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在多数的化学方程式书写和配平中,往往题目只告诉我们主要反应物和主要生成物。那么,如何去完成这样的方程式呢?有的时候还需要考虑H2O的作用,才能使整个化学方程式保持守恒。这个时候,H2O就起到了一定的砝码作用,也就说H2O可以加在方程式的左边作为反应物也可以加在方程式的右边作为生成物,通过水的砝码作用来调节方程式以便达到方程式的平衡:笔者对此进行了三种类型的整理。即对M左和M右大小的三种情况进行判断(M是指元素原子的式量)。
以上所有判断的前提都是在除H、O元素以外的其他元素原子或方程式中电荷守恒、电子守恒的条件下进行判断。
一、M左>M右:水是生成物
例1:用NaOH溶液吸收CO2气体,当溶液中CO32-和HCO3-的微粒个数比为2:1的时候,停止通入二氧化碳,则此时的离子方程式为________。
[解析]此题是NaOH和CO2反应,我们知道如果向氢氧化钠溶液中通入适量的二氧化碳,发生的化学反应:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。这个时候,H2O是生成物。
当二氧化碳过量的时候,则发生这个反应:Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3。H2O在这个反应中又作了反应物。
那么,当溶液中CO32-和HCO3-的微粒个数比为2:1的时候,H2O是反应物还是生成物呢?我们要在配平除H、O元素以外的其他元素原子的条件下判断。根据题意,主要反应和产物为:NaOH+CO2—Na2CO3+NaHCO3。
又根据题意CO32-和HCO3-的微粒个数比为2:1,可以令它们的系数分别为2和1,所以NaOH+CO2—2Na2CO3+1NaHCO3。
再配平除H、O元素以外的其他元素原子:5NaOH+3CO2—2Na2CO3+1NaHCO3。可以判断M左>M右,所以在方程工的右边加水(即水是生成物)配平得:5NaOH+3CO2=2Na2CO3+1NaHCO3+2H2O。
再写离子方程式:5OH-+3CO2=2CO32-+HCO3-+2H2O。
二、M左<M右:水是反应物
例2:磷化氢俗膦是一种无色有大蒜气味的有毒气体,他是由白磷(P4)与过量热的氢氧化钾的浓溶液反应产生的,其中还有一种产物是KH2PO2,完成并配平该化学方程式。
[解析]这是一道信息题,题目告诉了主要反应物是白磷(P4)和过量热的氢氧化钾的浓溶液,而主要产物是PH3和KH2PO2,则:
P4+KOH—PH3+KH2P02
配平除H、O元素以外的其他元素:(氧化还原方程式的配平)
P O→-3 3e- ×l
P O→+1 1e- ×3
即:氧化还原反应保持电子守恒,配平为以下方程式:
P4+3KOH—PH3+3KH2PO2
可以判断M左<M右,所以在方程式左边加水(即水是反应物)配平:
P4+3KOH+3H2O=PH3+3KH2PO2
三、M左=M右:水既不是反应物,也不是生成物
例3:泡沫滅火器原理:原料是Al2(SO4)3和碳酸氢钠,二者混合会产生大量的二氧化碳和Al(OH)3同时喷出,使易燃物与空气隔绝,所以能够灭火。请写出泡沫灭火器原理的反应方程式:
[解析]Al2(SO4)3和碳酸氢钠混合,在溶液当中发生双水解反应。
Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+
HCO3-+H2O=H2CO3+OH-
所以,水解主要反应物和生成物:
Al3++HCO3-=Al(OH)3↓+CO2↑
保持方程式除H、O元素以外的其他元素守恒和电荷守恒。
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
判断:M左=M右。
所以,水既不是反应物,也不是生成物。泡沫灭火器原理的反应方程式如下:
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
[练习]在含有Cu+酶活化中心中,亚硝酸根离子(NO2-)可以转化为NO,写出Cu+和NO2-,在酸性溶液中反应的离子方程式。答案:Cu++NO2-+2H+=Cu2++NO+H2O
以上所有判断的前提都是在除H、O元素以外的其他元素原子或方程式中电荷守恒、电子守恒的条件下进行判断。
一、M左>M右:水是生成物
例1:用NaOH溶液吸收CO2气体,当溶液中CO32-和HCO3-的微粒个数比为2:1的时候,停止通入二氧化碳,则此时的离子方程式为________。
[解析]此题是NaOH和CO2反应,我们知道如果向氢氧化钠溶液中通入适量的二氧化碳,发生的化学反应:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。这个时候,H2O是生成物。
当二氧化碳过量的时候,则发生这个反应:Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3。H2O在这个反应中又作了反应物。
那么,当溶液中CO32-和HCO3-的微粒个数比为2:1的时候,H2O是反应物还是生成物呢?我们要在配平除H、O元素以外的其他元素原子的条件下判断。根据题意,主要反应和产物为:NaOH+CO2—Na2CO3+NaHCO3。
又根据题意CO32-和HCO3-的微粒个数比为2:1,可以令它们的系数分别为2和1,所以NaOH+CO2—2Na2CO3+1NaHCO3。
再配平除H、O元素以外的其他元素原子:5NaOH+3CO2—2Na2CO3+1NaHCO3。可以判断M左>M右,所以在方程工的右边加水(即水是生成物)配平得:5NaOH+3CO2=2Na2CO3+1NaHCO3+2H2O。
再写离子方程式:5OH-+3CO2=2CO32-+HCO3-+2H2O。
二、M左<M右:水是反应物
例2:磷化氢俗膦是一种无色有大蒜气味的有毒气体,他是由白磷(P4)与过量热的氢氧化钾的浓溶液反应产生的,其中还有一种产物是KH2PO2,完成并配平该化学方程式。
[解析]这是一道信息题,题目告诉了主要反应物是白磷(P4)和过量热的氢氧化钾的浓溶液,而主要产物是PH3和KH2PO2,则:
P4+KOH—PH3+KH2P02
配平除H、O元素以外的其他元素:(氧化还原方程式的配平)
P O→-3 3e- ×l
P O→+1 1e- ×3
即:氧化还原反应保持电子守恒,配平为以下方程式:
P4+3KOH—PH3+3KH2PO2
可以判断M左<M右,所以在方程式左边加水(即水是反应物)配平:
P4+3KOH+3H2O=PH3+3KH2PO2
三、M左=M右:水既不是反应物,也不是生成物
例3:泡沫滅火器原理:原料是Al2(SO4)3和碳酸氢钠,二者混合会产生大量的二氧化碳和Al(OH)3同时喷出,使易燃物与空气隔绝,所以能够灭火。请写出泡沫灭火器原理的反应方程式:
[解析]Al2(SO4)3和碳酸氢钠混合,在溶液当中发生双水解反应。
Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+
HCO3-+H2O=H2CO3+OH-
所以,水解主要反应物和生成物:
Al3++HCO3-=Al(OH)3↓+CO2↑
保持方程式除H、O元素以外的其他元素守恒和电荷守恒。
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
判断:M左=M右。
所以,水既不是反应物,也不是生成物。泡沫灭火器原理的反应方程式如下:
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
[练习]在含有Cu+酶活化中心中,亚硝酸根离子(NO2-)可以转化为NO,写出Cu+和NO2-,在酸性溶液中反应的离子方程式。答案:Cu++NO2-+2H+=Cu2++NO+H2O