Balancing Chemical Equations
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0:00 - 0:01像莫耳的概念一樣
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0:01 - 0:04方程式 是大家在第一年的化學課程裏
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0:04 - 0:07要學到的知識之一
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0:07 - 0:09這個知識點讓很多同學很糾結
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0:09 - 0:12盡管它是一個相當直接而簡單的概念
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0:12 - 0:14我覺得使它變得困難的一個原因是
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0:14 - 0:15配平它要求一定的技巧
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0:15 - 0:18所以在我們討論守恒的化學反應式前
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0:18 - 0:19要明白 什麽是化學反應式？
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0:19 - 0:21這裡是一些例子
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0:21 - 0:22在這個影片裏還會再出現幾個
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0:22 - 0:25化學平衡 本質上描述的是化學反應式
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0:25 - 0:26假設有一些鋁(Al)
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0:26 - 0:31還有一些氧氣(O2) 或者說雙原子的氧分子
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0:31 - 0:33你最後得到的產物是氧化鋁(Al2O3)
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0:33 - 0:35然後你就想當然的覺得 對！ 這就是方程式了
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0:35 - 0:36貌似是對的
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0:36 - 0:39這裡是反應物 就是參與反應的物質
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0:39 - 0:40就是這些
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0:40 - 0:43然後我得到了反應產物
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0:43 - 0:44然後還有什麽要做？
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0:44 - 0:45我們在這還有一個問題
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0:45 - 0:48我現在把方程式寫在這的方式
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0:48 - 0:52我有一個鋁原子(Al) 加兩個氧原子(O) 對吧？
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0:52 - 0:54他們相互結合了
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0:54 - 0:54但是這裡有兩個氧原子
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0:54 - 0:59一分子的雙原子氧 或者說
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0:59 - 1:02一分子氧氣有兩個氧原子
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1:02 - 1:05當它們反應完全時
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1:05 - 1:07產物卻由兩個鋁原子及三個氧原子組成
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1:07 - 1:10所以方程式兩邊鋁的數目是不同的
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1:10 - 1:11所以方程式兩邊鋁的數目是不同的
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1:11 - 1:12這邊 我有一個鋁
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1:12 - 1:15而這邊我有兩個鋁
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1:15 - 1:16而且氧的數目也是不同的
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1:16 - 1:18這邊 我有兩個
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1:18 - 1:19而這邊 我有三個氧
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1:19 - 1:23所以配平方程式就是爲了解決這個問題
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1:23 - 1:24使得在方程式兩邊
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1:24 - 1:25有相同數目的鋁
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1:25 - 1:28以及相同數目的氧原子
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1:28 - 1:30讓我們來試著做一做
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1:30 - 1:32我用橙色來表示
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1:32 - 1:35假設有一個鋁(Al)
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1:35 - 1:37和兩個氧(O)
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1:37 - 1:39所以顯然這裡要寫一個2
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1:39 - 1:43那麽我兩邊都有了兩個鋁(Al)
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1:43 - 1:44那麽我兩邊都有了兩個鋁(Al)
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1:44 - 1:45這些鋁達到了和諧的狀態
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1:45 - 1:47接下來看看氧(O)
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1:47 - 1:50方程式的左邊有兩個氧(O)
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1:50 - 1:51方程式的左邊有兩個氧(O)
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1:51 - 1:53而在右邊
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1:53 - 1:54則有3個氧(O)
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1:54 - 1:56那該怎麽辦？
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1:56 - 1:59如果我想象有半個分子的存在
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1:59 - 2:02那麽這裡可以乘上1.5
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2:02 - 2:04是1.5
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2:04 - 2:061.5乘以2等於3
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2:06 - 2:10那麽我現在在兩邊都是3個氧原子了
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2:10 - 2:12還有 兩個鋁原子
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2:12 - 2:13完事了嗎？
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2:13 - 2:16嗯…… 沒有 因爲實際上不存在半個分子
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2:16 - 2:17或者1.5個分子
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2:17 - 2:18這看上去很不爽
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2:18 - 2:20所以你要做的是把所有係數都乘以2
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2:20 - 2:21那麽你就可以得到全部是整數
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2:21 - 2:23那麽就讓我們來把兩邊都加倍
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2:23 - 2:26那麽就讓我們來把兩邊都加倍
