Условие задачи

Укажите два уравнения химических реакций, сумма коэффициентов в которых одинакова:а) Al(OH)3 + HCl ⟶ AlCl3 + H2O;б) Fe2O3 + Al ⟶ Al2O3 + Fe;в) Mg + HBr ⟶ MgBr2 + H2↑;г) Fe(OH)3 ⟶ Fe2O3 + H2O.

Решение

Нам дана задача по химии, а именно по составлению и балансировке химических уравнений реакций. Требуется найти два уравнения из предложенных, у которых сумма стехиометрических коэффициентов равна. Для этого необходимо:

1. Сбалансировать каждое уравнение.
2. Посчитать сумму коэффициентов (считая все коэффициенты, явные и подразумеваемые единицы).
3. Сравнить полученные суммы и выбрать те, у которых сумма совпадает.

Рассмотрим каждое уравнение по порядку.

──────────────────────────────
1) Реакция (а):

Исходное уравнение:
Al(OH)₃ + HCl ⟶ AlCl₃ + H₂O

Распишем баланс:
• Алюминий: в Al(OH)₃ – 1 атом, в AlCl₃ – 1.
• Хлор: в AlCl₃ содержится 3 атома Cl, значит необходимо 3 молекулы HCl.
• Гидроксидная группа (OH): Al(OH)₃ даёт 3 группы OH, где каждая содержит 1 атом O и 1 атом H. При добавлении 3 молекул HCl суммарно появляется 3 атома H от HCl, итого: 3 + 3 = 6 атомов H. Чтобы получить 6 водородных атомов на правой стороне, нужды в 3 молекулах H₂O (так как в одной H₂O – 2 атома H) и кислород: 3 O в Al(OH)₃ и 3 O в 3H₂O.

Таким образом, сбалансированное уравнение:
Al(OH)₃ + 3 HCl ⟶ AlCl₃ + 3 H₂O

Сумма коэффициентов:
1 + 3 + 1 + 3 = 8

──────────────────────────────
2) Реакция (б):

Исходное уравнение:
Fe₂O₃ + Al ⟶ Al₂O₃ + Fe

Баланcировка:
• Железо: в Fe₂O₃ – 2 атома, следовательно, справа должно быть 2 атома Fe.
Пишем: Fe₂O₃ + ?Al ⟶ Al₂O₃ + 2 Fe.
• Алюминий: в Al₂O₃ – 2 атома Al, значит надо 2 атома Al.
Получаем: Fe₂O₃ + 2 Al ⟶ Al₂O₃ + 2 Fe.
• Кислород: слева 3 атома (в Fe₂O₃), справа в Al₂O₃ тоже 3.

Таким образом, сбалансированное уравнение:
Fe₂O₃ + 2 Al ⟶ Al₂O₃ + 2 Fe

Сумма коэффициентов:
1 + 2 + 1 + 2 = 6

──────────────────────────────
3) Реакция (в):

Исходное уравнение:
Mg + HBr ⟶ MgBr₂ + H₂↑

Баланcировка:
• Магний: 1 атом как с левой, так и с правой стороны.
• Бром: в MgBr₂ – 2 атома; значит необходимо 2 молекулы HBr.
• Водород: слева в 2 HBr – 2 атома H, справа H₂ – 2 атома H.

Получаем:
Mg + 2 HBr ⟶ MgBr₂ + H₂

Сумма коэффициентов:
1 + 2 + 1 + 1 = 5

──────────────────────────────
4) Реакция (г):

Исходное уравнение:
Fe(OH)₃ ⟶ Fe₂O₃ + H₂O

Баланcировка:
• Железо: слева в Fe(OH)₃ – 1 атом, справа в Fe₂O₃ – 2 атома, следовательно, умножим левую часть на 2:
2 Fe(OH)₃ ⟶ Fe₂O₃ + H₂O.
• Гидроксидные группы: в 2 Fe(OH)₃ всего 6 групп (6 атомов O и 6 атомов H). В правой части Fe₂O₃ даёт 3 атома O, остаётся 3 атома O, которые должны быть в воде – значит, нужно 3 молекулы H₂O.
Получаем:
2 Fe(OH)₃ ⟶ Fe₂O₃ + 3 H₂O.

Проверка по атомам:
Железо: 2 = 2;
Кислород: 2×3 = 6 слева, справа: 3 (в Fe₂O₃) + 3 (в 3H₂O) = 6;
Водород: 2×3 = 6 слева, справа: 3×2 = 6.

Сумма коэффициентов:
2 + 1 + 3 = 6

──────────────────────────────
Подводим итоги по суммам коэффициентов:
(a) 8,
(б) 6,
(в) 5,
(г) 6.

Таким образом, уравнения (б) и (г) имеют одинаковую сумму коэффициентов, равную 6.

──────────────────────────────
Ответ:

Два уравнения химических реакций, у которых сумма стехиометрических коэффициентов одинакова, это:

Fe₂O₃ + 2 Al ⟶ Al₂O₃ + 2 Fe (сумма = 6)
2 Fe(OH)₃ ⟶ Fe₂O₃ + 3 H₂O (сумма = 6)