< Return to Video

Balancing Chemical Equations

  • 0:00 - 0:01
    像摩尔的概念一样
  • 0:01 - 0:04
    方程式 是大家在第一年的化学课程里
  • 0:04 - 0:07
    要学到的知识之一
  • 0:07 - 0:09
    这个知识点让很多同学很纠结
  • 0:09 - 0:12
    尽管它是一个相当直接而简单的概念
  • 0:12 - 0:14
    我觉得使它变得困难的一个原因是
  • 0:14 - 0:15
    配平它要求一定的技巧
  • 0:15 - 0:18
    所以在我们讨论守恒的化学方程式前
  • 0:18 - 0:19
    要明白 什么是化学方程式？
  • 0:19 - 0:21
    这里是一些例子
  • 0:21 - 0:22
    在这个视频里还会再出现几个
  • 0:22 - 0:25
    化学平衡 本质上描述的是化学方程式
  • 0:25 - 0:26
    假设有一些铝(Al)
  • 0:26 - 0:31
    还有一些氧气(O2) 或者说双原子的氧分子
  • 0:31 - 0:33
    你最后得到的产物是氧化铝(Al2O3)
  • 0:33 - 0:35
    然后你就想当然的觉得 对！ 这就是方程式了
  • 0:35 - 0:36
    貌似是对的
  • 0:36 - 0:39
    这里是反应物 就是参与反应的物质
  • 0:39 - 0:40
    就是这些
  • 0:40 - 0:43
    然后我得到了反应产物
  • 0:43 - 0:44
    然后还有什么要做？
  • 0:44 - 0:45
    我们在这还有一个问题
  • 0:45 - 0:48
    我现在把方程式写在这的方式
  • 0:48 - 0:52
    我有一个铝原子(Al) 加两个氧原子(O) 对吧？
  • 0:52 - 0:54
    他们相互结合了
  • 0:54 - 0:54
    但是这里有两个氧原子
  • 0:54 - 0:59
    一分子的双原子氧 或者说
  • 0:59 - 1:02
    一分子氧气有两个氧原子
  • 1:02 - 1:05
    当它们反应完全时
  • 1:05 - 1:07
    产物却由两个铝原子及三个氧原子组成
  • 1:07 - 1:10
    所以方程式两边铝的数目是不同的
  • 1:10 - 1:11
    所以方程式两边铝的数目是不同的
  • 1:11 - 1:12
    这边 我有一个铝
  • 1:12 - 1:15
    而这边我有两个铝
  • 1:15 - 1:16
    而且氧的数目也是不同的
  • 1:16 - 1:18
    这边 我有两个
  • 1:18 - 1:19
    而这边 我有三个氧
  • 1:19 - 1:23
    所以配平方程式就是为了解决这个问题
  • 1:23 - 1:24
    使得在方程式两边
  • 1:24 - 1:25
    有相同数目的铝
  • 1:25 - 1:28
    以及相同数目的氧原子
  • 1:28 - 1:30
    让我们来试着做一做
  • 1:30 - 1:32
    我用橙色来表示
  • 1:32 - 1:35
    假设有一个铝(Al)
  • 1:35 - 1:37
    和两个氧(O)
  • 1:37 - 1:39
    所以显然这里要写一个2
  • 1:39 - 1:43
    那么我两边都有了两个铝(Al)
  • 1:43 - 1:44
    那么我两边都有了两个铝(Al)
  • 1:44 - 1:45
    这些铝达到了和谐的状态
  • 1:45 - 1:47
    接下来看看氧(O)
  • 1:47 - 1:50
    方程式的左边有两个氧(O)
  • 1:50 - 1:51
    方程式的左边有两个氧(O)
  • 1:51 - 1:53
    而在右边
  • 1:53 - 1:54
    则有3个氧(O)
  • 1:54 - 1:56
    那该怎么办？
  • 1:56 - 1:59
    如果我想象有半个分子的存在
  • 1:59 - 2:02
    那么这里可以乘上1.5
  • 2:02 - 2:04
    是1.5
  • 2:04 - 2:06
    1.5乘以2等于3
  • 2:06 - 2:10
    那么我现在在两边都是3个氧原子了
  • 2:10 - 2:12
    还有 两个铝原子
  • 2:12 - 2:13
    完事了吗？
  • 2:13 - 2:16
    嗯…… 没有 因为实际上不存在半个分子
  • 2:16 - 2:17
    或者1.5个分子
  • 2:17 - 2:18
    这看上去很不爽
  • 2:18 - 2:20
    所以你要做的是把所有系数都乘以2
  • 2:20 - 2:21
    那么你就可以得到全部是整数
  • 2:21 - 2:23
    那么就让我们来把两边都加倍
