BALANCING CHEMICAL EQUATIONS

BALANCING CHEMICAL EQUATIONS 物質の保存則では、「物質は生成も破壊もできず、ただ形を変えるだけである」と述べています。 もしそうであれば、化学反応におけるすべての原子を説明しなければならない。 化合物の組み合わせ方を変えることはできませんが、作られる化合物の数を調整することは可能です。 例えば マグネシウムは酸素と反応して酸化マグネシウムになります。 酸素は2原子分子なので、2個の原子のグループでしか手に入りません。 酸化マグネシウムの式はMgO(s)であることが分かっています。 ここまででわかっている反応は Mg(s) + O2 (g) —> MgO (s) もう一つの酸素はどうなるのでしょうか？ それを説明しなければならない。 酸素分子がバラバラになってマグネシウム原子と反応すると、単独の酸素は他のマグネシウムと結合することができます。 つまり、マグネシウム原子を2個使い切り、2ユニットの酸化マグネシウムができたことになります。 このことを分子の前に数字を付けて表現します。 2 Mg(s) + O2 (g) —> 2 MgO (s) これは釣り合い式です。 次のように読むことができます。 マグネシウムの原子2個と酸素1個が反応して、2単位の酸化マグネシウムができます。
目標は、方程式の両辺に同じ数の原子が現れるようにすることです。 1ページ目のワークシートを見てください。 原子を数えて、これらの方程式が釣り合うかどうかを確認します。 方程式のバランスをとるには、どの原子から始めてもかまいませんが、数の多い原子から始めると便利です。 例 硫黄はリチウムと反応して硫化リチウムを形成します。 S8 (s) + Li (s) —> Li2S (s) 硫黄原子から始めます。 反応物側に8個ということは、生成物側にも8個必要です。 Li2S(s)の前に8を入れなければなりません。 これでリチウム原子の数が変わり、生成物側で16個になります。 そして反応物側に16個なければなりません。 式は次のようになります。 S 8 (s) + 16 Li (s) —> 8 Li2S (s) これを試してみてください。 1. ナトリウムは塩素ガスと反応して塩化ナトリウムになる。 Na(s) + Cl2 (g) —> ___ NaCl(s) 釣り合い式：2 Na (s) + Cl2 (g) —> 2 NaCl (s)
2. バリウムはリンと反応してリン化バリウムを生成する。 ___Ba (s) + ___P4 (s) —> ___Ba3P2 (s) 平衡式。 6 Ba (s) + P4 (s) —> 2 Ba3P2 (s)
生成反応または単純組成反応 生成反応とは、2つの元素が結合して化合物を形成する反応。元素＋元素＝化合物 単語式：
ナトリウム＋塩素 ———> 塩化ナトリウム
骨格方程式。 Na(s) + Cl(g) ———> NaCl(s)
分解反応 分解反応は生成反応の逆。化合物AB —> 元素A + 元素B ex. __C6H12O 6 (s) —> _ C (s) + _ H2 (g) + _ O2 (g)
Single Replacement Reactions ここまで、生成反応と分解反応について扱いましたが、分解反応は生成反応の逆の反応です。 元素が反応して化合物を生成したり、化合物が反応して元素を生成したりします。 このようなタイプの反応はほとんどありません。 元素と化合物が関与する反応は、もっと面白いことがあります。 このような反応は、化合物中の元素の1つが他の元素に置き換わるので、単一置換反応と呼ばれます。 例：銅と硝酸銀溶液を反応させて、銀と硝酸銅(II)溶液を作る。 Cu(s) + AgNO3 (aq) —> Ag (s) + Cu(NO3)2 (aq) これらの式のバランスをとるには、生成反応と同じように、式の各辺にあるそれぞれのタイプの原子の個数を数えます。 しかし、硝酸イオンを1つの原子として扱う方が簡単です。 つまり、Ag、Cu、NO3ʼsを数えるのです。 平衡方程式はこのようになります。 Cu (s)+2 AgNO3 (aq) —> 2 Ag (s) +Cu(NO3)2 (aq) 例: 1. 金属カルシウムが炭酸ナトリウム溶液金属ナトリウムと反応して固体炭酸カルシウムと
2.窒素ガスがアンモニウムフォフィド溶液と反応して固体アンモニウムナイトライドと
