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阻挡化学方程式配平的十一座大山

2023-06-18 09:30 作者:配平大王  | 我要投稿

1、第一座大山:生成物不确定,即生成物的成分或比例不确定。

通常硝酸与铜反应有Cu+HNO3→Cu(NO3)2+H2O+NO2+NO+N2

包含但不止以下4种反应式

Cu+4HNO3 (浓) = Cu(NO3)2 +2H2O+2NO2↑

5Cu+12HNO3 (半浓)= 5Cu(NO3)2 +6H2O+N2↑

2Cu+6HNO3 (半浓) = 2Cu(NO3)2+3H2O+NO2↑+NO↑

3Cu+8HNO3 (稀) = 3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑

通用反应式是

xCu+100HNO3(半浓)=xCu(NO3)2+50H2O+yNO2+(250-6x-2y)NO+(2x-75+y/2)N2

【其中x和y需要满足x>0且y≥0且250-6x-2y≥0且2x-75+y/2≥0且y+(250-6x-2y)+(2x-75+y/2)>0】


在有中间反应时(过量与不足问题),生成物比例不确定(无穷大组系数方程式)。

例如CH4+x O2=(4-2x)CO+(2x-3) CO2+2H2O

其中3/2≤x≤2,2≤4-2x≤5/2,0≤2x-3≤1。

例如Al3++(3+ x)OH-=(1-x)Al(OH)3↓+xAlO2-+2x H2O

其中0≤x≤1,3≤(3+ x)/1≤4。

再例如

11HClO3=HClO₄+ 5Cl₂+12O₂+ 5H₂O

12HClO3=8HClO₄+ 2Cl₂+ O₂+ 2H₂O

13HClO3=7HClO₄+ 3Cl₂+ 4O₂+ 3H₂O

13HClO3=3HClO₄+ 5Cl₂+11O₂+ 5H₂O

14HClO3=6HClO₄+ 4Cl₂+7O₂+ 4H₂O

15HClO3=HClO₄+ 7Cl₂+17O₂+ 7H₂O

16HClO3=4HClO₄+ 6Cl₂+13O₂+ 6H₂O


2、第二座大山:符合质量守恒但不符合科学事实(不符合科学规律)。例如

2KMnO4+11H2S+5稀H2SO4=K2SO4+2MnSO4+13S↓+16H2O错误

2KMnO4+ 8H2S+4稀H2SO4=K2SO4+2MnSO4+ 9S↓+12H2O错误

2KMnO4+ 5H2S+3稀H2SO4=K2SO4+2MnSO4+ S↓+4H2O错误

2KMnO4+ 5H2S+3稀H2SO4=K2SO4+2MnSO4+ 5S↓+8H2O正确

3、第三座大山:元素的化合价定价难。复杂的价态是配平的拦路虎,比如过二硫酸(H2S2O8)、Fe3C、K2FeO4、NaH、N2H4异氰酸(H+1N-3C+4O-2)、H3PO2次磷酸、SiH4、NaBH4、各类有机物比如CH3CH3、CH2Cl2等等。同一种元素有不同化合价,当有几个元素有多种化合价时,反应式的化合价组合非常多,难以分析。

化学配平不止三座大山

4、第四座大山:电子得失情况不明朗。氧化还原反应特别是复杂的氧化还原反应是中学化学配平的难点。谁得到电子,谁失去电子?谁又得又失电子?遇到某种元素只有其中一部分发生得失电子怎么办?遇到几种元素又得又失电子怎么办?这个元素是部分发生电子转移还是全部发生电子转移?得多少电子?失多少电子?这些都是棘手的问题!并不是一目了然的问题!如果配平成功后返回来分析电子得失反而很容易,但现在反其道而行之,要求先分析电子得失情况再定物质系数,实在是强人所难。

5、第五座大山:定系数困难。即便明确电子得失情况,相关物质定系数也很困难,观察法、最小公倍数法成为“玄学”。

6、第六座大山:传统配平方法有三十五种(按细分实际有四十来种配平法,配平大王已经为你汇总好),里面包含半反应法、零化合价法、离子-电子法、氧化数法等似是而非或难以理解的“招数”。在配平遇阻时需要不断尝试多种配平方法,在不同的配平法之间反复横跳,陷入选择困难症,哪种方法能配得出来得逐个尝试,这简直是在碰运气,运气好的试一下就可以,运气不好的做到考试结束也未必能搞定。这些传统方法费时费力,而且不一定能配得出来。中学阶段需要进行一点几万次的配平,如果每次配平浪费一分钟的时间,那么中学阶段你或你的孩子会浪费掉多少宝贵的时间?答案是一点几万分钟,即将近200个小时!如果节省这200小时拿来攻克你的薄弱点,用于提升自己,那岂不是很香?你知道这省出来的时间能为你在中考、高考中提高多少分数呢?

