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化學式的平衡 (英) : 這是一種藝術!
相關課程
- 像莫耳的概念一樣
- 方程式 是大家在第一年的化學課程裏
- 要學到的知識之一
- 這個知識點讓很多同學很糾結
- 盡管它是一個相當直接而簡單的概念
- 我覺得使它變得困難的一個原因是
- 配平它要求一定的技巧
- 所以在我們討論守恒的化學反應式前
- 要明白 什麽是化學反應式？
- 這裡是一些例子
- 在這個影片裏還會再出現幾個
- 化學平衡 本質上描述的是化學反應式
- 假設有一些鋁(Al)
- 還有一些氧氣(O2) 或者說雙原子的氧分子
- 你最後得到的產物是氧化鋁(Al2O3)
- 然後你就想當然的覺得 對！ 這就是方程式了
- 貌似是對的
- 這裡是反應物 就是參與反應的物質
- 就是這些
- 然後我得到了反應產物
- 然後還有什麽要做？
- 我們在這還有一個問題
- 我現在把方程式寫在這的方式
- 我有一個鋁原子(Al) 加兩個氧原子(O) 對吧？
- 他們相互結合了
- 但是這裡有兩個氧原子
- 一分子的雙原子氧 或者說
- 一分子氧氣有兩個氧原子
- 當它們反應完全時
- 產物卻由兩個鋁原子及三個氧原子組成
- 所以方程式兩邊鋁的數目是不同的
- 所以方程式兩邊鋁的數目是不同的
- 這邊 我有一個鋁
- 而這邊我有兩個鋁
- 而且氧的數目也是不同的
- 這邊 我有兩個
- 而這邊 我有三個氧
- 所以配平方程式就是爲了解決這個問題
- 使得在方程式兩邊
- 有相同數目的鋁
- 以及相同數目的氧原子
- 讓我們來試著做一做
- 我用橙色來表示
- 假設有一個鋁(Al)
- 和兩個氧(O)
- 所以顯然這裡要寫一個2
- 那麽我兩邊都有了兩個鋁(Al)
- 那麽我兩邊都有了兩個鋁(Al)
- 這些鋁達到了和諧的狀態
- 接下來看看氧(O)
- 方程式的左邊有兩個氧(O)
- 方程式的左邊有兩個氧(O)
- 而在右邊
- 則有3個氧(O)
- 那該怎麽辦？
- 如果我想象有半個分子的存在
- 那麽這裡可以乘上1.5
- 是1.5
- 1.5乘以2等於3
- 那麽我現在在兩邊都是3個氧原子了
- 還有 兩個鋁原子
- 完事了嗎？
- 嗯…… 沒有 因爲實際上不存在半個分子
- 或者1.5個分子
- 這看上去很不爽
- 所以你要做的是把所有係數都乘以2
- 那麽你就可以得到全部是整數
- 那麽就讓我們來把兩邊都加倍
- 那麽就讓我們來把兩邊都加倍
- 最後我們得到了4個鋁原子加3個氧原子
- 我們把整個式子的所有係數都乘以了2
- ――兩分子的氧化鋁
- 現在 你可能會對
- 這道題的一些地方産生疑問 比如
- 爲什麽不“委屈”氧化鋁？
- 爲什麽不“委屈”氧化鋁？
- 爲什麽不加一個2/3在氧氣的前面？
- 你不能這麽做
- 方程式反映的是化學過程
- 氧化鋁分子就是氧化鋁
- 你不能改變氧化鋁分子中
- 鋁與氧的相對比例
- 你只能以分子爲一個整體改變它的數目
- 而這個例子中 變成了2
- 那麽我們怎麽解這種問題？
- 我們先觀察鋁(Al)
- 嗯 沒問題 我們每邊需要兩個鋁
- 我們每邊需要兩個鋁
- 然後我們看到氧(O) 我們說 嗯…
- 我乘上1.5
- 就成了3個氧(O)
- 因爲1.5<i>2個氧原子</i>
- 最終得三個氧原子
- 然後我們有知道了 額
- 這裡是不可以出現半個分子的
- 所以全部係數都要乘2
- 最後我得到的是4個鋁加3個氧
- 或者說6個氧原子
- 產物爲兩分子氧化鋁
- 來看看我們是不是能做一些拓展
