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化学反应与化学方程式的配平

在化学反应中,原子不会凭空产生,也不会消失,只是换了“伙伴”重新组合。所以化学方程式两边每种原子的个数必须相等。配平时只能改化学式前面的数字,绝不能改化学式本身。

🎬 分步故事

  1. 先看起始物质,也就是反应物:一个氢分子(两个白色的H原子)和一个氧分子(两个红色的O原子)。
  2. 它们反应生成水,H₂O。写成 H₂ + O₂ → H₂O,然后数一数:左边有2个氧原子,右边只有1个。还没有配平。
  3. 我们不能把H₂O改成H₂O₂。所以改成生成两个水分子:2H₂O。现在氧是 2 = 2,但氢左边是2个,右边是4个。
  4. 在氢气前面也写上2:2H₂ + O₂ → 2H₂O。氢 4 = 4,氧 2 = 2。方程式配平了。
  5. 再看质量:左边是 4 u + 32 u,右边是 36 u。原子相同,质量也相同。这就是质量守恒定律。
  6. 轮到你了。选一个方程式,按 + 和 − 改变前面的数字,看着原子个数,直到显示“已配平”。

提示:拖动3D画面可以旋转,用两根手指可以缩放。

🤔 常见疑问,一次讲清

为什么不能直接把 H₂O 改成 H₂O₂ 来配平氧?

H₂O₂ 是过氧化氢,是一种完全不同的物质。在3D演示的这一步,你可以看到我们是再加一个完整的水分子。

配平的方程式是不是说明两边分子的个数相同?

不是。2H₂ + O₂ → 2H₂O 左边有3个分子,右边有2个。只有原子的个数必须相同。

蜡烛燃烧时,质量去哪了?

变成了二氧化碳和水蒸气这样的气体。数一数原子:一个都没少,所以质量不变。

应该先配哪种元素?

先配出现在最少化学式里的元素,H和O留到最后。在自由练习里试试 CH₄ + O₂。

为什么要写状态符号?

它告诉你反应是怎么进行的,比如铁是和水蒸气 (g) 反应,而不是和液态水反应。

什么是化学反应?怎么知道反应发生了?

化学反应是生成了具有新性质的新物质的变化。反应开始时的物质叫反应物,生成的新物质叫生成物。

下面这些现象说明可能发生了化学反应:

怎样写化学方程式

文字表达式用名称来写:镁 + 氧气 → 氧化镁。化学方程式用化学式来写:Mg + O₂ → MgO。反应物写在左边,生成物写在右边,箭头表示“变成”。

化学式写对了,但两边原子个数不相等的式子叫骨架方程式。Mg + O₂ → MgO 就是骨架方程式:左边有2个O,右边只有1个。

一步一步配平化学方程式

反应中质量既不会产生也不会消失(质量守恒定律)。所以每种原子在两边的个数必须相等。

试探法

  1. 先用正确的化学式写出骨架方程式。
  2. 列一张表,数出两边每种原子的个数。
  3. 从原子最多的化合物入手,先配出现在最少地方的元素。
  4. 在前面加系数(数字)使这种元素相等。千万不要改右下角的数字:H₂O 和 H₂O₂ 是不同的物质。
  5. 一个元素一个元素地配,H和O留到最后。
  6. 全部重新数一遍,系数用最小的整数。

屏幕上的例子

Fe + H₂O → Fe₃O₄ + H₂。Fe₃O₄ 的原子最多,所以先配O:左边写 4H₂O。再配H:左边有8个,所以右边写 4H₂。最后配Fe:左边写 3Fe。配平结果:3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂。

让方程式信息更多:状态符号和反应条件

我们在每个化学式后面标出物质的状态:(s) 固体,(l) 液体,(g) 气体,(aq) 水溶液,也就是溶解在水里。例如:3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)。这里水后面写 (g),说明用的是水蒸气。

加热(Δ)、光照、催化剂、温度或压强等条件写在箭头的上方或下方,例如 CO(g) + 2H₂(g) → CH₃OH(l),压强 340 atm。

考试提示:配平题几乎每年都会考,通常占1到2分,而“写出配平后的方程式并标出状态符号”常出现在3分的题目中。

重点公式和概念

例题讲解

1. 配平:H₂ + Cl₂ → HCl

左边:2个H,2个Cl。右边:1个H,1个Cl。在HCl前面写2:H₂ + Cl₂ → 2HCl。现在两边都是2个H和2个Cl。

2. 配平:Mg + O₂ → MgO

氧:左边2个,右边1个,所以写 2MgO。这时右边Mg有2个,所以左边写 2Mg。答案:2Mg + O₂ → 2MgO。

3. 配平:N₂ + H₂ → NH₃

N:左边有2个,所以写 2NH₃。这样右边有6个H,所以左边写 3H₂。答案:N₂ + 3H₂ → 2NH₃。

4. 配平:CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

C:1 = 1。H:左边有4个,所以写 2H₂O。右边的O = CO₂ 中的2个 + 2H₂O 中的2个 = 4个,所以左边写 2O₂。答案:CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O。

5. 配平:Fe + H₂O → Fe₃O₄ + H₂,并加上状态符号(使用的是水蒸气)。

O:Fe₃O₄ 中有4个 → 4H₂O。H:8个 → 4H₂。Fe:3个 → 3Fe。答案:3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)。

6. 配平:Al + O₂ → Al₂O₃

O:左边2个,右边3个。2和3的最小公倍数是6,所以写 3O₂ 和 2Al₂O₃。这时右边Al有4个,所以左边写 4Al。答案:4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃。

常见错误

练习测验

1. 在配平的方程式中,两边哪一项必须相等?
2. 3CO₂ 中有多少个氧原子?
3. H₂ + O₂ → H₂O 配平后是:
4. 符号 (aq) 表示这种物质:
5. 我们要配平方程式,是因为:

练习:自己动手回答

输入或选择你的答案,然后点“检查”。卡住了就看提示;回答后会显示完整解答。

常见问题

什么是配平的化学方程式?

反应物一边和生成物一边,每种元素的原子个数都相同的化学方程式。

什么是骨架方程式?

化学式写对了但还没有配平的方程式,比如 H₂ + O₂ → H₂O。

配平化学方程式在考试中重要吗?

很重要。化学反应与方程式是化学考试的常考内容,几乎每年都有配平题,常常还要求标出状态符号。

哪里会学到

Canada (Ontario)Grade 10C. Chemistry: Chemical Reactions
Canada (Ontario)Grade 10C. Chemistry: Chemical Reactions and their Practical Applications
NetherlandsVWO 3 (onderbouw)Chemical reactions and circularity
NetherlandsHAVO 4 (bovenbouw, 2e fase)Chemical processes and cycles (part 1)
NetherlandsVWO 4 (bovenbouw, 2e fase)Chemical processes (part 1)
RomaniaClasa a VIII-aChemical changes of substances
Spain2º ESOChange
Spain3º ESOChange
Spain4º ESOChange
Spain1º BachilleratoChemical reactions
Spain2º BachilleratoA universe of matter and energy
CBSE (India)Class 10Chemical Substances – Nature and Behaviour
England (GCSE, A level)Year 9Chemistry
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 8MS-PS1 Matter and its interactions
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Matter
Japan中学2年Field 1 (4): Chemical change, atoms and molecules
South Korea중학교 3학년Chemical reactions: laws and energy
FranceQuatrièmeMatter and its changes
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FranceTerminaleChemistry
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China九年级(初三)U5 Quantitative relations in reactions

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