7、第七座大山:有些高级工具只是看起来很美:解方程组,矩阵(线性代数),MATLAB——真的只是看起来很美!

解方程组法费时费力,这个多元一次方程组,需要很高技巧,否则陷入计算泥潭。计算量大不容易求解,容易算错,未知数之间容易相互嵌套,使你转圈圈没法消元,即使成功求解也脱一层皮。要求有高度技巧,会出现7个未知数6个方程的局面,处理不好的话很费时间,很难消元,在考试中特别不适用。

矩阵,那也是增加计算量,对线性代数知识要求高,容易算错,在考试中特别不适用。

MATLAB,中学生不会用,况且中学考试没法使用,用它得先安装软件、会编程,此工具并非唾手可得且对使用者要求高。

重要一点,这些高级工具如果只体现质量守恒规律,那么也是有可能无法实现配平的!(也就是还需要体现电荷守恒、得失电子守恒等规律)

8、第八座大山:当反应物和生成物数量较多时,无法使用传统的观察法,使用解方程组、矩阵等方法也是费力不讨好,比如下面这四位选手。


9Fe42Si7+994H3PO4+231K2Cr2O7

=378FePO4+63SiO2+154K3PO4+462CrPO4+1491H2O


15PbN6+44Cr(MnO4)2

=22Cr2O3+ 88MnO2+ 5Pb3O4+ 90NO↑


Al2(SO4)3+(6+x)NaOH

=(2-x)Al(OH)3↓+3Na2SO4+x NaAlO2+2x H2O其中0≤x≤2


5Fe(CN)64-+61MnO4-+188H+

=61Mn2++5Fe3++30CO2+30NO3-+94H2O


9、对于“变量中有变量”的反应式,传统配平方法基本束手无策。这类反应式通常被称为“(无穷)多组系数化学方程式”。比如看下面两个已经配平好的反应式。

例如CH4+x O2=(4-2x)CO+(2x-3) CO2+2H2O

其中3/2≤x≤2,2≤4-2x≤5/2,0≤2x-3≤1。


例如Al3++(3+ x)OH-=(1-x)Al(OH)3↓+xAlO2-+2x H2O

其中0≤x≤1,3≤(3+ x)/1≤4


以上4-2x、1-x等本身是待求的未知量,但这个未知量中又有未知量x,传统方法是难配平的。

10、第十座大山:双变量反应式传统方法束手无策。如果说Na2O + H2O= 2NaOH是0变量反应式,CH4+x O2=(4-2x)CO+(2x-3) CO2+2H2O是单变量反应式,那么下面这个反应式就是双变量反应式,传统方法也束手无策。

xCu+100半浓HNO3

= xCu(NO3)2+50H2O+yNO2+(250-6x-2y)NO+(2x-75+y/2)N2

(此反应式不止含有未知量x,还含有未知量y,当x、y为常量时即可化简方程式。当然x、y必须满足一定条件,这里不赘述。)

11、第十一座大山是前面十座大山造就的。在考试当中,需要在有限的时间里快速配平!即便你掌握了几十种化学配平方法,如果你在短时间内没法配平,你就会慌乱,你就是自乱阵脚,导致你既浪费很多时间也无法配平!这甚至会发生连锁反应,导致你的考试满盘皆输。


跨越十一座大山的利器——配平大王的大统一配平法!

配平大王的大统一配平法对初中、高中以及大学阶段遇到的化学方程式就像大刀砍豆腐——轻松自如!它对复杂或极其复杂的化学方程式也是无往不利!

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大统一配平法

你学了大统一配平法后,不再纠结使用最小公倍数法还是正向逆向法还是电子得失法还是列方程法还是氧化数法还是离子电子法还是其它法,还是兼而用之。你学了大统一配平法后,按照固定方法、固定流程走,很快就能正确配平。


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