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2:26 - 2:38最後我們得到了4個鋁原子加3個氧原子
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2:38 - 2:40我們把整個式子的所有係數都乘以了2
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2:40 - 2:45――兩分子的氧化鋁
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2:45 - 2:47現在 你可能會對
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2:47 - 2:48這道題的一些地方産生疑問 比如
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2:48 - 2:51爲什麽不“委屈”氧化鋁？
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2:51 - 2:52爲什麽不“委屈”氧化鋁？
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2:52 - 2:55爲什麽不加一個2/3在氧氣的前面？
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2:55 - 2:57你不能這麽做
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2:57 - 2:58方程式反映的是化學過程
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2:58 - 3:01氧化鋁分子就是氧化鋁
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3:01 - 3:05你不能改變氧化鋁分子中
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3:05 - 3:07鋁與氧的相對比例
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3:07 - 3:11你只能以分子爲一個整體改變它的數目
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3:11 - 3:13而這個例子中 變成了2
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3:13 - 3:14那麽我們怎麽解這種問題？
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3:14 - 3:15我們先觀察鋁(Al)
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3:15 - 3:17嗯 沒問題 我們每邊需要兩個鋁
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3:17 - 3:19我們每邊需要兩個鋁
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3:19 - 3:21然後我們看到氧(O) 我們說 嗯…
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3:21 - 3:22我乘上1.5
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3:22 - 3:23就成了3個氧(O)
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3:23 - 3:26因爲1.5<i>2個氧原子</i>
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3:26 - 3:28最終得三個氧原子
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3:28 - 3:29然後我們有知道了 額
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3:29 - 3:30這裡是不可以出現半個分子的
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3:30 - 3:33所以全部係數都要乘2
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3:33 - 3:37最後我得到的是4個鋁加3個氧
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3:37 - 3:42或者說6個氧原子
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3:42 - 3:44產物爲兩分子氧化鋁
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3:44 - 3:46來看看我們是不是能做一些拓展
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3:46 - 3:48這是乙烯(C2H4) \N【口誤：methane是甲烷CH4】
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3:48 - 3:50我希望你們能了解
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3:50 - 3:51後面附加上的“g”
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3:51 - 3:53這意味著這個物質是氣體
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3:53 - 3:58所以整個式子是乙烯(C2H4) 加氧氣(O2)
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3:58 - 4:00得到二氧化碳(CO2) 與水(H2O)
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4:00 - 4:02這裡有一個“l” 意即得到了液態水
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4:02 - 4:05那這個式子怎麽配？
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4:05 - 4:06一般來說是
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4:06 - 4:07先考慮複雜的分子
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4:07 - 4:11最後再來爲單質分子擔憂
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4:11 - 4:13最後再來爲單質分子擔憂
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4:13 - 4:15因爲單質非常容易配平
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4:15 - 4:16這樣做的原因是
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4:16 - 4:18無論何時你改變這裡的一個數字
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4:18 - 4:20――比如我們在平衡方程式兩邊的
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4:20 - 4:22碳原子的數目
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4:22 - 4:23――若我在這裡放一個數
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4:23 - 4:25那麽同時也改變了氫原子的數目
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4:25 - 4:26然後我就得來配平氫原子的數目
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4:26 - 4:29最後 我得 確定氧的數目
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4:29 - 4:31我得把這個數湊出來
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4:31 - 4:34所以說我們從碳開始
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4:34 - 4:36這看上去很複雜 但當你一步一步做來
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4:36 - 4:38有點像玩一樣
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4:38 - 4:40整個過程其實很流暢
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4:40 - 4:41那麽這裡有兩個碳
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4:41 - 4:44兩個碳
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4:44 - 4:46而右邊呢
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4:46 - 4:48僅有兩個
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4:48 - 4:50我希望 方程式兩邊都有兩個碳
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4:50 - 4:51我希望 方程式兩邊都有兩個碳
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4:51 - 4:54讓我把2寫在這裡
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4:54 - 4:56看 我的碳就和諧了
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4:56 - 4:58現在兩個碳對兩個碳了
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4:58 - 5:00現在 我們來關注氫
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5:00 - 5:02記住 最後才去處理氧氣
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5:02 - 5:05因爲我可以 在不擾亂其他原子的情況下
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5:05 - 5:06去任意處理它
