この実験について
化学反応では原子が生成されたり消滅したりすることはなく、並び替えられるだけです。反応を選び、それぞれの化学式の前にある係数を変えて、分子モデルと原子の数がどのように変わるかを見てみましょう。両側で各元素の原子数が同じになれば、化学反応式の係数はそろっています。水を作る反応からプロパンの燃焼まで、10種類の反応があるので、簡単なものから始めて段階的に学べます。
学習目標
- 化学反応式では、なぜ両側の各種類の原子数が同じでなければならないのか説明しましょう
- 化学式における係数と下付きの数字の違いを説明しましょう
- 係数を調整して化学反応式のバランスを取り、最小の整数比にしましょう
- 係数をそろえた化学反応式と質量保存の法則を関連づけましょう
使い方
- 1反応1から始めましょう。原子数の表示で、両側の水素原子と酸素原子の数を数えてください。
- 2プラスボタンとマイナスボタンで係数を一度に1つずつ変え、どの行が緑色になるか確認しましょう。
- 3すべての行が緑色になったら、係数すべてを同じ数で割れないことを確認しましょう。
- 4反応物と生成物の質量を比べてから、次の反応に進みましょう。
モデル
前提条件
- 各係数は1から9までの整数です。係数が1の場合、化学反応式には書きません。
- 分子モデルは、各化学式にどの原子が含まれているかを示します。イオン化合物と金属は、実際の結晶格子ではなく、単一の化学式単位として描かれています。
- 標準相対原子質量を用い、各係数がその数のモルを表すものとして質量を計算します。
授業で試してみましょう
- Q1H₂ + O₂ → H₂O を H₂ + O₂ → H₂O₂ に変えても、なぜ反応式の係数をそろえたことにならないのでしょうか？
- Q2メタンの燃焼では、どの元素を最後にそろえるのが最も簡単ですか？また、それはなぜですか？
- Q3鉄が酸素と反応するときは、係数を4、3、2にする必要があります。最初に2、1.5、1を試すと、なぜ役に立つのでしょうか？
- Q4水の反応式の係数を4、2、4にしてみましょう。これはつり合っていますか？化学者がそれでも2、1、2を好むのはなぜでしょうか？
よくある質問
化学式の小さい数字は変えてもいいですか？
いいえ。下付きの数字は、その物質が何であるかを示します。H₂Oは水ですが、H₂O₂は過酸化水素です。変えられるのは前に付ける係数だけです。
化学反応式をすばやくつり合わせる方法はありますか？
まず、反応物側と生成物側でそれぞれ1種類の物質にしか現れない元素をつり合わせます。水素と酸素は終わりに近い段階まで残し、O₂のように単体で現れる元素は最後につり合わせます。
化学反応式がつり合っているときだけ、質量が一致するのはなぜですか？
質量は原子から生じます。左辺のすべての原子が右辺にも現れるなら、全質量は同じでなければなりません。これが質量保存の法則です。