2018-12-13 10:11:49

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化学反应方程式严格遵守质量守恒定律,书写化学反应方程式写出反应物和生成物后,往往左右两边各原子数目不相等,不满足质量守恒定律,这就需要通过计算配平来解决。

基本信息

  • 中文名

    化学方程式配平

  • 外文名

    Chemical equations balancing

  • 应用学科

    化学(chemistry)

  • 基础

    质量守恒定律

  • 配平方法

    最小公倍数法、奇偶配平法等

目录

折叠 编辑本段 原理

遵循两个原则

质量守恒定律(在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子的质量也没有改变。)

②客观事实

折叠 编辑本段 配平方法

通常考试配平题所给方程式等号写的是短线,需要考生把短线改为等号,否则是没有分的。(上海初高中除外,为单线箭头'→')

如 KClO₃--KCl+O₂↑,配平后要把短线改为等号2KClO₃=2KCl+3O₂↑,

配平化学方程式需要做的三件事:

1、配平系数,配平化学方程式中各化学式的系数,有些地方的系数1不能省略;

2、将单线改为双线,此为化学方程式中最容易忽略的地方;

3、如果是溶液中发生反应,反应物中无固体,而生成物中有沉淀的,在生成的沉淀化学式右侧用"↓"号表示

反应物中无气体,而生成物中有气体产生的则在生成的气体右侧用"↑"号表示;反应物和生成物都有气体,则不用加任何符号。

最小公倍数法

这种方法适合于常见的难度不大的化学方程式。例如在KClO₃→KCl+O₂↑这个反应式中右边氧原子个数为2,左边是3,则最小公倍数为6,因此KClO₃前系数应配2,O₂前配3,式子变为:2KClO₃→2KCl+3O₂↑,由于左边钾原子和氯原子数变为2个,则KCl前应配系数2,短线改为等号,标明条件即可:

2KClO₃==2KCl+3O₂↑(反应条件为二氧化锰催化和加热。"MnO₂"写在等号上方;"加热"写在等号下方,可用希腊字母delta"△"代替)

奇偶配平法

这种方法适用于化学方程式两边某一元素多次出现,并且两边的该元素原子总数有一奇一偶,例如:C₂H₂+O₂→CO₂+H₂O,此方程式配平先从出现次数最多的氧原子配起。O₂内有2个氧原子,无论化学式前系数为几,氧原子总数应为偶数。故右边H₂O的系数应配2(若推出其它的分子系数出现分数则可配4),由此推知C₂H₂前2,式子变为:2C₂H₂+O₂→CO₂+2H₂O,由此可知CO₂前系数应为4,最后配单质O₂为5,把短线改为等号,写明条件即可:

2CH+5O=4CO+2HO

e.g.(1)从化学式较复杂的一种生成物推求有关反应物化学式的化学计量数和这一生成物的化学计量数;(2)根据求得的化学式的化学计量数,再找出其它化学式的化学计量数,这样即可配平。

例如:Fe₂O₃+ CO--Fe + CO₂

观察:

所以,1个Fe₂O₃应将3个"O"分别给3个CO,使其转变为3个CO₂。即

Fe₂O₃ + 3CO--Fe + 3CO₂

再观察上式:左边有2个Fe(Fe₂O₃),所以右边Fe的系数应为2。即

Fe₂O₃ + 3CO--2Fe + 3CO₂

这样就得到配平的化学方程式了

Fe₂O₃ + 3CO = 2Fe + 3CO₂(反应条件高温)

例:配平Na+CuSO4+H2O---Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4

第一步:配平钠原子 2Na+CuSO4+H2O---Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4

第二步:配平氧原子、氢原子 2Na+CuSO4+2H₂O ---Cu(OH)2↓+ H₂↑+Na2SO4

第三步:配平后的化学方程式:

