不確定系數化學方程式研究論文

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摘要不確定系數化學方程式是指在反應物和生成物相同的條件下，化學方程式的系數是不確定不唯一的。分析其原因，就是將兩個簡單的同時發生的或先后發生的化學方程

式乘以不同的系數后加合造成的。采取“一對一”的方法可解決不確定系數化學方程式的書寫問題。

關鍵詞化學方程式探討

在化學學科領域，化學方程式很重要。所謂化學方程式就是用反應物和生成物的化學式來說明化學反應的始態和終態的式子。一個化學方程式就是對一個（或同時發生的幾個，或先后發生的幾個）化學反應本質的揭示。在一般情況下，化學反應中各物質總是按照一定的比例進行，一定的質量比，或者一定的物質的量之比，或者一定的微粒數目之比等。也就是說，一定條件下，化學反應中各反應物總是按照一定的比例進行，生成物也滿足一定的比例。因此，表示化學反應的化學方程式各反應物和各生成物總是按照一定的計量系數書寫，而且系數是確定的、唯一的，遵循質量守恒定律。很少出現在一定條件下的同一反應，書寫化學方程式時系數不確定、不唯一的情況，即反應物和生成物完全相同，但有許多或無數個不同系數的化學方程式。

下面是作者搜集和整理的幾個不確定系數化學方程式，并對其進行分析和探討。

1不確定系數化學方程式舉例

例1：HClO3→O2↑+Cl2↑+H2O+HClO4，化學方程式可以寫成：

3HClO3=2O2↑+Cl2↑+H2O+HClO4

5HClO3=O2↑+Cl2↑+H2O+3HClO4

7HClO3=7O2↑+3Cl2↑+3H2O+HClO4

11HClO3=5O2↑+3Cl2↑+3H2O+5HClO4

13HClO3=4O2↑+3Cl2↑+3H2O+7HClO4……

以上化學方程式，反應物和生成物相同，均符合質量守恒、電子守恒（或化合價升降總數相等）等原則，化學方程式書寫沒有錯誤。但是，系數不確定不唯一，將這類化學方程式叫做不確定系數化學方程式。

不確定系數化學方程式還有許多。

例2：KMnO4+KI+H2SO4→MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O，系數可以是：2，5，5，2，2，1，3，5；或8，15，17，8，5，5，9，17；或12，35，33，12，15，5，21，33，……

例3：Cu2S+HNO3→Cu(NO3)2+CuSO4+NO2↑+NO↑+H2O，系數可以是：1，8，1，1，4，2，4；或2，14，2，2，5，5，7；或3，26，3，3，15，5，13……

例4：CuSO4→CuO+SO3↑+SO2↑+O2↑，系數可以是：3，3，1，2，1；或4，4，2，2，1；或5，5，3，2，1……

2不確定系數化學方程式的特征

經分析發現，不確定系數化學方程式具有以下特征。

2.1反應物或生成物比較復雜。在HClO3→O2↑+Cl2↑+H2O+HClO4的反應中，HClO3既是氧化劑又是還原劑，氧化產物有O2和HClO4。氯元素化合價有升有降，化合價降低生成Cl2，化合價升高生成HClO4，同時，還有氧元素化合價升高生成O2。在KMnO4+KI+H2SO4→MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O的反應中，氧化產物有兩種I2和KIO3。在Cu2S+HNO3→Cu(NO3)2+CuSO4+NO2↑+NO↑+H2O的反應中，還原產物有兩種NO2和NO。在CuSO4→CuO+SO3↑+SO2↑+O2↑中，既有硫酸銅加熱的分解產物CuO和SO3，又有氧化、還原產物。在NaOH+H2S→NaHS+Na2S+H2O反應中，酸堿中和反應產物有NaHS、Na2S和H2O。

2.2一個反應可以看作由幾個反應加合而得到。中國論文聯盟-例如：HClO3→O2↑+Cl2↑+H2O+HClO4，可以看作：

4HClO3=5O2↑+2Cl2↑+2H2O和7HClO3=Cl2↑+H2O+5HClO4乘以不同的系數加合而成。

例如：KMnO4+KI+H2SO4→MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O可以看作:中國論文聯盟

