python化学公式配平_如何用矩阵知识配平化学方程式？

谢邀，如果只是高中化学的话，那么这种“矩阵知识配平化学方程式”只是奇技淫巧，没什么意义。不过跳出高中水平的话，还是有些意义的，比如一些第三方库或者小程序配平化学方程式多是用的这个方法。另外矩阵能看出一些问题的数学本质——配平本来就是解方程组的问题加上一点点擦边的化学知识。

我知道这个是因为化院同学做C语言/Python的大作业时，很多人会做“化学小帮手”，其中基本都包括了“配平方程式”小程序，具体操作是网上抄个配平方程式的代码或者直接调用bce库，再加上个用户界面，就很像模像样了。这个去搜索能找到很多，第一次见的时候我也是不明觉厉，啧啧称奇，后来才知道原来是这么玩的。

思路大概是这样的。比如

，归边写成

，归边是很常见的操作，之前讲过，归到那一边对配平而言无所谓。请问这一步是如何得到的，那个连乘符号是怎么用的?www.zhihu.com

先找到元素矩阵：C₂H₅OHO₂-CO₂-H₂O

C20-10

H600-2

O12-2-1

即

设配平系数的向量是

让程序解AX=0，再加上最简正整数比的要求，求出的X就是方程的系数。这个方法一般是算方程复杂的反应的，上面这个例子体现不出这个方法的意义。

当然，有的时候需要一点点“场外”内容。比如经常被问的高锰酸钾和双氧水的问题。完全依赖程序的话，矩阵法配平这种方程是不如化合价升降法的。为什么高锰酸根与过氧化氢只能 2：5？www.zhihu.comMnO₄⁻H₂O₂H⁺- Mn²⁺- O₂- H₂O

Mn100-100

O4200-2-1

H02100-2

电荷-101-200

即使没学过矩阵知识应该也能看出来，和Mn和电荷相关的约束方程不涉及H₂O₂，O₂和H₂O，所以这个方程组有和Mn无关的“平凡解”

，这个解对应了双氧水分解的反应。所以矩阵法会给出两个系数向量的线性组合(限制不够，无穷多解)，相当于下面两个化学方程式的叠加，反正是给不出2:5的。

这个问题一直都存在，比如前面提到过的第三方库bce(怎么玩知乎上应该有人介绍过)，这个库面对类似高锰酸钾+过氧化氢的问题就很无力。下图中这个方程配平系数里果不其然地出现了Xa和Xb。建议大计基老师再遇到化院同学用这个做大作业的话，就直接让他们测试高锰酸钾和过氧化氢的反应。

这个bug也是法矩阵配平的标志。

有一些教材会讲用矩阵的知识快速解出AX=0的方法，以此说明用矩阵知识配平化学方程式的优越性，我觉得意义不大，复杂的方程交给计算机就好了，而且一般也就高中化学纠结在配平问题上，而高中化学方程式的系数一般也很简单。下面这种看起来就很夸张的反应也没必要掌握。

上图中第二个就是之前举的乙醇氧化的例子，系数是(1，3，2，3)，程序处理起来就没什么压力了。

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