  • 2:23 - 2:26
    那么就让我们来把两边都加倍
  • 2:26 - 2:38
    最后我们得到了4个铝原子加3个氧原子
  • 2:38 - 2:40
    我们把整个式子的所有系数都乘以了2
  • 2:40 - 2:45
    ――两分子的氧化铝
  • 2:45 - 2:47
    现在 你可能会对
  • 2:47 - 2:48
    这道题的一些地方产生疑问 比如
  • 2:48 - 2:51
    为什么不“委屈”氧化铝？
  • 2:51 - 2:52
    为什么不“委屈”氧化铝？
  • 2:52 - 2:55
    为什么不加一个2/3在氧气的前面？
  • 2:55 - 2:57
    你不能这么做
  • 2:57 - 2:58
    方程式反映的是化学过程
  • 2:58 - 3:01
    氧化铝分子就是氧化铝
  • 3:01 - 3:05
    你不能改变氧化铝分子中
  • 3:05 - 3:07
    铝与氧的相对比例
  • 3:07 - 3:11
    你只能以分子为一个整体改变它的数目
  • 3:11 - 3:13
    而这个例子中 变成了2
  • 3:13 - 3:14
    那么我们怎么解这种问题？
  • 3:14 - 3:15
    我们先观察铝(Al)
  • 3:15 - 3:17
    嗯 没问题 我们每边需要两个铝
  • 3:17 - 3:19
    我们每边需要两个铝
  • 3:19 - 3:21
    然后我们看到氧(O) 我们说 嗯…
  • 3:21 - 3:22
    我乘上1.5
  • 3:22 - 3:23
    就成了3个氧(O)
  • 3:23 - 3:26
    因为1.5*2个氧原子
  • 3:26 - 3:28
    最终得三个氧原子
  • 3:28 - 3:29
    然后我们有知道了 额
  • 3:29 - 3:30
    这里是不可以出现半个分子的
  • 3:30 - 3:33
    所以全部系数都要乘2
  • 3:33 - 3:37
    最后我得到的是4个铝加3个氧
  • 3:37 - 3:42
    或者说6个氧原子
  • 3:42 - 3:44
    产物为两分子氧化铝
  • 3:44 - 3:46
    来看看我们是不是能做一些拓展
  • 3:46 - 3:48
    这是乙烯(C2H4) \N【口误：methane是甲烷CH4】
  • 3:48 - 3:50
    我希望你们能了解
  • 3:50 - 3:51
    后面附加上的“g”
  • 3:51 - 3:53
    这意味着这个物质是气体
  • 3:53 - 3:58
    所以整个式子是乙烯(C2H4) 加氧气(O2)
  • 3:58 - 4:00
    得到二氧化碳(CO2) 与水(H2O)
  • 4:00 - 4:02
    这里有一个“l” 意即得到了液态水
  • 4:02 - 4:05
    那这个式子怎么配？
  • 4:05 - 4:06
    一般来说是
  • 4:06 - 4:07
    先考虑复杂的分子
  • 4:07 - 4:11
    最后再来为单质分子担忧
  • 4:11 - 4:13
    最后再来为单质分子担忧
  • 4:13 - 4:15
    因为单质非常容易配平
  • 4:15 - 4:16
    这样做的原因是
  • 4:16 - 4:18
    无论何时你改变这里的一个数字
  • 4:18 - 4:20
    ――比如我们在平衡方程式两边的
  • 4:20 - 4:22
    碳原子的数目
  • 4:22 - 4:23
    ――若我在这里放一个数
  • 4:23 - 4:25
    那么同时也改变了氢原子的数目
  • 4:25 - 4:26
    然后我就得来配平氢原子的数目
  • 4:26 - 4:29
    最后 我得 确定氧的数目
  • 4:29 - 4:31
    我得把这个数凑出来
  • 4:31 - 4:34
    所以说我们从碳开始
  • 4:34 - 4:36
    这看上去很复杂 但当你一步一步做来
  • 4:36 - 4:38
    有点像玩一样
  • 4:38 - 4:40
    整个过程其实很流畅
  • 4:40 - 4:41
    那么这里有两个碳
  • 4:41 - 4:44
    两个碳
  • 4:44 - 4:46
    而右边呢
  • 4:46 - 4:48
    仅有两个
  • 4:48 - 4:50
    我希望 方程式两边都有两个碳
  • 4:50 - 4:51
    我希望 方程式两边都有两个碳
  • 4:51 - 4:54
    让我把2写在这里
  • 4:54 - 4:56
    看 我的碳就和谐了
  • 4:56 - 4:58
    现在两个碳对两个碳了
  • 4:58 - 5:00
    现在 我们来关注氢
  • 5:00 - 5:02
    记住 最后才去处理氧气
  • 5:02 - 5:05
