第 2 章 · 化学用语

项目	内容
课标主题	课标没有“化学用语”专门主题，要求分散在各主题里：必修主题 2（电离与离子反应、氧化还原反应）、主题 3（化学键）、主题 4（有机物的结构表示），选择性必修 1（热化学方程式、电极反应式）
人教版（2019）	分散在各册：化学式与化合价在初中九年级上册已学；离子方程式在必修第一册第一章第二节；电子式在必修第一册第四章第三节；结构式与结构简式在必修第二册第七章第一节；电极反应式在必修第二册第六章第一节、选择性必修 1 第四章；热化学方程式在选择性必修 1 第一章第一节
考试地位	不单独出题，但每道非选择题都要写：方程式、离子方程式、电极反应式、电子式、结构简式是主观题的主要得分点，也是最常见的扣分点（不配平、漏条件、漏 ↑↓、拆错、电子式漏孤电子对）
前置知识	初中化学的元素符号、化学式、化合价、质量守恒定律、化学方程式；第 1 章物质的量（方程式系数的含义）

化学有自己的一套书面语言：化学式写物质，方程式写变化，电子式和结构式写结构。题目里会做但写不对，照样不给分。这一章把这套语言的语法讲清楚：每种写法是什么意思、什么时候用哪一种、阅卷时扣分扣在哪。本章是附录 C“化学用语书写规范速查”的来源。

2.1 知识点一览

知识点	一句话	考试中
2.2 化学式、化合价与命名	化合物里各元素化合价代数和为零；由化合价写化学式，由化学式求化合价；按“某化某”“某酸某”命名	必用；陌生物质求化合价是氧化还原题的第一步
2.3 化学方程式的书写与配平	写对反应物和生成物，配平，注明条件和 ↑↓；无机用等号、可逆用可逆号、有机用箭头	每道非选择题都写；信息型方程式常考
2.4 离子方程式的书写与正误判断	写、拆、删、查四步；只拆易溶于水的强电解质	正误判断是选择题常考题型；流程题、实验题必写
2.5 电子式、结构式与结构简式	电子式画最外层电子，结构式用短线代替共用电子对，结构简式省去部分单键但官能团不省	必考；电子式漏孤电子对、结构简式写错官能团是高频扣分点
2.6 热化学方程式和电极反应式的格式	热化学方程式注明状态、写出 $\Delta H$ 的符号和单位；电极反应式写清得失电子数和介质	原理题必写；格式错误整空不得分

2.2 化学式、化合价与命名

说明

宏观：每种纯净物有固定的组成。水总是氢、氧两种元素按质量比 $1 : 8$ 组成，氯化钠总是钠、氯按 $23 : 35.5$ 组成。化学式就是把这种固定组成用符号写下来。

微观：原子之间按一定的数目比结合，这个数目比由原子“能给出或接受几个电子、能形成几个共用电子对”决定。化合价就是用来描述这种结合能力的数：

• 离子化合物里，化合价等于离子所带的电荷：$\ce{Na}$ 失 1 个电子成 $\ce{Na+}$，显 $+1$ 价；$\ce{Cl}$ 得 1 个电子成 $\ce{Cl-}$，显 $-1$ 价。
• 共价化合物里，化合价等于原子形成的共用电子对数，电子对偏向哪个原子，哪个原子显负价：$\ce{HCl}$ 中共用电子对偏向 $\ce{Cl}$，$\ce{H}$ 显 $+1$、$\ce{Cl}$ 显 $-1$。

符号：

• 化学式：元素符号右下角写原子个数（1 省略），如 $\ce{H2SO4}$；原子团出现不止一次时加括号，如 $\ce{Ca(OH)2}$、$\ce{Al2(SO4)3}$；结晶水合物用圆点连接，如 $\ce{CuSO4.5H2O}$。
• 化合价：标在元素符号正上方，正负号在前、数字在后，如 $\overset{+3}{\ce{Fe}}$、$\overset{-2}{\ce{O}}$；离子电荷标在右上角，数字在前、正负号在后，如 $\ce{Fe^3+}$、$\ce{O^2-}$。两者写法相反，是规范性考点。
• 两条规则：单质中元素化合价为 0；化合物中各元素正、负化合价的代数和为 0；原子团中各元素化合价的代数和等于原子团的电荷。

常见元素和原子团的化合价：

化合价	元素或原子团
$+1$	$\ce{H}$、$\ce{Na}$、$\ce{K}$、$\ce{Ag}$、$\ce{NH4+}$（铵根）
$+2$	$\ce{Mg}$、$\ce{Ca}$、$\ce{Ba}$、$\ce{Zn}$；$\ce{Cu}$（常见）、$\ce{Fe}$（亚铁）
$+3$	$\ce{Al}$；$\ce{Fe}$（铁）
$-1$	$\ce{F}$、$\ce{Cl}$（氯化物中）、$\ce{OH-}$、$\ce{NO3-}$、$\ce{HCO3-}$、$\ce{ClO-}$、$\ce{MnO4-}$
$-2$	$\ce{O}$（一般）、$\ce{S}$（硫化物中）、$\ce{SO4^2-}$、$\ce{SO3^2-}$、$\ce{CO3^2-}$
$-3$	$\ce{N}$（氮化物、$\ce{NH3}$ 中）、$\ce{PO4^3-}$

命名（无机物，按人教版的习惯）：

类别	规则	例
二元化合物	从右往左读作“某化某”，必要时读出原子个数	$\ce{NaCl}$ 氯化钠，$\ce{CO2}$ 二氧化碳，$\ce{Fe3O4}$ 四氧化三铁
变价金属	高价读“某”，低价读“亚某”	$\ce{FeCl3}$ 氯化铁，$\ce{FeCl2}$ 氯化亚铁，$\ce{Cu2O}$ 氧化亚铜
含氧酸	按成酸元素的价态从高到低：高某酸、某酸、亚某酸、次某酸	$\ce{HClO4}$ 高氯酸（$+7$），$\ce{HClO3}$ 氯酸（$+5$），$\ce{HClO2}$ 亚氯酸（$+3$），$\ce{HClO}$ 次氯酸（$+1$）；$\ce{H2SO4}$ 硫酸，$\ce{H2SO3}$ 亚硫酸
无氧酸	氢某酸	$\ce{HCl}$ 氢氯酸（盐酸），$\ce{H2S}$ 氢硫酸
碱	氢氧化某	$\ce{NaOH}$ 氢氧化钠，$\ce{Fe(OH)2}$ 氢氧化亚铁
含氧酸盐	某酸某；酸式盐读“某酸氢某”；碱式盐读“碱式某酸某”	$\ce{KMnO4}$ 高锰酸钾，$\ce{K2MnO4}$ 锰酸钾，$\ce{NaHCO3}$ 碳酸氢钠，$\ce{Cu2(OH)2CO3}$ 碱式碳酸铜
过氧化物	过氧化某	$\ce{Na2O2}$ 过氧化钠，$\ce{H2O2}$ 过氧化氢
结晶水合物	几水合某	$\ce{CuSO4.5H2O}$ 五水合硫酸铜

常见俗名：纯碱、苏打 $\ce{Na2CO3}$；小苏打 $\ce{NaHCO3}$；烧碱、火碱、苛性钠 $\ce{NaOH}$；生石灰 $\ce{CaO}$；熟石灰、消石灰 $\ce{Ca(OH)2}$；胆矾、蓝矾 $\ce{CuSO4.5H2O}$；绿矾 $\ce{FeSO4.7H2O}$；明矾 $\ce{KAl(SO4)2.12H2O}$；石膏 $\ce{CaSO4.2H2O}$；铁红 $\ce{Fe2O3}$；磁性氧化铁 $\ce{Fe3O4}$；漂白粉（$\ce{Ca(ClO)2}$ 和 $\ce{CaCl2}$ 的混合物，有效成分 $\ce{Ca(ClO)2}$）；水玻璃（$\ce{Na2SiO3}$ 的水溶液）。

使用场景

• 题目给出名称（尤其是带“高、亚、次、过、碱式”的名称），要求写化学式 → 先由名称定各元素或原子团的化合价 → 按“正价在前、负价在后、代数和为零”写，用最小公倍数定原子个数。
• 题目给出陌生物质的化学式（$\ce{K2FeO4}$、$\ce{NaBH4}$、$\ce{LiFePO4}$、$\ce{Na2S2O3}$），问某元素的化合价 → 已知价态的元素先填上 → 用代数和为零求未知元素的化合价。这一步是判断氧化性、还原性和配平氧化还原方程式的起点。
• 题目给化学式问名称或类别，或用俗名描述物质（“向纯碱溶液中滴加……”）→ 按命名规则和俗名表对应 → 判断是酸、碱、盐还是氧化物，再想它的性质。

注意点

• 书写顺序一般是正价在前、负价在后（$\ce{NaCl}$、$\ce{CO2}$）。例外：$\ce{NH3}$、$\ce{CH4}$ 习惯上负价元素在前，是约定俗成的写法，按教材记。
• 原子个数比约成最简比只适用于离子化合物和由化合价直接推出的写法。$\ce{H2O2}$、$\ce{Na2O2}$、$\ce{N2O4}$、$\ce{C2H4}$ 是真实的分子或组成单元，不能约成 $\ce{HO}$、$\ce{NaO}$、$\ce{NO2}$、$\ce{CH2}$。
• 氢一般为 $+1$ 价。例外：金属氢化物 $\ce{NaH}$、$\ce{CaH2}$、$\ce{NaBH4}$ 中 $\ce{H}$ 为 $-1$ 价，因为 $\ce{H}$ 的电负性比这些金属（以及 $\ce{B}$）大，电子偏向 $\ce{H}$。
• 氧一般为 $-2$ 价。例外：过氧化物 $\ce{H2O2}$、$\ce{Na2O2}$ 中 $\ce{O}$ 为 $-1$ 价，因为两个 $\ce{O}$ 之间有一个 $\ce{O-O}$ 键，这对电子不偏向任何一方；$\ce{OF2}$ 中 $\ce{O}$ 为 $+2$ 价，因为 $\ce{F}$ 的电负性比 $\ce{O}$ 还大。
• 同一种元素在不同物质里可以有多种价态（$\ce{N}$ 有 $-3$、$0$、$+1$、$+2$、$+3$、$+4$、$+5$）；同一物质里同一元素也可能价态不同（$\ce{NH4NO3}$ 中 $\ce{N}$ 分别是 $-3$ 和 $+5$），要按原子团分开算。
• $\ce{Fe3O4}$ 按代数和算出 $\ce{Fe}$ 是 $+\dfrac{8}{3}$，这是平均化合价。实际是 1 个 $\ce{Fe^2+}$ 和 2 个 $\ce{Fe^3+}$，可看作 $\ce{FeO.Fe2O3}$；化合价本身只能是整数。
• $\ce{FeS2}$ 中 $\ce{S}$ 是 $-1$ 价（含 $\ce{S2^2-}$，结构类似过氧根），$\ce{Fe}$ 是 $+2$ 价，不能按”$\ce{S}$ 为 $-2$“算出 $\ce{Fe}$ 为 $+4$。

