學科教育論文-對不確定系數(shù)化學方程式的探討摘要不確定系數(shù)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(shù)是不確定不唯一的。分析其原因，就是將兩個簡單的同時發(fā)生的或先后發(fā)生的化學方程式乘以不同的系數(shù)后加合造成的。采取“一對一”的方法可解決不確定系數(shù)化學方程式的書寫問題。關(guān)鍵詞化學方程式探討在化學學科領(lǐng)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(tài)和終態(tài)的式子。一個化學方程式就是對一個（或同時發(fā)生的幾個，或先后發(fā)生的幾個）化學反應本質(zhì)的揭示。在一般情況下，化學反應中各物質(zhì)總是按照一定的比例進行，一定的質(zhì)量比，或者一定的物質(zhì)的量之比，或者一定的微粒數(shù)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(shù)書寫，而且系數(shù)是確定的、唯一的，遵循質(zhì)量守恒定律。很少出現(xiàn)在一定條件下的同一反應，書寫化學方程式時系數(shù)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(shù)個不同系數(shù)的化學方程式。下面是作者搜集和整理的幾個不確定系數(shù)化學方程式，并對其進行分析和探討。1不確定系數(shù)化學方程式舉例例1：HClO3O2+Cl2+H2O+HClO4，化學方程式可以寫成：3HClO3=2O2+Cl2+H2O+HClO45HClO3=O2+Cl2+H2O+3HClO47HClO3=7O2+3Cl2+3H2O+HClO411HClO3=5O2+3Cl2+3H2O+5HClO413HClO3=4O2+3Cl2+3H2O+7HClO4以上化學方程式，反應物和生成物相同，均符合質(zhì)量守恒、電子守恒（或化合價升降總數(shù)相等）等原則，化學方程式書寫沒有錯誤。但是，系數(shù)不確定不唯一，將這類化學方程式叫做不確定系數(shù)化學方程式。不確定系數(shù)化學方程式還有許多。例2：KMnO4+KI+H2SO4MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O，系數(shù)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+HNO3Cu(NO3)2+CuSO4+NO2+NO+H2O，系數(shù)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：CuSO4CuO+SO3+SO2+O2，系數(shù)可以是：3，3，1，2，1；或4，4，2，2，1；或5，5，3，2，12不確定系數(shù)化學方程式的特征經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，不確定系數(shù)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HClO3O2+Cl2+H2O+HClO4的反應中，HClO3既是氧化劑又是還原劑，氧化產(chǎn)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+H2SO4MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O的反應中，氧化產(chǎn)物有兩種I2和KIO3。在Cu2S+HNO3Cu(NO3)2+CuSO4+NO2+NO+H2O的反應中，還原產(chǎn)物有兩種NO2和NO。在CuSO4CuO+SO3+SO2+O2中，既有硫酸銅加熱的分解產(chǎn)物CuO和SO3，又有氧化、還原產(chǎn)物。在NaOH+H2SNaHS+Na2S+H2O反應中，酸堿中和反應產(chǎn)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。例如：HClO3O2+Cl2+H2O+HClO4，可以看作：4HClO3=5O2+2Cl2+2H2O和7HClO3=Cl2+H2O+5HClO4乘以不同的系數(shù)加合而成。例如：KMnO4+KI+H2SO4MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O可以看作:2KMnO4+10KI+8H2SO4=2MnSO4+5I2+6K2SO4+8H2O和6KMnO4+5KI+9H2SO4=6MnSO4+5KIO3+3K2SO4+9H2O乘以不同的系數(shù)加合而成。例如：Cu2S+HNO3Cu(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(shù)加合而成。2.3可以用待定系數(shù)法分析。用待定系數(shù)法分析和配平這些化學方程式時，發(fā)現(xiàn)某幾個物質(zhì)的系數(shù)會構(gòu)成多元一次方程，方程的解不確定，所以系數(shù)不確定、不唯一。如：CuSO4CuO+SO3+SO2+O2，用待定系數(shù)法分析，aCuSO4bCuO+cSO3+dSO2+eO2，根據(jù)原子守恒列方程如下：解方程組得：d=2e，d和e構(gòu)成二元一次方程，方程的解不確定，所以，化學方程式的系數(shù)不確定、不唯一。3化學方程式出現(xiàn)不確定系數(shù)的原因分析先看一下兩個等式的變換。a=b，c=d。將式和式左右分別相加，得：a+c=b+d。將2和式左右分別相加，得：2a+c=2b+d。將2和式左右分別相加，得：a+2c=b+2d。將式和式分別乘以不同的系數(shù)之后加合，就可以得到無數(shù)個等式。本來很簡單的兩個等式，由于乘了不同的系數(shù)后進行加合，可以得到不同的無數(shù)個等式?；瘜W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(shù)再加合，也可以得到不同的無數(shù)個化學方程式。所以，化學方程式出現(xiàn)系數(shù)不確定的原因，就是將兩個簡單的同時發(fā)生的或先后發(fā)生的化學方程式乘以不同的系數(shù)后加合造成的。4不確定系數(shù)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(zhì)。例如，Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2，2H2O2=2H2O+O2，前后發(fā)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(fā)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(chǎn)物H2O2沒有了，方程式變?yōu)椋?Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，表面上看似乎是Na2O2發(fā)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(zhì)。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(zhì)。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(yè)生產(chǎn)和科學實驗中，各物質(zhì)的計量系數(shù)不確定，困難就很大。5對不確定系數(shù)化學方程式書寫的建議解決化學方程式系數(shù)不確定的辦法是“一對一”。即，有多個氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物的化學反應，一種氧化產(chǎn)物對應一種還原產(chǎn)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