方程式是化学反应的数学表达式,它用化学式表示反应物和生成物,并用系数表示各物质的摩尔比例,配平化学方程式是确保反应前后原子种类和数量相等的过程,这对于理解和计算化学反应至关重要,以下是一些常用的初中化学方程式配平口诀及方法:
最小公倍数法
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口诀:“找少数,求公倍,得系数,再配平。”
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步骤
- 找出关键元素:在化学方程式中,找出在反应前后出现次数较少且原子个数不等的元素,例如在(KClO{3}\rightarrow KCl+O{2}\uparrow)这个反应中,氧元素在两边各出现一次,且原子个数不同。
- 求最小公倍数:计算这种元素的原子在反应前后的最小公倍数,如上述反应中,左边(KClO{3})中有(3)个氧原子,右边(O{2})中有(2)个氧原子,最小公倍数为(6)。
- 确定系数:用最小公倍数分别除以反应前后该元素的原子个数,所得的商就是含该元素物质的化学计量数,对于(KClO{3}),系数为(6\div3 = 2);对于(O{2}),系数为(6\div2 = 3)。
- 配平其他元素:根据已确定的化学计量数,再依次配平其他元素的原子,在(KClO{3}\rightarrow KCl+O{2}\uparrow)中,配平氧元素后,左边钾原子和氯原子数变为(2)个,则(KCl)前应配系数(2),最终配平方程式为(2KClO{3}=2KCl + 3O{2}\uparrow)。
奇数配偶法
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口诀:“奇偶不平时,先配奇数位,最后化成整。”
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步骤
- 找出奇数元素:观察化学方程式,找出反应前后某一元素原子个数一奇一偶的元素,例如在(C{2}H{2}+O{2}\rightarrow CO{2}+H{2}O)中,氧元素在反应物中为偶数((O{2})中的氧原子数为(2)),在生成物中既有偶数((CO{2})中的氧原子数为(2))又有奇数((H{2}O)中的氧原子数为(1))。
- 配平奇数位:选择含有该奇数元素的化学式,乘以适当的系数使其变为偶数,在这个例子中,将(H_{2}O)的系数配为(2),则氧原子数变为偶数。
- 逐步配平:根据已配平的化学式,逐步推导其他化学式的系数,由于(H{2}O)的系数为(2),那么氢原子数为(4),C{2}H{2})前的系数应为(2);再根据碳原子守恒,(CO{2})前的系数应为(4);最后根据氧原子守恒,(O{2})前的系数应为(5),最终配平方程式为(2C{2}H{2}+5O{2}=4CO{2}+2H{2}O)。
定一法
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口诀:“复杂物质先定一,简单物质后配平。”
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步骤
- 确定复杂物质系数:对于某些复杂的化学反应,如有机物的反应或多种物质参与的反应,可选择化学式较复杂的物质,将其化学计量数定为(1),例如在(Fe + H{2}O \stackrel{高温}{=!=!=}Fe{3}O{4}+H{2})中,(Fe{3}O{4})的化学式较复杂,先将它的系数定为(1)。
- 配平其他物质:根据已确定的复杂物质的系数,结合质量守恒定律,依次配平其他物质的系数,在上述反应中,(Fe{3}O{4})中有(3)个铁原子和(4)个氧原子,Fe)前应配系数(3),(H{2}O)前应配系数(4),由此推出(H{2})系数为(4),最终配平方程式为(3Fe + 4H{2}O \stackrel{高温}{=!=!=}Fe{3}O{4}+4H{2})。
分数配平法
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口诀:“先配化合物,分数来配平,去分母化整,系数要最简。”
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步骤
- 配平化合物:先配平化学方程式中各物质的组成元素,不考虑单质的系数,例如对于(C{2}H{5}OH + O{2}\stackrel{点燃}{=!=!=}CO{2}+H{2}O),先配平碳、氢、氧元素,可得到(1C{2}H{5}OH + 3O{2}\rightarrow 2CO{2}+\frac{7}{2}H{2}O)。
- 分数配平单质:用分数配平单质元素的原子,在这个例子中,为了使氢原子守恒,给(H_{2}O)配上分数系数(\frac{7}{2})。
- 去分母化整:将所有化学计量数乘以分母的最小公倍数,去掉分母,使配平后的化学计量数为整数,对于上述反应,将各系数都乘以(2),得到(2C{2}H{5}OH + 3O{2}\stackrel{点燃}{=!=!=}4CO{2}+7H_{2}O)。
代数法(待定系数法)
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口诀:“设未知数,列方程组,解方程得数,配平方程式。”
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步骤
- 设未知数:在化学方程式各化学式前设未知数,分别作为待配平的化学方程式两端各项化学式的系数,例如对于(aFe{2}O{3}+bCO \stackrel{高温}{=!=!=}cFe + dCO_{2}),设(a)、(b)、(c)、(d)分别为各物质的系数。
- 列方程组:根据质量守恒定律,反应前后各元素的原子种类和个数必须相等的原则,列出每种元素的原子数与化学式系数关系的代数式,联立成方程组,对于上述反应,对铁原子有(2a = c);对氧原子有(3a + b = 2d);对碳原子有(b = d)。
- 解方程得数:解方程组,求出各未知数之间的倍数关系,解得(a=\frac{1}{3}b=\frac{1}{2}c=\frac{1}{3}d)。
- 配平方程式:令某未知数为某一正整数,使其他未知数成为最小正整数,将所得的值代入原化学反应式的待定位置,完成配平,令(d = 3),则(a = 1),(b = 3),(c = 2),配平方程式为(Fe{2}O{3}+3CO \stackrel{高温}{=!=!=}2Fe + 3CO_{