原理解释

化合价为什么代数和为零：化合物整体不带电。离子化合物里，阳离子的正电荷总数等于阴离子的负电荷总数；共价化合物里，化合价按“共用电子对偏向谁”人为分配，每一对电子偏向一方，就使一方记 $-1$、另一方记 $+1$，正负成对出现，所以总和也是零（关键一步：化合价是对电子得失或偏移的记账，记账时一边记正、一边记负，总账一定是零）。

常见化合价从哪来：主族元素的最高正价等于最外层电子数（$\ce{Na}$ $+1$、$\ce{Al}$ $+3$、$\ce{S}$ $+6$、$\ce{Cl}$ $+7$），非金属的最低负价等于”$8 -$ 最外层电子数”（$\ce{Cl}$ $-1$、$\ce{S}$ $-2$、$\ce{N}$ $-3$），这是原子趋向 8 电子稳定结构的结果，详见第 14、15 章。$\ce{O}$ 和 $\ce{F}$ 电负性太大，一般不显正价（$\ce{F}$ 没有正价）。

化合价和“氧化数”：大学化学用“氧化数”代替化合价，规定得更严格（共价键的电子全部算给电负性大的一方）。高中算出的平均化合价 $+\dfrac{8}{3}$ 在大学里就是平均氧化数，所以不是整数也不矛盾。

例题

例 1　（场景：由名称写化学式）写出下列物质的化学式：（1）硫酸铝；（2）氢氧化亚铁；（3）次氯酸钙；（4）碳酸氢铵；（5）高锰酸钾。

解：

判断依据：先由名称定化合价，再按代数和为零写出原子个数。

（1）$\ce{Al}$ $+3$、$\ce{SO4^2-}$ $-2$，最小公倍数 6：$\ce{Al2(SO4)3}$。（2）“亚铁”是 $+2$ 价：$\ce{Fe(OH)2}$。（3）“次氯酸”是 $\ce{HClO}$，次氯酸根 $\ce{ClO-}$，$\ce{Ca}$ $+2$：$\ce{Ca(ClO)2}$。（4）铵根 $\ce{NH4+}$、碳酸氢根 $\ce{HCO3-}$：$\ce{NH4HCO3}$。（5）“高锰酸”根 $\ce{MnO4-}$（$\ce{Mn}$ $+7$）：$\ce{KMnO4}$。

容易卡在：（3）写成 $\ce{CaClO}$ 或 $\ce{CaClO2}$。原子团出现两次必须加括号。（5）和锰酸钾 $\ce{K2MnO4}$（$\ce{MnO4^2-}$，$\ce{Mn}$ $+6$）混淆。

例 2　（场景：陌生物质求化合价）求下列物质中指定元素的化合价：（1）高铁酸钾 $\ce{K2FeO4}$ 中的 $\ce{Fe}$；（2）硼氢化钠 $\ce{NaBH4}$ 中的 $\ce{H}$；（3）磷酸亚铁锂 $\ce{LiFePO4}$ 中的 $\ce{Fe}$；（4）硫代硫酸钠 $\ce{Na2S2O3}$ 中的 $\ce{S}$（平均）。

解：

找关系：化合物中化合价代数和为零。

列式：（1）$2 \times (+1) + x + 4 \times (-2) = 0$；（2）$\ce{Na}$ $+1$、$\ce{B}$ $+3$（硼的最外层 3 个电子全部偏出），$(+1) + (+3) + 4y = 0$；（3）$\ce{Li}$ $+1$、$\ce{PO4^3-}$ 整体 $-3$，$(+1) + x + (-3) = 0$；（4）$2 \times (+1) + 2x + 3 \times (-2) = 0$。

计算：（1）$x = +6$；（2）$y = -1$；（3）$x = +2$；（4）$x = +2$。

检验：（1）$+6$ 价铁是很高的价态，与“高铁酸钾是强氧化剂”一致；（2）$-1$ 价氢有强还原性，与“硼氢化钠是常用还原剂”一致；（3）“亚铁”的名称和 $+2$ 对上。

容易卡在：（2）照搬“氢是 $+1$ 价”，得出 $\ce{B}$ 为 $-5$。$\ce{B}$ 的最外层只有 3 个电子，不可能显 $-5$ 价，算出离谱的价态时要回头检查“默认价态”是否用错。

例 3　（场景：由化学式或俗名判断物质）下列物质的俗名、化学式和类别对应正确的是（　）。

A. 纯碱 $\ce{NaOH}$ 碱 B. 小苏打 $\ce{NaHCO3}$ 盐 C. 熟石灰 $\ce{CaO}$ 氧化物 D. 胆矾 $\ce{CuSO4}$ 盐

解：B。

判断依据：按俗名表和物质分类逐项对照。

A 纯碱是 $\ce{Na2CO3}$，属于盐（名字叫“碱”是因为溶液呈碱性）；C 熟石灰是 $\ce{Ca(OH)2}$，属于碱，$\ce{CaO}$ 是生石灰；D 胆矾是 $\ce{CuSO4.5H2O}$，带结晶水；B 正确。

常用推论

• 由化合价写化学式的“交叉法”：正价元素的化合价绝对值作负价部分的下标，负价的作正价部分的下标，再约成最简比，如 $\overset{+3}{\ce{Al}}$、$\overset{-2}{\ce{O}}$ 得 $\ce{Al2O3}$。成立的原因是交叉后正、负化合价的总和恰好相等（$2 \times 3 = 3 \times 2$）。过氧化物等真实分子不约分（见注意点）。
• 含氧酸的名称和成酸元素价态一一对应：同一元素，“高 > 正 > 亚 > 次”。知道 $\ce{HClO3}$ 叫氯酸，就能推出 $\ce{NaClO2}$ 是亚氯酸钠、$\ce{Cl}$ 为 $+3$ 价。
• 有机物中 $\ce{C}$ 的平均化合价：设 $\ce{H}$ 为 $+1$、$\ce{O}$ 为 $-2$，由代数和为零求出。如 $\ce{CH4}$ 中 $-4$，$\ce{CH3OH}$ 中 $-2$，$\ce{HCHO}$ 中 $0$，$\ce{HCOOH}$ 中 $+2$，$\ce{CO2}$ 中 $+4$。$\ce{C}$ 的平均价态越高，物质被氧化得越“彻底”，第 34 章醛、羧酸的氧化关系由此看出。

易错点

• 错在哪：把 $\overset{+2}{\ce{Mg}}$ 写成 $\ce{Mg^{+2}}$，或把 $\ce{Mg^2+}$ 写成 $\ce{Mg^{+2}}$。 为什么错：规范性错误。化合价标在正上方、正负号在前；离子电荷标在右上角、数字在前，一价省略“1”。 正确做法：化合价写 $\overset{+2}{\ce{Mg}}$，离子写 $\ce{Mg^2+}$。
• 错在哪：认为 $\ce{Na2O2}$ 中 $\ce{O}$ 是 $-2$ 价，或认为 $\ce{NaH}$ 中 $\ce{H}$ 是 $+1$ 价。 为什么错：记忆性错误，例外没记。过氧根 $\ce{O2^2-}$ 中有 $\ce{O-O}$ 键；金属氢化物中电子偏向 $\ce{H}$。 正确做法：遇到含 $\ce{O}$、$\ce{H}$ 的陌生物质，先看它是不是过氧化物或金属氢化物，再用代数和验算，算出离谱的价态就回头检查。
• 错在哪：把 $\ce{Fe3O4}$ 写成 $\ce{Fe2O3}$ 的“另一种写法”，或说它的 $\ce{Fe}$ 是 $+3$ 价。 为什么错：理解性错误。$\ce{Fe3O4}$ 中同时有 $+2$、$+3$ 价的铁，平均 $+\dfrac{8}{3}$。 正确做法：$\ce{Fe3O4}$ 与酸反应时同时生成 $\ce{Fe^2+}$ 和 $\ce{Fe^3+}$，按 $\ce{FeO.Fe2O3}$ 理解（第 8 章）。

直观理解

化合价像每个原子手里能“拉的手”的数目：$\ce{H}$ 一只手，$\ce{O}$ 两只手，$\ce{Al}$ 三只手。写化学式就是让所有的手都拉上：两个 $\ce{Al}$ 共 6 只手，三个 $\ce{O}$ 也是 6 只手，正好拉满，所以是 $\ce{Al2O3}$。遇到陌生物质，先问它“有几只手”：价态高的倾向于接受电子（有氧化性），价态低的倾向于给出电子（有还原性），这是第 5 章的出发点。

关联知识点

• 前置：初中化学的元素符号、化学式和化合价。
• 后续：第 3 章物质的分类，由化学式判断酸、碱、盐、氧化物。
• 后续：第 5 章氧化还原反应，化合价升降是判断和配平的依据。
• 后续：第 15 章元素周期律，最高正价和最低负价与最外层电子数的关系。
• 常一起考：第 13 章无机化工流程，陌生物质求价态。