2Na+CuSO4+2H2O---Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4

观察配平

有时方程式中会出现一种化学式比较复杂的物质,我们可通过这个复杂的分子去推其他化学式的系数,例如:Fe+H₂O──Fe₃O₄+H₂,Fe₃O₄化学式较复杂,显然,Fe₃O₄中Fe来源于单质Fe,O来自于H₂O,则Fe前配3,H₂O前配4,则式子为:3Fe+4H₂O=Fe3O₄+H₂由此推出H₂系数为4,写明条件,短线改为等号即可:

3Fe+4H₂O(g)=高温=Fe3O₄+4H₂↑

归一法

找到化学方程式中关键的化学式,定其化学式前计量数为1,然后根据关键化学式去配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数,再将各计量数同乘以同一整数,化分数为整数,这种先定关键化学式计量数为1的配平方法,称为归一法。做法:选择化学方程式中组成最复杂的化学式,设它的系数为1,再依次推断。

第一步:设NH₃的系数为:1 1NH₃+O₂--NO+H₂O

第二步:配平H原子,由此可得:1NH₃+O₂--NO+3/2 H₂O

第三步:由右端氧原子总数推左端O₂的系数:1NH₃+5/4O₂--NO+3/2 H₂O

第四步:取分母最小公倍数相乘:4NH₃+5O₂ = 4NO+6H₂O

利用配平

识记规律

歧化反应的简洁配平法

三种价态先标记,

两者相减第三系。

若有约数需约简,

悠然观察便配齐。

说明:

1.歧化反应又称为自身氧化还原反应。在歧化反应中,同一种元素的一部分原子(或离子)被氧化,另一部分原子(或离子)被还原。如:

KCIO₃ →KCIO₄+KCI

S+KOH →K₂S+K₂SO₃+H2O

2.这首诗介绍的是歧化反应的一种简捷配平方法。用该方法配平,简捷准确,可以试试哦。

解释:

1.三种价态先标记:意思是说歧化反应简捷配平法的第一步是首先标记清楚反应式中不同物质分子中发生歧化反应的元素的化合价。如:

S(0)+KOH →K₂S(-2)+K₂S(+4)O₃+H₂O

2.两者相减第三系:意思是说任意两个化合价的变化值(绝对值),即为第三者的系数。

3.若有约数需约简:意思是说由第二步得到的三个系数若有公约数,则需要约分后再加到反应式中去。

根据诗意的要求分析如下:

在S和K₂S中,S(0)→S(-2),化合价变化值为∣0-(-2)∣= 2,所以K₂SO₃前的系数为2。

在S和K₂SO₃中,S(0)→S(+4),化合价变化值为∣0-4∣= 4,所以K₂S前的系数为4。

在K₂S和K₂SO₃中,S(-2)→S(+4),化合价变化值为∣(-2)-4∣= 6,所以S前的系数为6。

又因为2、4、6有公约数2,所以约简为1、2、3,将约简后的系数代入反应式得:

3S+KOH →2K₂S+K₂SO₃+H₂O

4.悠然观察便配齐:意思是说将约简后的系数代入反应式后,悠然自在地观察一下就可以配平。

观察可知:右边为6个K,所以KOH前应加6,加6后左边为6个H,所以H₂O前应加3,于是得到配平后的化学反应方程式:

3S+6KOH = 2K₂S+K2SO₃+3H₂O

说明:只要将这种方法掌握后,在"实战"时,仅需几秒钟便可完成配平过程啦,大家快试试吧。

双水解反应简捷配平法

谁弱选谁切记清,

添加系数电荷等。

反应式中常加水,

质量守恒即配平。

说明:双水解反应,是指由一种强酸弱碱盐与另一种强碱弱酸盐作用,由于相互促进,从而使水解反应进行到底的反应。如:AI₂(SO₄)₃和Na2CO₃反应。该法的特点是可以直接写系数,可在瞬间完成配平过程。

解释:

1.谁弱选谁切记清:"谁弱选谁"的意思是说,在两种盐中要选择弱碱对应的金属离子(如AI₃+是弱碱AI(OH)₃对应的金属阳离子;NH₄+离子是特例)和弱酸对应的酸根阴离子(如CO₃₂-是弱酸H₂CO₃对应的酸根阴离子)作为添加系数(配平)的对象。

