化学方程式配平是学习化学的重要基础,掌握有效的配平方法和口诀能够提高解题效率和准确性,以下是对初中化学方程式配平口诀的详细解析:
最小公倍数法口诀
“找出关键元,最小公倍算,系数依次填,等式两边完。”
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含义解释:“找出关键元”是指在化学方程式中找出反应前后出现次数较多且原子数目变化较为复杂的元素,这些元素通常是配平的关键所在。“最小公倍算”即计算这些关键元素在反应前后原子个数的最小公倍数,以此作为确定化学式系数的依据。“系数依次填”就是根据最小公倍数逐步确定各物质化学式前的系数,使得反应前后各种元素的原子数目相等。“等式两边完”表示完成配平后,要检查等式两边是否平衡,确保反应遵循质量守恒定律。
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实例应用:以高锰酸钾受热分解制取氧气的反应为例,化学方程式为(2KMnO_4\stackrel{\Delta}{=!=!=}K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2↑),首先找出关键元素氧,反应前高锰酸钾中有4个氧原子,反应后锰酸钾中有4个氧原子,二氧化锰中有2个氧原子,氧气中有2个氧原子(为了便于计算,先将氧气的化学式暂时看作(O_2)),然后计算氧原子个数的最小公倍数,4、4、2和2的最小公倍数是4,接着根据最小公倍数确定各物质化学式前的系数,将高锰酸钾前的系数定为2,锰酸钾前的系数就为1(因为(2KMnO_4)中含有8个氧原子,(K_2MnO_4)中含有4个氧原子,(2÷1 = 2),所以高锰酸钾前系数为2时,锰酸钾前系数为1),二氧化锰前的系数也为1(同理可得),氧气前的系数则为1((4 - 4 - 2 = 2),即氧气中氧原子个数为2,与(O_2)相对应,所以氧气前系数为1),最后检查等式两边是否平衡,左边有2个钾原子、2个锰原子和8个氧原子,右边也有2个钾原子、2个锰原子和8个氧原子,等式两边平衡,配平完成。
奇数配偶法口诀
“奇数要配对,先改偶再配,分数去分母,式子变整数。”
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含义解释:“奇数要配对”是指当化学方程式中某个元素的原子个数在反应前后为奇数时,要将其配成偶数。“先改偶再配”即先把奇数变为偶数,然后再按照正常的配平方法进行配平。“分数去分母”是在配平过程中可能会出现分数系数,此时需要将分数去掉,使化学式前的系数都为整数。“式子变整数”强调最终的化学方程式中各物质化学式前的系数都要是整数,符合化学方程式的书写规范。
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实例应用:以一氧化碳还原氧化铁的反应为例,化学方程式为(3CO + Fe_2O_3\stackrel{高温}{=!=!=}2Fe + 3CO_2),在这个反应中,反应前一氧化碳中氧原子个数为1(奇数),反应后二氧化碳中氧原子个数为2(偶数),首先将一氧化碳前的系数改为2,使其氧原子个数变为偶数,此时化学方程式变为(2CO + Fe_2O_3\stackrel{高温}{=!=!=}Fe + 2CO_2),然后根据氧原子个数进行配平,反应前有2个氧原子,反应后有(2×2 = 4)个氧原子,为了使氧原子个数相等,在氧化铁前配上系数1,一氧化碳前系数变为3,二氧化碳前系数也相应变为3,化学方程式变为(3CO + Fe_2O_3\stackrel{高温}{=!=!=}Fe + 3CO_2),接着检查铁原子个数,反应前氧化铁中有2个铁原子,反应后铁单质中有1个铁原子,所以在铁单质前配上系数2,化学方程式最终为(3CO + Fe_2O_3\stackrel{高温}{=!=!=}2Fe + 3CO_2),在这个过程中,出现了分数系数,如铁单质前的系数(\frac{1}{2}),通过去分母乘以2,将分数系数转化为整数系数,完成了化学方程式的配平。
观察法口诀
“观察物质组成,先配复杂后简单,原子守恒记心间,配平轻松不困难。”
