化学方程式的配平是确保反应前后原子种类、数量守恒的关键步骤,下面内容是常用的配平技巧及具体操作:
一、基础配平技巧
1. 最小公倍数法
- 适用场景:适用于反应中某一元素在反应物和生成物中出现次数较多且原子数目差异较大的情况。
- 步骤:
- 确定关键元素:选择反应前后原子数目差异较大的元素(如氧、氮等)。
- 计算最小公倍数:找出该元素在反应物和生成物中的原子数的最小公倍数。
- 调整系数:将各物质的系数乘以相应倍数,使该元素的原子数相等。
- 配平其他元素:依次调整其他元素的系数,确保所有原子守恒。
- 示例:
\( \textP} + \textO}_2 \rightarrow \textP}_2\textO}_5 \)- 氧原子最小公倍数为10,调整系数:\( \textP} + 5\textO}_2 \rightarrow 2\textP}_2\textO}_5 \)
- 配平磷原子:\( 4\textP} + 5\textO}_2 \rightarrow 2\textP}_2\textO}_5 \)。
2. 奇偶配平法
- 适用场景:某元素的原子数在反应物和生成物中为一奇一偶。
- 步骤:
- 优先调整奇数项:将奇数原子数的物质系数变为偶数。
- 逐步配平其他元素。
- 示例:
\( \textC}_2\textH}_2 + \textO}_2 \rightarrow \textCO}_2 + \textH}_2\textO} \)- 调整 \( \textH}_2\textO} \) 系数为2:\( \textC}_2\textH}_2 + \textO}_2 \rightarrow \textCO}_2 + 2\textH}_2\textO} \)
- 配平碳和氧:\( 2\textC}_2\textH}_2 + 5\textO}_2 \rightarrow 4\textCO}_2 + 2\textH}_2\textO} \)。
3. 观察法
- 适用场景:通过分析化学式的组成快速配平。
- 步骤:
- 选择复杂物质:从化学式较复杂的生成物入手。
- 推导相关物质系数:根据元素守恒关系调整其他物质系数。
- 示例:
\( \textFe}_2\textO}_3 + \textCO} \rightarrow \textFe} + \textCO}_2 \)- \( \textFe}_2\textO}_3 \) 提供3个氧原子,需3个CO结合:\( \textFe}_2\textO}_3 + 3\textCO} \rightarrow 2\textFe} + 3\textCO}_2 \)。
二、进阶配平技巧
1. 归一法
- 适用场景:适用于复杂化学式或含有机物的反应。
- 步骤:
- 设关键物质系数为1:通常选择组成最复杂的物质。
- 推导其他物质系数:根据原子守恒计算,必要时消除分数。
- 示例:
\( \textCH}_3\textOH} + \textO}_2 \rightarrow \textH}_2\textO} + \textCO}_2 \)- 设 \( \textCH}_3\textOH} \) 系数为1,得:\( \textCH}_3\textOH} + \frac3}2}\textO}_2 \rightarrow 2\textH}_2\textO} + \textCO}_2 \)
- 去分母:\( 2\textCH}_3\textOH} + 3\textO}_2 \rightarrow 4\textH}_2\textO} + 2\textCO}_2 \)。
2. 化合价升降法(氧化还原法)
- 适用场景:氧化还原反应中电子转移的配平。
- 步骤:
- 标化合价:明确变价元素的氧化态和还原态。
- 计算电子转移数:确定升、降总价相等。
- 调整系数:优先配平含变价元素的物质,再处理其他元素。
- 示例:
\( \textCu}_2\textS} + \textHNO}_3 \rightarrow \textCu}(\textNO}_3)_2 + \textNO}_2 + \textH}_2\textSO}_4 \)- \( \textCu} \)(+1→+2,升1×2)、\( \textS} \)(-2→+6,升8),总升10;\( \textN} \)(+5→+4,降1×10)。
- 配平:\( 3\textCu}_2\textS} + 22\textHNO}_3 \rightarrow 6\textCu}(\textNO}_3)_2 + 10\textNO}_2 + 3\textH}_2\textSO}_4 + 8\textH}_2\textO} \)。
三、配平注意事项
- 检查守恒:确保原子种类、数量及电荷(离子反应)守恒。
- 符号标注:气体(↑)、沉淀(↓)符号需正确使用。
- 简化系数:所有系数应为最简整数比。
配平技巧需根据反应类型选择:
- 简单反应:最小公倍数法、奇偶法。
- 复杂/氧化还原反应:归一法、化合价升降法。
配平后务必验证原子和电荷守恒,避免常见错误(如漏写条件、未简化系数)。