2.添加系数电荷等:意思是说在选择出的对象前添加一定的系数,使弱碱对应的金属阳离子(或NH₄+)的电荷数与弱酸对应的酸根阴离子的电荷数相等。

3.反应式中常加水,质量守恒即配平:意思是说在两种盐的前面加上适当的系数后,为了使质量守恒,常在反应式中加上n·H₂O。

举例:写出AI₂(SO₄)₃和Na₂CO₃两种溶液混合,发生水解反应的化学方程式。

根据诗意的要求分析如下:

⑴、根据水解原理首先写出水解产物:

AI₂(SO₄)₃+Na2CO₃ --AI(OH)₃↓+CO₂↑+Na2SO₄

⑵、因为要"谁弱选谁",所以应选AI₃+和CO₃₂-。

⑶、添加系数电荷等,因为AI3+带3个正电荷,而在AI₂(SO₄)₃中有2个AI3+,所以有6个正电荷;CO₃₂-带2个负电荷,要使"电荷等",则必须在CO₃₂-前加系数3,于是得到:

AI₂(SO₄)₃+3Na₂CO₃ -- 2AI(OH)₃↓+3CO₂↑+3Na2SO₄

⑷、"反应式中常加水"。因为生成物中有6个H,所以应在反应物中加上"3H2O"。这样就得到了配平好了的双水解反应方程式:

AI₂(SO₄)₃+3Na₂CO₃+3H₂O = 2AI(OH)₃↓+3CO₂↑+3Na₂SO₄

奇数配偶法

出现最多寻奇数,

再将奇数变为偶。

观察配平道理简,

二四不行再求六。

说明:这首诗介绍了用奇数配偶法配平化学反应方程式的步骤。该法的优点是能适应于各种类型的化学反应方程式的配平,而且简捷、迅速,可直接加系数。对一些有机物(特别是碳氢化合物)燃烧的化学反应方程式的配平显得特别有效。但该法不适合于反应物和生成物比较复杂的化学反应方程式的配平,在这种情况下,若用此法常常很麻烦。

解释:

1.出现最多寻奇数,再将奇数变为偶:这两句说的是奇数配偶法的第一步。"出现最多寻奇数"的意思是说在反应式中寻找在反应前后出现次数最多的元素,并且两边的该元素原子总数有一奇一偶,然后在此基础上寻找其中原子个数是奇数的一项;"再将奇数变为偶"的意思是说在找到的奇数前乘上一个偶数(一般是在分子前面加最小的偶数2)。

2.观察配平道理简,二四不行再求六:意思是说将奇数变为偶数以后即可观察配平,如果配不平,再依次试较大的偶数4,4若不行再用6,……

例一:请配平反应式:

Cu+HNO₃(浓)-- Cu(NO₃)₂+NO₂↑+H₂O

根据诗意的要求分析如下:

在该反应式中,Cu在反应前后出现了2次,H出现了2次,N出现了3次,O出现了4次。显而易见,氧是反应前后出现次数最多的元素,但方程式左右两边的O原子总个数都为奇数,咱们看下其他元素可得:H原子出现了2次,左边H原子的个数为1,右边个数为2,故应在HNO₃的前面加系数2,使奇数变为偶数:

Cu+2HNO₃(浓)-- Cu(NO₃)2+NO₂↑+H₂O

在HNO₃的前面加上2后,此时H原子的个数左右两边满足了,但发现N原子的个数不等,我们就得用上"二四不行再求六",应在HNO₃前面换4试试,左边4个H,所以应在H₂O前面加上2;左边加4后有4个N,而右边3个N,所以应在NO₂前面加上2,于是得配平了的化学反应方程式:

Cu+4HNO₃(浓)= Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O

例二:请配平反应式:

C₂H6 +O₂ --CO₂ +H₂O

分析:观察得知氧是前后出现次数最多的元素,故在H2O前加系数2,观察后不平,然后换4,但还是不行,再换6。观察配平如下:

