作者wnin (爱哭鬼)
看板Chemistry
标题[高中] 复杂的化学方程式系数的平衡
时间Sun May 22 04:38:01 2022
想请教版上的大大
这是学生问我的坊间高中化学模拟分科测验的题目
(为了避免侵犯出版社智慧财产权，我删除了题目前面的长篇阅读，但不影响作答)
https://imgur.com/a/y79sPnx
(很明显题目本身有瑕疵，(C)和(D)选项竟然一模一样)
(这本模拟题本有问题之处也不是只有这里...)
以下是出版社的官方解答
https://imgur.com/a/uuItcb3
针对a+b+c的最简单整数解
解答给的答案是
4KNO3 + 7C + 1S → 3CO2 + 3CO + 2N2 + 1K2CO3 + 1K2S
但是我觉得
4KNO3 + 6C + 1S → 4CO2 + 1CO + 2N2 + 1K2CO3 + 1K2S
这样也是可以接受的
我自己对於aKNO3 + bC + cS → dCO2 + eCO + fN2 + gK2CO3 + hK2S的平衡系数推导过
程如下
https://imgur.com/a/39OA3BU
我觉得只有使用五种原子(K、N、O、C、S)数目的反应前後守恒
就算再加上氧化数的上升量=氧化数的下降量
(但氧化数的守恒基本上也只能算是原子数目守恒的变形)
只有五个条件，根本不足以解出a:b:c:d:e:f:g:h的最简单整数解
所以这一题我觉得没有合适的答案
想请教版上的强者我的推导过程有没有不恰当或观念不正确之处
我学过完整的高中化学和大一普通化学(课本是Zumdahl的Chemical Principles)
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 180.217.34.165 (台湾)
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Chemistry/M.1653165483.A.FFE.html
※ 编辑: wnin (180.217.34.165 台湾), 05/22/2022 04:59:40
※ 编辑: wnin (180.217.34.165 台湾), 05/22/2022 05:14:57
1F：→ faniour: 懒得列式子了，或是你自己列出来给别人看看。氧化数的变 05/22 06:30
2F：→ faniour: 化是基於电子转移数目的守恒，哪来的算是原子数目守恒的 05/22 06:30
这个我另外找时间公开回文，因为我自己也是写了这题以後
突然发现氧化数的平衡其实与原子数目的平衡其实是相同的
也就就是我用氧化数的平衡，并没有办法帮我多增加新的限制条件来解未知元
(假设我的化学平衡只需要平衡电中性的物质，没有阴阳离子)
3F：→ faniour: 变形？你怎麽不说他们还都是质量守恒还有质能守恒的变形 05/22 06:30
4F：→ faniour: ？都叫守恒了，随时随地遵守不然守恒是说好玩的吗？ 05/22 06:30
5F：→ faniour: 你的答案左边6个碳只产生右边5个碳，剩下的人间蒸发？你 05/22 06:36
6F：→ faniour: 的原子数目守恒真的变形了，要怎麽让别人接受？ 05/22 06:36
7F：→ faniour: 抱歉我误解你的意思，是我看错 05/22 06:51
没关系的，请放轻松，因为我也会犯错
我在Chemistry版发了好几篇求救文，都是您回覆最多
非常感激!!
※ 编辑: wnin (180.217.34.165 台湾), 05/22/2022 07:10:11
8F：→ faniour: 我自己写了一次，8个系数，6个方程式，加上最简整数比勉 05/22 07:39
9F：→ faniour: 强算上一个限制，只能得到参数式，无法得到唯一答案。 05/22 07:39
我在想如果您可以试着使用五个使用原子数目守恒的方程式
经过方程式的列运算以後，可以得到氧化数平衡的那个方程式
也就是说，氧化数的平衡并没有构成新的限制条件
仍然只有五个方程式要解八个未知元
※ 编辑: wnin (180.217.34.165 台湾), 05/22/2022 07:52:42
10F：→ faniour: 氧化数不会得到新的资讯，因为硫的那组没有跟碳产成产物 05/22 07:55
11F：→ faniour: ，氧又重头到尾都-2 05/22 07:55
12F：→ faniour: 所以氧跟硫变成数量上需要资讯但价数上资讯不足…. 05/22 07:57
13F：→ faniour: 想起来我高中的时候也有碰到类似的题目，不过过了这麽久 05/22 08:06
14F：→ faniour: 还是有这样的题目XD。以火药来说，爆炸会产生氧债，就是 05/22 08:06
15F：→ faniour: 反应过於剧烈燃烧不完全，产物处於氧化不足的状态，伴随 05/22 08:06
16F：→ faniour: 大量气体释放。以火药的特性来看答案较接近一点。但我想 05/22 08:06
17F：→ faniour: 真实世界应该介於几种最简结果之间 05/22 08:06
18F：→ faniour: 另外你所指的氧化数的变化常常与原子数变化得到同样的关 05/22 08:16
19F：→ faniour: 系式，我可以理解，反应式的电子守恒，所以必然有某些物 05/22 08:16
20F：→ faniour: 质需要反应出价数变化才能维持中性。最後电子转移数的变 05/22 08:16
21F：→ faniour: 化自然包含在原子数的守恒里面。 05/22 08:16
22F：→ faniour: 所以，抱歉一开始没有细想真的太过於武断了 05/22 08:37
23F：推 sunev: 原式可看成以下三个反应式的任意组合 05/23 07:12
24F：→ sunev: a: 2KNO3 + 3C + S → 3CO2 + N2 + K2S 05/23 07:12
25F：→ sunev: b: 2KNO3 + 4C → 3CO + N2 + K2CO3 05/23 07:13
26F：→ sunev: c: 4KNO3 + 5C → 3CO2 + 2N2 + 2K2CO3 05/23 07:13
27F：→ sunev: 出版社的解为 a+b ，你给的解为 a+(b+c)/3 05/23 07:13
28F：推 blue010679: 除了原子数外 还要氧化还原守恒喔 05/25 15:32