リンの溶液を生成するダブル置換反応これらの反応はシングル置換反応に類似している。 唯一の違いは、この反応では2つの化合物の間で金属と非金属の両方が置換されることである。 例 水酸化マグネシウムの錠剤は、胃酸（HCl）を中和するために使用されます。 これによって水と塩化マグネシウムの溶液が生成される。 Mg(OH)2 (s) +_HCl (aq)—>_HOH (l) + _MgCl2 (aq) Mg(OH)2 には 2 つの OH イオンがあり、HOH には OH イオンが 1 つしかありません。 OHが2個ずつなければならないので、HOHの前に2をつけてOHʼsのバランスをとります。 これでHOHのHイオンは2になります。 HClの前に2を付けます。 これでClが2個になり、MgCl2が2個なので釣り合います。 Mgʼsも釣り合うので終了です。
例題 ヒ化ナトリウム溶液を塩化カルシウム溶液と混合し、塩化ナトリウムの溶液とヒ化カルシウムの固体を生成する。 _Na3As (aq)+_CaCl2 (aq)–>_NaCl (aq) +_Ca3As2 (s) 好きな元素や複合イオンから始めることができますが、最大数から始めた方が簡単かもしれません。 この例では、カルシウムやナトリウムから始めることができます。どちらも式の片側が3だからです。 最初にナトリウムがあるので、ナトリウムから始めましょう。 Na3As (aq)は3 Naを持っています。 したがって、方程式の反対側にも3がなければならないので、NaClの前に3を付けます（化学式を変更することはできませんが、式単位の数だけは変更できることを思い出してください）これにより、塩化物イオンの数も3に変更されます。 つまり、式の反対側には塩化物イオンが3個なければならないのです。 CaCl2には塩化物イオンは2個ずつしか存在しないので、両辺の塩化物イオンを等しくする方法を考えなければなりません。 2と3が両方入るようなものが必要です。 CaCl2の前に3をつけると6個のClイオンになります。 ということは、NaClの前に6を入れなければなりません。 これでNaʼsの数は6になります。 左側のバランスを取るには、Na3Asの前に2を置かなければなりません。 これで、両辺に6つのNaと6つのClができました。 残りのイオンを確認しましょう。 「その他の反応型 多原子イオンがバラバラになる場合や、反応物より生成物の方が多い場合は、「その他の反応型」に分類されます。 その他」の反応型では、水素原子を2番目に、酸素を最後に行います。 水素原子と酸素原子は、他の原子のバランスがとれているときに、バランスをとる傾向があるからです。 例 Al (s) + NH4ClO4 (s) –> __Al2O 3 (s) + __AlCl3 (s) + __NO (g) + __HOH(l)
沈殿物-反応によって溶液から生成された固体です。 反応物側で水相を持ち、生成物側で固体になる化合物は沈殿物である 例． NH4Br (aq) + __Hg3N (aq) –>__ (NH4)3N (aq) + __HgBr (s) 上の反応における沈殿物を特定せよ。 炭化水素の燃焼反応 ガソリン、メタン、プロパン、ショ糖などの炭化水素を燃やす（燃焼させる）と、必ずエネルギーと炭酸ガス、水蒸気が発生する。 燃焼という行為は、実は酸素との急激な反応に過ぎないのです。 式は、燃焼する化合物と酸素を加えて、炭酸ガスと水蒸気を発生させるだけである。 この種の反応のバランスをとるには、炭素原子から始めて、水素原子に移り、最後に酸素原子で終わるのが最も簡単です。 例 メタンガスを燃やします。 CH4 (g) + _O2 (g) —>_CO2 (g) + _H2O (g) 炭素原子から始めてバランスを取ります。 両側に1つずつあるので、変更は必要ありません。 左側には4つの水素原子があり、右側には2つしかありません。 4個の水素原子を得るためには、水分子が2個必要です。 次に、右側の酸素原子を数えます。 CO2が2個、2H2Oが2個です。 これで全部で4個になります。 反対側の4個を得るには、2個の酸素が必要です。 CH4 (g) + 2 O2 (g) —> CO2 (g) + 2 H2O (g) ときには、出発化合物の数を調整する必要があります。 例 オクタンを燃焼させる。 C8H18 (l) +_O2 (g) —>_CO2 (g) + _H2O (g) 先ほどと同様に炭素から始めて、水素に移動します。 次のようになります。 C8H18 (l) +_O2 (g) –> 8 CO2 (g) + 9 H2O (g) 次に酸素を数えます。 8のCO2で16、9のH2Oで9です。 これで25個になります。 酸素は2個入り(O2)しかないので、25個は無理です! 左側の酸素がもっと必要です。 もしすべてを2倍にすれば、右側の酸素は50個になります。 これは2で割り切れるので、最終的にこうなります。 2 C8H18 (l) + 25 O2 (g)–> 16 CO2 (g) +18 H2O (g)
