§4—6 化学方程式
在前面的学习中我们曾多次使用文字表达式来表示化学反应,如
氢氧化钙+二氧化碳→碳酸钙+水
从这些文字表达式可以看出,它们不够简明,不便于国际学术交流,而且也不能反映化学变化中反应物和生成物之间的质量关系。因此,化学上用化学式和一些符号来表示化学反应。这样,上述两个反应可以表示如下:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
在化学方程式中,“+”表示“和”、“跟”的意思,“=”主要表示“生
成”的意思,等号前是反应物,等号后是生成物,等号上、下方写的催化剂、加热等是反应条件。“↑”表示生成物是气态,“↓”表示生成物为沉淀。
书写化学方程式要遵守两个原则:一是必须以事实为依据,不能凭空臆造事实上不存在的化学反应或不存在的物质,也不能任意编造化学式;二是要遵循质量守恒定律,等号两边的各种原子的总数必须相等。
下面以磷在氧气里燃烧生成五氧化二磷为例来说明书写化学方程式的步骤。
- 根据化学反应的实际情况,写出反应物和生成物的化学式,并在反应物与生成物之间画一短线。
P+O2——P2O5
- 配平化学方程式。化学方程式反映质量守恒定律,因此,需要在化学方程式中各化学式的前面配上适当系数,使式子左、右两边每一种元素的原子总数相等。化学上把这个过程叫做化学方程式的配平。配平的方法很多, 一般可采用求最小公倍数的方法来确定系数。
配平这个式子,可先考虑氧元素:
左边 |
右边 |
最小公倍数 |
|
---|---|---|---|
氧原子数 |
2 | 5 |
2 × 5=10 |
相关化学式的系数确定为 |
5 | 2 |
这样就得到 P+5O2——2P2O5 这样就得到 P+5O2——2P2O5
再考虑磷元素:
左边 |
右边 |
最小公倍数 |
|
---|---|---|---|
磷原子数 |
1 | 4 |
1 × 4=4 |
很明显,左边磷的化学式前的系数可确定为 4,这样又得到
4P+5O2——2P2O5
核算式子左右两边,每一种元素的原子总数已经相等,即化学方程式已经配平,此时把短线改为等号。
4P+5O2=2P2O5
- 注明反应条件及某些生成物的状态符号。凡化学反应是在特定条件下进行的,就应把反应条件,如点燃、加热(可用“△”表示)、催化剂等, 写在等号的上方(如有两种以上的条件,可把“△”写在等号的下方)。如果生成物中有沉淀或者气体产生,一般应该用“↓”号或者“↑”号表示出来。例如:
4P+5O2 2P2O5
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
高锰酸钾 锰酸钾CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2↓ 硫酸铜 氢氧化钠 硫酸钠 氢氧化铜化学方程式能表示下列几种意义:
-
表示什么物质在什么条件下参加反应,生成什么物质,即表示一个化学反应。
-
表示化学反应中各反应物和生成物之间的质量比,如
4P+5O2=2P2O5
质量比 4×31∶5×16×2∶2(31×2+16×5) 124∶160∶284
就是说,每 124 份质量的磷跟 160 份质量的氧气化合,能够生成 284 份质量的五氧化二磷。
正是由于化学方程式能够反映出反应物和生成物之间的质量关系,因此化学科学研究和化学生产上就利用它来进行关于原料、产品的计算。
根据不同的需要,化学方程式有两种读法。第一种读法是把反应物、生成物和反应条件通统读出来,如上述反应可读作“磷和氧气在点燃的条件下发生化学反应,生成五氧化二磷”。第二种读法是把参加反应的各反应物和生成物之间的质量比读出来,如上述反应可读为“每 124 份质量的磷跟 160
份质量的氧气起化学反应,能够生成 284 份质量的五氧化二磷”。