对不确定系数化学方程式的探讨

摘 要 不确定系数化学方程式#26159;指在反应物和生成物相同的条#20214;下，化学方程式的系数是不确#23450;不唯一的。分析其原因，就#26159;将两个简单的同时发#29983;的或先后发生的化#23398;方程
式乘以不同的系数#21518;加合造成的。采取“一对#19968;”的方法可解决不#30830;定系数化学方程式的#20070;写问题。
关键词 化学方程式 探讨
　　在化学学#31185;领域，化学方程式很重#35201;。所谓化学方程式就是用反应#29289;和生成物的化学式来说#26126;化学反应的始态和终态#30340;式子。一个化学方程式#23601;是对一个（或同时发生#30340;几个，或先后发生#30340;几个）化学反应本质的揭示#12290;在一般情况下，化学#21453;应中各物质总是按照一#23450;的比例进行，一定的质量比，#25110;者一定的物质的量之比，或者一定#30340;微粒数目之比等。也就是说#65292;一定条件下，化学反应中各反应#29289;总是按照一定的比例进行，#29983;成物也满足一定的比例。因#27492;，表示化学反应的化学方程式#21508;反应物和各生成物总是按照一定#30340;计量系数书写，而且系数是确定的#12289;唯一的，遵循质量守#24658;定律。很少出现在一定条件下的#21516;一反应，书写化学方程式时#31995;数不确定、不唯一的#24773;况，即反应物和生成物完全#30456;同，但有许多或无数个不同系#25968;的化学方程式。
　　#19979;面是作者搜集和整理的几个不#30830;定系数化学方程式，#24182;对其进行分析和探讨。
　　1 不确定系数#21270;学方程式举例
　　例1：HClO3#8594;O2↑ Cl2↑ h3O HClO4，#21270;学方程式可以写成：
　　3HClO3=2O2#8593; Cl2↑ h3O HClO4
　　5HClO3=O2↑ Cl2↑ h3O 3HClO4
　　7HClO3=7O2↑ 3Cl2#8593; 3h3O HClO4
　　11HClO3=5O2↑ 3Cl2↑ 3h3O 5HClO4
　　13HClO3=4O2↑ 3Cl2↑ 3h3O 7HClO4……
　　以上化学方程式，反#24212;物和生成物相同，均符合质量守恒#12289;电子守恒（或化合价升降总#25968;相等）等原则，化学方#31243;式书写没有错误。但#26159;，系数不确定不唯一，将这类#21270;学方程式叫做不确定系数#21270;学方程式。
不确定系数#21270;学方程式还有许多。
　　例2：KMnO4 KI h3SO4→MnSO4 I2 KIO3 K2SO4 h3O，系数可以是：2，5，5，2，2，1，3#65292;5；或8，15，17#65292;8，5，5，9，17；或12#65292;35，33，12，15#65292;5，21， 33#65292;……
　　例3：Cu2S HNO3→Cu(NO3)2 CuSO4 NO2↑ NO#8593; h3O，系数可以是：1，8#65292;1，1，4，2，4；或2，14，2，2，5，5，7；或3，26，3#65292;3，15，5，13……
　　例4：CuSO4→CuO SO3#8593; SO2↑ O2↑，系数可以#26159;：3，3，1，2，1；或4#65292;4，2，2，1；或5，5，3#65292;2，1……
　　2不确定系数#21270;学方程式的特征
　　经分析发现，#19981;确定系数化学方程式#20855;有以下特征。
　　2.1反应物或#29983;成物比较复杂。在HClO3→O2↑ Cl2↑ h3O HClO4的反应中，HClO3既是氧化剂又是还原#21058;，氧化产物有O2和HClO4。氯元素化合价#26377;升有降，化合价降低生成Cl2，化合价升高生#25104;HClO4，同时，还有氧#20803;素化合价升高生成O2。在KMnO4 KI h3SO4→MnSO4 I2 KIO3 K2SO4 h3O的反应中，氧化产物有#20004;种I2和KIO3。在Cu2S HNO3→Cu(NO3)2 CuSO4 NO2#8593; NO↑ h3O#30340;反应中，还原产物有两种NO2和NO。在CuSO4→CuO SO3↑ SO2↑ O2↑中，既有硫酸#38108;加热的分解产物CuO和SO3，又有氧化、还#21407;产物。在NaOH h3S→NaHS Na2S h3O反应中，酸碱中和反应产#29289;有NaHS、Na2S和h3O。
　　2.2 一个反应可#20197;看作由几个反应加合而得到。转贴#20110; 免费论文#19979;载中心
　　例如：HClO3→O2↑ Cl2↑ h3O HClO4，可以看作：
　　4HClO3=5O2↑ 2Cl2↑ 2h3O和7HClO3=Cl2↑ h3O 5HClO4乘以不同的#31995;数加合而成。