2.3 化学方程式的书写与配平

说明

宏观：化学方程式说清一个反应的四件事：什么物质反应、生成什么、在什么条件下、按什么比例。

微观：反应只是原子重新组合，原子的种类和数目不变（质量守恒定律的微观原因），所以方程式两边每种原子的个数必须相等；方程式的系数是微粒个数之比，也就是物质的量之比（第 1 章 1.6 节）。

符号：书写分四步。

1. 写：左边写反应物，右边写生成物，化学式必须正确，生成物必须符合事实。
2. 配：在化学式前配上系数，使两边每种原子个数相等；系数取最简整数比，系数 1 省略。
3. 注：在等号或箭头上下注明条件（点燃、加热 $\Delta$、高温、催化剂、通电、光照等）。
4. 标：生成物中的气体标 ↑，溶液中生成的沉淀标 ↓。

等号、可逆号和箭头（和人教版教材一致，考试答卷也按这个写）：

反应	用什么	例
无机反应（含离子方程式、电离方程式、电极反应式）	等号	$\ce{Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu}$
有条件的无机反应	等号上下写条件	$\ce{2KClO3} \xlongequal[\Delta]{\ce{MnO2}} \ce{2KCl + 3O2 ^}$
可逆反应（含弱电解质的电离、盐类的水解）	可逆号 $\ce{<=>}$	$\ce{N2 + 3H2 <=>[\text{高温、高压}][\text{催化剂}] 2NH3}$
有机反应	箭头 $\ce{->}$	$\ce{CH2=CH2 + Br2 -> CH2Br-CH2Br}$
可逆的有机反应	可逆号	$\ce{CH3COOH + CH3CH2OH <=>[\text{浓硫酸}][\Delta] CH3COOCH2CH3 + H2O}$
用电子式表示形成过程	箭头	见 2.5 节

有机物的燃烧也是有机反应，高中教材用箭头：$\ce{CH4 + 2O2 ->[\text{点燃}] CO2 + 2H2O}$。初中教材写同一个反应用的是等号，所以容易混。高中答卷按高中教材写箭头最稳：各地评分细则不统一，但多份阅卷经验都把“有机方程式写成等号”列为规范性扣分点。例外是热化学方程式：不论有机还是无机，一律用等号、不写反应条件，如 $\ce{CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)}$　$\Delta H = -890.3\ \mathrm{kJ/mol}$（2.6 节）。

配平的方法（本节只讲两种，足以应付非氧化还原反应和简单的氧化还原反应）：

• 观察法：从组成最复杂的物质或只出现一次的元素入手，看出一种物质的系数后顺着推出其他物质。如 $\ce{Fe2O3 + CO = Fe + CO2}$ ：每个 $\ce{CO}$ 只能拿走 1 个 $\ce{O}$，$\ce{Fe2O3}$ 有 3 个 $\ce{O}$，要 3 个 $\ce{CO}$，得 $\ce{Fe2O3 + 3CO} \xlongequal{\text{高温}} \ce{2Fe + 3CO2}$。
• 最小公倍数法：找两边各出现一次、原子数相差较大的元素，取两边原子数的最小公倍数。如 $\ce{P + O2 = P2O5}$ ：左边 $\ce{O}$ 为 2，右边为 5，最小公倍数 10，$\ce{O2}$ 配 5、$\ce{P2O5}$ 配 2，再配 $\ce{P}$ 为 4：$\ce{4P + 5O2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{2P2O5}$。
• 化合价升降法：系数较复杂的氧化还原反应用观察法很难配，要用“化合价升高总数 = 降低总数”（即得失电子守恒）先定氧化剂和还原剂的系数，再配其他物质。方法和缺项配平、信息型配平见第 5 章，这里只给结果作对照：$\ce{3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO ^ + 4H2O}$（稀硝酸，$\ce{Cu}$ 升 2、$\ce{N}$ 降 3，最小公倍数 6）。

使用场景

• 题目描述了一个熟悉的反应（“实验室用高锰酸钾制氧气”“氢氧化钠溶液吸收二氧化碳”），要求写化学方程式 → 写出反应物、生成物 → 配平、注条件、标 ↑↓，最后“三查”。
• 题目给出一个没配平的式子或要求“配平下列方程式”，且反应不涉及化合价变化或只有简单的价态变化 → 用观察法或最小公倍数法；配不出来再考虑化合价升降法（第 5 章）。
• 题目用文字描述一个陌生的反应（流程题“写出该步骤的化学方程式”），给出了部分反应物或产物 → 从题干信息定主要反应物和产物，用元素守恒补出 $\ce{H2O}$、$\ce{H+}$、$\ce{OH-}$ 等小分子 → 再配平和检查。
• 题目问“等号还是可逆号”“该不该标 ↑↓”“条件是什么” → 对照本节的符号规则判断。

注意点

• 系数取最简整数比：$\ce{4H2 + 2O2 = 4H2O}$ 这类可以约分的写法要约。例外：热化学方程式的系数可以是分数（2.6 节），因为它表示物质的量而不是分子个数。
• 反应物中已有气体，生成的气体不标 ↑：$\ce{Fe2O3 + 3CO} \xlongequal{\text{高温}} \ce{2Fe + 3CO2}$ 中 $\ce{CO2}$ 不标。原因：↑ 表示“从体系中逸出的新气体”，反应物本来就是气体，就无所谓逸出了。
• 溶液中的反应，反应物中已有不溶的固体，生成的固体不标 ↓：$\ce{Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu}$ 中 $\ce{Cu}$ 不标。
• 加热用 $\Delta$；温度明显超过酒精灯加热能达到的范围（如煅烧、高炉炼铁）写“高温”；点燃只用于燃烧，燃烧开始后自己持续，不能写成“燃烧”或“加热”。
• 可逆反应必须用可逆号：$\ce{2SO2 + O2 <=>[\text{催化剂}][\Delta] 2SO3}$、$\ce{Cl2 + H2O <=> HCl + HClO}$。写成等号是扣分点，因为等号意味着反应能进行到底，这改变了反应的意义。
• 浓、稀要注明：浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸参加的反应，产物和稀溶液不同，书写时在化学式后注”（浓）“或在文字中说明，如 $\ce{Cu + 2H2SO4(\text{浓})} \xlongequal{\Delta} \ce{CuSO4 + SO2 ^ + 2H2O}$。
• 生成物要符合事实：$\ce{Fe}$ 与稀盐酸生成 $\ce{FeCl2}$ 而不是 $\ce{FeCl3}$；$\ce{Fe}$ 在 $\ce{Cl2}$ 中燃烧生成 $\ce{FeCl3}$ 而不是 $\ce{FeCl2}$。配平再好，产物写错整个方程式就错了。

原理解释

配平的依据：质量守恒定律的微观解释是反应前后原子的种类、数目、质量都不变（关键一步：方程式的系数是“参加反应的微粒个数之比”，所以每种原子在两边的个数都必须相等；配平就是解这组“每种元素一个等式”的方程）。观察法和最小公倍数法都是在解这组等式时找一个好的起点。

最小公倍数法为什么有效：某元素在两边各只出现在一种物质里，左边一个分子含 $a$ 个、右边一个含 $b$ 个，两边的原子总数都必须是 $a$ 和 $b$ 的公倍数，取最小公倍数得到的系数最小，其他元素再顺着配。

↑ 和 ↓ 的意义：它们描述的是“体系中新出现、并离开了溶液或体系的物质”，是宏观现象的记号，不是物质本身的属性。所以同一种 $\ce{CO2}$，在 $\ce{CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 ^}$ 里标 ↑，在 $\ce{Fe2O3 + 3CO} \xlongequal{\text{高温}} \ce{2Fe + 3CO2}$ 里不标。

为什么无机用等号、有机用箭头：无机反应多数能进行完全、副反应少，等号表示“左右两边原子相等，反应按此计量完成”。有机反应往往伴有副反应，主产物的产率不是 $100\%$，教材用箭头表示“主要生成”。这是教材的约定，不涉及更深的原理。

例题

例 1　（场景：写熟悉反应的化学方程式）写出下列反应的化学方程式：（1）实验室加热高锰酸钾制氧气；（2）石灰石高温分解；（3）向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液；（4）乙醇完全燃烧。

解：

（1）$\ce{2KMnO4} \xlongequal{\Delta} \ce{K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}$

（2）$\ce{CaCO3} \xlongequal{\text{高温}} \ce{CaO + CO2 ^}$

（3）$\ce{CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 v + Na2SO4}$

（4）$\ce{C2H5OH + 3O2 ->[\text{点燃}] 2CO2 + 3H2O}$

三查：原子守恒：（1）$\ce{K}$ 2、$\ce{Mn}$ 2、$\ce{O}$ 8，两边相等；（3）$\ce{Cu}$、$\ce{S}$ 各 1，$\ce{Na}$ 2，$\ce{O}$ 6，$\ce{H}$ 2；（4）$\ce{C}$ 2、$\ce{H}$ 6、$\ce{O}$ 7。电子守恒：（1）$\ce{Mn}$ 从 $+7$ 降到 $+6$（1 个，得 1）和 $+4$（1 个，得 3），共得 4；$\ce{O}$ 从 $-2$ 升到 0（2 个，失 4），相等。条件和符号：（1）加热 $\Delta$、$\ce{O2}$ 标 ↑；（2）高温；（3）溶液中生成沉淀标 ↓，无条件；（4）有机反应用箭头，点燃；反应物有 $\ce{O2}$，生成的 $\ce{CO2}$ 不标 ↑。

容易卡在：（1）漏写 $\ce{K2MnO4}$ 或把 $\ce{MnO2}$ 写成催化剂。这里 $\ce{MnO2}$ 是生成物，不是催化剂（它在氯酸钾分解中才作催化剂）。

例 2　（场景：用观察法、最小公倍数法配平）配平：（1）$\ce{Al + O2 = Al2O3}$ ；（2）$\ce{Fe3O4 + Al = Fe + Al2O3}$ （铝热反应，条件高温）；（3）$\ce{C2H6 + O2 -> CO2 + H2O}$ （点燃）。

解：

（1）最小公倍数法，$\ce{O}$：2 和 3 的最小公倍数 6，$\ce{O2}$ 配 3，$\ce{Al2O3}$ 配 2，$\ce{Al}$ 配 4：$\ce{4Al + 3O2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{2Al2O3}$。