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5:06 - 5:08在方程式這邊
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5:08 - 5:10我有4個氫原子
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5:10 - 5:12那在另一邊呢？
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5:12 - 5:13那在另一邊呢？
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5:13 - 5:164個氫原子 在這
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5:16 - 5:18而這邊呢？
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5:18 - 5:21嗯 就是兩個
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5:21 - 5:24所以在這邊也應該是4個
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5:24 - 5:26所以在水的前面要有一個2
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5:26 - 5:28那麽就有了4個氫
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5:28 - 5:29多和諧啊
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5:29 - 5:31最後 氧(O)
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5:31 - 5:36方程式左邊有兩個氧原子
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5:36 - 5:38右邊呢？
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5:38 - 5:42我有2乘1個氧
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5:42 - 5:44所以總的是兩個 對吧？
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5:44 - 5:45兩個水
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5:45 - 5:47每個水分子有1個氧原子
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5:47 - 5:50但我有兩個水分子
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5:50 - 5:52所以有兩個氧原子
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5:52 - 5:56然後每個二氧化碳有兩個氧原子
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5:56 - 5:57然後每個二氧化碳有兩個氧原子
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5:57 - 5:59而我總共有兩個二氧化碳 是吧？
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5:59 - 6:01我用紅色在前面寫出2
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6:01 - 6:03那麽我總共有幾個氧？
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6:03 - 6:032乘以2
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6:03 - 6:05我有4個氧
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6:05 - 6:08而左手邊有兩個氧
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6:08 - 6:11在右邊是6個氧
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6:11 - 6:13兩個在水裏
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6:13 - 6:164個在二氧化碳裏
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6:16 - 6:18那我該如何讓這裡變成6？
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6:18 - 6:20我在這邊要有6個氧的
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6:20 - 6:22我想在左手邊也有6個氧
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6:22 - 6:23我想在左手邊也有6個氧
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6:23 - 6:25我只要寫一個3
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6:27 - 6:30我就有了6個氧
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6:30 - 6:32我們的方程式就配平了
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6:32 - 6:34在這邊有兩個碳
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6:34 - 6:36那邊也是
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6:36 - 6:394個氫在這邊
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6:39 - 6:426個氫在這邊
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6:42 - 6:45那邊是――2加4――6個氧
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6:45 - 6:47下一個要配的方程式
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6:47 - 6:49一旦你們找到了訣竅
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6:49 - 6:51這個過程會變得很爽
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6:51 - 6:59乙烷與氧氣反應
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6:59 - 7:01產物是二氧化碳與水
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7:01 - 7:03這是一個氧化反應
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7:03 - 7:05首先考慮碳
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7:05 - 7:07這有兩個
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7:07 - 7:09這有一個
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7:09 - 7:11所以我在這裡寫個2
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7:11 - 7:13所以我得到了兩個碳
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7:13 - 7:14非常好
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7:14 - 7:16記住 最後再去考慮氧
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7:16 - 7:17這個問題與上一個相比
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7:17 - 7:18沒什麽太不一樣的地方
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7:18 - 7:21我這裡有6個氫
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7:21 - 7:23而水分子裏僅有兩個
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7:23 - 7:28所以總共要有3個水分子
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7:28 - 7:30現在氫配平了
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7:30 - 7:34方程式的兩邊都有6個氫
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7:34 - 7:36然後我們來處理水
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7:36 - 7:38寫在右手邊
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7:39 - 7:40我會用橙色
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7:40 - 7:46在每個二氧化碳中 有兩個氧
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7:46 - 7:49有兩分子二氧化碳 所以我有4個氧
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7:49 - 7:52然後在每個水分子中 有1個氧
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7:52 - 7:56總共的有3分子 則在這我有3個氧
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7:56 - 7:58對吧？
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7:58 - 8:00右手邊有3個氧
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8:00 - 8:02對 3個水分子