　　例如：KMnO4 KI h3SO4→MnSO4 I2 KIO3 K2SO4 h3O可以看作:
　　2KMnO4 10KI 8h3SO4=2MnSO4 5I2 6K2SO4 8h3O和6KMnO4 5KI 9h3SO4=6MnSO4 　　　　 5KIO3 3K2SO4 9h3O乘以不同的系数加#21512;而成。
　　#20363;如：Cu2S HNO3#8594;Cu(NO3)2 CuSO4 NO2↑ NO↑ h3O可#20197;看作:
　　第一个化学方程式Cu2S 12HNO3=Cu(NO3)2 CuSO4 10NO2↑ 6h3O和#21478;一个化学方程式　　3Cu2S 16HNO3=3Cu(NO3)2 3CuSO4 10NO↑ 8h3O乘以不同#30340;系数加合而成。
　　2.3 可以用待定系数法分析。
　　用待定系数法分析和配平这些#21270;学方程式时，发现某几个物质的系#25968;会构成多元一次方程#65292;方程的解不确定，#25152;以系数不确定、不唯一。
　　如：CuSO4→CuO SO3↑ SO2↑ O2↑，用待定系数法#20998;析，aCuSO4#8594;bCuO cSO3↑ dSO2#8593; eO2↑，根据原#23376;守恒列方程如下：
　　解方程组得：d=2e，d和e构成二元一次方#31243;，方程的解不确定，所#20197;，化学方程式的系#25968;不确定、不唯一。
　　3 化#23398;方程式出现不确定系数的原因分析
　　先#30475;一下两个等式的变换。①a=b，②c=d#12290;将①式和②式左右分别#30456;加，得：a c=b d。将①×2和②式左右分别相#21152;，得：2a c=2b d。将②#215;2和①式左右分别#30456;加，得：a 2c=b 2d……。将①式和②式分#21035;乘以不同的系数之#21518;加合，就可以得到无数个等式。#26412;来很简单的两个等式，由于乘了#19981;同的系数后进行加合，可以得#21040;不同的无数个等式。化学方程式也#19968;样，可以看作是等式。如果将两#20010;化学方程式乘以不同的#31995;数再加合，也可以得到#19981;同的无数个化学方程式。
　　#25152;以，化学方程式出现系#25968;不确定的原因，就是#23558;两个简单的同时发生的或先#21518;发生的化学方程式乘#20197;不同的系数后加合造成#30340;。
　　4 不确定系数#21270;学方程式中存在的#38382;题
　　4.1 将简单问题复杂化。给化学#20998;析、研究和应用带来#19981;便。
　　4.2 掩盖了某些化学反应的#26412;质。例如，Na2O2 2h3O=2NaOH h3O2，2h3O2=2h3O O2↑，前后发生的两个#21453;应，前一个是复分解反应#65292;后一个是氧化还原反应。后一反应#20013;，2molh3O2中的2mol氧原子给了h3O，另2mol氧原子给了O2，h3O2自身发生氧#21270;还原反应，既是氧化剂又是还#21407;剂。将两个方程式加合之后，#20013;间产物h3O2没有了，#26041;程式变为：2Na2O2 2h3O=4NaOH O2↑，#34920;面上看似乎是Na2O2发生自身氧化还原反应，既#26159;氧化剂又是还原剂，2mol Na2O2中的2mol氧原子给了O2，#21478;2mol氧原子给了NaOH，与事实不相符合#65292;掩盖了化学反应的本质。#26174;然，该反应过程分两步用#21270;学方程式表示出来，更清#26970;，更能揭示反应的本质。
　　4.3 给化学方程式配平#21644;实际应用带来不便。在化学知识#20256;授、普及以及实际应用过#31243;中，增大难度。尤其在#24037;业生产和科学实验中，各物质的计#37327;系数不确定，困难就很大。 免费论文#19979;载中心
　　5 #23545;不确定系数化学方程式书写的#24314;议
　　解决化学方#31243;式系数不确定的办法是“一#23545;一”。即，有多个#27687;化产物或还原产物的#21270;学反应，一种氧化#20135;物对应一种还原产#29289;分别写出化学方程式；有多个氧化#21058;或还原剂的化学反应，一#31181;氧化剂对应一种还原剂分别写出化#23398;方程式；前后发生的化学#21453;应，分步表示；同时发生的化学反#24212;，分别表示。这样#19968;来，简明扼要，一目了然，#23601;不会出现不确定系#25968;的问题了，写出的化学方程式#30340;系数就是确定的唯#19968;的。建议除非特殊需要，不#35201;轻易将同时发生的几个化学反应的#26041;程式加合，也不要轻易将前后发生#30340;几个化学反应方程式加合。转贴#20110; 免费论#25991;下载中心