В ходе анализа результатов проверочной работы по химии основной общеобразовательной школы были выявлены задания, с выполнением которых обучающиеся справились наименее успешно.…

Ниже приведён пример типичного задания, с которым ученики нередко сталкиваются и которому часто не удаётся справиться на высоком уровне. Он рассчитан на базовый курс химии средней школы и включает балансировку реакции и расчёт по этой реакции.

Задача (пример) При полном сгорании пропана C3H8 в кислороде образуются углекислый газ CO2 и вода H2O. a) Запишите сбалансированное уравнение горения пропана. b) Сколько молей CO2 образуется при полном сгорании 2 моль пропана? c) Сколько граммов CO2 образуется при полном сгорании 2 моль пропана?

Пояснение решения по шагам

1. Балансировка уравнения

• Начнём с сида: C3H8 + O2 → CO2 + H2O
• Балансируем углерод: в исходном пропане 3 углерода, следовательно на правой стороне должно быть 3 CO2. Уравнение набирает вид: C3H8 + O2 → 3 CO2 + H2O
• Балансируем водород: в C3H8 8 водородов, значит на правой стороне нужно 4 молекулы H2O (4 × 2 = 8 водородов). Уравнение: C3H8 + O2 → 3 CO2 + 4 H2O
• Балансируем кислород: правая сторона содержит CO2 и H2O: 3 CO2 дают 3×2 = 6 атомов O, 4 H2O дают 4×1 = 4 атома O, всего 10 атомов кислорода. Значит слева нужно 5 молей O2 (поскольку O2 даёт по 2 атома O): C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
• Итоговое сбалансированное уравнение: C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

2. Расчёт для 2 моль пропана

• Уравнение умножаем на 2: 2 C3H8 + 10 O2 → 6 CO2 + 8 H2O
• CO2 образуется 6 моль (из коэффициента перед CO2: 3 CO2 на 1 моль C3H8; для 2 моль пропана — 2×3 = 6 CO2)

3. Масса CO2

• Молярная масса CO2 ≈ 44 г/моль.
• Масса CO2 при полном сгорании 2 моль пропана: 6 моль × 44 г/моль = 264 г CO2.

Итого

• Сбалансированное уравнение: C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
• CO2 при сгорании 2 моль пропана: 6 моль CO2
• Масса CO2: ~264 г

Пояснение по типичным ошибкам

• Ошибка: забывают балансировать кислород после балансировки C и H. Поскольку кислород встречается и слева, и справа, его коэффициент нужно подбирать последним.
• Ошибка: неверно подсчитывают водород при балансировке воды; иногда забывают, что в воде воду нужно учитывать как H2O, а не как OH или другие формы.
• Как избежать: всегда начинайте с балансировки углерода, затем водорода, а кислород добалансируйте последним шагом. Проверяйте, чтобы общее число атомов каждого элемента слева и справа совпадало.

Если хочешь, могу привести ещё один пример по другой теме (например, расчёты по массовой доле в соединении, состав растворов, кислотно-щелочные свойства и т. п.) или усложнить задачу до баланса сложных уравнений.