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8:02 - 8:07在二氧化碳裏有4個氧原子
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8:07 - 8:08好的
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8:08 - 8:10所以我有7個氧原子
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8:10 - 8:12在這邊我有7個氧原子
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8:12 - 8:13而這邊僅有兩個
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8:13 - 8:16所以我要把2湊成7
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8:16 - 8:19我可以配一個3.5
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8:19 - 8:20是吧？
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8:20 - 8:22記住 我想讓每邊都是7
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8:22 - 8:25如果我有3.5個雙原子的氧分子
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8:25 - 8:283.5乘以2等於7
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8:28 - 8:31那麽方程式兩邊就都是7個氧原子了
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8:31 - 8:33這裡是4加3
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8:33 - 8:34兩個碳
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8:34 - 8:36和6個氫
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8:36 - 8:38基本上配好了
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8:38 - 8:41除了不能有非整數個的分子
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8:41 - 8:42要做的是將方程式的每一個係數加倍
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8:42 - 8:46不管是乘以2還是3還是多少
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8:46 - 8:47只要能消去小數
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8:47 - 8:49這裡我把所有的都乘2
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8:49 - 8:51我得到了兩分子乙烷
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8:51 - 9:01加7分子氧氣
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9:01 - 9:08產物是兩分子二氧化碳
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9:08 - 9:10――哦 錯了 我還乘以了2
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9:10 - 9:10所以是4分子二氧化碳
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9:10 - 9:19加6分子水
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9:19 - 9:22確保每個數字都是有效地
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9:22 - 9:23如果你願意可以檢查一下
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9:23 - 9:24我們總共有多少碳
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9:24 - 9:26這裡有4個
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9:26 - 9:28這裡也是4個
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9:28 - 9:30有多少氫呢？
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9:30 - 9:31我有2乘以6
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9:31 - 9:3412個氫
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9:34 - 9:36這邊也是12個
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9:36 - 9:38我有多少氧呢？
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9:40 - 9:41讓我用另一種顏色
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9:41 - 9:44我有14個氧
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9:44 - 9:48然後這裡有8個氧
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9:48 - 9:51這裡有6乘以1 6個氧
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9:51 - 9:536加8等於14
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9:53 - 9:56我的方程式就配平了
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9:56 - 9:57呐 很多同學覺得這很難
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9:57 - 9:58呐 很多同學覺得這很難
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9:58 - 10:00因爲這裡是三個半
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10:00 - 10:02也就是覺得這不太直觀
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10:02 - 10:06如果你們解決一些更複雜的分子
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10:06 - 10:07只要一種原子一種原子的配
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10:07 - 10:08如果得到係數是分數
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10:08 - 10:10你再兩邊同時乘以一個數
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10:11 - 10:11消除分數
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10:11 - 10:13你就做出來了
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10:13 - 10:14好了
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10:14 - 10:16來做下一個
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10:16 - 10:18這個看起來毛骨悚然的
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10:18 - 10:24氧化鐵(Fe2O3) 加硫酸(H2SO4)
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10:24 - 10:25產物是毛骨悚然的這一切
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10:25 - 10:27不過解決問題的關鍵
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10:27 - 10:30是注意到這個基團
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10:30 - 10:35是個酸根 始終不變
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10:35 - 10:35對吧？
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10:35 - 10:40這裡是硫酸根(SO4) 這裡也是
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10:40 - 10:43這對我們的大腦來說很容易
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10:43 - 10:44你可以當做一個原子來處理
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10:44 - 10:45所以我們做一個替換
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10:45 - 10:48我們用X替換它
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10:48 - 10:52重新寫一下 我用一個生動的顏色
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10:52 - 11:03氧化鐵加H2
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11:03 - 11:08――這裡只有一個硫酸根――X
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11:08 - 11:15然後得到兩個鐵(Fe)
