在线基础化学/化学反应
在第 2 章中，我们了解到化学变化会导致一种化学物质转化为具有新的化学和物理性质的不同物质。一种物质转化为另一种物质的过程称为化学反应，并使用化学方程式来描述。在本章中，我们将学习如何书写和配平简单的化学方程式。我们将学习化学反应的基本类型，并学习如何预测这些反应发生时可能形成的产物。我们将考察一种特殊的化学反应，其中一种产物在水中的溶解度很低，并从溶液中沉淀出来。了解溶解度的基本规则很简单，而且可以让我们预测何时可能观察到这种类型的反应。最后，我们将讨论化学反应的能量学，为后面课程中学习反应速率和平衡奠定基础。
在第 2 章中，我们利用物理和化学变化的概念对我们周围环境的变化进行了分类。我们说物理变化会改变物质的外观，但不会改变其分子结构。冰融化，水蒸发，山脉慢慢风化成尘土。所有这些都会改变物质的特性，但不会改变其基本结构。然而，化学变化会导致一种分子物质转化为另一种物质。汽油燃烧，与大气中的氧气发生反应，产生光和热，并将碳基分子转化为二氧化碳气体和水蒸气。当物质像这样结合并发生化学变化时，我们说发生了化学反应。一些化学反应非常明显，例如汽油燃烧，并伴随着热量或光的产生。在其他类型的化学反应中，会产生气体，发生颜色变化，并且透明溶液变得浑浊，最终形成不溶性物质（沉淀物）。化学变化也可能非常隐蔽，只有通过复杂的化学分析才能检测到其发生。
有时化学变化会自发发生，而另一些则需要能量（热量）的输入才能发生。化学反应可以快速发生，例如钠金属在水中的爆炸性反应，也可以非常缓慢地发生，例如铁的生锈或一些金属表面暴露在空气中缓慢形成的锈蚀。在本章中，我们将学习使用化学方程式来表示化学反应。我们将学习如何配平这些方程式，探索反应的类型，并学习如何预测简单反应的产物。所有这些的核心概念是化学方程式。
发生化学变化的过程可以用化学方程式来表示。在化学方程式中，发生化学反应的物质或物质（反应物）的化学式和形成的新物质或物质（产物）的化学式都显示出来，并用一个箭头连接起来。化学方程式中的箭头具有数学中“等号”的属性，因此，在化学方程式中，箭头两侧必须具有相同数量和类型的原子。
反应物 → 产物
以固体碳与氧气反应生成二氧化碳气体为例。该反应的化学方程式可以写成如下所示。图 5.1
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
在这个方程式中，我们使用了(s)和(g)来表示反应时反应物的物理状态（固体和气体）。通常使用的其他缩写包括(l) 表示液体，(aq) 表示反应物或产物溶解在水溶液中。
当我们检查这个方程式时，我们看到箭头两侧都有一个碳原子，并且箭头两侧都有两个氧原子。原子数量和类型在箭头两侧都相同的方程式被称为配平方程式。在书写化学方程式时，要记住那些天然以双原子分子形式存在的元素（表 1.1）。请记住，当将这些元素作为反应物或产物包含在内时，请记住使用下标“2”来表明它们是双原子分子。
| 元素 | 化学式 |
|---|---|
| 氢 | H2 |
| 氧 | O2 |
| 氮 | N2 |
| 氟 | F2 |
| 氯 | Cl2 |
| 溴 | Br2 |
| 碘 | I2 |
练习 5.1 书写化学方程式。
a. Write a chemical equation for the reaction of solid iron with solid sulfur to form solid
iron(II) sulfide.
b. Write a chemical equation for the reaction of solid carbon with solid magnesium oxide to
form carbon monoxide gas and magnesium metal.
