化学反応式のつくり方!未定係数法のやり方まで

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化学の計算で絶対に必要になるのが「化学反応式」です。化学反応式が作れないと、化学変化と量的な関係がまったく見えてきません。今日は化学で最も重要な化学反応式のつくり方について学習していきましょう。

化学反応式のつくり方

化学反応式をつくるときに重要なルールがあります。それは、化学変化の前後で原子の数を一致させることです。化学反応式で言うと、矢印→の左右で原子の数が等しくなるように化学式の前に係数をつけないといけません。

化学反応式のつくり方は、自己流でも構いませんが、次の3つのパターンがあるように思われます。

  1. 複雑な化学式の物質の係数を1とする方法
  2. 炭化水素の化学反応式のつくり方
  3. 未定係数法

基本的に1~2の方法で化学反応式をつくることができます。3は時間がかかるので、どうしても化学反応式が作れないときで時間に余裕があるときだけ使うようにしましょう。

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複雑な化学式の物質の係数を1とする方法

水の電気分解で、複雑な化学式の物質の係数を1とする方法のやり方を説明します。水を電気分解すると、陰極から水素H2、陽極から酸素O2が発生します。

  • H2O→水素H2+酸素O2

このとき、矢印→の左側にある水の化学式が一番複雑な化学式になります。なので、H2Oの化学式の前の係数を1とします。そうすると、原子の数を合わせるために、

  • 1H2O→1H21/2O2

という式ができます。分数を消すために両辺を2倍して、

  • 2H2O2H21O2

という化学反応式が完成します。ほとんどの化学反応式はこのやり方で係数をつけることができるようになっています。

炭化水素の化学反応式のつくり方

CH4やC2H6などの化学式を持つ物質を炭化水素といいます。炭化水素の化学反応式のつくり方を知っていれば、早く化学反応式を完成させることができるのでマスターしてください。ブタンC3H8の例で紹介します。

炭化水素であるC3H8を空気中で燃焼すると、空気中の酸素O2と反応し、二酸化炭素CO2と水H2Oが発生します。

  • ブタンC3H8+酸素O2→二酸化炭素CO2+水H2O

このときの係数のつけ方は、炭化水素のCの数だけCO2、Hの数の半分だけH2Oができると覚えておきましょう。右辺のCO2とH2Oの係数が決まれば、その中にCO2なら2個の酸素原子が、H2Oなら1個の酸素原子が含まれます。したがって、

  • C3H8+O23CO24H2O
    をまずつくって
  • C3H85O2→3CO2+4H2O
    と係数をつけます。

エタンC2H6の場合は、

  • C2H6+O22CO2+3H2O
    とまずつくって
  • C2H6+7/2O2→2CO2+3H2O
    両辺を2倍にして
  • 2C2H6+7O24CO2+6H2O
    とします。

未定係数法

未定係数法は、複雑な化学反応式の係数をつけるときに使います。アンモニアNH3と酸素O2が反応し、一酸化炭素COと水H2Oができる化学反応式で紹介します。

  • aNH3+bO2cNO+dH2O
    それぞれの係数を文字にし、それぞれの原子について方程式をつくります。
  • N原子について a=c
  • H原子について 3a=2d
  • O原子について 2b=c+d
  • 任意の文字を1にします。 a=1とすると、
  • a=1、c=1、d=3/2、、b=5/4 となり全て4倍にすると
  • 4NH3+5O24NO+6H2O となります。
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