Расстановка коэффициентов в уравнениях реакций
Водород и кислород образуют воду только в соотношении 2 : 1 : 2, поскольку одной молекулы O₂ хватает на две молекулы воды.
Перетащи, чтобы повернуть. Для изменения масштаба прокрути колёсико или сведи и разведи два пальца.
Запиши горение водорода как H₂ + O₂ → H₂O и посчитай атомы. Слева два атома водорода и два атома кислорода. Справа два атома водорода, но лишь один атом кислорода. Один атом кислорода пропал, а это невозможно. По закону сохранения массы в обеих частях уравнения должно быть одинаковое число атомов каждого элемента. Такое уравнение называют уравненным.
Меняй коэффициенты, но не индексы
Есть соблазнительный короткий путь: заменить H₂O на H₂O₂, и число атомов кислорода сразу совпадёт. Но H₂O₂ является пероксидом водорода, другим веществом. Уравнение тогда будет описывать реакцию, которая не происходит. Индексы определяют состав каждого вещества. Менять можно только коэффициенты. Поставь 2 перед H₂O: справа окажутся 4 атома водорода и 2 атома кислорода. Кислород уравняли, водород ещё нет. Поставь 2 и перед H₂: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Теперь с обеих сторон по четыре атома водорода и по два атома кислорода.
Подбор коэффициентов
В большинстве школьных уравнений коэффициенты можно подобрать: пробовать их в разумном порядке и пересчитывать атомы после каждого изменения. Несколько приёмов ускоряют работу. Начни с элемента, который входит только в одно вещество с каждой стороны. Простые вещества вроде O₂, H₂ или Fe оставь напоследок: изменение их коэффициента не затрагивает другие элементы. Если группа атомов, например NO₃ или SO₄, переходит в продукты без изменений, считай её единым целым. В конце снова проверь каждый элемент и убедись, что коэффициенты являются наименьшими возможными целыми числами.
Попробуй уравнять горение пропана. Этот газ продают в туристических баллонах, часто в смеси с бутаном: C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O. Начни с углерода: трём атомам слева соответствуют 3CO₂. Теперь водород: для восьми атомов нужны 4H₂O. Посчитай кислород справа: 3 × 2 + 4 × 1 = 10 атомов, значит, слева нужны 5O₂. Уравнение: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O. В OpenStax тем же способом разбирают образование оксида азота(V) из азота и кислорода и получают 2N₂ + 5O₂ → 2N₂O₅.
Если получились дроби
Иногда самый быстрый способ даёт дробный коэффициент. Горение водорода с образованием одного моля воды можно записать как H₂ + ½O₂ → H₂O. В таблицах энергии сгорания такую запись часто используют, поскольку значения приводят на моль топлива. Чтобы получить целые числа, умножь каждый коэффициент на 2. Приём работает и для этанола: в C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O коэффициенты уже целые. А ржавление железа, записанное как 2Fe + 1½O₂ → Fe₂O₃, превращается в 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃.
Лаборатория сообщает, если уравнение уравнено, но коэффициенты можно сократить. В 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O число атомов совпадает, однако все коэффициенты делятся на 2, поэтому принята запись 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Обе записи задают одно соотношение; просто принято использовать меньшие числа.
| Элемент | Слева: C₃H₈ + 5O₂ | Справа: 3CO₂ + 4H₂O |
|---|---|---|
| C | 1 × 3 = 3 | 3 × 1 = 3 |
| H | 1 × 8 = 8 | 4 × 2 = 8 |
| O | 5 × 2 = 10 | 3 × 2 + 4 × 1 = 10 |
- Расставь коэффициенты: N₂ + H₂ → NH₃. Каков коэффициент перед H₂?
- Расставь коэффициенты: C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O. Каков коэффициент перед O₂?
- Расставь коэффициенты: Fe + O₂ → Fe₂O₃. Каков коэффициент перед Fe?
- Что НЕЛЬЗЯ делать при расстановке коэффициентов?
- Менять индекс
- Менять коэффициент
- Ставить коэффициент 2
- Умножать все коэффициенты на 2
- Уравнено ли уравнение 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O?
- Да, но коэффициенты нужно разделить на 2
- Нет, не сходится кислород
- Нет, не сходится водород
- Да, и это обычная форма записи
- Расставь коэффициенты: H₂O₂ → H₂O + O₂. Каков коэффициент перед O₂?
- Расставь коэффициенты: Al + O₂ → Al₂O₃. Каков коэффициент перед Al₂O₃?
- Какой элемент обычно лучше уравнивать последним?
- Тот, который входит в простое вещество, например O₂
- Углерод в топливе
- Любой элемент в двух продуктах
- Самый тяжёлый элемент
- Расставь коэффициенты: C₂H₅OH + O₂ → CO₂ + H₂O. Каков коэффициент перед H₂O?
- Приведи H₂ + ½O₂ → H₂O к целым коэффициентам. Каков коэффициент перед H₂O?
- В уравненном уравнении число атомов каждого элемента одинаково с обеих сторон.
- Меняй только коэффициенты; индексы определяют состав вещества.
- Начинай с элементов, входящих в одно вещество с каждой стороны. Простые вещества вроде O₂ оставляй напоследок. Используй наименьшие целые коэффициенты.
Источники курса (14)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 1.2 law of conservation of matter, 1.3 chemical change (rust, combustion, cooking and rotting)
- 4.1 balancing by inspection (CH4 + 2O2, 2H2O to 2H2 + O2, 2N2 + 5O2 to 2N2O5)
- 4.2 precipitation (PbI2 from KI and Pb(NO3)2, AgCl insoluble)
- redox (Na + Cl2, copper wire in silver nitrate)
- combustion, 5.1 specific heat of water 4.184 J/g °C, 5.3 enthalpy (ΔH < 0 exothermic; ΔHc CH4 −890.8, H2 −285.8, ethanol −1366.8, methanol −726.1 kJ/mol; 1.00 L isooctane 33,100 kJ; ozone formation endothermic)
- 12.2 factors affecting rates (sodium and iron in air, calcium and sodium in water, sawdust, rate roughly doubles per 10 °C, phosphorus in pure oxygen, air about 20% oxygen, H2O2 decomposition)
- 12.5 collision theory and Arrhenius equation (R = 8.314 J/mol/K, catalytic converters)
- 12.7 catalysis and enzymes
- NIST Chemistry WebBook methane ΔcH°gas −890.7 ± 0.4 kJ/mol (webbook.nist.gov)
- NIST CODATA Avogadro constant 6.022 140 76 × 10²³ mol⁻¹ exact (physics.nist.gov)
- IUPAC CIAAW abridged standard atomic weights (H 1.0080, C 12.011, N 14.007, O 15.999, Na 22.990, Ca 40.078, Fe 55.845, Sn 118.71; ciaaw.org)
- ACS International Historic Chemical Landmark, The Chemical Revolution of Antoine-Laurent Lavoisier (acs.org, Traité élémentaire de chimie 1789, quotation on conservation of mass)
- Lavoisier, memoir on the calcination of tin in closed vessels, Mémoires de l'Académie Royale des Sciences for 1774, published 1777 (via web.lemoyne.edu/giunta/classicalcs/lavoisier.html)
- PubChem sodium bicarbonate and acetic acid pages (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov).
Проверено: 2026-10-17