以钠金属与氯气反应生成固体氯化钠为例。描述这个过程的方程式如下所示。图 5.2
Na (s) + Cl2 (g) → NaCl (s)
然而，检查这个方程式发现，虽然箭头两侧都有一个钠原子，但反应物中有两个氯原子，而产物中只有一个。这个方程式没有配平，因此不是一个有效的化学方程式。为了配平这个方程式，我们必须在适当的反应物或产物前面插入系数（不是下标），以使箭头两侧出现相同数量和类型的原子。由于氯是双原子分子，所以反应物中有两个氯，产物中也必须有两个氯。为了实现这一点，我们在产物 NaCl 前面放置系数“2”。现在我们已经平衡了氯，但在产物中有两个钠原子，而在反应物中只有一个。为了解决这个问题，我们需要在反应物中的钠前面放置系数“2”，得到如下所示的方程式。
2 Na (s) + Cl2(g) → 2 NaCl (s)
在这个方程式中，反应物中有两个钠，产物中有两个钠，反应物中有两个氯，产物中有两个氯；现在方程式已经配平了。
人们使用许多不同的策略来平衡化学方程式。最简单的方法，即以某种系统的方式检查和修改系数，通常被称为“观察法平衡”。这些方法通常适用于大多数简单的化学方程式，虽然对于高度复杂的反应，通常需要数学算法。我们将在本节中使用的一种“观察法”称为“奇偶法”。观察我们为钠-氯反应写的第一个方程式，我们注意到产物中的氯原子数是奇数，而反应物中的氯原子数是偶数。我们平衡此方程式的第一步是在产物 (NaCl) 前插入乘数“2”，这样产物两侧的氯原子数现在都是偶数。一旦我们做到了这一点，我们只需要平衡另一个元素 (Na) 即可，因为它的原子数在两侧都是“奇数”，这样方程式就很容易平衡了。当您将这种方法应用于更复杂的方程式时，通常从平衡方程式中最复杂的分子（原子数量最多的分子）开始，并重点关注该化合物中含量最多的元素。
另一个“奇偶法”非常有效的例子是过氧化氢分解生成水和氧气，如下所示。
H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)
仔细观察这个方程式，我们注意到反应物中氧原子的数量是偶数，而产物中氧原子的数量是奇数。具体来说，水只有一个氧原子（在产物中），并且可以通过在 H2O 前插入系数“2”来使产物中氧原子的数量变为“偶数”。这样做（如下所示），我们注意到产物中现在有四个氢原子，而反应物中只有两个。
H2O2 (aq) → O2 (g) + 2 H2O (l)
通过在反应物中的 H2O2 前插入“2”来平衡氢原子，我们得到一个方程式，该方程式两侧的氢原子数为四个，两侧的氧原子数为四个；方程式现在已经平衡了。
2 H2O2 (aq) → O2 (g) + 2 H2O (l)
示例 5.1 平衡化学方程式。
a. When hydrogen gas reacts is combined with oxygen gas and the mixture ignited with a
spark, water is formed in a violent reaction. Write a balanced chemical equation for this reaction.
b. Lead (IV) oxide reacts with HCl to give lead (II) chloride, chlorine gas and water.
Write a balanced chemical equation for this reaction.
练习 5.2 平衡化学方程式。
为以下反应写出平衡的化学方程式
a. Solid potassium chlorate decomposes on heating to form solid KCl and oxygen gas.
b. An aqueous solution of barium chloride reacts with an aqueous solution of sodium sulfate
to form solid barium sulfate and a solution of sodium chloride.
c. Hydrogen reacts with nitrogen to give ammonia, according to the equation shown below;
balance this equation.
_____H2 (g) + _____N2 (g) → _____NH3 (g)
d. Zinc metal reacts with aqueous HCl to give hydrogen gas and zinc chloride, according
to the equation shown below; balance this equation.
_____Zn (s) + _____HCl (aq) → _____H2 (g) + _____ZnCl2 (aq)
e. Iron(III) oxide reacts with chlorine gas to give iron(III) chloride and oxygen gas,
according to the equation shown below; balance this equation.