    因为我可以 在不扰乱其他原子的情况下
  • 5:05 - 5:06
    去任意处理它
  • 5:06 - 5:08
    在方程式这边
  • 5:08 - 5:10
    我有4个氢原子
  • 5:10 - 5:12
    那在另一边呢？
  • 5:12 - 5:13
    那在另一边呢？
  • 5:13 - 5:16
    4个氢原子 在这
  • 5:16 - 5:18
    而这边呢？
  • 5:18 - 5:21
    嗯 就是两个
  • 5:21 - 5:24
    所以在这边也应该是4个
  • 5:24 - 5:26
    所以在水的前面要有一个2
  • 5:26 - 5:28
    那么就有了4个氢
  • 5:28 - 5:29
    多和谐啊
  • 5:29 - 5:31
    最后 氧(O)
  • 5:31 - 5:36
    方程式左边有两个氧原子
  • 5:36 - 5:38
    右边呢？
  • 5:38 - 5:42
    我有2乘1个氧
  • 5:42 - 5:44
    所以总的是两个 对吧？
  • 5:44 - 5:45
    两个水
  • 5:45 - 5:47
    每个水分子有1个氧原子
  • 5:47 - 5:50
    但我有两个水分子
  • 5:50 - 5:52
    所以有两个氧原子
  • 5:52 - 5:56
    然后每个二氧化碳有两个氧原子
  • 5:56 - 5:57
    然后每个二氧化碳有两个氧原子
  • 5:57 - 5:59
    而我总共有两个二氧化碳 是吧？
  • 5:59 - 6:01
    我用红色在前面写出2
  • 6:01 - 6:03
    那么我总共有几个氧？
  • 6:03 - 6:03
    2乘以2
  • 6:03 - 6:05
    我有4个氧
  • 6:05 - 6:08
    而左手边有两个氧
  • 6:08 - 6:11
    在右边是6个氧
  • 6:11 - 6:13
    两个在水里
  • 6:13 - 6:16
    4个在二氧化碳里
  • 6:16 - 6:18
    那我该如何让这里变成6？
  • 6:18 - 6:20
    我在这边要有6个氧的
  • 6:20 - 6:22
    我想在左手边也有6个氧
  • 6:22 - 6:23
    我想在左手边也有6个氧
  • 6:23 - 6:25
    我只要写一个3
  • 6:27 - 6:30
    我就有了6个氧
  • 6:30 - 6:32
    我们的方程式就配平了
  • 6:32 - 6:34
    在这边有两个碳
  • 6:34 - 6:36
    那边也是
  • 6:36 - 6:39
    4个氢在这边
  • 6:39 - 6:42
    6个氢在这边
  • 6:42 - 6:45
    那边是――2加4――6个氧
  • 6:45 - 6:47
    下一个要配的方程式
  • 6:47 - 6:49
    一旦你们找到了诀窍
  • 6:49 - 6:51
    这个过程会变得很爽
  • 6:51 - 6:59
    乙烷与氧气反应
  • 6:59 - 7:01
    产物是二氧化碳与水
  • 7:01 - 7:03
    这是一个氧化反应
  • 7:03 - 7:05
    首先考虑碳
  • 7:05 - 7:07
    这有两个
  • 7:07 - 7:09
    这有一个
  • 7:09 - 7:11
    所以我在这里写个2
  • 7:11 - 7:13
    所以我得到了两个碳
  • 7:13 - 7:14
    非常好
  • 7:14 - 7:16
    记住 最后再去考虑氧
  • 7:16 - 7:17
    这个问题与上一个相比
  • 7:17 - 7:18
    没什么太不一样的地方
  • 7:18 - 7:21
    我这里有6个氢
  • 7:21 - 7:23
    而水分子里仅有两个
  • 7:23 - 7:28
    所以总共要有3个水分子
  • 7:28 - 7:30
    现在氢配平了
  • 7:30 - 7:34
    方程式的两边都有6个氢
  • 7:34 - 7:36
    然后我们来处理水
  • 7:36 - 7:38
    写在右手边
  • 7:39 - 7:40
    我会用橙色
  • 7:40 - 7:46
    在每个二氧化碳中 有两个氧
  • 7:46 - 7:49
    有两分子二氧化碳 所以我有4个氧
  • 7:49 - 7:52
    然后在每个水分子中 有1个氧
  • 7:52 - 7:56
    总共的有3分子 则在这我有3个氧
  • 7:56 - 7:58
    对吧？
  • 7:58 - 8:00
    右手边有3个氧
  • 8:00 - 8:02
    对 3个水分子
  • 8:02 - 8:07
    在二氧化碳里有4个氧原子
  • 8:07 - 8:08
    好的
  • 8:08 - 8:10