（2）最小公倍数法，$\ce{O}$：4 和 3 的最小公倍数 12，$\ce{Fe3O4}$ 配 3，$\ce{Al2O3}$ 配 4；再由 $\ce{Fe}$、$\ce{Al}$ 守恒：$\ce{3Fe3O4 + 8Al} \xlongequal{\text{高温}} \ce{9Fe + 4Al2O3}$。

（3）观察法：$\ce{C}$ 守恒 $\ce{CO2}$ 配 2，$\ce{H}$ 守恒 $\ce{H2O}$ 配 3，右边 $\ce{O}$ 共 $4 + 3 = 7$，$\ce{O2}$ 配 $\dfrac{7}{2}$，全部乘 2：$\ce{2C2H6 + 7O2 ->[\text{点燃}] 4CO2 + 6H2O}$。

三查：（2）$\ce{Fe}$ 9、$\ce{O}$ 12、$\ce{Al}$ 8；电子守恒：$\ce{Fe}$ 由平均 $+\dfrac{8}{3}$ 降到 0，9 个共得 24，$\ce{Al}$ 由 0 升到 $+3$，8 个共失 24，相等。（3）$\ce{C}$ 4、$\ce{H}$ 12、$\ce{O}$ 14。系数都是最简整数比。

另一种解法：（3）用“定一法”（教材没有，考试常用，有机物燃烧最快）：把最复杂的 $\ce{C2H6}$ 系数定为 1，依次由 $\ce{C}$、$\ce{H}$、$\ce{O}$ 守恒得到 $2$、$3$、$\dfrac{7}{2}$，最后去分母。它成立的原因和观察法一样，只是规定了起点。燃烧这类只有一种复杂物质的反应用定一法；物质都较复杂、各元素交叉出现时用最小公倍数法更稳。

例 3　（场景：信息型方程式）（陌生情境）肼（$\ce{N2H4}$）是火箭燃料。工业上用次氯酸钠溶液氧化氨气制取肼，产物中还有氯化钠和水。写出该反应的化学方程式。

解：

第一步（题给信息）：反应物 $\ce{NH3}$、$\ce{NaClO}$，产物 $\ce{N2H4}$、$\ce{NaCl}$、$\ce{H2O}$。

第二步（课本知识，化合价）：$\ce{N}$ 从 $\ce{NH3}$ 的 $-3$ 升到 $\ce{N2H4}$ 的 $-2$，生成 1 个 $\ce{N2H4}$ 失 2 个电子；$\ce{Cl}$ 从 $\ce{NaClO}$ 的 $+1$ 降到 $\ce{NaCl}$ 的 $-1$，得 2 个电子。所以 $\ce{N2H4}$ 和 $\ce{NaClO}$ 系数比 $1 : 1$。

第三步（原子守恒）：$\ce{N}$ 守恒，$\ce{NH3}$ 配 2；$\ce{H}$：左 6，右 $\ce{N2H4}$ 有 4，余 2 个 $\ce{H}$ 组成 1 个 $\ce{H2O}$。

$$\ce{2NH3 + NaClO = N2H4 + NaCl + H2O}$$

三查：原子守恒：$\ce{N}$ 2、$\ce{H}$ 6、$\ce{Na}$ 1、$\ce{Cl}$ 1、$\ce{O}$ 1；电子守恒：失 2 得 2；溶液中进行、无气体或沉淀符号；题目没给条件就不编条件。

容易卡在：不知道从哪下手。信息型方程式的顺序固定：先抄题给的物质，再用化合价定氧化剂和还原剂的比例（第 5 章），最后用原子守恒补水。

例 4　（场景：判断符号和条件）指出下列方程式书写中的错误并改正：（1）$\ce{2SO2 + O2} \xlongequal[\Delta]{\text{催化剂}} \ce{2SO3}$；（2）$\ce{Fe2O3 + 3CO} \xlongequal{\text{高温}} \ce{2Fe + 3CO2 ^}$；（3）$\ce{2Fe + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2 ^}$；（4）$\ce{CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl}$（光照）。

解：

判断依据：对照“事实、配平、条件、符号”四项。

（1）这是可逆反应，应写 $\ce{2SO2 + O2 <=>[\text{催化剂}][\Delta] 2SO3}$。（2）反应物 $\ce{CO}$ 是气体，生成的 $\ce{CO2}$ 不标 ↑。（3）不符合事实，铁与盐酸生成亚铁盐：$\ce{Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ^}$。（4）有机反应用箭头，条件写在箭头上：$\ce{CH4 + Cl2 ->[\text{光照}] CH3Cl + HCl}$。

容易卡在：（3）原子已经守恒，就以为对了。配平只是必要条件，产物首先要符合事实。

常用推论

• 有机物（$\ce{C}_x\ce{H}_y\ce{O}_z$）完全燃烧的通式：$\mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\mathrm{O}_z + \left(x + \dfrac{y}{4} - \dfrac{z}{2}\right)\mathrm{O_2} \longrightarrow x\mathrm{CO_2} + \dfrac{y}{2}\mathrm{H_2O}$。由 $\ce{C}$、$\ce{H}$、$\ce{O}$ 三种原子守恒直接推出（耗氧量 = 生成 $\ce{CO2}$ 和 $\ce{H2O}$ 需要的 $\ce{O}$ 减去分子自带的 $\ce{O}$，再除以 2）。第 30 章由燃烧数据求分子式时常用。
• 方程式常见扣分点（附录 C 汇总）：化学式写错；产物不符合事实；不配平或系数不是最简比；漏条件或条件写错（加热写成“点燃”、催化剂漏写）；漏 ↑↓ 或多标 ↑↓；可逆反应写成等号；无机写箭头、有机写等号；浓、稀不分。
• 先写后配的顺序不能反：先保证化学式和产物正确，再配平；配平时只能改系数，不能改化学式的下标（改下标就改变了物质）。

易错点

• 错在哪：为了配平，把 $\ce{H2O}$ 改成 $\ce{H2O2}$，或把 $\ce{O2}$ 写成 $\ce{O}$。 为什么错：理解性错误。下标是物质的组成，改了下标就成了另一种物质。 正确做法：配平只动化学式前面的系数。
• 错在哪：反应物中有气体，生成的气体照样标 ↑；固体参加的溶液反应，生成的固体标 ↓。 为什么错：规范性错误。↑↓ 表示“新出现并离开体系”，不是“凡气体、凡固体都标”。 正确做法：先看反应物里有没有同类状态的物质，再决定标不标。
• 错在哪：把“点燃”写成“燃烧”，把“加热”写成”△“以外的文字，或把可逆反应写成等号。 为什么错：规范性错误。条件是反应能否发生的一部分；可逆号表示反应有限度，写成等号意义就变了。 正确做法：条件用规范用语（点燃、$\Delta$、高温、催化剂、通电、光照）；凡是教材写可逆号的反应（合成氨、$\ce{SO2}$ 的催化氧化、$\ce{Cl2}$ 与水、酯化、弱电解质的电离、水解）都写可逆号。

直观理解

配平像记账：左边是“支出的原子”，右边是“收入的原子”，每一种原子都要两边对平。观察法是“先对最大的一笔账”，最小公倍数法是“两边都凑成整数”。条件和 ↑↓ 是账本上的备注：备注错了，账再平也会被退回。

关联知识点

• 前置：2.2 化学式与化合价（化学式写对是第一步）。
• 前置：第 1 章 1.6 节，方程式系数 = 物质的量之比。
• 后续：第 5 章氧化还原方程式的配平（化合价升降法、缺项配平）。
• 后续：附录 D 重要反应方程式速查。
• 常一起考：第 13 章无机化工流程，“写出该步骤的化学方程式”多是信息型方程式。

2.4 离子方程式的书写与正误判断

说明

宏观：$\ce{BaCl2}$ 溶液和 $\ce{Na2SO4}$ 溶液、$\ce{Ba(NO3)2}$ 溶液和稀硫酸混合，都产生同样的白色沉淀。看上去是不同的反应，实质相同。

微观：易溶于水的强电解质在溶液里以离子形式存在（第 4 章 4.2 节）。$\ce{BaCl2}$ 溶液里是 $\ce{Ba^2+}$ 和 $\ce{Cl-}$，$\ce{Na2SO4}$ 溶液里是 $\ce{Na+}$ 和 $\ce{SO4^2-}$。混合后真正结合的只有 $\ce{Ba^2+}$ 和 $\ce{SO4^2-}$，$\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$ 反应前后都在溶液里自由移动，是“旁观离子”。

符号：用实际参加反应的离子符号表示反应的式子叫离子方程式：

$$\ce{Ba^2+ + SO4^2- = BaSO4 v}$$

书写四步（以 $\ce{CaCO3}$ 与盐酸为例）：

1. 写：写出正确的化学方程式。$\ce{CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 ^}$
2. 拆：把易溶于水的强电解质拆成离子，其余写化学式。$\ce{CaCO3 + 2H+ + 2Cl- = Ca^2+ + 2Cl- + H2O + CO2 ^}$
3. 删：删去两边相同的离子。$\ce{CaCO3 + 2H+ = Ca^2+ + H2O + CO2 ^}$
4. 查：查原子守恒、电荷守恒；氧化还原反应还要查得失电子守恒；查 ↑↓ 和条件；系数约成最简。

拆与不拆：

拆成离子	写化学式（不拆）
强酸：$\ce{HCl}$、$\ce{HNO3}$、稀 $\ce{H2SO4}$、$\ce{HBr}$、$\ce{HI}$、$\ce{HClO4}$	弱酸：$\ce{CH3COOH}$、$\ce{H2CO3}$、$\ce{HClO}$、$\ce{H2S}$、$\ce{H2SO3}$、$\ce{HF}$
强碱：$\ce{NaOH}$、$\ce{KOH}$、$\ce{Ba(OH)2}$、澄清石灰水中的 $\ce{Ca(OH)2}$	弱碱：$\ce{NH3.H2O}$、$\ce{Fe(OH)3}$、$\ce{Cu(OH)2}$ 等难溶碱
易溶的盐：钾、钠、铵盐，硝酸盐，多数氯化物和硫酸盐	难溶物：$\ce{CaCO3}$、$\ce{BaSO4}$、$\ce{AgCl}$、$\ce{BaCO3}$ 等；氧化物、单质、气体、$\ce{H2O}$
强酸的酸式根 $\ce{HSO4-}$（在水中拆成 $\ce{H+}$ 和 $\ce{SO4^2-}$）	弱酸的酸式根 $\ce{HCO3-}$、$\ce{HSO3-}$、$\ce{HS-}$ 作为整体，不再拆

