化学方程式是化学学科的“语言”，它简洁地描述了化学反应的本质。掌握化学方程式的书写、配平和理解是学习化学的基础。本文精选了基础化学方程式中的典型题目，并进行详细解析，帮助读者巩固知识，提升解题能力。
一、 化学方程式的书写与配平
1.1 基本概念
化学方程式是用化学式表示化学反应的式子。它必须遵循两个基本原则：
- 质量守恒定律：反应前后原子的种类和数目不变。
- 客观事实：反应物和生成物必须符合化学反应的实际可能性。
1.2 题目精选与解析
题目1： 请写出铁在氧气中燃烧的化学方程式，并配平。
解析：
- 写出反应物和生成物：铁（Fe）在氧气（O₂）中燃烧，生成四氧化三铁（Fe₃O₄）。
- 反应物：Fe, O₂
- 生成物：Fe₃O₄
- 写出未配平的方程式：
Fe + O₂ → Fe₃O₄ - 配平：使用最小公倍数法或观察法。
- 观察氧原子：左边有2个氧原子，右边有4个氧原子。最小公倍数是4。因此，左边O₂的系数应为2。
- 方程式变为：
Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ - 现在观察铁原子：右边有3个铁原子，左边只有1个。因此，左边Fe的系数应为3。
- 方程式变为：
3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄
- 检查：左边：3个Fe，4个O；右边：3个Fe，4个O。原子守恒。
- 标注反应条件：燃烧通常在点燃条件下进行。
- 最终方程式：
3Fe + 2O₂ \xrightarrow{\text{点燃}} Fe₃O₄
题目2： 配平高锰酸钾（KMnO₄）受热分解的化学方程式。
解析：
- 写出反应物和生成物：高锰酸钾（KMnO₄）受热分解，生成锰酸钾（K₂MnO₄）、二氧化锰（MnO₂）和氧气（O₂）。
- 反应物：KMnO₄
- 生成物：K₂MnO₄, MnO₂, O₂
- 写出未配平的方程式：
KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ - 配平：使用观察法。
- 首先配平钾（K）原子：左边1个K，右边2个K。因此，左边KMnO₄的系数应为2。
- 方程式变为：
2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ - 检查锰（Mn）原子：左边2个Mn，右边K₂MnO₄中有1个Mn，MnO₂中有1个Mn，共2个Mn。已平衡。
- 检查氧（O）原子：左边2×4=8个O；右边K₂MnO₄中有4个O，MnO₂中有2个O，O₂中有2个O，共8个O。已平衡。
- 最终方程式：
2KMnO₄ \xrightarrow{\Delta} K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑（注：加热符号为Δ，氧气为气体，用↑表示）
二、 根据信息书写化学方程式
2.1 解题步骤
- 确定反应物和生成物：根据题目描述，找出参与反应的物质。
- 写出化学式：确保化学式书写正确。
- 配平：使方程式符合质量守恒定律。
- 标注条件和状态：如点燃、加热、催化剂，以及气体（↑）或沉淀（↓）符号。
2.2 题目精选与解析
题目3： 实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，并写出化学方程式。
解析：
- 确定反应物和生成物：锌（Zn）和稀硫酸（H₂SO₄）反应，生成硫酸锌（ZnSO₄）和氢气（H₂）。
- 写出化学式：Zn, H₂SO₄, ZnSO₄, H₂。
- 写出未配平的方程式：
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ - 配平：观察法。
- 左边：1个Zn，2个H，1个SO₄。
- 右边：1个Zn，1个SO₄，2个H。
- 原子已全部平衡。
- 标注条件和状态：该反应在常温下即可进行，氢气为气体。
- 最终方程式：
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑
题目4： 工业上用一氧化碳（CO）在高温下还原赤铁矿（主要成分Fe₂O₃）来炼铁，写出化学方程式。
解析：
- 确定反应物和生成物：一氧化碳（CO）和氧化铁（Fe₂O₃）反应，生成铁（Fe）和二氧化碳（CO₂）。
- 写出化学式：CO, Fe₂O₃, Fe, CO₂。
- 写出未配平的方程式：
CO + Fe₂O₃ → Fe + CO₂ - 配平：使用观察法或最小公倍数法。
- 观察氧原子：左边CO中有1个O，Fe₂O₃中有3个O，共4个O；右边CO₂中有2个O。最小公倍数是4。
- 因此，左边CO的系数应为3（提供3个O），右边CO₂的系数应为2（提供4个O）。
- 方程式变为：
3CO + Fe₂O₃ → Fe + 2CO₂ - 现在观察铁原子：左边Fe₂O₃中有2个Fe，右边应有2个Fe。因此，右边Fe的系数应为2。
- 方程式变为：
3CO + Fe₂O₃ → 2Fe + 2CO₂ - 检查碳原子：左边3个C，右边2个C。不平衡。
- 重新思考：配平Fe₂O₃中的Fe原子（2个），则右边Fe的系数为2。配平氧原子：左边Fe₂O₃有3个O，CO有1个O，共4个O；右边CO₂有2个O，需要2个CO₂（共4个O）。此时，左边CO的系数应为2（因为2个CO₂对应2个CO）。检查碳原子：左边2个C，右边2个C。平衡。