    所以我有7个氧原子
  • 8:10 - 8:12
    在这边我有7个氧原子
  • 8:12 - 8:13
    而这边仅有两个
  • 8:13 - 8:16
    所以我要把2凑成7
  • 8:16 - 8:19
    我可以配一个3.5
  • 8:19 - 8:20
    是吧？
  • 8:20 - 8:22
    记住 我想让每边都是7
  • 8:22 - 8:25
    如果我有3.5个双原子的氧分子
  • 8:25 - 8:28
    3.5乘以2等于7
  • 8:28 - 8:31
    那么方程式两边就都是7个氧原子了
  • 8:31 - 8:33
    这里是4加3
  • 8:33 - 8:34
    两个碳
  • 8:34 - 8:36
    和6个氢
  • 8:36 - 8:38
    基本上配好了
  • 8:38 - 8:41
    除了不能有非整数个的分子
  • 8:41 - 8:42
    要做的是将方程式的每一个系数加倍
  • 8:42 - 8:46
    不管是乘以2还是3还是多少
  • 8:46 - 8:47
    只要能消去小数
  • 8:47 - 8:49
    这里我把所有的都乘2
  • 8:49 - 8:51
    我得到了两分子乙烷
  • 8:51 - 9:01
    加7分子氧气
  • 9:01 - 9:08
    产物是两分子二氧化碳
  • 9:08 - 9:10
    ――哦 错了 我还乘以了2
  • 9:10 - 9:10
    所以是4分子二氧化碳
  • 9:10 - 9:19
    加6分子水
  • 9:19 - 9:22
    确保每个数字都是有效地
  • 9:22 - 9:23
    如果你愿意可以检查一下
  • 9:23 - 9:24
    我们总共有多少碳
  • 9:24 - 9:26
    这里有4个
  • 9:26 - 9:28
    这里也是4个
  • 9:28 - 9:30
    有多少氢呢？
  • 9:30 - 9:31
    我有2乘以6
  • 9:31 - 9:34
    12个氢
  • 9:34 - 9:36
    这边也是12个
  • 9:36 - 9:38
    我有多少氧呢？
  • 9:40 - 9:41
    让我用另一种颜色
  • 9:41 - 9:44
    我有14个氧
  • 9:44 - 9:48
    然后这里有8个氧
  • 9:48 - 9:51
    这里有6乘以1 6个氧
  • 9:51 - 9:53
    6加8等于14
  • 9:53 - 9:56
    我的方程式就配平了
  • 9:56 - 9:57
    呐 很多同学觉得这很难
  • 9:57 - 9:58
    呐 很多同学觉得这很难
  • 9:58 - 10:00
    因为这里是三个半
  • 10:00 - 10:02
    也就是觉得这不太直观
  • 10:02 - 10:06
    如果你们解决一些更复杂的分子
  • 10:06 - 10:07
    只要一种原子一种原子的配
  • 10:07 - 10:08
    如果得到系数是分数
  • 10:08 - 10:10
    你再两边同时乘以一个数
  • 10:11 - 10:11
    消除分数
  • 10:11 - 10:13
    你就做出来了
  • 10:13 - 10:14
    好了
  • 10:14 - 10:16
    来做下一个
  • 10:16 - 10:18
    这个看起来毛骨悚然的
  • 10:18 - 10:24
    氧化铁(Fe2O3) 加硫酸(H2SO4)
  • 10:24 - 10:25
    产物是毛骨悚然的这一切
  • 10:25 - 10:27
    不过解决问题的关键
  • 10:27 - 10:30
    是注意到这个基团
  • 10:30 - 10:35
    是个酸根 始终不变
  • 10:35 - 10:35
    对吧？
  • 10:35 - 10:40
    这里是硫酸根(SO4) 这里也是
  • 10:40 - 10:43
    这对我们的大脑来说很容易
  • 10:43 - 10:44
    你可以当做一个原子来处理
  • 10:44 - 10:45
    所以我们做一个替换
  • 10:45 - 10:48
    我们用X替换它
  • 10:48 - 10:52
    重新写一下 我用一个生动的颜色
  • 10:52 - 11:03
    氧化铁加H2
  • 11:03 - 11:08
    ――这里只有一个硫酸根――X
  • 11:08 - 11:15
    然后得到两个铁(Fe)
  • 11:15 - 11:16
    这个分子有两个铁(Fe)
  • 11:16 - 11:18
    它有3个硫酸根
  • 11:21 - 11:22
    然后加水
  • 11:26 - 11:29
    我做得就是用X替换酸根
  • 11:29 - 11:32
