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分子式和化学式的区别,搞懂它们的不同之处才能更好地学习化学知识

掌握如何规范地书写化学反应方程式,是每位化学初学者必须攻克的核心难点,同时也是中考化学科目的高频考点。在中考试卷中,涉及化学方程式的题目类型多样,从基础的方程式书写题,到需要结合反应原理进行计算的综合性应用题,后者往往要求考生在明确反应机理的基础上,首先准确列出反应方程式,再依据化学原理进行相关计算。通过对历年各省中考化学试卷中相关题目的错误案例进行深度剖析,可以发现学生的答题情况呈现出显著的两极分化特征:一部分学生能够轻松获得满分,而另一部分学生则完全无法得分。造成这种现象的主要原因在于,部分学生对化学反应方程式的规范书写方法掌握不牢固,进而导致在计算类题目中无法有效应用,最终影响整体得分。事实上,化学方程式的书写并非高深莫测,只要熟练掌握“写、平、注、标、查”这一核心法则,便能够准确无误地完成化学方程式的书写任务。下面将详细解析如何科学、规范地书写化学反应方程式。

1、“写”-准确表述反应物与生成物的化学构成

要想精准书写化学反应方程式,首要任务是深刻理解“化学反应方程式”的基本概念。化学反应方程式是指采用化学式来系统表达化学反应过程与结果的数学模型。由此可见,要想成功书写方程式,必须具备熟练书写化学式的能力。因此,建议初学者在学习方程式书写方法之前,应系统复习化学式的基础知识,这是掌握方程式书写的基石。

其次,书写化学方程式必须严格遵循两大基本原则。

①基于客观事实;以实验数据为支撑;绝不能凭空臆造不存在于现实中的化学物质,也不能虚构违背实验规律的化学反应。

化学作为一门以实验为基础的自然科学,其所有物质性质与化学反应都必须以严谨的实验事实为依据,任何违背实验现象的化学式书写都是不科学的。例如,某些错误的方程式未能准确反映实验生成物,如下图所示,该方程式中的生成物与实际实验结果存在偏差。

方程式中化学式使用不准确,不存在二氧化铁这种物质

在另一个错误的方程式中,铁的化学式表述不当,因为铁属于由原子直接构成的金属单质。同时,氧气的化学式与实际分子构成不符,氧气是由氧分子构成的,每个氧分子包含两个氧原子,而非三个。

书写化学方程式时,所有化学式必须准确无误

②严格遵循质量守恒定律,即反应前后参与反应的各元素种类保持不变;原子种类、原子数目及原子质量均需保持恒定。如下图所示,铁在氧气中燃烧的化学方程式左右两边的原子数目并不相等。

化学方程式左右两边的原子种类应相同,原子数目需相等

这两大原则是所有化学反应都必须遵循的基本规律,因此在书写方程式时必须严格遵守,否则方程式将失去科学性。

2、“平”-实现化学方程式的配平,确保原子种类与数目平衡

化学方程式配平的核心目标是使方程式左右两边的原子种类和数目完全一致。

书写化学方程式的关键步骤之一是进行配平操作。正如前文所述,“化学反应的本质是分子中的原子通过重新排列组合形成新的分子结构”。换言之,化学反应前后同种元素的原子种类和数目均保持不变,这也是配平化学方程式的基本依据。常见的配平方法主要有以下四种。

①观察法:通过直观观察判断方程式左右两边同种原子的数目是否相等。该方法主要适用于相对简单的化学反应方程式,特别是当方程式中涉及的化学式较为简洁时;对于复杂的化学方程式,观察法往往难以有效应用。

可以通过观察实现左右两边的原子数目平衡

例如,以下两个方程式即可通过观察法进行配平,操作简便且耗时较短。

②系数为“1”法:指假设方程式中化学式结构相对复杂的物质系数为“1”,再根据该化学式中的原子数目来调整其他物质的系数。该方法主要适用于方程式中存在结构较复杂的化学式的情况,例如配平以下方程式。

