化学方程式

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化学方程式化学反应方程式(Chemical equation)是用来描述各种物质之间的不同化学反应的式子。

化学方程式反映的是客观事实。因此书写化学方程式要遵守两个原则:一是必须以客观事实为基础,绝不能凭空臆想、臆造事实上不存在的物质和化学反应;二是要遵守质量守恒定律,等号两边各原子种类与数目必须相等。


表达意义[编辑]

  1. 表明了反应物生成物反应条件
  2. 通过相对分子质量(或相对原子质量)表示各物质之间的质量关系,即各物质之间的质量比;
  3. 反映了质量守恒定律

书写[编辑]

一般的化学方程式[编辑]

  1. 根据事实,写出反应物生成物,各反应物与各生成物之间用“+”号连接,读作“和”,在反应物与生成物之间用一条横线连接,读作“生成”。
  2. 配平反应方程式,并标上必要的条件与符号。
  3. 非可逆反应,在之前的横线下方再划一条横线。可逆反应,画上双向箭头。有机化合物反应,用箭头连接。[1]

注意:以上书写规范适用于中华人民共和国大多数地区,并仅限中学阶段。大学阶段、中华人民共和国上海市和江苏省、其他国家和地区要求在反应物与生成物之间用箭头连接。

热化学方程式[编辑]

  1. 根据事实,写出反应物生成物,各反应物与各生成物之间用“+”号连接,在反应物与生成物之间用一条横线连接。
  2. 配平反应方程式,在各物质的右下角用括号标出各物质的状态:(s) 代表固体,(l) 代表液体,(g) 代表气体,(aq) 代表水溶液中。按照实际情况,各物质前的计量数可以不为整数。不需要标明反应条件和符号。
  3. 在配平完的方程式后根据事实写上“△H=Q”,其中Q代表放出或吸收的热量(焓变)。放热反应,Q<0;吸热反应,Q>0

注意:以上书写规范适用于中华人民共和国大多数地区。中华人民共和国上海市要求热化学方程式箭头右边格式为“生成物+Q”。放热反应,Q>0;吸热反应,Q<0。这一书写规范仅限于上海市中学阶段。

反应条件和反应现象[编辑]

反应条件
  • Δ”代表加熱。例如:
2Cu + O2 2CuO
 
  • 某物質名稱代表此物質為催化劑。例如:
2H2O2 MnO2 O2↑ + 2H2O
 
其他反應條件均以文字標明。
反应现象
  • ”代表此生成物為氣體,且反应物中无气体。例如:
2H2O 通电 O2 + 2H2
 
  • ”代表此生成物有沉澱,且反应物中无固体。例如:
Ca(OH)2 + CO2 == CaCO3 + H2O
關於沉澱,请参看溶解度表

新加坡对气体与沉淀符号无要求。

配平方程式[编辑]

化学方程式配平(Balance),是在客觀存在的化學方程式的基礎上,在各個分子式前加上正整数係數,并在“→”上標明反應條件及標明氣體、沉澱等符號。配平后的化学方程式必定要反映质量守恒定律

配平的方法[编辑]

配平化学方程式方法有很多,为了配平能够更加快捷简单,有很多方法可以参照借鉴。下面着重介绍几种常用的配平方法。

  • 注意:有一些方程式是自然就是配平的,比如 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O
  • 最小公倍数法(奇偶法)
例如在配平 P + O2 → P2O5 时,观察右边的氧原子数为5,而式子左边氧原子数为2,而5和2的最小公倍数为10,
因此在左边的 O2 前面配上5,在 P2O5 前面配上2。由于式子左边的磷原子数为1,而右边的磷原子个数是4,
因此在P前面配上4。至此配平。(4P + 5O2 = 2P2O5
  • 1+x:当有机化合物和氧气反应(通常生成水和二氧化碳)时,推荐用这种方法。
比如 C2H5OH + O2 → CO2 + H2O ,把 C2H5OH 的系数固定为1,观察式子:
式子右边碳原子有一个,而左边有两个,于是在 CO2 前面配上2;式子右边氢原子有2个,而左边有6个,于是在 H2O 前面配上3。
最后观察氧原子数,右边一共已经有7个,左边只有3个,于是在单质 O2 前面配上3。至此配平。
(C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O)
  • 观察思考法
比如配平碳还原氧化铁 C + Fe2O3 → CO2↑ + Fe 时,观察是平均每个碳从氧化铁中夺取两个氧原子生成 CO2
Fe2O3 中氧原子数是奇数,因此配上2,2Fe2O3 中一共有6个氧原子,需要3个碳来夺取,于是在C上配上3,自然后面的CO2 也要配上3;
剩下的式子便很好配平了。(3C + 2Fe2O3 = 4Fe + 3CO2↑)

除了上述方法之外,还有其他的方法配平,比如化合价升降法单质配分数法代数法等。配平方程式是非常重要的一步。


範例[编辑]

以 水的电解 为例:

H2O → O2 + H2
1、配平係數
2H2O → O2+ 2H2
2、寫出氣體(沉澱)符號
2H2O → O2+2H2
3、標明反應條件
2H2O 通电 O2↑+ 2H2     完成
 

