化学式平衡法
这种方法也是配平化学反应方程式的常用方法,通常用于配平简单的化学方程式或作为配平复杂反应的辅助方法。该方法的应用通常可以按照以下步骤进行:
1.先找出反应式左右两端原子数最多的元素,找出它们的最小公倍数。
2.其次,用这个最小公倍数除以左右两边原来的原子数,得到的商值就是它们化学式的系数。
3.然后根据所确定的物质化学式的系数,推导计算其化学式的系数,直至方程平衡。
4.最后,验证反应式。平衡是否正确。
【例1】试匹配燃烧磁铁矿(Fe3O4)与铝粉的反应方程式* * *—Fe3O4 decaal —— Fe decaAl2O3。
(1)这个反应的氧原子数很大,两边只出现一次,所以先求出两边氧原子数的最小公倍数:4× 3 = 12。
(2)根据质量守恒定律,为了使反应式左右两边的氧原子数相等,Fe3O4的系数必须为3 (12/4),AI2O3的系数必须为4(12/3),即3 fe3o 4 10a 1—Fe 10a 4a 12o 3。
(3)铁和铝原子的重新匹配。从匹配的3Fe3O4+8Al——9Fe+4Al2O3可以看出,当Fe和Al的系数分别为9和8时,左右两边的Fe和Al的原子序数相等,所以有:3Fe3O4+8Al-9Fe+4Al2O3。
(4)最后得到完整的化学方程式:3Fe3O4+8A = = = = = 9Fe+4Al2O3。
方法2:奇数配偶法
奇数配平化学反应方程式的原理如下:
1,两个奇数或两个偶数之和为偶数;奇数和偶数之和是奇数——简称加法法则。奇数和偶数或两个偶数的乘积是偶数;两个奇数的乘积仍然是奇数,这就是乘法法则。
2.根据质量守恒定律,反应前后各元素的原子总数相等。平衡方法可以按照以下步骤进行:
1)找出化学反应式左右两边频繁出现的元素,该元素的原子数在反应式左右两边为奇数和偶数;
2)选择含有该元素奇数原子的化学式作为匹配起点,匹配合适的系数使其偶数化;
3)根据导出的系数确定其他物质的系数。
最后,验证等式是否正确:
【例1】平衡FeS2和O2——Fe2O3和SO2。
[分析]
(1)从反应方程式可以看出,两边的氧元素数较多,两边的原子数都是奇数和偶数。
(2)反应式左边有O2。根据“乘法法则”,无论其系数如何,O原子的总数都会是偶数,而根据“加法法则”,为了使右侧O原子的总数为偶数,需要将Fe2O3系数与右侧奇数个氧原子匹配,使其为偶数。
FeS2和O2——2 Fe2O3和SO2
(3)从确定的系数中推导出与此相关的其他物质的系数。反应式右边有四个Fe原子,所以左边FeS2的系数必须与4匹配,即:4FeS2 decaO2-2fe2o3 decaSO2。
然后根据左边S原子数推断右边应该是8SO2,即4FeS2-10O2-2Fe2O3-18SO2。
最后,O原子是平衡的。当左边有11O2时,反应式可平衡为:4 Fe S2 ten 11o 2-2 fe2o 3 ten 8so 2。
方法三:代数法——待定系数法
代数法也叫待定系数法,其方法步骤如下:
1.设a,b,c,d等未知数为待平衡化学方程式两端各化学式的系数。
2.根据质量守恒定律,反应前后各元素的原子数和种类必须相同,并列出各元素的原子数和化学式系数。
a,b,c,d之间关系的代数表达式...这些代数表达式可以组合成一组待定的方程:
3.通过求解这组待定方程,可以得到未知数之间的倍数关系。a=xb=yc=zd=...
4.使一个未知数为正整数,其他未知数为最小正整数,将A、B、C、D的等效值代入原化学反应式的待定位置,配平完成。
示例:平衡Fe2O3-Co-Fe-CO2
解析:(1)设a,b,c,d为反应式中各物质的化学式系数:
三氧化二砷
(2)根据质量守恒定律:反应前后各元素的原子数必须相等,列出A、B、C、D的关系:
对于铁原子:2a = c ①
对于O原子:3a和b = 2d②。
对于c,有:b = d ③。
(3)通过求解①-②的联立方程组,可以得到如下关系式:A = 1/3b = 1/2c = 1/3d。
(4)设d = 3,则A = 1,B = 3,C = 2为了使每个系数都是无公约数的最小正整数。将a、b、c、d的值替换为原化学反应式的相应位置,配平的方程为:
Fe2O3 deca3co = = = 2fe13co2
(5)不要忘记检查方程确实是平衡的;需要注意的是,只要保证系数是没有公约数的最小正整数。设b = 3或c = 2,同样可以得到平衡公式;
方法4:电子损益法
电子得失法的原理是:在氧化还原反应中,还原剂损失的电子总数必须等于氧化剂获得的电子总数。根据这一规律,氧化还原反应方程式可以得到平衡。
1.从反应式中找出氧化剂和还原剂,指出被氧化或被还原元素的原子在反应前后的化合价变化,从而确定它们的电子得失。
2.使失去的电子数相等,从而确定氧化剂、还原剂等相关物质的化学式系数。
3.从得到的系数判断其他物质的系数,从而得到平衡反应式。
【例1】配平金属铜与浓硝酸反应的化学方程式:
Cu decaHHNO2 ↑(浓缩)——Cu(NO3)2 de cano 2 = dech2o
【解析】(1)根据反应式,HNO3为氧化剂,Cu为还原剂。化合价变化和电子得失是0+5+2+4。
铜+硝酸-硝酸铜+二氧化氮+H2O
(2)使电子得失数相等,从而确定有关物质的系数:0+5+2+4。
1Cu·十水二氧化二铜——1Cu(NO3)2·十水二氧化二铜
(3)据此推断其他化学式的系数:反应式右边的乘积多了两个N原子,所以反应式左边必须多加两个HNO3才能平衡两边的N原子。这时左边有四个HNO3。为了使两边氢原子数相等,右边的H2O系数应为2,于是得到:Cu 14 HNO 3——Cu(NO3)2 NO2·12H2O。
(4)不考虑氧原子,但是所有的系数都已经确定了,所以需要最后验证如果两边的氧原子都平衡了,就可以确认方程是平衡的。其实公式的氧源已经平衡,所以得到Cu 14 HNO 3 = = = = Cu(NO3)2 12 NO2↑2H2O。
方法五:归一化法
找到化学方程式中的关键化学式,将化学式前的化学计量数设为1,然后根据关键化学式平衡其他化学式前的化学计量数。如果测量数是一个分数,那么将每个测量数乘以同一个整数,将分数变成一个整数。这种将关键化学式测量数设置为1的平衡方法称为归一化法。
做法:选择化学方程式中最复杂的化学式,将其系数设为1,然后依次推断。
第一步:设NH3的系数为1 1nh3+O2-NO+H2O。
步骤2:反应中的N原子和H原子分别转移到NO和H2O上,
第三步:从右端的氧原子总数推导出O2系数。
1、FeS2+O2——SO2+Fe2O3?
2、镁+硝酸——硝酸镁+硝酸铵+H2O
3、NH4NO3——N2+O2+H2O 4、FeS+kmno 4+h2so 4——k2so 4+mnso 4+Fe2(SO4)3+H2O+S↓