逐步配平化学方程式

可以改变的是系数，不能改变的是下标

每个化学式确定一种物质的组成。H₂O 总是有两个氢原子和一个氧原子；把它改成 H₂O₂ 描述的是过氧化氢，那是另一种化合物。因此，配平只能通过系数来完成，系数是写在化学式前面的数，表示每种物质有多少个化学式单元参与反应。

配平后的方程式两边每种元素的原子数相同。因为原子保持其质量，所以反应物的总质量也就等于生成物的总质量，这提供了一个有用的独立检查。出现离子时，左边的电荷总和也必须等于右边的电荷总和。

系数写成能使方程式配平的最小整数。4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O 已经配平，但不是最简形式；除以 2 得到 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O。系数 1 不用写出来。

避免原地打转的观察顺序

观察法在遵循固定顺序时效果最好，因为配平一种元素可能会打乱您已经处理好的另一种元素。下面的顺序把出现在多个化学式中的元素推后，尤其是 O₂ 或金属这样的单质，因为改变单质的系数不会影响其他任何东西。

最后的核对最重要。列出每种元素在两边的原子数，把每个下标乘以系数，再乘以括号外的任何下标。这只需要一分钟，却几乎能发现每一个疏漏。

• 为每种物质写出正确的化学式，包括双原子单质（H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂、Br₂、I₂），之后不要再更改。
• 给最复杂的化学式一个试探系数 1。
• 配平只出现在一种反应物和一种生成物中的元素。
• 把原封不动通过反应的多原子离子当作单个整体来配平。
• 接着配平氢和氧，最后配平单质。
• 如有分数，把所有系数乘以分母来消去，然后约简为最小整数。
• 核对两边每种元素的原子数以及总电荷。

例题：2-丙醇的燃烧

2-丙醇（异丙醇）C₃H₈O 在氧气中燃烧，生成二氧化碳和水：C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O。给 C₃H₈O 系数 1。碳出现在一种反应物和一种生成物中，所以 3 个 C 需要 3 个 CO₂。氢同理：8 个 H 需要 4 个 H₂O。

氧放在最后，因为 O₂ 是单质。右边现在有 3 × 2 + 4 × 1 = 10 个 O 原子。燃料本身已提供 1 个 O，所以 O₂ 必须提供 9 个原子，系数为 9/2。全部乘以 2，得到 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O。

核对：C 6 = 6；H 16 = 16；O 左边为 2 + 18 = 20，右边为 12 + 8 = 20。使用修约到两位小数的 IUPAC 标准原子量（C 12.01，H 1.01，O 16.00）进行的质量检查，对所示的物质的量也是一致的：反应物为 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g，生成物为 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g。

一个常见的疏忽是忘记燃料内部的氧原子，对每个 C₃H₈O 写成 5 O₂。核对会立刻暴露它：左边 11 个 O 原子，右边 10 个。

把多原子离子当作整体

当硫酸根、硝酸根或磷酸根这样的多原子离子在两边原封不动地出现时，把它当作一个整体来计数，而不是分别计数其中的原子。这样可以简化记账，并避免最常见的计数错误，即忘记括号外的下标会乘以括号内的所有原子：Ca(NO₃)₂ 含有 2 个 N 和 6 个 O。

例题：氢氧化钡与磷酸反应，生成磷酸钡和水，Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O。从 Ba₃(PO₄)₂ 开始。它含有 3 个 Ba，所以用 3 个 Ba(OH)₂；含有 2 个磷酸根，所以用 2 个 H₃PO₄。

对于水，可以把它看作 H–OH：每个分子由酸中的一个 H 和碱中的一个 OH 形成。左边现在有 3 × 2 = 6 个 OH 基团和 2 × 3 = 6 个酸性 H 原子，所以生成 6 个 H₂O：3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O。核对：Ba 3 = 3；P 2 = 2；H 6 + 6 = 12 且 6 × 2 = 12；O 6 + 8 = 14 且 8 + 6 = 14。

只有当离子保持完整时，才使用整体法。例如，如果硝酸根在氧化还原反应中转化为 NO，就必须分别计数氮和氧。

配平离子方程式中的电荷

离子方程式可能原子配平了却仍然是错的。考虑把铝金属放入铜(II)离子溶液中：Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s)。两边各有一个 Al 和一个 Cu，但电荷左边是 2+，右边是 3+。

每个 Al 原子失去 3 个电子，每个 Cu²⁺ 离子得到 2 个。最小公倍数是 6，所以 2 个 Al 与 3 个 Cu²⁺ 反应：2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s)。电荷：左边 3(2+) = 6+，右边 2(3+) = 6+；原子 Al 2 = 2，Cu 3 = 3。

电子不会出现在总反应方程式中，因此电荷不相等就总是意味着方程式尚未配平：某个系数有误，或者缺少 H⁺、OH⁻ 或 H₂O 等物种。对于更复杂的氧化还原方程式，尤其是在酸性或碱性溶液中，半反应法比观察法更可靠。

适用于难办方程式的代数法

有些方程式，通常是一种元素最终出现在多种生成物中的氧化还原反应，用观察法很难配平。给每个系数指定一个字母，每种元素写一个方程，将其中一个字母设为 1，然后求解。以高锰酸钾和盐酸为例：a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O。

钾给出 a = c；锰给出 a = d；氧给出 4a = f；氢给出 b = 2f；氯给出 b = c + 2d + 2e。设 a = 1，得到 c = 1，d = 1，f = 4，b = 8，然后 8 = 1 + 2 + 2e，所以 e = 5/2。乘以 2：2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O。核对：两边都是 K 2、Mn 2、O 8、H 16 和 Cl 16。

如果把一个字母设为 1 之后，各元素的方程仍然留下一个系数无法确定，则说明该方程式有不止一种独立的配平形式。这通常意味着它合并了两个独立的反应，需要额外的化学信息，例如每个半反应中哪种物种被氧化、哪种被还原，才能选出正确的那一种。

配平错误以及能发现它们的核对

下面每个错误都能被同一个最终核对发现，即逐个元素核对，然后核对电荷。把核对作为每个方程式固定的最后一行，而不是可有可无的附加步骤。

如果核对总是在同一种元素上失败，请回到观察顺序，检查是否过早地配平了这种元素。

• 为了强行配平而改动下标，例如把水写成 H₂O₂。把每个化学式与您最初的未配平方程式进行比较。
• 把双原子单质写成单个原子，例如写成 O 而不是 O₂。
• 忘记对括号内的原子乘以括号外的数，结果把 Ba₃(PO₄)₂ 算成有 4 个 O 而不是 8 个。
• 在最终答案中留下分数，或者带有公因数的系数。
• 在含离子的方程式中只配平了原子，没有配平电荷。
• 先配平单质，然后在每次其他改动之后又不得不重做。