电离方程式也用这套规则：强电解质用等号，如 $\ce{H2SO4 = 2H+ + SO4^2-}$、$\ce{NaHCO3 = Na+ + HCO3-}$；弱电解质用可逆号，如 $\ce{CH3COOH <=> CH3COO- + H+}$（详见第 4、25 章）。

使用场景

• 题目要求写溶液中某个反应的离子方程式（复分解、置换、氧化还原都可能）→ 按写、拆、删、查四步；能直接看出参加反应的离子时可以跳过第一步直接写。
• 选择题给出几个离子方程式问哪个正确 → 按上图五项逐一排查：反应事实、拆分、守恒、量的关系、漏离子和符号 → 找出每个错项错在哪一项。
• 题目涉及“少量”“过量”“恰好沉淀完全”“溶液呈中性”等字眼 → 产物和离子的配比由量决定 → 用“少量的定为 1”写（见常用推论）。
• 题目问一个离子方程式能代表哪些反应（如 $\ce{H+ + OH- = H2O}$）→ 把每个反应按拆分规则重写，删去旁观离子后比较（第 4 章 4.3 节例 3）。

注意点

• 微溶物 $\ce{Ca(OH)2}$、$\ce{CaSO4}$、$\ce{Ag2SO4}$：作反应物时，澄清溶液拆成离子，浊液或固体（石灰乳、石灰浆）写化学式；作生成物时一般写化学式并标 ↓。
• 浓硫酸不拆（主要以 $\ce{H2SO4}$ 分子存在，水很少）；浓盐酸、浓硝酸要拆（它们在水中完全电离）。
• 固体之间、固体与浓硫酸之间的反应没有自由移动的离子，不写离子方程式。如实验室用 $\ce{NH4Cl}$ 和 $\ce{Ca(OH)2}$ 固体加热制氨气、$\ce{Cu}$ 与浓硫酸共热，只写化学方程式。
• $\ce{NH3.H2O}$ 是弱碱，不拆；但铵盐与强碱溶液共热时，产物写 $\ce{NH3 ^ + H2O}$；常温、稀溶液中写 $\ce{NH3.H2O}$。
• $\ce{Fe^3+}$ 与 $\ce{SCN-}$ 生成的 $\ce{Fe(SCN)3}$ 是可溶的配合物，不标 ↓：$\ce{Fe^3+ + 3SCN- <=> Fe(SCN)3}$。
• 离子方程式不仅要原子守恒，还必须电荷守恒；是氧化还原反应时还要得失电子守恒。只配原子不配电荷是最常见的错误。

原理解释

为什么只拆易溶的强电解质：离子方程式要表示溶液里“实际存在的粒子”之间的反应。易溶的强电解质在水中完全电离，溶液里几乎没有它的分子或固体，所以写离子；弱电解质在水中主要以分子存在（$0.1\ \mathrm{mol/L}$ 醋酸只有约 $1\%$ 电离），难溶物主要以固体存在，气体、氧化物、单质本身不是溶液中的离子，所以都写化学式（关键一步：拆不拆不看物质“能不能电离”，看它在这个溶液里“主要以什么形式存在”）。这也是浓硫酸不拆、石灰乳不拆的原因。

电荷为什么必须守恒：反应前后溶液都呈电中性，旁观离子两边相同，删去后剩下的离子在两边带的电荷总数也必须相同；氧化还原反应中电子只是从一种微粒转移到另一种微粒，所以得失电子总数相等，这和电荷守恒是一致的（第 1 章 1.7 节）。

例题

例 1　（场景：按四步写离子方程式）写出下列反应的离子方程式：（1）铁与硫酸铜溶液；（2）实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制氯气；（3）氯气通入水中；（4）氯化铝溶液中加入过量氨水。

解：

（1）$\ce{Fe + Cu^2+ = Fe^2+ + Cu}$

（2）$\ce{MnO2 + 4H+ + 2Cl-} \xlongequal{\Delta} \ce{Mn^2+ + Cl2 ^ + 2H2O}$

（3）$\ce{Cl2 + H2O <=> H+ + Cl- + HClO}$

（4）$\ce{Al^3+ + 3NH3.H2O = Al(OH)3 v + 3NH4+}$

三查：原子守恒逐个对过。电荷守恒：（1）$+2 = +2$；（2）左 $+4 - 2 = +2$，右 $+2$；（3）$0 = +1 - 1$；（4）$+3 = +3$。电子守恒：（1）$\ce{Fe}$ 失 2、$\ce{Cu^2+}$ 得 2；（2）$\ce{Mn}$ 从 $+4$ 降到 $+2$ 得 2，2 个 $\ce{Cl-}$ 升到 0 失 2；（3）一个 $\ce{Cl}$ 升到 $+1$、一个降到 $-1$。符号和条件：（2）浓盐酸要拆，加热 $\Delta$，$\ce{Cl2}$ 标 ↑；（3）可逆反应，$\ce{HClO}$ 是弱酸不拆；（4）$\ce{NH3.H2O}$ 是弱碱不拆，$\ce{Al(OH)3}$ 不溶于氨水，所以氨水过量也停在 $\ce{Al(OH)3}$。

容易卡在：（2）把参加反应的 $\ce{HCl}$ 全部当作被氧化。4 个 $\ce{H+}$ 都参加了反应，但只有 2 个 $\ce{Cl-}$ 变成 $\ce{Cl2}$，另外 2 个 $\ce{Cl-}$（对应 $\ce{MnCl2}$ 中的）是旁观离子，已删去。

例 2　（场景：正误判断）下列离子方程式正确的是（　）。

A. 铁与稀硫酸反应：$\ce{2Fe + 6H+ = 2Fe^3+ + 3H2 ^}$ B. 碳酸钙与醋酸反应：$\ce{CaCO3 + 2H+ = Ca^2+ + H2O + CO2 ^}$ C. 铜与氯化铁溶液反应：$\ce{Cu + Fe^3+ = Cu^2+ + Fe^2+}$ D. 钠与水反应：$\ce{2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2 ^}$ E. 氢氧化钡溶液与硫酸铜溶液反应：$\ce{Ba^2+ + SO4^2- = BaSO4 v}$

解：D。

判断依据：按“反应事实 → 拆分 → 守恒 → 量 → 漏离子和符号”逐项排查。

A 反应事实错：铁与稀硫酸生成 $\ce{Fe^2+}$，应为 $\ce{Fe + 2H+ = Fe^2+ + H2 ^}$。B 拆分错：醋酸是弱酸，不能写成 $\ce{H+}$，应为 $\ce{CaCO3 + 2CH3COOH = Ca^2+ + 2CH3COO- + H2O + CO2 ^}$。C 电荷不守恒（左 $+3$、右 $+4$），也就是得失电子不守恒，应为 $\ce{Cu + 2Fe^3+ = Cu^2+ + 2Fe^2+}$。E 漏离子：$\ce{Cu^2+}$ 与 $\ce{OH-}$ 也生成沉淀，应为 $\ce{Ba^2+ + 2OH- + Cu^2+ + SO4^2- = BaSO4 v + Cu(OH)2 v}$。D 原子、电荷（$0 = +2 - 2$）、电子（2 个 $\ce{Na}$ 失 2，2 个 $\ce{H}$ 得 2）都守恒。

容易卡在：A 和 B 原子、电荷都守恒，只查守恒看不出错。守恒是最后一关，前面先查事实和拆分。

例 3　（场景：与量有关的离子方程式）分别写出下列反应的离子方程式：（1）$\ce{NaOH}$ 溶液中通入少量 $\ce{CO2}$、通入过量 $\ce{CO2}$；（2）$\ce{Ca(OH)2}$ 溶液（澄清石灰水）中加入少量 $\ce{NaHCO3}$ 溶液、加入过量 $\ce{NaHCO3}$ 溶液；（3）$\ce{NaHSO4}$ 溶液中滴加 $\ce{Ba(OH)2}$ 溶液至溶液呈中性。

解：

（1）少量 $\ce{CO2}$：$\ce{CO2 + 2OH- = CO3^2- + H2O}$；过量 $\ce{CO2}$：$\ce{CO2 + OH- = HCO3-}$。

（2）少量 $\ce{NaHCO3}$：把 $\ce{HCO3-}$ 定为 1 个，它只消耗 1 个 $\ce{OH-}$ 生成 1 个 $\ce{CO3^2-}$，再与 $\ce{Ca^2+}$ 沉淀：

$$\ce{HCO3- + Ca^2+ + OH- = CaCO3 v + H2O}$$

过量 $\ce{NaHCO3}$：把少量的 $\ce{Ca(OH)2}$ 定为 1 个，它提供 1 个 $\ce{Ca^2+}$ 和 2 个 $\ce{OH-}$，2 个 $\ce{OH-}$ 要消耗 2 个 $\ce{HCO3-}$，生成 2 个 $\ce{CO3^2-}$，只有 1 个被 $\ce{Ca^2+}$ 沉淀：

$$\ce{Ca^2+ + 2OH- + 2HCO3- = CaCO3 v + CO3^2- + 2H2O}$$

（3）中性时 $\ce{H+}$ 与 $\ce{OH-}$ 恰好完全反应。$\ce{Ba(OH)2}$ 的 $\ce{Ba^2+} : \ce{OH-} = 1 : 2$，2 个 $\ce{OH-}$ 需 2 个 $\ce{H+}$，即 2 个 $\ce{NaHSO4}$，带来 2 个 $\ce{SO4^2-}$，只有 1 个被沉淀：

$$\ce{2H+ + SO4^2- + Ba^2+ + 2OH- = BaSO4 v + 2H2O}$$

三查：电荷：（2）后式左 $+2 - 2 - 2 = -2$，右 $-2$；（3）左 $2 - 2 + 2 - 2 = 0$，右 0。原子逐个对过。不是氧化还原反应。符号：溶液中生成沉淀标 ↓。

