为什么要配平?
化学反应中,原子不会凭空出现,也不会凭空消失,只是重新组合成新的物质,这就是质量守恒定律。所以一个正确的化学方程式,左边(反应物reactants)和右边(生成物products)每种原子的数目必须相等。
比如氢气燃烧生成水,如果只写出化学式:
左边有 2 个氧原子,右边只有 1 个,一个氧原子“凭空消失”了。这个方程式还没有配平。
核心规则:只改系数,不改下标
| 写在哪里 | 例子 | 配平时能改吗 | |
|---|---|---|---|
| 下标subscript | 元素符号右下角 | 里的 2 | 不能,改了就变成别的物质 |
| 系数coefficient | 化学式前面 | 里的 2 | 能,配平只改它 |
表示 2 个水分子,一共有 2 × 2 = 4 个 H 原子、2 × 1 = 2 个 O 原子。
配平的基本流程:
- 写出反应物和生成物的化学式
- 数一数两边每种原子各有多少个
- 在化学式前面加系数,让每种原子两边相等
- 检查系数是不是最简整数比
例题 1:氢气燃烧
先用下面的工具自己试一试,再看分步解析。每个圆点代表一个原子,数一数就能看出哪里不平。
| 元素 | 左边(反应物) | 右边(生成物) |
|---|
- 数原子。 左边 H = 2,O = 2;右边 H = 2,O = 1。O 不相等。
- 配 O。 在 前写 2,右边 O 变成 2,和左边相等。但右边的 H 也跟着变成了 4。
- 配 H。 在 前写 2,左边 H 也变成 4。
- 检查。 H:4 = 4,O:2 = 2,系数 2、1、2 已经是最简整数比。答案:
例题 2:甲烷燃烧
天然气的主要成分是甲烷,它燃烧生成二氧化碳和水:
技巧: 先配在左右两边都只出现在一种物质里的元素(这里是 C 和 H);像 这样的单质留到最后配,因为改它的系数不会影响其他元素。
| 元素 | 左边(反应物) | 右边(生成物) |
|---|
- 配 C。 左边 C = 1,右边 C = 1,已经相等。
- 配 H。 左边 H = 4,右边 只有 2 个 H,所以在 前写 2,右边 H 变成 4。
- 最后配 O。 右边 O = 2(来自 )+ 2 × 1(来自 )= 4。每个 有 2 个 O,所以 前写 2。
- 检查。 C:1 = 1,H:4 = 4,O:4 = 4。答案:
例题 3:铝的氧化
铝在空气中和氧气反应,表面生成一层致密的氧化铝:
这次 O 在左边是 2 个一组,在右边是 3 个一组,光靠观察不好凑,可以用最小公倍数法。
| 元素 | 左边(反应物) | 右边(生成物) |
|---|
- 找最难配的元素。 O 在左边 2 个一组,在右边 3 个一组。
- 求最小公倍数。 2 和 3 的最小公倍数是 6,让两边都有 6 个 O: 前写 6 ÷ 2 = 3, 前写 6 ÷ 3 = 2。
- 配 Al。 右边 Al = 2 × 2 = 4,所以 前写 4。
- 检查。 Al:4 = 4,O:6 = 6。答案:
常见误区
误区 1:改下标。 把 改成 ,原子数确实相等了,但 是过氧化氢,不是水,整个反应都变了。
误区 2:系数不是最简。 原子数相等,但系数都能除以 2,应该写成 。
误区 3:忘了系数要乘下标。 里有 3 × 2 = 6 个 O 原子,不是 3 个,也不是 5 个。
即时小测
下面哪一个是氢气燃烧正确且最简的配平结果?
A 没有配平;C 原子数相等,但系数还能约分;D 改了下标,生成物变成了过氧化氢。
配平 后, 前面的系数是多少?
N 左边有 2 个,所以 前写 2;这时右边 H = 2 × 3 = 6,所以 前写 3。答案:
小结
- 配平的依据是质量守恒:反应前后每种原子的数目不变。
- 只改系数,不改下标。
- 简单的用观察法,单质最后配;凑不上时用最小公倍数法。
- 最后检查系数是不是最简整数比。
通往 AP(以后再看)
在 AP Unit 4(化学反应)里,配平是所有化学计量计算的第一步。之后你还会学习配平净离子方程式和氧化还原方程式。