_____Fe2O3 (s) + _____Cl2 (g) → _____FeCl3 (s) + _____O2 (g)
f. Sodium metal reacts with ammonia to give sodium amide and hydrogen gas,
according to the equation shown below; balance this equation.
_____Na (s) + _____NH3 (l) → _____H2 (g) + _____NaNH2 (s)
g. Ethane reacts with oxygen gas to give carbon dioxide and water vapor,
according to the equation shown below; balance this equation.
_____C2H6 (g) + _____O2 (g) → _____CO2 (g) + _____H2O (g)
我们在前几节中考察的反应可以分为几种简单的类型。以这种方式整理反应很有用，因为它将帮助我们预测未知反应的产物。化学反应有很多不同的分类，但这里我们将重点关注以下类型：合成、分解、单置换和双置换。此外，我们将看到这些反应中的一些涉及反应物和产物的氧化数变化；这些将被称为氧化还原或“氧化还原”反应。
我们将要考虑的第一种反应类型是合成反应（也称为化合反应）。在合成反应中，元素或化合物会发生反应并结合形成一种新的物质。钠金属与氯气反应生成氯化钠是一个合成反应的例子，其中两种反应物都是元素。
2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl (s)
在这个反应中，钠金属和氯气已经结合生成（合成）更复杂的分子氯化钠。另一个合成反应的例子是涉及化合物作为反应物的，即有机分子乙烯（一种碳基分子——在第 14 章中更深入地介绍）与 HBr 反应生成有机分子溴乙烷。
在这个例子中，两种分子化合物（有机化合物乙烯和溴化氢）已经结合生成（合成）新的分子溴乙烷。以类似的方式，合成反应还可以涉及元素与化合物之间的反应。
在分解反应中，单个化合物会分解成两种或更多种新物质。形成的物质可以是元素、化合物，或元素和化合物的混合物。下面显示了两个简单的分解反应的例子。
Cu2S (s) → 2 Cu (s) + S (s)
CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)
在单置换反应（也称为单置换反应）中，元素和化合物会发生反应，从而交换它们的元素。换句话说，一种元素通常会从化合物中置换出另一种元素。一般来说，金属会在化合物中置换金属，而非金属通常会置换非金属。下面显示了一个单置换反应的例子。
Zn (s) + CuCl2 (s) → ZnCl2 (s) + Cu (s)
在这个例子中，锌元素已经置换了金属铜从氯化铜 (II) 中出来，形成氯化锌和铜元素。在反应物中，锌是元素，而在产物中，它存在于化合物氯化锌中。同样，铜在反应物中存在于化合物中，而在产物中是元素。
在另一个例子中，铁金属会与硫酸铜的水溶液反应生成铜金属和硫酸亚铁。
Fe (s) + CuSO4 (aq) → Cu (s) + FeSO4 (aq)
在这个反应中，铁元素在与硫酸根阴离子形成的化合物中置换了铜，形成了铜金属元素；金属置换金属。金属在单置换反应中置换其他金属的趋势通常被称为活泼性顺序。在下面的活泼性顺序中，任何金属都可以置换顺序中位于其右侧的任何其他金属。因此，铁可以置换铜，如上所示，但铜金属不会从硫酸铁中置换铁（铁比铜更活泼）。活泼性顺序对于预测给定的单置换反应是否会发生很有用。请注意，氢也包含在表中，尽管它通常不被认为是“金属”。在此表中，位于氢之前的金属会与酸反应生成氢气和金属盐。铜、银、汞和金的活泼性低于氢，不会从简单酸中释放氢气。元素周期表中 I 族和 II 族中的金属（Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr 和 Ba）非常活泼，它们会直接与水反应生成氢气和金属氢氧化物。这些通常被称为“活泼金属”。
