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像摩尔的概念一样
方程式 是大家在第一年的化学课程里
要学到的知识之一
这个知识点让很多同学很纠结
尽管它是一个相当直接而简单的概念
我觉得使它变得困难的一个原因是
配平它要求一定的技巧
所以在我们讨论守恒的化学方程式前
要明白 什么是化学方程式?
这里是一些例子
在这个视频里还会再出现几个
化学平衡 本质上描述的是化学方程式
假设有一些铝(Al)
还有一些氧气(O2) 或者说双原子的氧分子
你最后得到的产物是氧化铝(Al2O3)
然后你就想当然的觉得 对! 这就是方程式了
貌似是对的
这里是反应物 就是参与反应的物质
就是这些
然后我得到了反应产物
然后还有什么要做?
我们在这还有一个问题
我现在把方程式写在这的方式
我有一个铝原子(Al) 加两个氧原子(O) 对吧?
他们相互结合了
但是这里有两个氧原子
一分子的双原子氧 或者说
一分子氧气有两个氧原子
当它们反应完全时
产物却由两个铝原子及三个氧原子组成
所以方程式两边铝的数目是不同的
所以方程式两边铝的数目是不同的
这边 我有一个铝
而这边我有两个铝
而且氧的数目也是不同的
这边 我有两个
而这边 我有三个氧
所以配平方程式就是为了解决这个问题
使得在方程式两边
有相同数目的铝
以及相同数目的氧原子
让我们来试着做一做
我用橙色来表示
假设有一个铝(Al)
和两个氧(O)
所以显然这里要写一个2
那么我两边都有了两个铝(Al)
那么我两边都有了两个铝(Al)
这些铝达到了和谐的状态
接下来看看氧(O)
方程式的左边有两个氧(O)
方程式的左边有两个氧(O)
而在右边
则有3个氧(O)
那该怎么办?
如果我想象有半个分子的存在
那么这里可以乘上1.5
是1.5
1.5乘以2等于3
那么我现在在两边都是3个氧原子了
还有 两个铝原子
完事了吗?
嗯…… 没有 因为实际上不存在半个分子
或者1.5个分子
这看上去很不爽
所以你要做的是把所有系数都乘以2
那么你就可以得到全部是整数
那么就让我们来把两边都加倍
那么就让我们来把两边都加倍
最后我们得到了4个铝原子加3个氧原子
我们把整个式子的所有系数都乘以了2
――两分子的氧化铝
现在 你可能会对
这道题的一些地方产生疑问 比如
为什么不“委屈”氧化铝?
为什么不“委屈”氧化铝?
为什么不加一个2/3在氧气的前面?
你不能这么做
方程式反映的是化学过程
氧化铝分子就是氧化铝
你不能改变氧化铝分子中
铝与氧的相对比例
你只能以分子为一个整体改变它的数目
而这个例子中 变成了2
那么我们怎么解这种问题?
我们先观察铝(Al)
嗯 没问题 我们每边需要两个铝
我们每边需要两个铝
然后我们看到氧(O) 我们说 嗯…
我乘上1.5
就成了3个氧(O)
因为1.5*2个氧原子
最终得三个氧原子
然后我们有知道了 额
这里是不可以出现半个分子的
所以全部系数都要乘2
最后我得到的是4个铝加3个氧
或者说6个氧原子
产物为两分子氧化铝
来看看我们是不是能做一些拓展
这是乙烯(C2H4) \N【口误:methane是甲烷CH4】
我希望你们能了解
后面附加上的“g”
这意味着这个物质是气体
所以整个式子是乙烯(C2H4) 加氧气(O2)
得到二氧化碳(CO2) 与水(H2O)
这里有一个“l” 意即得到了液态水
那这个式子怎么配?
一般来说是
先考虑复杂的分子
最后再来为单质分子担忧
最后再来为单质分子担忧
因为单质非常容易配平
这样做的原因是
无论何时你改变这里的一个数字
――比如我们在平衡方程式两边的
碳原子的数目
――若我在这里放一个数
那么同时也改变了氢原子的数目
然后我就得来配平氢原子的数目
最后 我得 确定氧的数目
我得把这个数凑出来
所以说我们从碳开始
这看上去很复杂 但当你一步一步做来
有点像玩一样
整个过程其实很流畅
那么这里有两个碳
两个碳
而右边呢
仅有两个
我希望 方程式两边都有两个碳
我希望 方程式两边都有两个碳
让我把2写在这里
看 我的碳就和谐了
现在两个碳对两个碳了
现在 我们来关注氢
记住 最后才去处理氧气
因为我可以 在不扰乱其他原子的情况下
去任意处理它
在方程式这边
我有4个氢原子
那在另一边呢?
那在另一边呢?
4个氢原子 在这
而这边呢?
嗯 就是两个
所以在这边也应该是4个
所以在水的前面要有一个2
那么就有了4个氢
多和谐啊
最后 氧(O)
方程式左边有两个氧原子
右边呢?
我有2乘1个氧
所以总的是两个 对吧?
两个水
每个水分子有1个氧原子
但我有两个水分子
所以有两个氧原子
然后每个二氧化碳有两个氧原子
然后每个二氧化碳有两个氧原子
而我总共有两个二氧化碳 是吧?
