化学反応式のバランスをとる方法

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ステップ
方法1/2：従来の方法
方法2/2：代数的方法
チップ
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化学反応式は、化学反応の象徴的な表現です。この場合、反応する化合物（試薬）は左側に書かれ、結果として生じる物質（反応生成物）は方程式の右側に書かれます。それらの間に左から右に矢印が配置され、反応の方向を示します。質量保存の法則によれば、化学反応の過程で、新しい原子が現れたり、古い原子が消えたりすることはありません。したがって、反応物の原子数は、化学反応の生成物の原子数と等しくなければなりません。。この記事では、さまざまな方法を使用して化学反応式のバランスをとる方法について説明します。

ステップ

方法1/2：従来の方法

1 化学反応式を書き留めます。 例として、次の反応を考えてみましょう。
- NS₃NS₈ + O₂ -> H₂O + CO₂
- この反応は、プロパン（C₃NS₈）酸素の存在下で水と二酸化炭素（二酸化炭素）を形成します。
2 各元素の原子数を書き留めます。 方程式の両側でこれを行います。原子の総数を決定するには、各要素の横にある下付き文字に注意してください。方程式の各元素の記号を書き留め、対応する原子数を書き留めます。
- たとえば、検討中の方程式の右辺では、加算の結果、3つの酸素原子が得られます。
- 左側には、3つの炭素原子があります（C₃）、8個の水素原子（H₈）と2つの酸素原子（O₂).
- 右側には、1つの炭素原子（C）、2つの水素原子（H）があります。₂）および3つの酸素原子（O + O₂).
3 水素と酸素は左側と右側のいくつかの化合物の一部であるため、後で使用できるように保存してください。 水素と酸素はいくつかの分子の一部であるため、最後にバランスを取るのが最善です。
- 水素と酸素のバランスをとる前に、他の元素のバランスをとるために追加の要因が必要になる可能性があるため、原子を再度カウントする必要があります。
4 最も頻度の低いアイテムから始めます。 複数の要素のバランスをとる必要がある場合は、1つの試薬分子と1つの反応生成物の分子の一部である要素を選択してください。したがって、最初に炭素のバランスをとる必要があります。
5 バランスをとるために、単一の炭素原子の前に係数を追加します。 方程式の右側の単一の炭素の前に係数を置き、左側の3つの炭素とバランスを取ります。
- NS₃NS₈ + O₂ -> H₂O + 3CO₂
- 方程式の右側の炭素の前の因数分解3は、左側のプロパン分子の3つの炭素原子に対応する3つの炭素原子があることを示します。
- 化学反応式では、原子や分子の前の係数を変更できますが、下付き文字は変更しないでください。
6 次に、水素原子のバランスを取ります。 左側と右側の炭素原子の数を等しくした後、水素と酸素は不均衡なままでした。方程式の左側には8個の水素原子が含まれており、同じ数が右側にあるはずです。比率でこれを達成します。
- NS₃NS₈ + O₂ -> 4H₂O + 3CO₂
- 下付き文字はすでに2つの水素原子があることを示しているため、右側に係数4を追加しました。
- 因数4に下付き文字2を掛けると、8になります。
- その結果、右側に10個の酸素原子が得られます。3x2= 3つの3CO分子に6個の原子₂ そして4つの水分子にさらに4つの原子があります。
7 酸素原子のバランスを取ります。 他の原子のバランスを取るために使用した係数を考慮することを忘れないでください。方程式の右辺の分子の前に係数を追加したため、酸素原子の数が変化しました。これで、水分子に4つの酸素原子があり、二酸化炭素分子に6つの酸素原子があります。したがって、右側には10個の酸素原子があります。
- 方程式の左側の酸素分子に係数5を追加します。各ピースには、10個の酸素原子が含まれています。
- NS₃NS₈ + 5O₂ -> 4H₂O + 3CO₂.
- したがって、方程式の両辺には、同じ数の炭素、水素、および酸素原子が含まれています。方程式はバランスが取れています。

方法2/2：代数的方法

1 反応式を書き留めます。 例として、次の化学反応を考えてみましょう。
- PCl₅ + H₂O-> H₃PO₄ + HCl
2 各接続の前に文字を置きます。
- NSPCl₅ + NSNS₂O-> NSNS₃PO₄ + NSHCl
3 方程式の左辺と右辺の各元素の原子数を等しくします。
- NSPCl₅ + NSNS₂O-> NSNS₃PO₄ + NSHCl
- 左側に2つありますNS 水素原子（各Hに2つ₂O）、右側は3ですNS+NS 水素原子（各Hに3つ₃PO₄ および各HCl分子に1つ）。左側と右側には同じ数の水素原子が含まれている必要があるため、2NS 3に等しい必要がありますNS+NS.
- すべての要素に対してこれを行います。
  - NS： NS=NS
  - Cl：5NS=NS
  - H：2NS=3NS+NS
4 連立方程式を解いて、係数の数値を見つけます。 方程式よりも変数が多いため、システムにはいくつかの解があります。すべての係数が可能な限り最小の整数の形になるように、そのような解を見つける必要があります。
- 連立方程式をすばやく解くには、変数の1つに数値を割り当てます。 a = 1と仮定します。システムを解いて、残りの変数の値を見つけましょう：
- P a = cの場合、c = 1
- Cl 5a = dの場合、したがってd = 5
- H 2b = 3c + dの場合、値bが見つかります。
  - 2b = 3（1）+ 5
  - 2b = 3 + 5
  - 2b = 8
  - b = 4
- したがって、次の係数があります。
  - a = 1
  - b = 4
  - c = 1
  - d = 5

チップ

問題が発生した場合は、オンライン計算機を使用して化学反応式のバランスをとることができます。ただし、このような計算機は試験中に使用することは許可されていないため、それだけに頼らないでください。
方程式を単純化できる場合があることを忘れないでください。すべての係数が整数で割り切れる場合は、方程式を単純化します。