- 這是乙烯(C2H4) \N【口誤：methane是甲烷CH4】
- 我希望你們能了解
- 後面附加上的“g”
- 這意味著這個物質是氣體
- 所以整個式子是乙烯(C2H4) 加氧氣(O2)
- 得到二氧化碳(CO2) 與水(H2O)
- 這裡有一個“l” 意即得到了液態水
- 那這個式子怎麽配？
- 一般來說是
- 先考慮複雜的分子
- 最後再來爲單質分子擔憂
- 最後再來爲單質分子擔憂
- 因爲單質非常容易配平
- 這樣做的原因是
- 無論何時你改變這裡的一個數字
- ――比如我們在平衡方程式兩邊的
- 碳原子的數目
- ――若我在這裡放一個數
- 那麽同時也改變了氫原子的數目
- 然後我就得來配平氫原子的數目
- 最後 我得 確定氧的數目
- 我得把這個數湊出來
- 所以說我們從碳開始
- 這看上去很複雜 但當你一步一步做來
- 有點像玩一樣
- 整個過程其實很流暢
- 那麽這裡有兩個碳
- 兩個碳
- 而右邊呢
- 僅有兩個
- 我希望 方程式兩邊都有兩個碳
- 我希望 方程式兩邊都有兩個碳
- 讓我把2寫在這裡
- 看 我的碳就和諧了
- 現在兩個碳對兩個碳了
- 現在 我們來關注氫
- 記住 最後才去處理氧氣
- 因爲我可以 在不擾亂其他原子的情況下
- 去任意處理它
- 在方程式這邊
- 我有4個氫原子
- 那在另一邊呢？
- 那在另一邊呢？
- 4個氫原子 在這
- 而這邊呢？
- 嗯 就是兩個
- 所以在這邊也應該是4個
- 所以在水的前面要有一個2
- 那麽就有了4個氫
- 多和諧啊
- 最後 氧(O)
- 方程式左邊有兩個氧原子
- 右邊呢？
- 我有2乘1個氧
- 所以總的是兩個 對吧？
- 兩個水
- 每個水分子有1個氧原子
- 但我有兩個水分子
- 所以有兩個氧原子
- 然後每個二氧化碳有兩個氧原子
- 然後每個二氧化碳有兩個氧原子
- 而我總共有兩個二氧化碳 是吧？
- 我用紅色在前面寫出2
- 那麽我總共有幾個氧？
- 2乘以2
- 我有4個氧
- 而左手邊有兩個氧
- 在右邊是6個氧
- 兩個在水裏
- 4個在二氧化碳裏
- 那我該如何讓這裡變成6？
- 我在這邊要有6個氧的
- 我想在左手邊也有6個氧
- 我想在左手邊也有6個氧
- 我只要寫一個3
- 我就有了6個氧
- 我們的方程式就配平了
- 在這邊有兩個碳
- 那邊也是
- 4個氫在這邊
- 6個氫在這邊
- 那邊是――2加4――6個氧
- 下一個要配的方程式
- 一旦你們找到了訣竅
- 這個過程會變得很爽
- 乙烷與氧氣反應
- 產物是二氧化碳與水
- 這是一個氧化反應
- 首先考慮碳
- 這有兩個
- 這有一個
- 所以我在這裡寫個2
- 所以我得到了兩個碳
- 非常好
- 記住 最後再去考慮氧
- 這個問題與上一個相比
- 沒什麽太不一樣的地方
- 我這裡有6個氫
- 而水分子裏僅有兩個
- 所以總共要有3個水分子
- 現在氫配平了
- 方程式的兩邊都有6個氫
- 然後我們來處理水
- 寫在右手邊
- 我會用橙色
- 在每個二氧化碳中 有兩個氧
- 有兩分子二氧化碳 所以我有4個氧
- 然後在每個水分子中 有1個氧
- 總共的有3分子 則在這我有3個氧
- 對吧？
- 右手邊有3個氧
- 對 3個水分子
- 在二氧化碳裏有4個氧原子
- 好的
- 所以我有7個氧原子
- 在這邊我有7個氧原子
- 而這邊僅有兩個
- 所以我要把2湊成7
- 我可以配一個3.5
- 是吧？
- 記住 我想讓每邊都是7
- 如果我有3.5個雙原子的氧分子
- 3.5乘以2等於7
- 那麽方程式兩邊就都是7個氧原子了
- 這裡是4加3
- 兩個碳
- 和6個氫
- 基本上配好了
