какие вещества реагируют и что получается. Например: алюминий + соляная кислота → хлорид алюминия + водород.
  2. Замените названия формулами. Водород, кислород, азот и галогены как простые вещества пишут двухатомными: H₂, O₂, N₂, Cl₂. Формулы сложных веществ составляют по валентности: у алюминия III, у хлора I, значит, AlCl₃. Получится схема Al + HCl → AlCl₃ + H₂.
  3. Расставьте коэффициенты. Хлора справа 3 — ставим 3HCl. Теперь водорода слева 3, справа 2; наименьшее общее кратное — 6: перед HCl ставим 6, перед H₂ — 3. Хлора стало 6 — ставим 2 перед AlCl₃ и 2 перед Al.
  4. Проверьте каждый элемент: Al 2 = 2, H 6 = 6, Cl 6 = 6. Получилось 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑.
  5. Допишите условия и знаки: t° над стрелкой, ↑ у газа, ↓ у осадка.

Подробный алгоритм подбора, приём с чётностью и расстановка онлайн — на странице «Как расставить коэффициенты».

Коэффициент и индекс: в чём разница

Индекс — маленькая цифра справа внизу у символа элемента. Он показывает, сколько атомов этого элемента входит в одну молекулу (формульную единицу). Коэффициент — большая цифра перед формулой. Он показывает, сколько молекул (или моль) вещества участвует в реакции.

ЗаписьЧто означаетАтомов всего
H₂O1 молекула водыH — 2, O — 1
2H₂O2 молекулы водыH — 4, O — 2
H₂O₂1 молекула пероксида водорода — другое веществоH — 2, O — 2
3H₂SO₄3 молекулы серной кислотыH — 6, S — 3, O — 12
2Ca(OH)₂2 формульные единицы гидроксида кальцияCa — 2, O — 4, H — 4

Чтобы найти число атомов элемента, умножьте коэффициент на индекс, а если элемент в скобках — ещё и на индекс за скобкой. При уравнивании меняют только коэффициенты: исправив H₂O на H₂O₂, вы получите формулу другого вещества. Коэффициент 1 не пишут.

Как читать уравнение реакции

Уравнение 2Mg + O₂ → 2MgO читают так: «два магний плюс о-два равно два магний-о». Формулы читают по символам: H₂SO₄ — «аш-два-эс-о-четыре», Ca(OH)₂ — «кальций-о-аш-дважды». Смысл записи передают тремя способами:

  • словами: магний реагирует с кислородом, образуется оксид магния;
  • в частицах: 2 атома магния и 1 молекула кислорода дают 2 формульные единицы MgO;
  • в моль и граммах: 2 моль магния (48 г) и 1 моль кислорода (32 г) дают 2 моль оксида магния (80 г); масса сохраняется: 48 + 32 = 80.

Словесное уравнение — запись реакции названиями веществ: «цинк + соляная кислота → хлорид цинка + водород». С таких записей начинают в 7–8 классе, а затем переводят их в формулы: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑.

Обозначения в уравнениях: ↑, ↓, ⇄, t°

ЗнакЧто означаетПример
→ или =необратимая реакцияCaO + CO₂ → CaCO₃
⇄обратимая реакцияH₂ + I₂ ⇄ 2HI
↑выделяется газMg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂↑
↓выпадает осадокCaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
t°нагревание2HgO → 2Hg + O₂↑ t°
кат.катализатор, над стрелкой пишут его формулу2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ кат. MnO₂
hνосвещениеCH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl hν
(конц.), (разб.)концентрированная или разбавленная кислотаCu + 2H₂SO₄ (конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Стрелку ↑ ставят у газа, если среди исходных веществ газов нет, а ↓ — у осадка, выпадающего из раствора.

Как написать уравнение реакции по исходным веществам

Часто в задании даны только исходные вещества, а продукты нужно предсказать. Помогают общие свойства классов веществ:

Исходные веществаПродуктыПример
металл + неметаллбинарное соединениеFe + S → FeS
металл (левее H) + кислотасоль + водородFe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑
основный оксид + кислотасоль + водаCuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O
кислотный оксид + щёлочьсоль + водаCO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O
кислота + основаниесоль + водаCa(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O
соль + щёлочьновая соль + новое основаниеFeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl
соль + сольдве новые солиBaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl

Прежде чем писать, проверьте, пойдёт ли реакция: металл должен стоять в ряду активности левее водорода, а в реакции обмена должен получиться осадок, газ или вода — это видно по таблице растворимости. Подробнее о каждом классе — в справочнике: оксиды, кислоты, соли.

