化学方程式配平

这个在线计算器使用代数方法配平化学反应方程。

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Timur

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Wanghong

创建: 2022-02-02 11:22:04, 最后更新: 2022-02-02 11:27:00
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配平化学方程式有几种方法:

  1. 检查法,或 "打与试 "法
  2. 代数法
  3. Arcesio Garcia提出的方法
  4. 氧化数变化法
  5. 离电子法,或半反应法

最后两个用于氧化还原反应。

这种化学方程式平衡器使用代数法——这对于手工计算来说通常是相当复杂的,然而,它非常适合计算机程序。

代数法的基础是质量守恒定律——物质既不能被创造也不能被毁灭。因此,化学方程式两边的每种原子的数量必须相同。平衡化学方程式是确保物质守恒的过程。所以,你只需要建立一组代数方程,表达参与反应的每种元素的原子数,然后求解。因此,这种方法可用于任何类型的化学反应(包括氧化还原反应)。

让我举例说明这个方法。

观察下列反应:
FeCl_2+Na_3PO_4=Fe_3(PO_4)_2+NaCl

我们从引入未知系数开始:
x_1FeCl_2+x_2Na_3PO_4=x_3Fe_3(PO_4)_2+x_4NaCl

然后我们用未知数来写出每种元素的平衡方程:
对于 Fe: x_1*1=x_3*3
对于 Cl: x_1*2=x_4*1
对于 Na: x_2*3=x_4*1
对于 P: x_2*1=x_3*2
对于 O: x_2*4=x_3*8

它们会形成一个线性方程组:
\begin{cases}x_1-3x_3=0; \\2x_1-x_4=0;\\3x_2-x_4=0;\\x_2-2x_3=0;\\4x_2-8x_3=0;\end{cases}

我们在此有5个方程4个未知数,然而,最后一个方程取决于第4个方程,所以它可以省略。

现在我们可以把这个系统写成矩阵形式:
\begin{array}{|cccc|c|}  1 &  0 &  -3 &  0 & 0 \\  2 &  0 &  0 &  -1 & 0 \\  0 &  3 &  0 &  -1 & 0 \\ 0 &  1 &  -2 &  0 & 0 \\ \end{array}

该系统可以用高斯消去法求解。当然,你不能期望未知量的数目总是等于方程的数目。然而,高斯消去法实际上可以找到任意数量的方程和未知数的解。我已经创建了一个特殊的计算器,它实现了高斯消去方法– The General Solution of a System of Linear Equations using Gaussian elimination –以适合化学反应的形式。简而言之,它只保留所有分数,最后得到一个整数解。

因此,下面的计算器只是简单地分析了化学反应,创建一个线性方程组,并将其输入上述的高斯消去计算器。然后使用返回的解来显示已平衡的方程。

注意:元素名称中的第一个字符始终使用大写字母,第二个字符始终使用小写字母,就像元素周期表中那样。比较:Co—钴和CO—一氧化碳。因此,Na3PO4 是正确的表达形式,na3po4 是错误的表达形式。

PLANETCALC, 化学方程式配平器

化学方程式配平器

平衡的化学方程式
 

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