普通化学/化学方程式

化学方程式是用来描述化学反应的方便、标准化系统。它包含以下信息。

• 消耗的反应物和形成的产物的类型
• 反应物和产物的相对量
• 反应物和产物上离子的电荷
• 每种物质的物理状态（例如，固体、液体）
• 反应条件（例如，温度、催化剂）

最后两点是可选的，有时会被省略。

方程式的解剖

${\hbox{H}}_{2(g)}+{\hbox{Cl}}_{2(g)}\to 2{\hbox{HCl}}_{(g)}$

氢气和氯气会剧烈反应生成氯化氢气体。上面的方程式说明了这个反应。反应物氢和氯写在了左边，产物（氯化氢）写在了右边。HCl 前面的数字 2 表示每消耗 1 分子氢气和氯气，就会生成 2 分子 HCl。H 下标中的 2 表示每分子氢气中含有 2 个氢原子。最后，每个物种下标的 (g) 符号表示它们是气体。

反应物种

化学反应中的物种是一个通用术语，用来指代原子、分子或离子。一个物种可以包含多种化学元素（例如，HCl 包含氢和氯）。化学方程式中的每个物种都以

${\hbox{E}}_{x(s)}^{y}$

E是元素的化学符号，x是该元素在该物种中的原子数，y是电荷（如果它是离子），(s)是物理状态。

括号中的符号（在每个物种下标中）表示每个反应物或产物的物理状态。对于 ACS 样式，状态在基线上排版，不改变大小。

• (s) 表示固体
• (l) 表示液体
• (g) 表示气体
• (aq) 表示水溶液（即溶解在水中）

例如，乙醇将被写成${\hbox{C}}_{2}{\hbox{H}}_{6}{\hbox{O}}_{(l)}$，因为每个分子包含 2 个碳、6 个氢和 1 个氧原子。镁离子将被写成${\hbox{Mg}}^{2+}$，因为它具有双正（“二加”）电荷。最后，铵离子将被写成${\hbox{NH}}_{4}^{+}$，因为每个分子包含 1 个氮和 4 个氢原子，并且具有 1+ 的电荷。

系数

每个物种前面的数字具有非常重要的含义——它们表示反应原子的相对量。每个物种前面的数字被称为系数。例如，在上面的方程式中，一个 H₂ 分子与一个 Cl₂ 分子反应生成两个 HCl 分子。这也可以解释为摩尔（即 1 mol H₂ 和 1 mol Cl₂ 生成 2 mol HCl）。

重要的是，质量守恒定律不被违反。方程式两边每种类型的原子数量必须相同。系数可用于在两边保持相同数量的原子

$2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}$

如果计算原子数，你会发现两边都有四个氢原子和两个氧原子。这些系数允许我们平衡方程式；如果没有它们，方程式中的原子数将不正确。平衡方程式是下一章的主题。

其他信息

有时，方程式中会提供有关化学反应的其他信息（例如温度或其他反应条件）。这些信息通常写在方程式右边或反应箭头上方。一个简单的例子是冰的融化。

${\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}+heat\to {\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}$, 可以写成 ${\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}{\xrightarrow {heat}}{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}$

反应通常涉及催化剂，催化剂是不被消耗的加速反应的物质。催化剂通常写在箭头上方。一个完美的例子是光合作用。在植物细胞中，一种叫做叶绿素的物质将阳光转化为食物。反应写成

$6{\hbox{CO}}_{2}+6{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}+sunlight{\xrightarrow {chlorophyll}}{\hbox{C}}_{6}{\hbox{H}}_{12}{\hbox{O}}_{6}+6{\hbox{O}}_{2}$

例子

${\hbox{CH}}_{4(g)}+2{\hbox{O}}_{2(g)}\to {\hbox{CO}}_{2(g)}+2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}$	这是甲烷气体 (CH4) 在氧气 (O2) 中燃烧形成二氧化碳和水的方程式：分别为 CO2 和 H2O。请注意使用系数来遵守物质守恒定律。
${\hbox{Pb}}_{(aq)}^{2+}+2{\hbox{I}}_{(aq)}^{-}\to {\hbox{PbI}}_{2(s)}$	这是一个沉淀反应，其中溶解的铅阳离子和碘阴离子结合形成固态黄色碘化铅沉淀（一种离子固体）。
$2{\hbox{SO}}_{2(g)}+2{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{5(s)}\to 2{\hbox{SO}}_{3(g)}+4{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}$ $4{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{(s)}+{\hbox{O}}_{2(g)}\to 2{\hbox{V}}_{2}{\hbox{O}}_{5(s)}$	这两个方程式涉及一个催化剂。它们一个接一个地发生，使用五氧化二钒将二氧化硫转化为三氧化硫。如果你仔细观察，你会发现钒催化剂参与了反应，但并没有被消耗掉。它既是反应物，也是产物，但它是反应发生的必要条件，使其成为催化剂。
$2{\hbox{SO}}_{2(g)}+{\hbox{O}}_{2(g)}{\xrightarrow {V_{2}O_{5}}}2{\hbox{SO}}_{3(g)}$	如果我们将这两个方程式加在一起，我们可以取消掉两边都出现的项。最终的方程式更简单，更易懂（尽管最初的一对方程式更准确地描述了反应的进行方式）。