[摘要]对于化学反应方程式,遵循元素守恒定律问题不大,而要满足质量守恒定律,则很多学生对方程式两边的配平感到难度。为了帮助学生更好地理解和应用配平技巧,现就主要配平方法进行归纳。
[关键词]初中化学;方程式;配平方法
初中化学中,方程式的学习对于增进学生的化学思维,了解化学反应过程,借助于方程式来定量分析化学产物的变化情况具有重要意义。在满足元素守恒条件时,基本上不会出现差错,但对“→”转向“=”符号,还需要遵循质量守恒。由此,很多学生对化学方程式的配平方法感到困难。现就此阐述如下。
一、利用最小公倍数方法来配平在化学反应方程式等价关系
实现上,配平是惯用方法,也是对化学反应过程进行准确标识和呈现的过程。对于简单的化学方程式,配平方法可以通过观察来实现,而对于复杂的化学反应方程式,则需要遵循相应的步骤,利用最小公倍数方法来实现。首先,要找出方程式两端原子数量最多的某一化学元素,求其最小公倍数;其次,利用最小公倍数,分别对方程式两边原子数进行相除,得到商值,就是该化学元素的计量数值;然后,对已经确定的化学计量数值,利用推导法来求出其他元素的化学计量数,使得方程式两端各元素的计量数值对等,即为配平完成。比如在赤铁矿与铝粉共燃化学反应中:Fe3O4+AL→Fe+AL2O3,我们可以先从方程式的两边来分析氧元素,左边氧原子为4,右边氧原子为3,两者的最小公倍数为12;利用质量守恒定律,若使两端相平,则必须要让赤铁矿中氧原子为12,则系数应该为3,同样,在右侧,氧化铝的系数应该为4,才能确保氧原子总数为12。由此,我们可以得到3Fe3O4+AL→Fe+4AL2O3。确定完氧原子后,再来看方程式中的Fe与AL元素变化,很显然,方程式左边的Fe元素为9,若使方程式等价,则需要对右侧Fe元素的系数设置为9,同样,对于方程式右侧的AL元素为8,若使方程式等价,则需要对左侧的AL元素系数设置为8。由此得到最终的配平结果:3Fe3O4+8AL=9Fe+4AL2O3。
二、利用奇数配偶数法来配平
对于奇数配偶数法,主要是根据方程式两边各元素原子总数的变化情况,两个奇数相加为偶数,两个偶数相加还是偶数,奇数与偶数相加为奇数;同样,奇数与偶数之积、两个偶数之积都为偶数,两个奇数之积为奇数。为此,在利用奇数配偶数法过程中,需要对出现次数较多的元素,根据方程式两端原子个数是奇数或偶数情形,来选定某奇数原子,进行配平,选择适当系数使其偶数化,最后来验证该方程式是否平衡。如在化学方程式:FeS2+O2→Fe2O3+SO2,从该方程式的两侧观察发现,氧原子数量最多,且左右两端氧原子有奇数、偶数变化。对于方程式左侧,氧原子为偶数,而方程式右侧,氧原子为奇数,因此,根据乘法之积,奇数、偶数相乘必为奇数;根据加法之和,要使右侧氧原子为偶数,则需要对氧化铁的系数必为偶,即为2时,才能使方程式两端偶数化。即FeS2+O2→2Fe2O3+SO2。由此,我们根据氧原子数量变化,来推算方程式两侧氧原子的平衡关系,很显然,由此的铁原子为4,方程式左侧的铁原子也应该为4,即4FeS2+O2→2Fe2O3+SO2,再根据硫原子数量变化,左侧为8,右侧也应该为8,即4FeS2+O2→2Fe2O3+8SO2,最后根据氧原子的数量,右侧为22,则左侧也应该为22,系数应该为11,即4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2。
三、利用代数法来配平
在化学方程式配平方法中,代数法也称为待定系数法。我们可以对化学方程式两侧系数分别设置为a,b,c,d不同的未知数,作为配平法的最基础化学计量数值。然后,根据质量守恒定律,对方程式各元素的原子总数必须要相等,由此可以得到待定方程组。再根据方程组中未知数的变化情况,利用a=xb=yc=zd,假设某未知数为一正整数,代入方程组来求解,即可得到各个系数值。如Fe2O3+CO→Fe+CO2,我们可以分别假设a,b,c,d为各个物质的系数,则根据方程式前后各元素原子数量相等,得到相互关系式:对于铁原子,有2a=c;对于氧原子,有3a+b=2d;对于碳原子,有b=d。通过对上述等式建立方程组,可以得到a=13b=12c=13d。为了让各个系数为最小正整数,可以令d=3,则a=1,b=3,c=2,将之代入方程式,即可得到配平结果:Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2。
四、利用电子得失法来配平
在化学反应方程式中,电子得失法是根据氧化还原反应中,还原剂失去电子数,必须与氧化剂获得电子数相等。在方程式中,先要找出氧化剂、还原剂,再根据被氧化或还原原子的前后变化情况,来确定其失去电子数量。再根据氧化剂、还原剂得失电子数量来判断其系数。如某反应如下:Cu+HNO3(浓)→Cu(NO3)2+NO2↑+H2O。从该方程式中,浓硝酸为氧化剂,而铜为还原剂,其化合价电子得失情况为:铜由零变为正2价,硝酸根有-5价变为+2价和+4价。显然,根据电子得失相等原理,可以对该式系数进行确定为:1Cu+HNO3(浓)→1Cu(NO3)2+2NO2↑+H2O,由于方程式右边生成物多了2个氮原子,对于左侧的浓硝酸中的氮原子也应该追加2个,才能确保氮原子相等,所以,左侧浓硝酸的系数应为4,由此带来氢原子的变化,还需要通过右侧的水系数进行配平,当为2时,则得到平衡。如下:Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。总之,化学方程式的配平方法很多,在面对方程式时,要根据其特点,灵活选择适当的配平方法,来实现快速配平。
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