Endothermic &Exothermic Reactions すべての反応はエネルギーを持ちますが、ほとんどの場合それを式に書くことはありません。 エネルギーが式に書かれている反応をいくつか見たことがあると思います。 例 光合成の反応。 SolarEnergy+6CO2(g)+6H2O(l)–>6O2(g)+C6H12O6(s) ほとんどの反応は、反応物を反応させるためにエネルギーを必要とします。 エネルギーの投入です。 反応から放出されるエネルギーよりも、（反応を開始するために）取り込まれるエネルギーの方が多い場合、それは吸熱反応と呼ばれます（例：光合成反応）。 吸熱反応では、エネルギーは反応物側に書かれる。 反応に投入されたエネルギーよりも、反応で放出されたエネルギーの方が多い場合は発熱と呼ばれる 発熱反応では、エネルギーは生成物側に書かれる。 *注-ほとんどの場合、反応中のエネルギーは熱の形をしているが、常にそうとは限らない。
化学反応の証拠 化学反応が起こったことを証明するものは4つある。 1. 温度変化 2． 色の変化 3． 気体が出る 4.沈殿物ができる 化学反応は1つ以上あることもある
モル モルは、ある数のものを表す単位である。 ダースやグロスとほぼ同じだが、12個や144個ではなく、1モルは6.02×1023個である。 アボガドロ数とも呼ばれ、12グラムの炭素12に含まれる原子の数と定義される。 モルの使用 すべての原子質量は炭素12と比較されます。 周期表で与えられている原子質量数は、最も近い100分の1グラムに与えられています。 例 塩素原子の1モルは35.45g/molの質量を持っています。 注：モルの記号はmolです。 これは略語ではありません。 見つけてください。 酸素、カルシウム、鉄
分子のモル質量 ほとんどの場合、私たちは分子の1モルに興味を持ちます。 それは水、HOHのような6.02×1023個の分子である。 水1分子は水素2原子と酸素1原子を含んでいます。 つまり、水の分子1モルには、水素原子が2モル、酸素原子が1モル含まれていることになります。 したがって、1モルの水の質量は、2モルの水素原子と1モルの酸素原子の和となる。 2 H = 2 mol x 1.01g/mol = 2.02 g/mol 1 O = 1 mol x 16.00 g/mol = 16.00 g/mol 1 HOH
= 18.02 g/mol
例題。 硫酸水素ガスのモル質量を計算しなさい。 式はH2S O4 (g) 2 H = 2 mol x 1.01g/mol = 2.02 g/mol 1 S = 1 mol x 32.06g/mol = 32.06 g/mol 4 O = 4 mol x 16.00g/mol = 64.00 g/mol H2S O4 (g) 1 モル = 98.00g／モルです。08 g/mol 試しに：塩化カルシウム：水酸化鉄（III）：五塩化リン
質量からモルへの変換与えられた質量（m）に存在するモル数（n）は、与えられた質量をモル質量（M）で割ったものに等しい
m n= M 例1：100gに存在する塩化ナトリウムは何molか？ 手順1：塩化ナトリウムのモル質量を計算する。 M NaCl = 58.44 g/mol ステップ2:
モル数を計算する.
m n= M = 100 g 58.44 g/mol = 1.71 mol 有効数字を覚えよう！！
例2: 硝酸アルミニウム25gには何モル存在するのか？ 答え＝0.12 mol モル数から質量への計算 与えられたモル数に存在する質量を計算するには、次のように式を並べ替える必要があります。 m= nM 例題 3.50 molの炭酸カルシウムに含まれる質量は？ ステップ1：炭酸カルシウムのモル質量を計算します。 M CaCO3 = 100.09 g/mol 手順2：質量を計算します。 m = nM = 3.50 mol x 100.09 g/mol = 350 g 例2：硫化アンモニウム 0.056 mol の質量を計算する。 答え＝3.8g

とする。