【裏技】未定係数法で化学反応式をつくる方法！理解せずに作れる！

こんにちは。

受験化学の入試問題で化学反応式を書くというものがありますよね。

普通は、酸塩基、弱酸遊離、酸化還元、のような知識を使って化学反応式を作っていきます。ただ受験勉強において、詳しく反応の流れを覚えていなかったり、無機化学の工業的製法のように無理矢理起こす反応で作れなかったりする時に、意外と使えます。

こういう複雑な化学反応式を作る最後の手段が本記事で解説する未定係数法です。別に難しいノウハウではないのですが、きっちり理解しておきましょう。

ちなみに、大学受験でどういう問題の時に使うかというと、「ヨードホルム反応の化学反応式を作れ！」とかの時は有用ですよ。

未定係数法で化学反応式を作るための手順

この手順で未定係数法で化学反応式を作ります。これはいちいち手順を説明するより具体的に手順を見てもらったほうが絶対に早いので、実際にやってみましょう。

この問題できっちり未定係数法のやり方を学んでいきましょう。

1.化学反応に登場する物質の係数を文字式で置く

今回の例題の場合はすでに完成しています。

この状態にしましょう！

2.左辺と右辺で元素ごとに関係式を作る

そして、次に元素ごとに着目します。左辺と右辺で原子の数は変わりません。この原理原則を使って１つずつ関係式を作っていきます。

元素ごとにというのがどういうことを示すのかを学んでみてください。

Cuに着目

すると、まず左辺のCuの係数はaです。そして化学反応式で左辺と右辺の数は同じであるので、右辺のCuの数cですので、

a=cとなります。

Hに着目

左辺のHの係数は、左辺b、右辺のHの係数はdH₂Oだから2dです。よって、

b=2dとなります。

Nに着目

HNO₃のNですので、左辺のNの数はb個、右辺はCu(NO₃)₂とNOなので、2c+e個です。よって

b=2c+e 

Oに着目

HNO₃のOですので、左辺のOの数は3b個、右辺のH₂OとNOのOです。

3b=6c+d+e

これらの式をまとめると

a=c・・・①
b=2d・・・②
b=2c+e・・・③
3b=d+e・・・④

となります。

3.１つの文字を１とする（登場回数が多いもの）

a=c・・・①
b=2d・・・②
b=2c+e・・・③
3b=d+e・・・④

このうち一番登場人物が多いのは、bですので、bを１とします。①、②、③、④にb=1を代入していきます。

するとd=1/2と言う事がわかります。（計算過程は画像）

これより、

a=3/8
b=1
c=3/8
d=1/2
e=1/4

となります。

4.文字の答えを元の式に代入し分数を排除する

これを手順①で作った式へ代入していきます。すると、

3/8Cu+HNO₃→3/8Cu(NO₃)₂+1/2H₂O+1/4NO

となります。両辺の分数を消すために８を掛けます。

3Cu+8HNO₃→3Cu(NO₃)₂+4H₂O+2NO

となります

【実践演習】ヨードホルム反応の化学反応式の係数の空欄を未定係数法で埋めよう

画像の模型はヨードホルムです。

このような空欄補充の問題なんかで未定係数法を使うことができます。ちなみに、アセトアルデヒドがギ酸ナトリウムとヨードホルムに１対１対応するのはヨードホルム反応を理解していればすぐわかります。

このままにしておきます。

これらを解くとa=3,b=4,c=3,d=3となる。

このようになります。

未定係数法の解法手順まとめ

すご〜く使える訳ではないけど、時々使うことができるのがこの未定係数法です。知っておいて損はないでしょう。

ただし、本記事の趣旨とは違いますが、今回出した例題の２つとも未定係数法に頼らずとも自分の力で書き出せるようにしておくことの方が大事です。

化学反応式が書けることは非常に重要です。これ以外にイオン反応式というものもあります。

たまに入試に出るんですが、あまり書ける人がいません。簡単なのに人によっては書けず、最後の最後に失点してしまいます。

イオン反応式はやり方さえ知っていれば簡単に書くことができます。

イオン反応式とは？裏ワザ的書き方を徹底解説！