我用红色在前面写出2
那么我总共有几个氧?
2乘以2
我有4个氧
而左手边有两个氧
在右边是6个氧
两个在水里
4个在二氧化碳里
那我该如何让这里变成6?
我在这边要有6个氧的
我想在左手边也有6个氧
我想在左手边也有6个氧
我只要写一个3
我就有了6个氧
我们的方程式就配平了
在这边有两个碳
那边也是
4个氢在这边
6个氢在这边
那边是――2加4――6个氧
下一个要配的方程式
一旦你们找到了诀窍
这个过程会变得很爽
乙烷与氧气反应
产物是二氧化碳与水
这是一个氧化反应
首先考虑碳
这有两个
这有一个
所以我在这里写个2
所以我得到了两个碳
非常好
记住 最后再去考虑氧
这个问题与上一个相比
没什么太不一样的地方
我这里有6个氢
而水分子里仅有两个
所以总共要有3个水分子
现在氢配平了
方程式的两边都有6个氢
然后我们来处理水
写在右手边
我会用橙色
在每个二氧化碳中 有两个氧
有两分子二氧化碳 所以我有4个氧
然后在每个水分子中 有1个氧
总共的有3分子 则在这我有3个氧
对吧?
右手边有3个氧
对 3个水分子
在二氧化碳里有4个氧原子
好的
所以我有7个氧原子
在这边我有7个氧原子
而这边仅有两个
所以我要把2凑成7
我可以配一个3.5
是吧?
记住 我想让每边都是7
如果我有3.5个双原子的氧分子
3.5乘以2等于7
那么方程式两边就都是7个氧原子了
这里是4加3
两个碳
和6个氢
基本上配好了
除了不能有非整数个的分子
要做的是将方程式的每一个系数加倍
不管是乘以2还是3还是多少
只要能消去小数
这里我把所有的都乘2
我得到了两分子乙烷
加7分子氧气
产物是两分子二氧化碳
――哦 错了 我还乘以了2
所以是4分子二氧化碳
加6分子水
确保每个数字都是有效地
如果你愿意可以检查一下
我们总共有多少碳
这里有4个
这里也是4个
有多少氢呢?
我有2乘以6
12个氢
这边也是12个
我有多少氧呢?
让我用另一种颜色
我有14个氧
然后这里有8个氧
这里有6乘以1 6个氧
6加8等于14
我的方程式就配平了
呐 很多同学觉得这很难
呐 很多同学觉得这很难
因为这里是三个半
也就是觉得这不太直观
如果你们解决一些更复杂的分子
只要一种原子一种原子的配
如果得到系数是分数
你再两边同时乘以一个数
消除分数
你就做出来了
好了
来做下一个
这个看起来毛骨悚然的
氧化铁(Fe2O3) 加硫酸(H2SO4)
产物是毛骨悚然的这一切
不过解决问题的关键
是注意到这个基团
是个酸根 始终不变
对吧?
这里是硫酸根(SO4) 这里也是
这对我们的大脑来说很容易
你可以当做一个原子来处理
所以我们做一个替换
我们用X替换它
重新写一下 我用一个生动的颜色
氧化铁加H2
――这里只有一个硫酸根――X
然后得到两个铁(Fe)
这个分子有两个铁(Fe)
它有3个硫酸根
然后加水
我做得就是用X替换酸根
现在我们可以像原子一样对待酸根
那么我们就可以来配平方程式了
看 左手边
我们有几个铁呢?
有两个铁
这边也是有两个铁
乍眼看上去铁是配平了
然后我们来处理氧
如果我们这有三个氧
让我用另一种颜色来写
而这里只有一个氧
注意 酸根里也有一些氧
但是酸根作为整体在一起
所以我们单独对待它
我们也想在右手边有3个氧
所以在这写一个3
唉呀妈呀
我们写一个3在这
现在这里也有3个氧了
最后 我们来考虑氢
来算算 这里有几个氢
在右手边 总共是6个
这有6个氢
3乘以2
然后我们希望这边也是6个氢
我们要有3个这样的分子
嗯 最后来看看酸根
就是那个X
我们这有3个X
很幸运 这边也是3个X了
所以我们的方程就这样配平了
而酸根 我们要换回去
而酸根 我们要换回去
就是把X替换回去
然后我们就得到了1分子的氧化铁(Fe2O3)
加3分子的硫酸 H2SO4
我刚把X用SO4替换了
――产物是这些分子
我刚替换了X
最后加3分子水
再来做一个
然后我们就完成了这些配平的例子
二氧化碳(CO2) 加氢气(H2)
得到甲烷(CH4) 和水(H2O)
让我们先解决碳
在这有1个碳 1个碳在另一边
这些碳很和谐
再来考虑氧
这里有两个氧
这边有1个氧
我想有两个氧所以在这里写一个2
最后来解决氢
因为它最容易配
还不影响其他原子
这里有两个 以及4个
加4个 对吧?
我在这有4个氢
这里有4个氢
所以左手边就有8个氢
所以我在这写一个4
所有例子都做完了
不管怎样 希望你们觉得这些有用