庚烷在空气中燃烧的化学方程式

配平步骤:假设左边第一个化学式的系数为“1”,则左边碳原子总数为“7”个,氢原子总数为“16”个;因此,可以在右边二氧化碳化学式前添加“7”,在水的化学式前添加“8”,即二氧化碳的系数为“7”,水的系数为“8”。接着计算右边的氧原子总数(为22个),依据反应前后原子数目相等的原理,氧气的系数应为“8”,具体操作如下图所示。

设定复杂化学式系数为“1”的配平方法

③奇数配偶法

通常选择“O”元素作为配平对象,将系数为奇数的含氧化学式前乘以相应数字,使其含氧原子数目变为偶数。再根据已配平的化学式系数来调整其他物质的系数,具体配平过程如下图所示。

奇配偶法是将奇数原子配对为偶数原子

通过观察发现左边水中的O原子数目为“1”,为奇数,因此可以在水前乘以数字“2”,使O原子数变为偶数。

再根据右边H原子数目为“2”,调整左边的H原子数目,则乙炔的系数应为“2”,即左右两边的H原子数目相等;接着根据左边C原子数目调整右边二氧化碳的系数,即为“4”;最后根据左右两边氧原子数目也要相等,可以确定氧气的系数。

最小公倍数法

最小公倍数法是化学方程式配平的常用技巧,具体步骤如下:

第一步、确定配平对象元素,通常选择左右两边原子数目不同的元素作为配平对象。

例如,使用最小公倍数法配平以下化学方程式时,可选择氧元素作为配平对象。

第二步、计算左右两边原子数目的最小公倍数。在上述化学反应中,左边氧原子数目为“3”,右边氧原子数目为“4”;则最小公倍数为“3×4=12”。

第三步、计算含配平对象元素的化学式系数。在上述化学反应中,四氧化三铁的系数为:12÷4=3;同理,氧化铝的系数为:12÷3=4。

第四步、根据已配平的原子数目,调整其他原子数目

根据左右两边铝原子数目相等,因此铝前系数为“8”;同理,生成物中铁的系数为“9”,这样反应物和生成物中所有原子的种类和数目均达到平衡。

3、“注”-标注化学反应发生的特定条件。对于需要加热才能发生的反应,其条件用“△”表示;在空气或氧气中燃烧的反应,其条件应写为“点燃”,而非“燃烧”;化学反应条件需标注在等号上方。

燃烧反应的条件为“点燃”,而非“燃烧”

4、“标”-标示生成物的物理状态

①气体生成物的标记方法。

若反应物中不含气体,则生成物中的气体物质需在化学式后标记“↑”号,例如以下方程式,生成的二氧化碳需标记“↑”号,表示其状态为气体。

标示生成物的状态,不标反应物的状态

若反应物中含气体,则生成物中的气体物质无需标记“↑”号;

反应物有气体,生成物的气体无需标记

②沉淀生成物的标记方法,主要适用于溶液中的反应。

若反应物中不含固体,则生成物中的固体物质需在化学式后标记“↓”号;若反应物中含固体,则生成物中的固体物质无需标记“↓”号。

5、“查”-验证化学方程式的准确性,重点检查以下四项内容:

①一查:检查反应物和生成物的化学式是否准确,化学式中正负化合价的代数和必须为零;所有物质必须符合实验客观事实,严禁臆造任何化学物质。

②二查:检查化学方程式是否配平,即两边的元素种类是否一致;两边的原子种类和数目是否相等。

③三查:检查化学反应的条件是否符合实验事实。

④四查:检查生成物状态的标注是否正确。

总之,书写化学方程式必须严格遵循质量守恒定律,确保两边的原子种类和数目完全相等。对于初学者而言,只要熟练掌握“写、平、注、标、查”这一核心法则,就能有效避免书写过程中的常见错误,确保在中考中该部分题目能够取得理想成绩。