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化学反应式与量的关系
化学反応式と物質の量的関係
反应式的系数比 = 各物质的物质量比 =(气体在同温同压下的)体积比。但系数比不是质量比 —— 质量要各自乘摩尔质量。催化剂不写进反应式。
化学反应里原子既不会消失也不会新生 —— 只是重新组合。这一句听着像常识,却是配平的全部依据:两边每种原子的个数必须相等。而一旦配平完成,那组系数就顺带给了你三种比例,定量题就此变成套路。
为什么是这样
化学变化只改变原子的组合方式,不会让原子消失或凭空出现。所以反应式两边每一种元素的原子个数必须相等 —— 这就是配平的唯一依据。写法上反应物在左、生成物在右,中间用箭头连接。
系数为什么同时是物质量之比?因为反应式本来是在说粒子个数:「1 个 CH4 与 2 个 O2 反应」。把两边同时放大 6.02×1023 倍,就变成「1 mol 与 2 mol 反应」—— 比例没变。所以系数比就是物质量比。
对气体还多一条:同温同压下相同物质量的气体体积相同(上一章讲过),所以气体之间的体积比也等于系数比。这条很省事 —— 气体参与的反应可以不换算成 mol,直接用体积比算。但质量不行:质量还要乘各自的摩尔质量,而摩尔质量各不相同。
定量表达
配平有两种做法。观察法(目算法):先给「出现次数最少的那种物质」定系数 1,再逐个元素配。以乙烷燃烧为例,先写 1C2H6+O2−>CO2+H2O;碳 2 个定 CO2 系数 2,氢 6 个定 H2O 系数 3,氧右边共 7 个于是左边 7⁄2 —— 最后同乘 2 化成最简整数比,得 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O。
观察法卡住时用待定系数法:给每个化学式设未知系数,按每种元素列方程。如 aNO2+bH2O−>mHNO3+nNO:氮 a=m+n、氢 2b=m、氧 2a+b=3m+n。取 b=1 得 m=2,代入解出 a=3、n=1,即 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO。
两个格式要点。催化剂不写进反应式:过氧化氢分解用二氧化锰催化,但 MnO2 自身不变化,所以式子是 2H2O2 → 2H2O + O2,不出现 MnO2。离子反应式只写实际参与的离子,旁观离子不写,而且两边的电荷总和也必须相等。
- C2H6
- 乙烷,反应物
- O2
- 氧气,反应物
- CO2
- 二氧化碳,生成物
- H2O
- 水,生成物
- 系数必须是最简整数比:观察法中途出现的 7/2 要同乘 2 化整
- 系数比给的是物质量比与气体体积比,不是质量比
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