活泼性顺序对于预测给定的单置换反应是否会发生很有用。请注意，氢也包含在表中，尽管它通常不被认为是“金属”。在此表中，位于氢之前的金属会与酸反应生成氢气和金属盐。铜、银、汞和金的活泼性低于氢，不会从简单酸中释放氢气。元素周期表中 I 族和 II 族中的金属（Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr 和 Ba）非常活泼，它们会直接与水反应生成氢气和金属氢氧化物。这些通常被称为“活泼金属”。 图 5.3
双置换反应（或双置换反应）是指两种水溶液中的离子化合物交换阴离子并形成两种新的化合物。为了使双置换反应中发生化学反应，形成的两种新化合物中的一种必须不溶于水，形成固体沉淀物（或气体，将在第 6 章中介绍）。如果形成的两种新化合物都可溶于水，那么就没有发生反应。在反应物中，溶液中有两种阳离子和两种阴离子，而在产物中，相同的两种阳离子和两种阴离子存在于相同的溶液中；什么都没有发生。下面显示了一个双置换反应的例子。
BaCl2 (aq) + Na2SO4 (aq) → BaSO4 (s) + 2 NaCl (aq)
在这个反应中，形成了固体硫酸钡沉淀物。这是一个化学变化，是一个有效的化学反应。为了预测双置换反应是否会发生，您需要了解预测离子化合物溶解度的规则。这些规则将在后面的章节中介绍，但与上面讨论的活泼性顺序无关。 图 5.4
| Li > | K > | Ba > | Sr > | Ca > |
| Na > | Mg > | Al > | Mn > | Zn > |
| Fe > | Cd > | Co > | Ni > | Sn > |
| Pb > | H > | Cu > | Ag > | Hg > |
| Au |
元素的氧化数代表去除（正氧化态）或添加（负氧化态）的电子总数，以使元素达到其当前状态。术语氧化描述元素的失去电子和增加氧化态；术语还原描述获得电子和降低氧化态。化合物中元素的氧化数可以使用一组简单的规则来计算，这些规则在下表 5.3 中列出。
| 表 5.3 氧化数分配规则 |
|---|
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1. 元素在游离态时的氧化数为零。 |
|
2. 单原子离子的氧化数等于其电荷。 |
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3. 在含有金属的化合物中，氢的氧化数为–1，否则始终为+1。 |
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4. 在化合物中，氧的氧化数通常为–2。 |
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5. 卤素的氧化数为–1，但与氧形成的化合物除外。 |
|
6. 硫的氧化数通常为–2，但与氧形成的化合物除外。 |
|
7. 在分子化合物中，电负性最大的元素被分配负的氧化数。 |
在许多化学反应中，元素的氧化数会发生变化。考虑以下所示的合成反应。在反应物中，碳和氧都是元素，它们的氧化数为零（规则 1）。在产物中，氧的氧化数为 –2（规则 4），因此，CO2 中的碳必须具有 +4 的氧化数，以平衡氧上的四个负电荷。在此反应过程中，碳的氧化数从反应物中的零变为产物中的 +4，而氧的氧化数从零变为 –2。这是一个氧化还原反应的例子；在从反应物到产物的过程中，元素的氧化数发生变化的化学反应。
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
在氧化还原反应中，被称为被氧化的元素“失去电子”，其氧化数将增加。在上面的例子中，碳的氧化数增加从零到 +4；它“失去了电子”，并且被氧化了。在氧化还原反应中“获得电子”的元素被称为被还原，其氧化数将减少。在上面的反应中，氧的氧化数减少从零到 –2；它“获得了电子”，并且被还原了。
示例 5.2 识别氧化还原反应
Arsonic and nitric acids react to form nitrogen monoxide, arsenic acid and water according
to the equation shown below. Is this an example of a redox reaction?