- 正确配平：
2CO + Fe₂O₃ → 2Fe + 2CO₂ - 但通常炼铁反应中，CO的系数为3，Fe₂O₃的系数为1，Fe的系数为2，CO₂的系数为3。让我们重新计算：
- 设方程式为：
aCO + bFe₂O₃ → cFe + dCO₂ - Fe原子平衡：2b = c
- C原子平衡：a = d
- O原子平衡：a + 3b = 2d
- 令b=1，则c=2。代入O原子平衡：a + 3 = 2d。又a=d，所以d + 3 = 2d，得d=3，a=3。
- 因此，配平为：
3CO + Fe₂O₃ → 2Fe + 3CO₂
- 设方程式为：
- 标注条件和状态：高温。
- 最终方程式：
3CO + Fe₂O₃ \xrightarrow{\text{高温}} 2Fe + 3CO₂
三、 化学方程式的计算
3.1 基本步骤
- 设未知数：通常设所求物质的质量为x。
- 写出配平的化学方程式。
- 写出相关物质的相对分子质量和已知量、未知量。
- 列比例式。
- 求解未知数。
- 简明写出答案。
3.2 题目精选与解析
题目5： 实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气。若要制取3.2g氧气，需要多少克高锰酸钾？
解析：
- 写出配平的化学方程式：
2KMnO₄ \xrightarrow{\Delta} K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ - 计算相关物质的相对分子质量：
- KMnO₄：39 + 55 + 4×16 = 158
- O₂：2×16 = 32
- 设未知数：设需要高锰酸钾的质量为x。
- 列比例式：
2KMnO₄ → O₂ 2×158 32 x 3.2g2×158 / 32 = x / 3.2 - 求解：
x = (2×158 × 3.2) / 32 = (316 × 3.2) / 32 = 31.6g - 答案：需要31.6克高锰酸钾。
题目6： 用足量的氢气还原16g氧化铜（CuO），最多可得到多少克铜？ （已知：Cu的相对原子质量为64，O为16）
解析：
- 写出配平的化学方程式：
H₂ + CuO \xrightarrow{\Delta} Cu + H₂O - 计算相关物质的相对分子质量：
- CuO：64 + 16 = 80
- Cu：64
- 设未知数：设可得到铜的质量为x。
- 列比例式：
CuO → Cu 80 64 16g x80 / 64 = 16 / x - 求解：
x = (64 × 16) / 80 = 12.8g - 答案：最多可得到12.8克铜。
四、 高级题型：图像与数据分析
4.1 解题技巧
这类题目通常结合图像或表格数据，要求分析反应过程、判断反应物是否过量、计算生成物质量等。关键在于从图像中提取关键信息（如拐点、平台、斜率），并将其与化学方程式计算相结合。
4.2 题目精选与解析
题目7： 向盛有20g碳酸钙（CaCO₃）的烧杯中加入100g稀盐酸，反应过程中烧杯内物质的总质量随时间变化如图所示（假设图像从t₁开始反应，t₂反应结束）。请计算： （1）生成二氧化碳的质量。 （2）所用稀盐酸中溶质的质量分数。 （已知：CaCO₃的相对分子质量为100，HCl为36.5，CO₂为44）
解析：
- 分析图像：反应开始时总质量为120g（20g+100g）。反应结束后，总质量减少，减少的质量即为逸出的二氧化碳质量。假设图像显示t₂时总质量为115.6g。
- 计算生成二氧化碳的质量：
m(CO₂) = 120g - 115.6g = 4.4g - 写出配平的化学方程式：
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ - 计算参与反应的HCl质量：
- 设参与反应的HCl质量为y。
- 根据方程式：
CaCO₃ + 2HCl → ... + CO₂↑ - 相对分子质量：HCl为36.5，CO₂为44。
- 列比例式：
2HCl → CO₂ 2×36.5 44 y 4.4g2×36.5 / 44 = y / 4.4y = (2×36.5 × 4.4) / 44 = 7.3g
- 计算稀盐酸中溶质的质量分数：
质量分数 = (溶质质量 / 溶液质量) × 100% = (7.3g / 100g) × 100% = 7.3% - 答案： （1）生成二氧化碳的质量为4.4g。 （2）所用稀盐酸中溶质的质量分数为7.3%。
五、 常见错误与注意事项
- 化学式错误：如将氧化铁（Fe₂O₃）写成FeO，或混淆碳酸钙（CaCO₃）和碳酸氢钙（Ca(HCO₃)₂）。
- 配平错误：特别是涉及多元素、多原子团的反应，需仔细检查。
- 条件与状态标注遗漏：如加热（Δ）、点燃、催化剂，以及气体（↑）和沉淀（↓）符号。
- 计算错误：单位不统一、相对分子质量计算错误、比例式列错。
- 忽视反应条件：如氢气还原氧化铜需要加热，而金属与酸反应通常在常温下进行。
六、 总结
化学方程式是连接宏观现象与微观世界的桥梁。通过本篇精选题库的练习，读者应能：
- 熟练书写和配平常见化学反应方程式。
- 根据实验或工业流程正确书写方程式。
- 进行基础的化学计算。
- 分析图像和数据，解决综合性问题。
建议在学习过程中，多动手练习，注重理解反应原理，而不仅仅是记忆方程式。通过不断练习和总结，你一定能牢固掌握化学方程式这一核心工具。