2C₂H6+7O₂ = 4CO₂+6H₂O

氧化还原交叉配平法

升价降价各相加,

价变总数约后叉。

氧化还原未参与,

配平不要忘记它。

氧化还原分子内,

从右着手莫惧怕。

叉后前后出奇偶,

奇变偶后再交叉。

说明:这首诗介绍了用交叉配平法配平氧化还原反应方程式的步骤和应用该法时应注意的问题。对于较复杂的氧化还原反应,用该法配平则比较方便。

解释:

1.升价降价各相加:这句的意思是介绍了交叉配平法的第一步,即:首先标明升价元素和降价元素的化合价,然后将升降价数各自分别相加,这样就得出了升价元素化合价的价变总数和降价元素化合价的价变总数。

举例:请用交叉配平法配平如下反应式:

FeS₂+O₂ --SO₂+Fe₂O₃

根据诗意的要求先表明升价元素和降价元素的化合价,于是得到:

Fe+2S₂-1+O₂0 --S+4O₂-2+Fe₂+3O₃-2

根据诗意的要求再算出升价元素和降价元素的价变总数。Fe₂+→Fe₃+化合价升高数为1,S-1→S+4化合价升高数为5,又因为FeS₂中有2个S,所以S的升价总数为5×2=10,故升价元素(Fe和S)的价变总数为1+10=11;O0→O-2化合价降低数为2,因O₂含2个O,所以降价元素O的价变总数为2×2=4。于是得到下式:

11 4

4FeS₂ +11O₂ --8SO₂ +2Fe₂O₃

2.价变总数约后叉:意思是说得出的升价元素化合价的价变总数和降价元素化合价的价变总数后,若二者有公约数,则需约简后再交叉(如二者是6和9,则约简为2和3)。言外之意,若二者为互质数,则直接交叉即可。

在这个例子中,11和4是互质数,故可以直接交叉,于是得到下式:

11 4

4FeS₂ + 11O₂ = SO₂ + Fe₂O₃

左右观察配平可得到答案:

4FeS₂+11O₂ = 8SO₂+2Fe₂O₃

3.氧化还原未参与,配平不要忘记它:意思是说若有的反应物仅部分参加了氧化还原反应,一部分未参加氧化还原反应,那么应将交叉系数再加上没有参加氧化还原反应的物质的分子个数,这样才是该物质分子前的系数。

举例:请用交叉配平法配平下列反应式:

Mg+HNO₃ --Mg(NO₃)₂+NH₄NO₃+H₂O

根据诗意的要求分析如下:

Mg的价变总数为2,N的价变总数为8,约简后为1和4,故Mg前系数是4已是无疑的,而HNO3前的系数似乎应该是1,但观察生成物中有9分子的HNO₃没有参加反应,故HNO3前的系数不是1,而是1+9=10。于是可得到如下配平好了的反应方程式:

4Mg+10HNO₃ = 4Mg(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O

4.氧化还原分子内,从右着手莫惧怕:意思是说若是分子内氧化还原反应,则应该从生成物着手交叉配平。

举例:请用交叉配平法配平下列反应式:

NH₄NO₃ --N₂+O₂+H₂O

根据诗意分析如下:

一看便知这是一个典型的分子内氧化还原反应,所以应从生成物着手交叉。N0→N-3化合价降低数-3,是N0→N+5化合价升高数是5,故N的价变总数应是∣5 + (-3) ∣= 2,O0→O-2化合价的价变总数为4,化简交叉后。观察配平得:

2NH₄NO₃ = 2N₂+O₂+4H₂O(反应条件点燃)

5.叉后前后出奇偶,奇变偶后再交叉:意思是说若交叉系数后某原子反应前后的个数出现了一奇一偶现象,则需将奇数(乘以2)变为偶数。

举例:请用交叉配平法配平下列反应式:

FeS+KMnO₄+H₂SO₄ --K₂SO₄+MnSO₄+Fe₂(SO₄)₃+H₂O+S↓

根据诗意的要求分析如下:

Fe和S的化合价升高总数为3(奇数),Mn的化合价降低总数为5,所以交叉系数是3和5,但Fe₂(SO₄)₃中有2个Fe(偶数),K₂SO4中有2个K(偶数),故应将3和5分别乘以2,变为偶数6和10,即6和10就是实际应该交叉的系数。由此得出:

10FeS+6KMnO₄+24H₂SO₄ = 3K₂SO₄+6MnSO₄+5Fe₂(SO₄)₃+24H₂O+10S↓

说明:交叉配平法在解释的时候似乎"较复杂",但实际配平过程中,仅仅靠大脑瞬间的思维就完成了,所以只要把这首诗真正理解了,那么在实际配平中就会达到瞬间完成的效果。

万能配平法(待定系数法)

英文字母表示数,

质电守恒方程组。

某项为一解方程,

若有分数去分母。

说明:这首诗介绍的是万能配平法的步骤。该方法的优点是:该法名副其实--万能!用它可以配平任何化学反应方程式和离子方程式。如果你把这种方法熟练掌握了,那么你就可以自豪地说:"世界上没有一个化学反应方程式我不会配平。";该法的弱点是:对于反应物和生成物比较多的化学方程式,用该法则配平速度受到影响。但也不是绝对的,因为其速度的快慢决定于你解多元一次方程组的能力,如果解方程组的技巧掌握的较好,那么用万能配平法配平化学方程式的速度也就很理想了。

解释:

1.英文字母表示数:"数"指需要配平的分子系数。这句的意思是说万能配平法的第一步是用英文字母表示各分子式前的系数。

举例:请用万能配平法配平下列反应式:

Cu+HNO₃(浓)-- Cu(NO₃)₂+NO₂↑+H₂O

根据诗意的要求用英文字母表示各分子前的系数,于是得到如下反应方程式:

A·Cu+B·HNO₃(浓) -- C·Cu(NO₃)₂+D·NO₂↑+E·H2O……①

2.质电守恒方程组:该法的第二步是根据质量守恒定律和电荷守恒定律列多元一次方程组(若不是离子方程式,则仅根据质量守恒定律即可)。

根据诗意的要求列出下列方程组:

A = C

B = 2E

B = 2C + D

3B = 6C + 2D + E

3.某项为一解方程:意思是说该法的第三步是令方程组中某个未知数为"1",然后解方程组。

根据诗意的要求,我们令B = 1,代入方程组得下列方程组:

A = C

1 = 2E

1 = 2C + D

3 = 6C + 2D + E

将A、B、C、D、E的数值代入反应方程式①得:

1/4Cu+HNO₃(浓) -- 1/4Cu(NO₃)₂+1/2NO₂↑+1/2H2O……②

说明:在实际配平过程中,到底该令那一项为"1",要具体问题具体分析,以解方程组简便为准。一般是令分子式比较复杂的一项的系数为"1"。

4.若有分数去分母:意思是说该法的第四步是将第三步解方程组得到的方程组的解代入化学反应方程式中,若有的系数是分数,则要在化学反应方程式两边同乘以各分母的最小公倍数。从而各分母被去掉,使分数变为整数。

根据诗意的要求将方程②两边同乘以4得:

Cu+4HNO₃(浓)= Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O

配平决策歌

迅速观察定类型,

歧化水解首先用。

能否奇偶再交叉,

四法技穷有万能。

得失法

电子得失法的原理是:氧化还原反应中,还原剂失去电子的总数必须等于氧化剂获得电子的总数。根据这一规则,可以配平氧化还原反应方程式。

下面是配平的具体方法:

1.从反应式里找出氧化剂和还原剂,并标明被氧化元素或还原元素的原子在反应前后化合价发生变化的情况,以便确定它们的电子得失数。

2。使得失电子数相等,由此确定氧化剂和还原剂等有关物质化学式的系数。

3.由已得的系数,判定其它物质的系数,由此得配平的反应式。

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