2 HNO3 (aq) + 3 H3AsO3 (aq) → 2 NO (g) + 3 H3AsO4 (aq) + H2O (l)
练习 5.3 识别氧化还原反应
对于以下给出的每个反应，计算反应物和产物中每个元素的氧化数
并确定反应是否涉及氧化还原。
如果是氧化还原反应，请确定被氧化和被还原的元素。
Cu2S → 2 Cu + S
Reactants: Cu _____ S _____
Products: Cu _____ S _____
Element oxidized: __________ Element Reduced __________
CaCO3 → CaO + CO2
Reactants: Ca _____ C _____ O _____
Products: Ca _____ C _____ O _____
Element oxidized: __________ Element Reduced __________
Fe2O3 + 3 H2 → 2 Fe + 3 H2O
Reactants: Fe _____ O _____ H _____
Products: Fe _____ O _____ H _____
Element oxidized: __________ Element Reduced __________
AgNO3 + NaCl → AgCl (s) + NaNO3
Reactants: Ag _____ N _____ O _____ Na _____ Cl _____
Products: Ag _____ N _____ O _____ Na _____ Cl _____
Element oxidized: __________ Element Reduced __________
化学的魅力之一在于，事情并不总是按照你的预期发展。你计划一个反应，预期产物，而且很多时候，结果会让你大吃一惊！然后，练习就是试图弄清楚发生了什么，为什么，以及你的观察是否会导致其他有用的概括。这个发现过程的第一步是预测或预测在给定的化学反应中可能形成的产物。我们在此描述的指南将准确地预测大多数简单化学反应类别的产物。然而，随着你对化学的经验不断增长，你将开始欣赏意外！图 5.5
在简单的合成反应中，涉及元素的反应，例如铝金属与氯气的反应，产物将是包含两种元素的简单化合物。在这种情况下，最容易考虑元素作为离子所采用的常见电荷，并据此构建你的产物。铝是 III 族元素，通常会形成 +3 离子。氯是 VII 族，会接受一个电子，形成单负离子。将这些预测放在一起，产物很可能是AlCl3。事实上，如果让铝金属和氯气发生反应，固体 AlCl3 是主要的产物。
2 Al (s) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s)
涉及非金属氢气和溴的合成反应可以用类似的方法处理。产物将包含两种元素。氢是 I 族，有一个价电子，将形成一个共价键。溴是 VII 族，有七个价电子，将形成一个共价键。因此，可能的产物是HBr，氢和溴之间有一个共价键。
H2 (g) + Br2 (g) < → 2 HBr (g)
对于单置换反应，请记住（一般来说）金属会置换金属，非金属会置换非金属。对于四氯化铅与氟气的反应，氟会置换氯，导致铅和氟之间的化合物以及元素氯的生成。铅可以被视为反应中的“旁观者”，产物很可能是四氟化铅。完整的方程式如下所示。
PbCl4 (s) + 2 F2 (g) → PbF4 (s) + 2 Cl2 (g)
在金属（或碳或氢）预计会置换金属的单置换反应中，首先你应该检查活泼性顺序，以查看是否预期会发生任何反应。请记住，金属只能置换比它们活性更低的金属（在表格中位于右侧）。如果预测反应会发生，请使用与上面相同的通用指南。例如，固体铁与硫酸（H2SO4）水溶液反应。在这个反应中，问题是铁是否会置换氢并形成氢气。查阅活泼性顺序，我们看到氢位于铁的右侧，这意味着预期反应会发生。接下来，我们推断铁会置换氢，导致形成硫酸铁，其中硫酸根是“旁观者”离子。氢气的形成需要氢的氧化数从 +1 变化到零。因此，必须有二个氢原子被还原（氧化数减少），还原所需的两个电子必须来自铁。因此，铁上的电荷最可能是 +2（它从零开始，向氢原子捐赠两个电子）。因此，最终产物最可能是硫酸亚铁。完整的方程式如下所示。