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11:15 - 11:16這個分子有兩個鐵(Fe)
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11:16 - 11:18它有3個硫酸根
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11:21 - 11:22然後加水
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11:26 - 11:29我做得就是用X替換酸根
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11:29 - 11:32現在我們可以像原子一樣對待酸根
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11:32 - 11:34那麽我們就可以來配平方程式了
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11:34 - 11:36看 左手邊
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11:36 - 11:37我們有幾個鐵呢？
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11:37 - 11:39有兩個鐵
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11:39 - 11:41這邊也是有兩個鐵
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11:41 - 11:45乍眼看上去鐵是配平了
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11:45 - 11:48然後我們來處理氧
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11:48 - 11:51如果我們這有三個氧
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11:52 - 11:52讓我用另一種顏色來寫
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11:52 - 12:00而這裡只有一個氧
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12:00 - 12:03注意 酸根裏也有一些氧
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12:03 - 12:06但是酸根作爲整體在一起
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12:06 - 12:09所以我們單獨對待它
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12:09 - 12:11我們也想在右手邊有3個氧
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12:11 - 12:13所以在這寫一個3
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12:13 - 12:14唉呀媽呀
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12:20 - 12:21我們寫一個3在這
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12:21 - 12:24現在這裡也有3個氧了
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12:24 - 12:29最後 我們來考慮氫
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12:36 - 12:37來算算 這裡有幾個氫
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12:37 - 12:41在右手邊 總共是6個
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12:41 - 12:43這有6個氫
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12:43 - 12:443乘以2
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12:44 - 12:47然後我們希望這邊也是6個氫
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12:47 - 12:49我們要有3個這樣的分子
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12:49 - 12:51嗯 最後來看看酸根
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12:51 - 12:52就是那個X
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12:52 - 12:54我們這有3個X
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12:57 - 13:01很幸運 這邊也是3個X了
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13:01 - 13:03所以我們的方程就這樣配平了
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13:03 - 13:05而酸根 我們要換回去
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13:05 - 13:06而酸根 我們要換回去
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13:06 - 13:09就是把X替換回去
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13:09 - 13:14然後我們就得到了1分子的氧化鐵(Fe2O3)
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13:14 - 13:16加3分子的硫酸 H2SO4
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13:16 - 13:22我剛把X用SO4替換了
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13:22 - 13:29――產物是這些分子
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13:32 - 13:34我剛替換了X
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13:35 - 13:40最後加3分子水
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13:40 - 13:41再來做一個
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13:41 - 13:44然後我們就完成了這些配平的例子
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13:44 - 13:46二氧化碳(CO2) 加氫氣(H2)
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13:46 - 13:48得到甲烷(CH4) 和水(H2O)
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13:48 - 13:52讓我們先解決碳
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13:52 - 13:53在這有1個碳 1個碳在另一邊
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13:53 - 13:54這些碳很和諧
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13:54 - 13:55再來考慮氧
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13:55 - 13:57這裡有兩個氧
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13:57 - 13:59這邊有1個氧
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13:59 - 14:02我想有兩個氧所以在這裡寫一個2
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14:02 - 14:04最後來解決氫
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14:04 - 14:06因爲它最容易配
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14:06 - 14:07還不影響其他原子
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14:07 - 14:11這裡有兩個 以及4個
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14:11 - 14:14加4個 對吧？
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14:14 - 14:16我在這有4個氫
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14:16 - 14:18這裡有4個氫
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14:18 - 14:21所以左手邊就有8個氫
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14:21 - 14:22所以我在這寫一個4
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14:22 - 14:24所有例子都做完了
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14:24 - 14:27不管怎樣 希望你們覺得這些有用
- Title:
- Balancing Chemical Equations
- Description:
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- Video Language:
- English
- Team:
Khan Academy
- Duration:
- 14:28
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Fran Ontanaya edited Chinese (Traditional, Taiwan) subtitles for Balancing Chemical Equations |