另一种解法：（2）也可以先写化学方程式再拆：过量 $\ce{NaHCO3}$ 时 $\ce{Ca(OH)2 + 2NaHCO3 = CaCO3 v + Na2CO3 + 2H2O}$，拆写删去 $\ce{Na+}$ 得到同样结果。先写化学方程式不容易漏，但要先想清楚产物；“少量的定为 1”直接从离子出发，考场上更快。两种方法结果必须一致，可以互相验算。

容易卡在：（3）写成 $\ce{H+ + SO4^2- + Ba^2+ + OH- = BaSO4 v + H2O}$。这个式子原子、电荷都守恒，但它表示的是”$\ce{SO4^2-}$ 恰好沉淀完全“时的反应，此时 $\ce{OH-}$ 有剩余，溶液呈碱性，不是中性。

例 4　（场景：一个离子方程式代表哪些反应）离子方程式 $\ce{CO3^2- + 2H+ = CO2 ^ + H2O}$ 能表示下列哪些反应？（1）$\ce{Na2CO3}$ 溶液与盐酸；（2）$\ce{CaCO3}$ 与稀硝酸；（3）$\ce{K2CO3}$ 溶液与稀硫酸；（4）$\ce{Na2CO3}$ 溶液与醋酸。

解：（1）（3）。

判断依据：离子方程式只能代表“同样的离子以同样的形式参加反应”的那一类反应。

（1）$\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$ 旁观，可以；（3）$\ce{K+}$、$\ce{SO4^2-}$ 旁观，可以；（2）$\ce{CaCO3}$ 难溶，不拆，应为 $\ce{CaCO3 + 2H+ = Ca^2+ + CO2 ^ + H2O}$；（4）醋酸是弱酸，应为 $\ce{CO3^2- + 2CH3COOH = 2CH3COO- + CO2 ^ + H2O}$。

常用推论

离子方程式正误判断的常见陷阱（附录 C 汇总）：

陷阱	错例	怎么查
反应事实	$\ce{Fe}$ 与稀酸生成 $\ce{Fe^3+}$；$\ce{Cu}$ 与稀硫酸反应放出 $\ce{H2}$；$\ce{Fe(OH)3}$ 与 $\ce{HI}$ 只写中和（$\ce{Fe^3+}$ 会氧化 $\ce{I-}$）	产物价态、反应能否发生，对照元素化合物知识
拆不拆	把 $\ce{CaCO3}$、$\ce{CH3COOH}$、$\ce{HClO}$、$\ce{NH3.H2O}$、$\ce{HCO3-}$ 拆开；把澄清石灰水写成 $\ce{Ca(OH)2}$	只拆“易溶于水的强电解质”
守恒	$\ce{Cu + Fe^3+}$、$\ce{Fe^2+ + Cl2}$、$\ce{Na + H2O}$ 只配原子不配电荷	原子、电荷、得失电子三个都查
量的多少	少量与过量 $\ce{CO2}$、$\ce{NaHCO3}$ 与 $\ce{Ca(OH)2}$、$\ce{NaHSO4}$ 与 $\ce{Ba(OH)2}$ 写成同一个式子	看题干的“少量、过量、中性、沉淀完全”，少量的定为 1
漏离子、配比	$\ce{Ba(OH)2}$ 与 $\ce{CuSO4}$ 只写 $\ce{BaSO4}$；$\ce{Ba(OH)2}$ 与 $\ce{H2SO4}$ 约成 $1 : 1 : 1 : 1$	同一物质电离出的离子比例固定，不能随意约分
符号	可逆反应写等号（$\ce{Cl2}$ 与水、水解）；漏 ↑↓；单一水解多标 ↑↓	对照 2.3 节符号规则

• “少量的定为 1”（教材没有，考试常用）：与量有关的离子反应，把量少的那种物质的系数定为 1，按它的组成写出它电离出的全部离子，量多的物质“需要多少用多少”。成立的原因：量少的物质完全反应，它的各离子都按组成比例参加反应；量多的物质有剩余，其离子只按需要参加，比例不受组成限制。
• $\ce{Ba(OH)2}$ 与 $\ce{H2SO4}$ 反应的离子方程式只有一个：$\ce{Ba^2+ + 2OH- + 2H+ + SO4^2- = BaSO4 v + 2H2O}$，两种物质的离子都按组成比例参加，不受量的影响。

易错点

• 错在哪：离子方程式 $\ce{Fe^2+ + Cl2 = Fe^3+ + 2Cl-}$ 认为原子配平就对了。 为什么错：规范性错误。左边电荷 $+2$，右边 $+3 - 2 = +1$，电荷不守恒；$\ce{Fe^2+}$ 失 1 个电子而 $\ce{Cl2}$ 得 2 个，电子也不守恒。 正确做法：$\ce{2Fe^2+ + Cl2 = 2Fe^3+ + 2Cl-}$。写完离子方程式必须算两边电荷。
• 错在哪：把 $\ce{NaHCO3}$ 写成 $\ce{Na+ + H+ + CO3^2-}$。 为什么错：理解性错误。$\ce{H2CO3}$ 是弱酸，$\ce{HCO3-}$ 在水中只极少量电离，主要以 $\ce{HCO3-}$ 形式存在。 正确做法：弱酸的酸式根整体写，$\ce{NaHCO3 = Na+ + HCO3-}$；只有强酸的酸式根 $\ce{HSO4-}$ 在水中拆开。
• 错在哪：把 $\ce{Ba(OH)2}$ 与稀硫酸的反应写成 $\ce{Ba^2+ + OH- + H+ + SO4^2- = BaSO4 v + H2O}$。 为什么错：理解性错误。$\ce{Ba(OH)2}$ 每电离出 1 个 $\ce{Ba^2+}$ 就有 2 个 $\ce{OH-}$，这个比例不能为了约分改动。 正确做法：$\ce{Ba^2+ + 2OH- + 2H+ + SO4^2- = BaSO4 v + 2H2O}$。只能把两边所有系数同时约分。

直观理解

把溶液想成一个舞池，易溶的强电解质是一个个散开的舞者（离子），弱电解质、沉淀、气体是抱成团的小组（写化学式）。离子方程式只记录“谁和谁走到了一起”，从头到尾各跳各的旁观者不记。判断“拆不拆”时就问一句：在这个舞池里，它是散开的，还是抱成团的？

关联知识点

• 前置：第 4 章 4.2 节电解质与电离（强弱电解质决定拆不拆）。
• 前置：2.3 节化学方程式的书写。
• 后续：第 4 章离子反应发生的条件、离子共存。
• 后续：第 5 章氧化还原型离子方程式的配平。
• 后续：第 27 章盐类水解的离子方程式（可逆号、不标 ↑↓）。
• 常一起考：第 13 章无机化工流程、第 38 章物质的检验。

2.5 电子式、结构式与结构简式

说明

宏观：同一种物质可以用不同的式子表示，各有用处：化学式说明组成，电子式说明成键时电子怎么分配，结构式和结构简式说明原子怎么连接。

微观：化学反应中通常只有原子的最外层电子参与成键。离子键是电子从一个原子完全转移到另一个原子，形成阴、阳离子；共价键是两个原子共用电子对（第 16 章）。原子成键后一般达到稳定结构（$\ce{H}$ 为 2 个电子，其他主族原子多为 8 个电子）。

符号：

• 电子式：在元素符号周围用”·“（或”ד）表示原子的最外层电子。
  • 原子：如 $\ce{Na}$ 一个点、$\ce{Mg}$ 两个点、$\ce{Cl}$ 七个点。
  • 简单阳离子：就是离子符号，如 $\ce{Na+}$、$\ce{Mg^2+}$。
  • 阴离子和复杂阳离子：画出最外层全部电子，用方括号括起来，右上角标电荷，如氯离子（$\ce{Cl}$ 周围共 8 个点，见下图）、$\ce{OH-}$、$\ce{NH4+}$。
  • 离子化合物：由阴、阳离子的电子式拼成，相同的离子不合并，如 $\ce{MgCl2}$ 要写两个氯离子，分列 $\ce{Mg^2+}$ 两边。
  • 共价分子：两原子之间的点是共用电子对，没有方括号、不标电荷；孤电子对（未成键的电子对）必须画出。

• 用电子式表示形成过程：左边写原子的电子式，右边写化合物的电子式，中间用箭头（不用等号）。离子化合物要用弯箭头表示电子从哪个原子转移到哪个原子；共价分子不画弯箭头。

• 结构式：用一根短线”—“代表一对共用电子对，双键”=“、三键”≡“，不画孤电子对。结构式一般不表示分子真实的空间形状（$\ce{H2O}$ 画成折线是为了提示它是 V 形，第 17 章）。
• 结构简式：在结构式的基础上省去部分 $\ce{C-H}$ 键和 $\ce{C-C}$ 单键，把同一个碳上的原子合写，如乙醇 $\ce{CH3CH2OH}$；碳碳双键、三键和官能团不能省，如乙烯 $\ce{CH2=CH2}$、乙炔 $\ce{CH#CH}$、乙酸 $\ce{CH3COOH}$、乙醛 $\ce{CH3CHO}$。键线式只画碳骨架，第 30 章讲。

几种表示方法对比（以乙醇、乙烯为例）：

表示方法	乙醇	乙烯	表示什么
分子式	$\ce{C2H6O}$	$\ce{C2H4}$	一个分子中各原子的个数
最简式（实验式）	$\ce{C2H6O}$	$\ce{CH2}$	各原子的最简个数比
结构简式	$\ce{CH3CH2OH}$ 或 $\ce{C2H5OH}$	$\ce{CH2=CH2}$	原子的连接顺序和官能团
结构式	见上图	每一根键都画出	每一个共价键
电子式	每一对电子都画出	每一对电子都画出	成键电子和孤电子对