    现在我们可以像原子一样对待酸根
  • 11:32 - 11:34
    那么我们就可以来配平方程式了
  • 11:34 - 11:36
    看 左手边
  • 11:36 - 11:37
    我们有几个铁呢？
  • 11:37 - 11:39
    有两个铁
  • 11:39 - 11:41
    这边也是有两个铁
  • 11:41 - 11:45
    乍眼看上去铁是配平了
  • 11:45 - 11:48
    然后我们来处理氧
  • 11:48 - 11:51
    如果我们这有三个氧
  • 11:52 - 11:52
    让我用另一种颜色来写
  • 11:52 - 12:00
    而这里只有一个氧
  • 12:00 - 12:03
    注意 酸根里也有一些氧
  • 12:03 - 12:06
    但是酸根作为整体在一起
  • 12:06 - 12:09
    所以我们单独对待它
  • 12:09 - 12:11
    我们也想在右手边有3个氧
  • 12:11 - 12:13
    所以在这写一个3
  • 12:13 - 12:14
    唉呀妈呀
  • 12:20 - 12:21
    我们写一个3在这
  • 12:21 - 12:24
    现在这里也有3个氧了
  • 12:24 - 12:29
    最后 我们来考虑氢
  • 12:36 - 12:37
    来算算 这里有几个氢
  • 12:37 - 12:41
    在右手边 总共是6个
  • 12:41 - 12:43
    这有6个氢
  • 12:43 - 12:44
    3乘以2
  • 12:44 - 12:47
    然后我们希望这边也是6个氢
  • 12:47 - 12:49
    我们要有3个这样的分子
  • 12:49 - 12:51
    嗯 最后来看看酸根
  • 12:51 - 12:52
    就是那个X
  • 12:52 - 12:54
    我们这有3个X
  • 12:57 - 13:01
    很幸运 这边也是3个X了
  • 13:01 - 13:03
    所以我们的方程就这样配平了
  • 13:03 - 13:05
    而酸根 我们要换回去
  • 13:05 - 13:06
    而酸根 我们要换回去
  • 13:06 - 13:09
    就是把X替换回去
  • 13:09 - 13:14
    然后我们就得到了1分子的氧化铁(Fe2O3)
  • 13:14 - 13:16
    加3分子的硫酸 H2SO4
  • 13:16 - 13:22
    我刚把X用SO4替换了
  • 13:22 - 13:29
    ――产物是这些分子
  • 13:32 - 13:34
    我刚替换了X
  • 13:35 - 13:40
    最后加3分子水
  • 13:40 - 13:41
    再来做一个
  • 13:41 - 13:44
    然后我们就完成了这些配平的例子
  • 13:44 - 13:46
    二氧化碳(CO2) 加氢气(H2)
  • 13:46 - 13:48
    得到甲烷(CH4) 和水(H2O)
  • 13:48 - 13:52
    让我们先解决碳
  • 13:52 - 13:53
    在这有1个碳 1个碳在另一边
  • 13:53 - 13:54
    这些碳很和谐
  • 13:54 - 13:55
    再来考虑氧
  • 13:55 - 13:57
    这里有两个氧
  • 13:57 - 13:59
    这边有1个氧
  • 13:59 - 14:02
    我想有两个氧所以在这里写一个2
  • 14:02 - 14:04
    最后来解决氢
  • 14:04 - 14:06
    因为它最容易配
  • 14:06 - 14:07
    还不影响其他原子
  • 14:07 - 14:11
    这里有两个 以及4个
  • 14:11 - 14:14
    加4个 对吧？
  • 14:14 - 14:16
    我在这有4个氢
  • 14:16 - 14:18
    这里有4个氢
  • 14:18 - 14:21
    所以左手边就有8个氢
  • 14:21 - 14:22
    所以我在这写一个4
  • 14:22 - 14:24
    所有例子都做完了
  • 14:24 - 14:27
    不管怎样 希望你们觉得这些有用
Title:
Balancing Chemical Equations
Description:

The art of balancing equations in chemistry!
more » « less
Video Language:
English
Duration:
14:28
oliviagao8971 added a translation

Chinese, Simplified subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.