還記得上次我們學習過

化學反應僅為原子的重新排列組合，

反應前後，

原子不會憑空出現、

也不會憑空消失，

會遵守質量守恆、原子不滅與電荷守恆的原則；

因此，一個化學方程式左右兩邊的原子數目及種類

均不會變化，

利用這些原則

就能幫助我們平衡化學方程式。

平衡化學方程式有幾種常見的方式，

包含觀察法、代數法及氧化數法。

接下來將帶你學習

如何使用觀察法及代數法。

首先要介紹最常使用的觀察法，

利用觀察法平衡係數時，

第一步是選擇方程式中較複雜，

含有較多原子種類的物質，

將其係數定為1，

再利用原子不滅，

先平衡「箭號兩邊只出現一次」的原子，

如果方程式中有離子，

則須利用電荷守恆，

來平衡箭號兩邊的電荷，

之後，再平衡出現次數較多的其他原子，

最後將所有係數化成最簡單整數比

就完成平衡了。

讓我們實際練習一遍吧！

首先檢視這個方程式中的所有物質，

找出最複雜、含有最多原子種類的物質，

可以發現二鉻酸鉀

含有三種不同原子，

是這個方程式中最複雜的化合物，

將它的係數訂為1。

接著可以觀察到

二鉻酸鉀中的鉀、鉻、氧

都只在箭號左右兩邊出現一次，

依序進行平衡。

當二鉻酸鉀係數訂為1後，

左邊有兩個鉀，

那右邊也要兩個鉀，

所以氯化鉀的係數為2；

而左邊有兩個鉻，

右邊的氯化鉻係數應為2；

接著左邊氧有七個，

所以右邊水的係數為7。

當水的係數確定後，

可以知道右邊有14個氫，

反推回左邊也要有14個氫，

因此氯化氫的係數為14

最後再檢查氯是否已達原子不滅，

左邊有14個氯，

右邊氯化鉻係數為2，

會提供2乘3總共6個氯，

氯化鉀係數也為2，

會提供2個氯，

14減6減2為6，

還缺6個氯，

也就知道氯氣係數應為3，

整個化學方程式就平衡完成啦！

接下來挑戰一下難度更高的化學式！

銅和濃硝酸反應，

產生硝酸銅、一氧化氮及水的反應式。

回憶剛剛練習的觀察法，

第一步把最複雜物質的係數訂為1，

此反應式中最複雜的是硝酸銅，

我們就把硝酸銅的係數訂為1，

銅的係數也會是1。

接著若要平衡氧，

會發現氧同時出現在三個地方；

想平衡氮，

也發現氮不只出現在一個地方，

好像沒辦法利用觀察法順利平衡，

這個時候該怎麼辦呢？

這時候可以利用數學的代數技巧，

因為反應式會遵守原子不滅及電荷守恆的法則，

我們可以假設係數為未知數，

再利用兩法則來平衡化學式。

首先假設每個物質的係數

分別為a、b、c、d、e。

假設完未知數後，

再利用原子不滅及電荷守恆來列出式子。

先看銅原子，

左邊有a乘以1個銅原子，

會等於右邊c個銅原子；

氫原子左邊有b個，

等於右邊2e個氫原子；

再來是氮原子，

左邊有b個，

等於右邊有2c加d個氮原子；

最後看氧原子，

左邊3b等於右邊6c加d加e個氧原子。

現在我們列出四個方程式，

好像沒辦法求出五個未知數？

但是沒關係，

因為方程式係數可以等比例調整。

利用四個方程式，

就能得到五個未知數的比例關係，

再調整成最簡單整數比。

接著就讓我們一步步求出未知數間的比例關係。

首先要減化方程式中未知數的關係，

我們發現第三式和第四式

都有b、c、d的關係，

我們將第三式乘以3，

得到3b等於6c加3d，

代入第四式中，6c加3d等於6c加d加e，

將6c消掉，

整理後就得到2d等於e，

d比e等於1比2。

再利用第二式，

得到b比d比e等於4比1比2。

知道b、d、e的比例之後，

再看第三式，

將b等於4d代入，

得4d等於2c加d，

所以c等於二分之三d，

最後從第一式中知道a等於c，

所以a也等於二分之三d。

現在我們知道五個未知數的關係，

a比b比c比d比e，

即二分之三 比 4 比 二分之三 比 1 比 2。

最後代回我們的方程式，

別忘了方程式係數比要為最簡單整數比，

所以將係數同乘以2，

就能得到係數比為3比8比3比2比4啦！

你答對了嗎？

這個反應式用觀察法不太容易平衡，

所以要利用剛剛學到的代數法。

假設每個物質的係數分別為a、b、c、d、e、f，

利用原子不滅，

列出未知數之間的關係。

現在我們列了四個關係式。

還能不能再列出一個關係式呢？

這個反應式中有離子，

所以可運用電荷守恆的概念，

將係數乘上電荷，

再列出一個方程式。

利用原子不滅及電荷守恆得到五個式子，

可求得這六個未知數的比例關係。

我們可以仿造上一題的方法，

先令a=1，

再求得其他未知數與a的比例關係。

根據第一式，d也等於1。

再來觀察第二式和第三式都有b和e，

將第三式乘以2

得到4b等於2e後，

代入第二式，

得到4a加4b等於4b加f，

消去4b後，

4a等於f，

所以f等於4。

得出f後，代到第四式中，

就得出c等於8。

最後利用第五式，

負a減2b加c等於2d，

將已知代入，

得到負1減2b加8等於2，

整理後求出

b等於二分之五，

再代回第三式，

解出e等於5。

現在六個未知數的比例關係都解出來了。

別忘了，

最後記得將係數化為最簡單整數比，

才算完成平衡哦！

其中二氧化碳的係數是10。

最後教你一個小技巧，

可以減少未知數

進而簡化運算過程。

首先像觀察法一樣，

選一個較複雜的物質，

將過錳酸根離子的係數訂為1，

右邊錳離子的係數也會為1，

而剩下的物質

再用未知數假設，

如此一來只剩下四個未知數，

運算過程會較簡單且快速哦！

最後幫你做個整理！

平衡化學反應式可以利用觀察法或代數法，

其步驟如畫面所示。

只要多加練習，

就會越來越熟練喔！Bye bye