イントロ
反応の前後で原子を保存する
化学式は固定し、前の係数を動かす
化学反応式では、反応物と生成物に含まれる各元素の原子数が等しくなるように係数を付けます。係数は最も簡単な整数比にします。
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定義
化学反応式の係数
- 教科書では
- 化学式の前に置き、反応に関わる粒子や物質量の個数比を表す数です。
- 言いかえると
- 水素と酸素から水ができる反応では、H₂とO₂とH₂Oという物質の化学式は変えません。2H₂ + O₂ → 2H₂Oとすると、左右のH原子は4個ずつ、O原子は2個ずつになります。係数1は普通省略します。
公式
原子数を保存した反応式
状態記号も添えると、反応時の物質の状態が分かります。
水の生成
2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)
反応前後でH原子4個、O原子2個が保存されています。
- (g)気体
- (l)液体
使うときのコツ
温度などにより水蒸気なら状態は(g)になり得るため、与えられた条件を読みます。
解くコツ
複雑な化学式をもつ物質から係数をいったん設定し、単体のO₂やH₂を後で合わせます。最後に全元素と最大公約数を確認します。
手順
係数合わせの手順
- 1
反応物と生成物の正しい化学式を書き、下付き数字を固定する
- 2
左右で各元素の原子数を数え、複雑な物質から係数をいったん設定する
- 3
単体分子など残った元素を合わせる
- 4
全元素が保存され、係数が最小整数比かを確認する
比較
| 操作 | 意味 | 可否 |
|---|---|---|
| 2H₂Oと書く | H₂Oが2単位 | 係数調整として可 |
| H₂O₂へ変える | 別物質の過酸化水素になる | 係数合わせでは不可 |
| 係数2:1:2 | 粒子数・物質量の比 | 最小整数比として可 |
操作2H₂Oと書く
- 意味
- H₂Oが2単位
- 可否
- 係数調整として可
操作H₂O₂へ変える
- 意味
- 別物質の過酸化水素になる
- 可否
- 係数合わせでは不可
操作係数2:1:2
- 意味
- 粒子数・物質量の比
- 可否
- 最小整数比として可
係数を変えることと化学式を変えることでは、表す物質そのものが違います。
例
- 場面
- Al(s) + O₂(g) → Al₂O₃(s)の係数を最小整数比でそろえる。
- 順に考えると
- 生成物Al₂O₃を2個とすると、Alは4個、Oは6個です。反応物をAl 4個、O₂ 3個にすれば左右が一致するため、4Al(s)+3O₂(g)→2Al₂O₃(s)です。係数4、3、2の最大公約数は1です。
- ここが結論
- 完成形は4Al(s) + 3O₂(g) → 2Al₂O₃(s)です。AlとOをそれぞれ別に数えて検算します。
注意
化学式の下付き数字を直さない
確認
確認テスト
Q1
N₂ + H₂ → NH₃を最小整数比で整えた係数はどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
反応前後で元素ごとの原子数を保存する
- 2
化学式は変えず、式の前の係数だけを調整する
- 3
係数は最も簡単な整数比にする
- 4
最後に全元素を独立に数えて検算する
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