Примеры уравнений химических реакций с решением

1. Горение метана

Схема CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O. Углерод уравнен. Водорода слева 4 — ставим 2 перед H₂O. Кислорода справа 2 + 2 = 4 — ставим 2 перед O₂: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

2. Разложение гидроксида железа(III)

Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + H₂O. Железа справа 2 — ставим 2 перед Fe(OH)₃. Слева стало 6 атомов водорода — ставим 3 перед H₂O. Кислород: 6 = 3 + 3. Итог: 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O.

3. Нейтрализация серной кислоты

NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O. Натрия справа 2 — ставим 2 перед NaOH. Водорода слева 2 + 2 = 4 — ставим 2 перед H₂O: 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O.

4. Мрамор и соляная кислота

CaCO₃ + HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O. Хлора справа 2 — ставим 2 перед HCl; водород и кислород сходятся сами. CO₂ — газ, ставим ↑: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O.

5. Хлорид кальция и фосфат натрия

CaCl₂ + Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + NaCl. Кальция справа 3 — ставим 3 перед CaCl₂; групп PO₄ справа 2 — ставим 2 перед Na₃PO₄. Натрия и хлора слева теперь по 6 — ставим 6 перед NaCl: 3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6NaCl.

6. Железо и сульфат меди(II)

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu — коэффициенты не нужны: все атомы уже уравнены.

Типичные ошибки

  • меняют индексы вместо коэффициентов: H₂O превращают в H₂O₂;
  • пишут водород и кислород одноатомными: «H + O → H₂O» вместо H₂ и O₂;
  • ошибаются в формулах продуктов: железо с соляной кислотой даёт FeCl₂, а не FeCl₃;
  • не сокращают коэффициенты: 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O нужно сократить до 2H₂ + O₂ → 2H₂O;
  • забывают ↑ и ↓, когда задание просит указать признаки реакции.

Для ОВР со сложными коэффициентами есть метод электронного баланса, для реакций в растворах — ионные уравнения. Тренироваться удобно в лаборатории: после опыта нужно собрать уравнение из карточек с формулами и коэффициентами, например в опытах «Ионы меди» и «Углекислый газ».

Проведите опыт онлайн

Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.

Ионы меди(II)

Щёлочь к раствору медного купороса — голубой осадок гидроксида меди(II).

Открыть в лаборатории

Углекислый газ

Мрамор или сода с кислотой: углекислый газ гасит горящую лучину.

Открыть в лаборатории

Нейтрализация

Щёлочь с фенолфталеином титруют кислотой, пока малиновая окраска не исчезнет.

Открыть в лаборатории

Получение водорода

Металл в кислоте, сбор газа над водой в пробирку и проба горящей лучиной — хлопок.

Открыть в лаборатории

Читайте также

Частые вопросы

Как составить уравнение химической реакции?

Запишите словесную схему, замените названия веществ формулами, расставьте коэффициенты так, чтобы атомов каждого элемента слева и справа было поровну, и проверьте каждый элемент. В конце добавьте условия реакции и знаки ↑ и ↓.

Чем коэффициент отличается от индекса?

Индекс — маленькая цифра внизу справа у символа: он показывает число атомов в одной молекуле и задаёт формулу вещества. Коэффициент — цифра перед формулой: он показывает число молекул. При уравнивании меняют только коэффициенты.

Что означают стрелки вверх и вниз в уравнении?

Стрелка вверх ↑ после формулы означает, что вещество выделяется в виде газа. Стрелка вниз ↓ — что вещество выпадает в осадок. Знак ⇄ между частями уравнения означает обратимую реакцию.

Как проверить, правильно ли составлено уравнение?

Посчитайте атомы каждого элемента слева и справа: умножьте коэффициент на индекс, учитывая скобки. Числа должны совпасть для всех элементов, а коэффициенты должны быть наименьшими целыми числами.

Что такое словесное уравнение реакции?

Запись реакции названиями веществ вместо формул: «магний + кислород → оксид магния». Потом её переводят в уравнение с формулами и коэффициентами.