在日常的学习和实验中,我们经常会遇到一些化学反应方程式的配平问题。其中,铝与氢氧化钠(NaOH)以及水(H₂O)之间的反应是一个典型的例子。这个反应不仅涉及金属与碱性物质的相互作用,还涉及到氧化还原的过程。因此,正确地配平方程式显得尤为重要。
首先,我们需要了解这个反应的基本原理。当铝(Al)投入到氢氧化钠溶液中时,会发生一个置换反应,生成偏铝酸钠(NaAlO₂)和氢气(H₂)。这一过程可以表示为:
\[ 2Al + 6H_2O + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2↑ \]
接下来,我们将详细分析如何对上述化学方程式进行配平:
第一步:确定反应物和生成物
在这个反应中,反应物包括铝(Al)、水(H₂O)和氢氧化钠(NaOH),而生成物则是偏铝酸钠(NaAlO₂)和氢气(H₂)。
第二步:检查原子守恒
为了确保反应前后各元素的原子数目相等,我们需要逐一检查每种元素的数量是否平衡。
- 铝(Al):反应前有2个铝原子,反应后也有2个铝原子。
- 氧(O):反应前共有6个氧原子(来自3个水分子中的氧),反应后同样有6个氧原子(2个NaAlO₂分子中的氧)。
- 氢(H):反应前有8个氢原子(6个来自水,2个来自NaOH),反应后也有8个氢原子(3个H₂分子中的氢)。
- 钠(Na):反应前有2个钠原子(来自NaOH),反应后也有2个钠原子(2个NaAlO₂分子中的钠)。
通过以上分析可以看出,所有元素的原子数都在反应前后保持一致,说明该化学方程式已经处于平衡状态。
第三步:验证并书写最终结果
最后,再次确认整个方程式是否符合质量守恒定律,并将其完整地书写出来:
\[ 2Al + 6H_2O + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2↑ \]
此即为铝与氢氧化钠及水反应的化学方程式及其配平方法。通过这种方法,我们可以准确地理解和表达这一化学过程,为进一步研究相关领域的知识奠定坚实的基础。