Чтобы уравнять химическое уравнение методом баланса, нужно определить коэффициенты, обеспечивающие равенство числа атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения. Рассмотрим уравнение:
P + KOH + H₂O → PH₃ + KH₂PO
Шаг 1. Определение состава веществ
- Фосфор (P) является реагентом.
- Калий (K) присутствует в составе гидроксида калия (KOH) и в продукте KH₂PO.
- Водород (H) содержится в воде (H₂O), гидроксиде калия (KOH), фосфине (PH₃) и KH₂PO.
- Кислород (O) содержится в воде, KOH и KH₂PO.
Шаг 2. Баланс фосфора
В левой части уравнения у нас 1 атом фосфора (P), а в правой части он участвует в двух соединениях: PH₃ и KH₂PO. Пусть их коэффициенты будут x для PH₃ и y для KH₂PO. Таким образом, общее количество атомов фосфора в правой части уравнения равно x + y.
В левой части у нас 1 атом фосфора, что означает:
x + y = 1.
Шаг 3. Баланс калия
Калий (K) присутствует только в KOH (реагент) и KH₂PO (продукт). Пусть коэффициент перед KOH будет z, а перед KH₂PO — y. Количество атомов калия в левой и правой частях должно быть равным:
z = y.
Шаг 4. Баланс водорода
В правой части водород содержится в PH₃ (3x атома) и KH₂PO (2y атома). В левой части водород содержится в KOH (z атомов) и H₂O (2 воды). Таким образом, получаем уравнение:
z + 2w = 3x + 2y.
Шаг 5. Баланс кислорода
Кислород присутствует в KOH (1 атом на молекулу) и H₂O (1 атом на молекулу) в левой части, а в правой части — только в KH₂PO (1 атом на молекулу). Таким образом:
z + w = y.
Шаг 6. Решение системы уравнений
Теперь у нас есть система из четырех уравнений:
- x + y = 1
- z = y
- z + 2w = 3x + 2y
- z + w = y
Подставим z = y из второго уравнения в остальные:
- x + y = 1
- z = y
- y + 2w = 3x + 2y
- y + w = y
Упростим третье уравнение:
2w = 3x + y.
Из четвёртого уравнения видно:
w = 0.
Теперь система выглядит так:
- x + y = 1
- z = y
- y = 3x + y.
Решим первое уравнение:
x = 1 - y.
Подставим x = 1 - y во второе уравнение:
.