2KMnO4+10KI+8H2SO4=2MnSO4+5I2+6K2SO4+8H2O和6KMnO4+5KI+9H2SO4=6MnSO4+5KIO3+3K2SO4+9H2O乘以不同的系數加合而成。

例如：Cu2S+HNO3→Cu(NO3)2+CuSO4+NO2↑+NO↑+H2O可以看作:

第一個化學方程式Cu2S+12HNO3=Cu(NO3)2+CuSO4+10NO2↑+6H2O和另一個化學方程式3Cu2S+16HNO3=3Cu(NO3)2+3CuSO4+10NO↑+8H2O乘以不同的系數加合而成。

2.3可以用待定系數法分析。

用待定系數法分析和配平這些化學方程式時，發現某幾個物質的系數會構成多元一次方程，方程的解不確定，所以系數不確定、不唯一。

如：CuSO4→CuO+SO3↑+SO2↑+O2↑，用待定系數法分析，aCuSO4→bCuO+cSO3↑+dSO2↑+eO2↑，根據原子守恒列方程如下：

解方程組得：d=2e，d和e構成二元一次方程，方程的解不確定，所以，化學方程式的系數不確定、不唯一。

3化學方程式出現不確定系數的原因分析

先看一下兩個等式的變換。①a=b，②c=d。將①式和②式左右分別相加，得：a+c=b+d。將①×2和②式左右分別相加，得：2a+c=2b+d。將②×2和①式左右分別相加，得：a+2c=b+2d……。將①式和②式分別乘以不同的系數之后加合，就可以得到無數個等式。本來很簡單的兩個等式，由于乘了不同的系數后進行加合，可以得到不同的無數個等式。化學方程式也一樣，可以看作是等式。如果將兩個化學方程式乘以不同的系數再加合，也可以得到不同的無數個化學方程式。

所以，化學方程式出現系數不確定的原因，就是將兩個簡單的同時發生的或先后發生的化學方程式乘以不同的系數后加合造成的。

4不確定系數化學方程式中存在的問題

4.1將簡單問題復雜化。給化學分析、研究和應用帶來不便。

4.2掩蓋了某些化學反應的本質。例如，Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2，2H2O2=2H2O+O2↑，前后發生的兩個反應，前一個是復分解反應，后一個是氧化還原反應。后一反應中，2molH2O2中的2mol氧原子給了H2O，另2mol氧原子給了O2，H2O2自身發生氧化還原反應，既是氧化劑又是還原劑。將兩個方程式加合之后，中間產物H2O2沒有了，方程式變為：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，表面上看似乎是Na2O2發生自身氧化還原反應，既是氧化劑又是還原劑，2molNa2O2中的2mol氧原子給了O2，另2mol氧原子給了NaOH，與事實不相符合，掩蓋了化學反應的本質。顯然，該反應過程分兩步用化學方程式表示出來，更清楚，更能揭示反應的本質。

4.3給化學方程式配平和實際應用帶來不便。在化學知識傳授、普及以及實際應用過程中，增大難度。尤其在工業生產和科學實驗中，各物質的計量系數不確定，困難就很大。

5對不確定系數化學方程式書寫的建議

解決化學方程式系數不確定的辦法是“一對一”。即，有多個氧化產物或還原產物的化學反應，一種氧化產物對應一種還原產物分別寫出化學方程式；有多個氧化劑或還原劑的化學反應，一種氧化劑對應一種還原劑分別寫出化學方程式；前后發生的化學反應，分步表示；同時發生的化學反應，分別表示。這樣一來，簡明扼要，一目了然，就不會出現不確定系數的問題了，寫出的化學方程式的系數就是確定的唯一的。建議除非特殊需要，不要輕易將同時發生的幾個化學反應的方程式加合，也不要輕易將前后發生的幾個化學反應方程式加合。