植物利用光合作用将二氧化碳(mathrm(CO)_2)和水(mathrm(H)_2mathrm(O))转化成葡萄糖(mathrm(C)_6mathrm(H)_(12)mathrm(O)_6)和氧气(mathrm(O)_2),该反应的化学方程式为x_1mathrm(CO)_2 + x_2mathrm(H)_2mathrm(O) arrow x_3mathrm(O)_2 + mathrm(C)_6mathrm(H)_(12)mathrm(O)_6,为使该反应达到平衡,x_1=______,x_2=______,x_3=______。A. 3,3,3B. 6,4,6C. 3,3,4D. 6,6,6
A. 3,3,3
B. 6,4,6
C. 3,3,4
D. 6,6,6
题目解答
答案
解析
本题考查化学方程式配平的知识,解题思路是根据化学反应前后原子种类和数目不变的原则来确定化学方程式中各物质的化学计量数。
步骤一:分析碳原子守恒
在化学反应中,反应前后碳原子的数目是不变的。
在方程式右边葡萄糖$\mathrm{C}_6\mathrm{H}_{12}\mathrm{O}_6$中碳原子的数目为$6$个,而在方程式左边二氧化碳$\mathrm{CO}_2$是唯一含碳原子的物质,设$\mathrm{CO}_2$的化学计量数为$x_1$,那么$x_1$个$\mathrm{CO}_2$分子中碳原子的数目为$x_1$个。
根据碳原子守恒可得:$x_1 = 6$。
步骤二:分析氢原子守恒
同样,反应前后氢原子的数目也保持不变。
在方程式右边葡萄糖$\mathrm{C}_6\mathrm{H}_{12}\mathrm{O}_6$中氢原子的数目为$12$个,在方程式左边水$\mathrm{H}_2\mathrm{O}$是唯一含氢原子的物质,设$\mathrm{H}_2\mathrm{O}$的化学计量数为$x_2$,那么$x_2$个$\mathrm{H}_2\mathrm{O}$分子中氢原子的数目为$2x_2$个。
根据氢原子守恒可得方程$2x_2 = 12$,
解方程$x_2=\frac{12}{2}=6$。
步骤三:分析氧原子守恒
反应前后氧原子的数目同样不变。
在方程式左边,$x_1$个$\mathrm{CO}_2$分子中氧原子的数目为$2x_1$个,$x_2$个$\mathrm{H}_2\mathrm{O}$分子中氧原子的数目为$x_2$个,所以左边氧原子总数为$2x_1 + x_2$个;
在方程式右边,$x_3$个$\mathrm{O}_2$分子中氧原子的数目为$2x_3$个,葡萄糖$\mathrm{C}_6\mathrm{H}_{12}\mathrm{O}_6$中氧原子的数目为$6$个,所以右边氧原子总数为$2x_3 + 6$个。
将$x_1 = 6$,$x_2 = 6$代入氧原子守恒方程$2x_1 + x_2 = 2x_3 + 6$中,得到$2\times6 + 6 = 2x_3 + 6$,
即$12 + 6 = 2x_3 + 6$,
$18 = 2x_3 + 6$,
移项可得$2x_3 = 18 - 6$,
$2x_3 = 12$,
解得$x_3 = 6$。