使用场景

• 题目要求写某物质的电子式 → 先判断是离子化合物还是共价化合物（含活泼金属或铵根的一般是离子化合物）→ 离子化合物拼离子，共价分子算共用电子对，再补孤电子对。
• 题目要求“用电子式表示……的形成过程” → 左边原子、右边产物、中间箭头 → 离子化合物加弯箭头。
• 题目给出陌生分子（$\ce{N2H4}$、$\ce{HCN}$、$\ce{COCl2}$、$\ce{NaBH4}$）问电子式或结构式 → 按”$\ce{H}$ 连 1 根键、$\ce{O}$ 连 2 根、$\ce{N}$ 连 3 根、$\ce{C}$ 连 4 根、卤素连 1 根“先排出骨架 → 再补孤电子对，最后数每个原子是否满 8 电子（$\ce{H}$ 满 2）。
• 题目要求写有机物的结构简式（推断题的答案、方程式里的有机物）→ 由结构式合写，官能团和碳碳不饱和键保留，原子连接顺序不能错。
• 选择题判断“化学用语表示正确的是” → 逐项对照电子式、结构式、结构简式、比例模型的规范。

注意点

• 共价分子的电子式不加方括号、不标电荷；离子化合物里的阴离子必须加方括号并标电荷，阳离子（除 $\ce{NH4+}$ 等复杂离子）不加方括号。
• 孤电子对不能漏：$\ce{NH3}$ 的 $\ce{N}$ 上有 1 对，$\ce{H2O}$ 的 $\ce{O}$ 上有 2 对，$\ce{CCl4}$ 的每个 $\ce{Cl}$ 上各有 3 对，$\ce{N2}$ 的每个 $\ce{N}$ 上各有 1 对。
• 原子的连接顺序按结构，不按化学式的书写顺序：$\ce{HClO}$ 的结构是 $\ce{H-O-Cl}$（$\ce{O}$ 在中间，因为 $\ce{O}$ 要成 2 根键，$\ce{H}$ 和 $\ce{Cl}$ 各成 1 根）；$\ce{HCN}$ 是 $\ce{H-C#N}$。
• 不满足 8 电子的例外（高中常见）：$\ce{H}$ 是 2 电子；$\ce{BF3}$ 中 $\ce{B}$ 只有 6 个电子；$\ce{PCl5}$ 中 $\ce{P}$ 有 10 个电子。原因：$\ce{B}$ 只有 3 个价电子，$\ce{P}$ 在第三周期有能量合适的空轨道可以用，第 17 章讲。
• 结构简式中官能团的写法固定：醛基写 $\ce{-CHO}$（不能写 $\ce{-COH}$，后者像羰基接羟基）；羧基 $\ce{-COOH}$；酯基 $\ce{-COO-}$；官能团写在左边时要倒过来写，如 $\ce{HO-CH2CH3}$、$\ce{O2N-}$（硝基的 $\ce{N}$ 连在碳上）。
• 比例模型（空间填充模型）要按原子相对大小画：$\ce{CO2}$ 中 $\ce{C}$ 原子比 $\ce{O}$ 原子大，$\ce{CCl4}$ 中 $\ce{Cl}$ 原子比 $\ce{C}$ 原子大，选择题常在这里设错。

原理解释

为什么只画最外层电子：内层电子离核近、能量低，在化学反应中不参与成键；决定原子能形成几根键、得失几个电子的是最外层电子（价电子）。所以电子式只画它们，就足以表示成键情况（关键一步：一个原子能形成的共价键数 = 达到 8 电子还差的电子数，$\ce{N}$ 有 5 个价电子，差 3 个，所以成 3 根键，剩下的 2 个电子是 1 对孤电子对）。

8 电子稳定结构：稀有气体（除 $\ce{He}$ 外）最外层 8 个电子，化学性质稳定。主族元素的原子通过得失电子或共用电子，使最外层也达到 8 个（$\ce{H}$、$\ce{Li}$ 附近是 2 个）。这是经验规律（八隅规则），严格的解释要用到量子力学中轨道能级和成键的理论（大学结构化学），所以它有例外。

离子化合物为什么要加方括号：方括号表示括号内的电子“属于这个离子”，电荷属于整个离子。$\ce{Na+}$ 失去了最外层的 1 个电子后，次外层的 8 个电子成为最外层，但这些电子不参与成键，习惯上不画，直接写离子符号。

例题

例 1　（场景：写常见物质的电子式）写出下列物质的电子式，并说明各含什么化学键：（1）$\ce{CaCl2}$；（2）$\ce{NaOH}$；（3）$\ce{CO2}$；（4）$\ce{NH4Cl}$。

解：

判断依据：含金属阳离子或 $\ce{NH4+}$ 的是离子化合物，拼离子；全由非金属组成且无铵根的是共价分子，画共用电子对。

（1）离子化合物，一个 $\ce{Ca^2+}$ 两边各一个 $[\ce{:Cl:}]^-$（每个 $\ce{Cl-}$ 周围 8 个点），只含离子键。写法同上图 $\ce{MgCl2}$，把 $\ce{Mg^2+}$ 换成 $\ce{Ca^2+}$。

（2）离子化合物，$\ce{Na+}$ 和 $\ce{OH-}$；$\ce{OH-}$ 内 $\ce{O}$ 与 $\ce{H}$ 共用一对电子，$\ce{O}$ 上还有 3 对孤电子对，整体加方括号标”−“。含离子键和共价键，见上图。

（3）共价分子，$\ce{C}$ 与每个 $\ce{O}$ 共用两对电子（双键），每个 $\ce{O}$ 上 2 对孤电子对，只含共价键，见上图。

（4）离子化合物，$[\ce{NH4}]^+$ 的方括号内 $\ce{N}$ 与 4 个 $\ce{H}$ 各共用一对电子；$\ce{Cl-}$ 单独加方括号。含离子键和共价键（其中一个是配位键，第 16 章）。

容易卡在：（4）因为全由非金属元素组成，就当成共价化合物。铵盐是离子化合物，这是“全由非金属元素组成的化合物是共价化合物”这条经验的例外。

例 2　（场景：形成过程）用电子式表示 $\ce{MgCl2}$ 和 $\ce{H2O}$ 的形成过程。

解：

$\ce{MgCl2}$：左边写 $\ce{Mg}$ 原子（两个电子）和两个 $\ce{Cl}$ 原子（各 7 个电子），$\ce{Mg}$ 的两个电子分别用弯箭头指向两个 $\ce{Cl}$；箭头右边写 $[\ce{:Cl:}]^- \ \ce{Mg^2+} \ [\ce{:Cl:}]^-$。

$\ce{H2O}$：左边写两个 $\ce{H}$ 原子和一个 $\ce{O}$ 原子（6 个电子），箭头右边写 $\ce{H2O}$ 的电子式（两对共用电子对，$\ce{O}$ 上两对孤电子对），不画弯箭头。

三查：两边电子总数相等（$\ce{MgCl2}$：$2 + 7 \times 2 = 16$，右边每个 $\ce{Cl-}$ 8 个共 16；$\ce{H2O}$：$1 \times 2 + 6 = 8$）；中间用箭头不用等号；离子化合物有弯箭头、有方括号和电荷，共价分子没有。写法照上面氯化钠、氯化氢形成过程的图。

容易卡在：把左边的两个 $\ce{Cl}$ 写成 $\ce{2Cl}$ 或右边的两个 $\ce{Cl-}$ 合并写成 $[\ce{:Cl:}]_2^-$。电子式里每个原子、每个离子都单独画出来。

例 3　（场景：陌生分子的电子式和结构式）（陌生情境）肼（$\ce{N2H4}$）是 2.3 节例 3 里的火箭燃料，分子中所有原子的最外层都达到稳定结构。写出肼的电子式和结构式，并指出一个肼分子中共用电子对和孤电子对各有几对。

解：

判断依据：先按成键数排骨架，再补孤电子对，最后数电子。

第一步（题给信息）：分子式 $\ce{N2H4}$，各原子达到稳定结构。

第二步（课本知识）：$\ce{N}$ 有 5 个价电子，要成 3 根键；$\ce{H}$ 成 1 根键。2 个 $\ce{N}$ 之间成 1 根键，每个 $\ce{N}$ 还剩 2 根键各连 1 个 $\ce{H}$，骨架是 $\ce{H2N-NH2}$。

第三步：每个 $\ce{N}$ 成 3 根键用掉 3 个电子，剩下 2 个电子组成 1 对孤电子对。

共用电子对 5 对（$\ce{N-N}$ 1 对、$\ce{N-H}$ 4 对），孤电子对 2 对。

检验：每个 $\ce{N}$ 周围 $3 \times 2 + 2 = 8$ 个电子，每个 $\ce{H}$ 2 个；价电子总数 $5 \times 2 + 1 \times 4 = 14$，图中点数 $5 \times 2 + 2 \times 2 = 14$，对得上。

另一种解法：先算价电子总数 14，再用”$\ce{H}$ 满 2、$\ce{N}$ 满 8”分配：骨架 5 根键用 10 个电子，剩 4 个按每个 $\ce{N}$ 一对补上。这种“先数总数再分配”的方法对 $\ce{HCN}$、$\ce{COCl2}$ 等含多重键的陌生分子更可靠（数到不够时就把孤电子对改成双键、三键）；骨架简单、全是单键时直接按成键数排更快。

例 4　（场景：写结构简式）写出下列物质的结构简式：（1）乙烯；（2）乙醛；（3）乙酸乙酯；（4）分子式为 $\ce{C2H6O}$、能与金属钠反应放出氢气的物质。

解：

（1）$\ce{CH2=CH2}$；（2）$\ce{CH3CHO}$；（3）$\ce{CH3COOCH2CH3}$；（4）$\ce{CH3CH2OH}$。

判断依据：碳碳双键、官能团必须写出；（4）$\ce{C2H6O}$ 有乙醇 $\ce{CH3CH2OH}$ 和二甲醚 $\ce{CH3OCH3}$ 两种结构，能与钠反应放出氢气说明有 $\ce{-OH}$（第 33 章）。