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含义解释:“观察物质组成”要求仔细观察化学方程式中各物质的组成,分析各元素的原子分布情况。“先配复杂后简单”是指在配平时,先从组成较为复杂的物质入手,确定其化学式前的系数,再根据原子守恒来确定其他物质的系数,这样可以降低配平的难度。“原子守恒记心间”强调在整个配平过程中,要始终牢记反应前后原子的种类和数目不变这一原则,这是配平化学方程式的核心依据。“配平轻松不困难”表示只要按照正确的方法和步骤进行操作,就能较为轻松地完成化学方程式的配平。
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实例应用:以甲烷燃烧的反应为例,化学方程式为(CH_4 + 2O_2\stackrel{点燃}{=!=!=}CO_2 + 2H_2O),首先观察物质组成,甲烷由碳和氢两种元素组成,氧气由氧元素组成,二氧化碳由碳和氧两种元素组成,水由氢和氧两种元素组成,其中二氧化碳和水的组成相对复杂,先从它们入手进行配平,根据碳原子守恒,甲烷和二氧化碳中的碳原子个数应该相等,所以甲烷前的系数为1,二氧化碳前的系数也为1,再根据氢原子守恒,甲烷中有4个氢原子,水中有2个氢原子,为了使氢原子个数相等,在水前配上系数2,此时化学方程式变为(CH_4 + O_2\stackrel{点燃}{=!=!=}CO_2 + 2H_2O),最后根据氧原子守恒来确定氧气前的系数,反应前氧气中有2个氧原子,反应后二氧化碳中有2个氧原子,水中有(2×1 = 2)个氧原子,总共4个氧原子,所以氧气前的系数为2,化学方程式最终为(CH_4 + 2O_2\stackrel{点燃}{=!=!=}CO_2 + 2H_2O),通过先配复杂的二氧化碳和水,再根据原子守恒确定氧气的系数,轻松完成了该化学方程式的配平。
归一法口诀
“选择基准物,系数定归一,由此推其他,配平不费力。”
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含义解释:“选择基准物”是指在化学方程式中选择一个合适的物质作为基准,将其化学式前的系数定为1。“系数定归一”明确了将选定的基准物质系数设为1的操作。“由此推其他”表示以基准物质为基础,根据原子守恒推导出其他物质化学式前的系数。“配平不费力”体现了这种方法在特定情况下能够较为简便地完成化学方程式的配平。
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实例应用:以乙醛((CH_3CHO))与氧气反应生成二氧化碳和水的反应为例,化学方程式为(CH_3CHO + \frac{5}{2}O_2\stackrel{点燃}{=!=!=}2CO_2 + 2H_2O)(为了便于理解,先将分数系数保留),首先选择乙醛作为基准物,将其系数定为1,然后根据碳原子守恒,乙醛中有2个碳原子,二氧化碳中有1个碳原子,所以在二氧化碳前配上系数2,接着根据氢原子守恒,乙醛中有4个氢原子,水中有2个氢原子,所以在水前配上系数2,此时化学方程式变为(CH_3CHO + O_2\stackrel{点燃}{=!=!=}2CO_2 + 2H_2O),最后根据氧原子守恒来确定氧气前的系数,反应前乙醛中有1个氧原子,氧气中有2个氧原子,反应后二氧化碳中有(2×2 = 4)个氧原子,水中有(2×1 = 2)个氧原子,总共6个氧原子,设氧气前的系数为(x),则(1 + 2x = 6),解得(x = \frac{5}{2}),所以氧气前的系数为(\frac{5}{2}),为了使化学方程式中系数都为整数,将整个化学方程式乘以2,得到(2CH_3CHO + 5O_2\stackrel{点燃}{=!=!=}4CO_2 + 4H_2O),通过选择乙醛作为基准物,将其系数定为1,然后依次推导出其他物质的系数,较为轻松地完成了该化学方程式的配平。
初中化学方程式的配平需要掌握多种方法及其对应的口诀,并通过大量的练习来熟练运用这些方法,在配平过程中,要仔细分析化学反应的特点和各物质的组成,灵活选择合适的配平方法,