氧化还原反应化学方程式的配平[编辑]

氧化还原反应,由于其本质是电子的转移或偏向,且方程式使用常规方法配平较为困难,所以利用其电荷守恒的性质,可以更方便地配平。

完全氧化还原反应化学方程式的配平[编辑]

完全氧化还原反应,指元素完全由一个价态升高或降低到另外一个价态。 以 Fe(OH)2 + H2O + O2 —— Fe(OH)3 为例

\overset{+2}{\mathrm{Fe}}{(}\overset{-2}{\mathrm{O}}\overset{+1}{\mathrm{H}}{)}_2{+}\overset {+1}{\mathrm{H}}_2\overset {-2}{\mathrm{O}}{+}\overset {0}{\mathrm{O}}_2 —— \overset {+3}{\mathrm{Fe}}{(} \overset {-2}{\mathrm{O}}\overset {+1}{\mathrm{H}}{)}_3

1、标出元素化合价

2、找到升价和降价的元素 (由标出的化合价可以看出,Fe元素和O元素化合价发生改变,Fe元素化合价从+2升至+3价,而O元素从0降到-2价)

3、计算出升降价元素的得失电子数,并找到他们的最小公倍数,乘上一定的系数时得失电子数相等。 由标出的化合价可以看出,Fe元素失去1e-,O元素得到4e-(一个O原子得到2e-),因此Fe(OH)2的系数应是4,O2的系数应是1,才能使得失电子数相等。

{4}\overset{+2}{\mathrm{Fe}}{(}\overset{-2}{\mathrm{O}}\overset{+1}{\mathrm{H}}{)}_2{+}\overset {+1}{\mathrm{H}}_2\overset {-2}{\mathrm{O}}{+1}\overset {0}{\mathrm{O}}_2 —— \overset {+3}{\mathrm{Fe}}{(} \overset {-2}{\mathrm{O}}\overset {+1}{\mathrm{H}}{)}_3

4、通过观察法配平整个方程式,最后加上等号。

{4}\overset{+2}{\mathrm{Fe}}{(}\overset{-2}{\mathrm{O}}\overset{+1}{\mathrm{H}}{)}_2{+2}\overset {+1}{\mathrm{H}}_2\overset {-2}{\mathrm{O}}{+}\overset {0}{\mathrm{O}}_2 \ \ {=\!= 4}\overset {+3}{\mathrm{Fe}}{(} \overset {-2}{\mathrm{O}}\overset {+1}{\mathrm{H}}{)}_3


不完全氧化还原反应化学方程式的配平[编辑]

不完全氧化还原反应,指在反应中一种元素的化合价没有完全变化成另外一种化合价,以 Zn + HNO3 —— Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O 为例

\overset{\mathrm{0}}{\mathrm{Zn}}{\mathrm{+}}\overset{+1}{\mathrm{H}}\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3 —— \overset{+2}{\mathrm{Zn}}{\mathrm{(}}\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3{\mathrm{)}}_2{\mathrm{+}}\overset{-3}{\mathrm{N}}\overset{+1}{\mathrm{H}}_4\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3{\mathrm{+}}\overset {+1}{\mathrm{H}}_2\overset{-2}{\mathrm{O}}

1、标出元素化合价(同上,略)

2、找到升价和降价的元素(同上,略)

3、计算出升降价元素的得失电子数,(这时,就要找出变价的原子所在的化合物)并找到他们的最小公倍数,乘上一定的系数时得失电子数相等。

(由标出的化合价可以看出,一个N原子从+5价降到-3价,得到8e-,Zn原子从0价上升到+2价,失2e-。故NH4NO3的系数为1,Zn的系数为4)

{\mathrm{4}}\overset{\mathrm{0}}{\mathrm{Zn}}{\mathrm{+}}\overset{+1}{\mathrm{H}}\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3 —— \overset{+2}{\mathrm{Zn}}{\mathrm{(}}\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3{\mathrm{)}}_2{+1}\overset{-3}{\mathrm{N}}\overset{+1}{\mathrm{H}}_4\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3{\mathrm{+}}\overset {+1}{\mathrm{H}}_2\overset{-2}{\mathrm{O}}

4、通过观察法配平整个方程式,最后加上等号

{\mathrm{4}}\overset{\mathrm{0}}{\mathrm{Zn}}{+10}\overset{+1}{\mathrm{H}}\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3 \  {=\!= 4}\overset{+2}{\mathrm{Zn}}{\mathrm{(}}\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3{\mathrm{)}}_2{\mathrm{+}}\overset{-3}{\mathrm{N}}\overset{+1}{\mathrm{H}}_4\overset{+5}{\mathrm{N}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3{+3}\overset {+1}{\mathrm{H}}_2\overset{-2}{\mathrm{O}}

(此处观察时,可得Zn(NO3)2系数是4,再观察可知H2O系数是3)


參考資料[编辑]

  1. ^ 课程教材研究所;化学课程教材研发中心. 义务教育标准教科书 化学 九年级上册. 北京: 人民教育出版社. 2012: p99–p101. ISBN 9787107245015. 
  1. 化學方程式
  2. 國科會高瞻自然教學資源平台
  3. 化學反應

參看[编辑]

外部链接[编辑]