- 除了不能有非整數個的分子
- 要做的是將方程式的每一個係數加倍
- 不管是乘以2還是3還是多少
- 只要能消去小數
- 這裡我把所有的都乘2
- 我得到了兩分子乙烷
- 加7分子氧氣
- 產物是兩分子二氧化碳
- ――哦 錯了 我還乘以了2
- 所以是4分子二氧化碳
- 加6分子水
- 確保每個數字都是有效地
- 如果你願意可以檢查一下
- 我們總共有多少碳
- 這裡有4個
- 這裡也是4個
- 有多少氫呢？
- 我有2乘以6
- 12個氫
- 這邊也是12個
- 我有多少氧呢？
- 讓我用另一種顏色
- 我有14個氧
- 然後這裡有8個氧
- 這裡有6乘以1 6個氧
- 6加8等於14
- 我的方程式就配平了
- 呐 很多同學覺得這很難
- 呐 很多同學覺得這很難
- 因爲這裡是三個半
- 也就是覺得這不太直觀
- 如果你們解決一些更複雜的分子
- 只要一種原子一種原子的配
- 如果得到係數是分數
- 你再兩邊同時乘以一個數
- 消除分數
- 你就做出來了
- 好了
- 來做下一個
- 這個看起來毛骨悚然的
- 氧化鐵(Fe2O3) 加硫酸(H2SO4)
- 產物是毛骨悚然的這一切
- 不過解決問題的關鍵
- 是注意到這個基團
- 是個酸根 始終不變
- 對吧？
- 這裡是硫酸根(SO4) 這裡也是
- 這對我們的大腦來說很容易
- 你可以當做一個原子來處理
- 所以我們做一個替換
- 我們用X替換它
- 重新寫一下 我用一個生動的顏色
- 氧化鐵加H2
- ――這裡只有一個硫酸根――X
- 然後得到兩個鐵(Fe)
- 這個分子有兩個鐵(Fe)
- 它有3個硫酸根
- 然後加水
- 我做得就是用X替換酸根
- 現在我們可以像原子一樣對待酸根
- 那麽我們就可以來配平方程式了
- 看 左手邊
- 我們有幾個鐵呢？
- 有兩個鐵
- 這邊也是有兩個鐵
- 乍眼看上去鐵是配平了
- 然後我們來處理氧
- 如果我們這有三個氧
- 讓我用另一種顏色來寫
- 而這裡只有一個氧
- 注意 酸根裏也有一些氧
- 但是酸根作爲整體在一起
- 所以我們單獨對待它
- 我們也想在右手邊有3個氧
- 所以在這寫一個3
- 唉呀媽呀
- 我們寫一個3在這
- 現在這裡也有3個氧了
- 最後 我們來考慮氫
- 來算算 這裡有幾個氫
- 在右手邊 總共是6個
- 這有6個氫
- 3乘以2
- 然後我們希望這邊也是6個氫
- 我們要有3個這樣的分子
- 嗯 最後來看看酸根
- 就是那個X
- 我們這有3個X
- 很幸運 這邊也是3個X了
- 所以我們的方程就這樣配平了
- 而酸根 我們要換回去
- 而酸根 我們要換回去
- 就是把X替換回去
- 然後我們就得到了1分子的氧化鐵(Fe2O3)
- 加3分子的硫酸 H2SO4
- 我剛把X用SO4替換了
- ――產物是這些分子
- 我剛替換了X
- 最後加3分子水
- 再來做一個
- 然後我們就完成了這些配平的例子
- 二氧化碳(CO2) 加氫氣(H2)
- 得到甲烷(CH4) 和水(H2O)
- 讓我們先解決碳
- 在這有1個碳 1個碳在另一邊
- 這些碳很和諧
- 再來考慮氧
- 這裡有兩個氧
- 這邊有1個氧
- 我想有兩個氧所以在這裡寫一個2
- 最後來解決氫
- 因爲它最容易配
- 還不影響其他原子
- 這裡有兩個 以及4個
- 加4個 對吧？
- 我在這有4個氫
- 這裡有4個氫
- 所以左手邊就有8個氫
- 所以我在這寫一個4
- 所有例子都做完了
- 不管怎樣 希望你們覺得這些有用
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