Fe (s) + H2SO4 (aq) → FeSO4 (aq) + H2 (g)
分解反应是最难预测的，但有一些有用的总体趋势。例如，大多数金属碳酸盐在加热时会分解，生成金属氧化物和二氧化碳。
NiCO3 (s) → NiO (s) + CO2 (g)
金属碳酸氢盐在加热时也会分解，生成金属碳酸盐、二氧化碳和水。
2 NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)
最后，许多含氧化合物在加热时会分解，生成氧气和“其他化合物”。确定这些化合物并了解它们是如何以及为什么形成，是化学的挑战之一。一些例子
H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)
2 HgO (s) → O2 (g) + 2 Hg (l)
2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s)
复分解反应中的潜在产物很容易预测；阴离子和阳离子只是交换。但是请记住，其中一种产物必须沉淀，否则不会发生化学反应。对于硝酸铅与碘化钾之间的反应，预测的产物是碘化铅和硝酸钾。没有发生氧化还原，产物碘化铅从溶液中沉淀出来，形成鲜黄色的固体。关于如何预测这种类型的溶解度趋势的问题将在下一节中讨论。
Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI(aq)< → PbI2 (s) + 2 KNO3 (aq)
许多简单离子化合物的溶解度可以通过应用以下规则来预测。
| 表 5.5 离子化合物的溶解度趋势 |
|---|
|
1. 碱金属离子和铵离子 Li+、Na+、K+ 和 NH4+ 的盐几乎总是可溶的。 |
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2. 几乎所有的金属硝酸盐和金属乙酸盐都是可溶的。 |
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3. 金属卤化物通常可溶，但Ag+、Pb2+、Cu+ 和 Hg+ 的盐除外。 |
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4. 金属硫酸盐通常可溶，但Ba2+、Pb2+ 和 Ca2+ 的盐除外。 |
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5. 除碱金属离子和铵（规则 1）外，以下盐通常不可溶：金属碳酸盐 (CO32-)、金属磷酸盐 (PO43-) 和金属铬酸盐 (CrO42-)。 |
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6. 金属氢氧化物和金属硫化物通常不可溶，但规则 1 中提到的以及 Ca2+、Sr2+ 和 Ba2+ 的盐除外。 |
将这些规则应用于硝酸铅与碘化钾之间的反应，反应物都是可溶的（规则 1 和规则 2）。在产物中，硝酸钾是可溶的（规则 2），而碘化铅是不可溶的，根据规则 3 确定。
示例 5.3 预测溶解度
混合以下每种盐溶液都会导致沉淀物的形成。在每种情况下，确定不可溶的盐。
a. NaCl + Pb(NO3)2
b. Fe(C2H3O2)3 + KOH
c. Ca(NO3)2 + K2SO4
d. Li2S + CuSO4
e. Co(C2H3O2)2 + LiOH
练习 5.4 预测溶解度
对于以下给出的每种离子化合物，根据上述趋势，确定该化合物是否会溶于水。
a. AgNO3 ☐ soluble ☐ insoluble
b. MgCl2 ☐ soluble ☐ insoluble
c. Na2SO4 ☐ soluble ☐ insoluble
d. AgCl ☐ soluble ☐ insoluble
e. Ba(NO3)2 ☐ soluble ☐ insoluble
f. PbI2 ☐ soluble ☐ insoluble
g. Mg(NO3)2 ☐ soluble ☐ insoluble
h. BaSO4 ☐ soluble ☐ insoluble
i. FeCl3 ☐ soluble ☐ insoluble
j. Pb(CH3COO)2 ☐ soluble ☐ insoluble
我们在本章中讨论过的许多化学反应都会产生大量的光和热。一个典型的例子是锌与硫的合成反应，该反应由以下方程式描述。
Zn (s) + S (s) → ZnS (s)
最初，两种元素都以细粉末的形式存在。它们被混合（小心地），并且混合物在实验室工作台上是稳定的。然而，当用加热的金属棒接触混合物时，会发生剧烈的反应（反应被称为放热；产生热量），并且硫化锌作为产物形成。反应显然是有利的，那么为什么它需要热量才能开始反应呢？这个概念可以通过考虑简单一步反应的反应坐标图（图 5.8）来理解。图 5.8
在反应坐标图中，y 轴对应能量。初始和最终的“能量井”分别代表反应物和产物的基态能量，连接它们的路径描述了反应过程中发生的能量变化。
观察硫化锌反应的反应坐标图，反应物处于一个初始能量水平，该水平对于每个元素或化合物都是特定且唯一的。同样，硫化锌位于一个更低的总能量水平；这意味着从元素到化合物的转化是有利的，并且在反应过程中释放热量。如果产物的能量水平高于反应物，则反应将是不利的，并且在反应过程中会吸收热量（反应被称为吸热反应；消耗热量）。
那么，为什么硫化锌反应在开始之前需要能量输入？答案在于连接反应物和产物的反应坐标图中的弯曲路径。为了使锌硫混合物发生反应，必须将足够的能量输入系统，使反应物的能量水平等于图中最高的峰值。一旦达到这一点，反应物就可以“翻滚”能量峰并形成更稳定的产物（随着所有多余能量以热量、光等形式释放）。
反应坐标图中能量峰的顶部称为过渡态（或活化络合物）。在现代化学理论中，过渡态是对应于成键和断键过程的能量最大值。从反应物到过渡态所需的能量是活化能。发生时几乎不需要热的反应只是活化能很小。活化能的大小决定了反应的速率，而反应物和产物之间能量的差异决定了可逆反应中产物和反应物的平衡分布。我们将在本书后面讨论反应速率和平衡时再回到这些概念。
- 发生化学变化的过程可以用化学方程式来表示。在化学方程式中，发生化学反应的物质或物质（反应物）的化学式和形成的新物质或物质（产物）的化学式都显示出来，并用一个箭头连接起来。化学方程式中的箭头具有数学中“等号”的属性，因此，在化学方程式中，箭头两侧必须具有相同数量和类型的原子。
- 化学方程式中，箭号两边出现相同数量和类型的原子，称为平衡方程式。为了平衡方程式，在适当的反应物或产物前面插入系数，直到箭号两边有相同数量和类型的原子。
- 在合成反应中，元素或化合物发生反应并结合形成一种新的物质。
- 在分解反应中，一种化合物会分解形成两种或多种新的物质。形成的物质可以是元素、化合物或两者的混合物。
- 在单取代（单置换）反应中，元素和化合物会发生反应，使其元素发生置换。一般来说，金属会在化合物中置换金属，而非金属通常会置换非金属。
- 双取代（双置换）反应，两种水溶液中的离子化合物会交换阴离子，形成两种新的化合物。为了发生化学反应，形成的两种新化合物中的一种必须不溶于水，形成固体沉淀或气体。
- 元素的氧化数表示为了使元素达到当前状态而去除（正氧化态）或添加（负氧化态）的电子总数。术语氧化描述了元素失去电子和氧化态升高；术语还原描述了获得电子和氧化态降低。
- 氧化数发生变化的化学反应称为氧化还原反应。在氧化还原反应中，“失去电子”的元素被称为被氧化，其氧化数会升高。“获得电子”的元素被称为被还原，其氧化数会降低。
- 在涉及元素反应的简单合成反应中，产物将是包含两种元素的化合物。写出产物时，请考虑元素作为离子时所带的常见电荷，或元素在分子中通常形成的键的数量。
- 在简单的单取代反应中（一般来说），金属（包括碳和氢）往往会置换金属，而非金属会置换非金属。
- 在双取代反应中，两种化合物的阴离子和阳离子只是简单地交换。为了发生反应，一种产物必须沉淀，否则不会发生化学反应。氧化数的变化不会发生在双取代反应中。
- 可以使用表 5.5 中所示的一组简单的规则预测溶解度趋势；您应该复习这些规则，记住要按顺序应用它们。
- 引发化学反应所需的能量称为活化能。活化能越大，反应越慢或越不利。活化能的大小与化学反应的速率直接相关。
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