容易卡在：（1）写成 $\ce{CH2CH2}$，丢了双键；（2）写成 $\ce{CH3COH}$。

例 5　（场景：化学用语正误判断）下列化学用语表示正确的是（　）。

A. $\ce{N2}$ 的电子式：两个 $\ce{N}$ 之间三对共用电子，两边不画其他电子 B. $\ce{HClO}$ 的结构式：$\ce{H-Cl-O}$ C. 乙烯的结构简式：$\ce{CH2CH2}$ D. $\ce{Cl-}$ 的结构示意图：核内 $+17$，核外电子 $2$、$8$、$8$

解：D。

判断依据：逐项对照电子式、结构式、结构简式和结构示意图的规范。

A 漏了每个 $\ce{N}$ 上的 1 对孤电子对；B 连接顺序错，应为 $\ce{H-O-Cl}$；C 漏写碳碳双键，应为 $\ce{CH2=CH2}$；D $\ce{Cl-}$ 质子数仍是 17，得 1 个电子后核外 18 个，排布 $2$、$8$、$8$，正确（结构示意图见第 14 章）。

常用推论

• 常见成键数（由“8 减价电子数”得出，$\ce{H}$ 例外）：$\ce{H}$、卤素 1 根，$\ce{O}$、$\ce{S}$ 2 根，$\ce{N}$、$\ce{P}$ 3 根，$\ce{C}$、$\ce{Si}$ 4 根。孤电子对数：$\ce{N}$ 1 对，$\ce{O}$ 2 对，卤素 3 对，$\ce{C}$ 0 对（均指只形成普通共价键时）。写陌生分子先用它排骨架。
• 10 电子、18 电子微粒常用来设计推断题：10 电子的见第 1 章 1.2 节；18 电子的有 $\ce{Ar}$、$\ce{HCl}$、$\ce{H2S}$、$\ce{PH3}$、$\ce{SiH4}$、$\ce{F2}$、$\ce{H2O2}$、$\ce{N2H4}$、$\ce{C2H6}$、$\ce{CH3OH}$、$\ce{K+}$、$\ce{Ca^2+}$、$\ce{Cl-}$、$\ce{S^2-}$、$\ce{HS-}$ 等。由”$\ce{-OH}$、$\ce{-NH2}$、$\ce{-CH3}$、$\ce{-F}$ 都是 9 电子“两两组合可以快速写出 18 电子分子。
• 电子式和结构简式的常见扣分点（附录 C 汇总）：漏孤电子对；共价分子加了方括号或电荷；离子化合物相同离子合并；原子连接顺序错（$\ce{HClO}$、$\ce{HCN}$）；形成过程用了等号或漏弯箭头；结构简式漏写双键、三键，官能团写反（$\ce{-COH}$、$\ce{NO2-}$ 连在碳上时的写法）。

易错点

• 错在哪：$\ce{CCl4}$ 的电子式只画 $\ce{C}$ 与 4 个 $\ce{Cl}$ 之间的共用电子对，$\ce{Cl}$ 周围不画其他电子；$\ce{NH3}$ 漏画 $\ce{N}$ 上的孤电子对。 为什么错：规范性错误。电子式要画出全部最外层电子，孤电子对是电子式和结构式的区别所在。 正确做法：画完后数每个原子周围的电子：$\ce{Cl}$、$\ce{N}$、$\ce{O}$、$\ce{C}$ 都应是 8 个，$\ce{H}$ 是 2 个。
• 错在哪：把 $\ce{MgCl2}$ 的电子式写成 $\ce{Mg^2+}$ 后接一个带“2−“的方括号，或把两个 $\ce{Cl-}$ 都写在 $\ce{Mg^2+}$ 一侧且合并。 为什么错：规范性错误。电子式中每一个离子都要单独写出，相同离子不合并，电荷标在各自的方括号外。 正确做法：$\ce{Cl-}$、$\ce{Mg^2+}$、$\ce{Cl-}$ 各自写出，阴离子分列阳离子两边（见上图）。
• 错在哪：用电子式表示 $\ce{NaCl}$ 的形成过程时，中间用等号，或右边写成共用电子对的样子。 为什么错：理解性错误。形成过程表示“原子变成离子或分子”，不是化学方程式，用箭头；离子化合物里电子是完全转移，不是共用。 正确做法：箭头；离子化合物画弯箭头，产物写成阴阳离子。
• 错在哪：把 $\ce{H2O2}$ 写成离子化合物的样子，或把 $\ce{Na2O2}$ 写成 $\ce{Na+ [:O:]^2- Na+}$ 只画一个 $\ce{O}$。 为什么错：记忆性错误。$\ce{H2O2}$ 是共价分子；$\ce{Na2O2}$ 的阴离子是两个 $\ce{O}$ 共用一对电子的过氧根 $\ce{O2^2-}$。 正确做法：$\ce{H2O2}$：$\ce{H}$、$\ce{O}$、$\ce{O}$、$\ce{H}$ 依次共用电子对；$\ce{Na2O2}$：两个 $\ce{Na+}$ 夹一个含两个 $\ce{O}$ 的方括号，右上角“2−”（见上图）。

直观理解

电子式是“把每个电子都画出来的账本”，结构式是“只画握手（成键）的照片”，结构简式是“只标重点的简笔画”。遇到陌生分子，先问三件事：每个原子能伸几只手（成键数）？手都握上了吗（骨架）？没握手的电子还剩几对（孤电子对）？三件事答完，电子式和结构式就出来了。

关联知识点

• 前置：2.2 节化合价（化合价和成键数的对应）。
• 后续：第 14 章原子结构，最外层电子数从核外电子排布来。
• 后续：第 16 章化学键，离子键、共价键、配位键的判断用电子式。
• 后续：第 17 章分子的空间结构，孤电子对数决定分子形状（VSEPR）。
• 后续：第 30 章有机物的结构表示，键线式和同分异构体。
• 常一起考：第 15 章元素推断，推出元素后写电子式。

2.6 热化学方程式和电极反应式的格式

说明

宏观：氢气燃烧放热；锌片插入稀硫酸，接上铜片和电流计，电流计指针偏转。前者要表示“放了多少热”，后者要表示“两个电极上各发生了什么”，普通化学方程式都说不清，需要两种专门的写法。本节只讲书写格式，原理在第 19、20、21 章。

微观：反应放出或吸收的热量来自旧键断裂和新键形成的能量差，和物质的量、物质的状态都有关（同样生成 $1\ \mathrm{mol}$ 水，液态比气态多放出水蒸气凝结的热）。原电池中，氧化反应（失电子）和还原反应（得电子）分别在两个电极上发生，电子经外电路从负极流向正极。

符号：

热化学方程式：表示参加反应的物质的量和反应热的关系的方程式。

$$\ce{H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)} \qquad \Delta H = -285.8\ \mathrm{kJ/mol}$$

格式要求：

1. 每种物质后面用括号注明聚集状态：$\mathrm{g}$（气体）、$\mathrm{l}$（液体）、$\mathrm{s}$（固体）、$\mathrm{aq}$（溶液）。
2. 方程式后面空一格写 $\Delta H$，放热为”$-$“、吸热为”$+$“（”$+$“不能省），单位 $\mathrm{kJ/mol}$（或 $\mathrm{kJ \cdot mol^{-1}}$）。
3. 系数表示物质的量，可以是分数；$\Delta H$ 的数值与系数对应，系数加倍，$\Delta H$ 也加倍：$\ce{2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)}$　$\Delta H = -571.6\ \mathrm{kJ/mol}$。
4. 不标 ↑↓，一般不写反应条件（点燃、加热等）；可逆反应仍用可逆号，如 $\ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}$　$\Delta H = -92.4\ \mathrm{kJ/mol}$。
5. 不注明温度、压强时指 $25\ ^\circ\mathrm{C}$、$101\ \mathrm{kPa}$。

电极反应式：表示一个电极上发生的半反应。

• 负极（原电池）或阳极（电解池）发生氧化反应，失电子写成”$- n\ce{e-}$“：$\ce{Zn - 2e- = Zn^2+}$。
• 正极（原电池）或阴极（电解池）发生还原反应，得电子写成”$+ n\ce{e-}$“：$\ce{2H+ + 2e- = H2 ^}$。
• 两极反应式在得失电子数相等时相加，得到总反应：$\ce{Zn + 2H+ = Zn^2+ + H2 ^}$。
• 无机电极反应用等号；电极上生成的气体标 ↑；产物要和电解质溶液（介质）相容：酸性介质中不出现 $\ce{OH-}$，碱性介质中不出现 $\ce{H+}$，熔融碳酸盐中用 $\ce{CO3^2-}$，固体氧化物电解质中用 $\ce{O^2-}$。

使用场景

• 题目给出一定量物质反应放出或吸收的热量，要求写热化学方程式 → 先换算成方程式系数对应的物质的量的热量 → 按格式写状态、符号、单位。
• 选择题判断热化学方程式正误 → 逐项查状态、$\Delta H$ 的正负、数值与系数是否对应、单位。
• 题目给出原电池或电解池装置（或描述），要求写电极反应式 → 先由电子流向或活泼性定正负极 → 负极写失电子、正极写得电子 → 按介质补 $\ce{H+}$、$\ce{OH-}$、$\ce{H2O}$ 配平电荷和原子 → 两式相加验证总反应。
• 题目给出燃料电池（$\ce{H2}$、$\ce{CH4}$、$\ce{CH3OH}$）和电解质，问电极反应式 → 正极固定是 $\ce{O2}$ 得电子，按介质写；负极 = 总反应 − 正极反应（第 20 章详讲）。

注意点

• 热化学方程式中 $\Delta H$ 的单位 $\mathrm{kJ/mol}$ 里的”$\mathrm{mol}$“指”每摩尔反应”（按所写方程式进行 1 次），不是每摩尔某种物质；所以 $\Delta H$ 要跟着系数变。
• 同一反应，状态不同 $\Delta H$ 不同：$\ce{H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g)}$　$\Delta H = -241.8\ \mathrm{kJ/mol}$，比生成液态水少放 $44.0\ \mathrm{kJ}$。
• 燃烧热、中和热有特定规定（$1\ \mathrm{mol}$ 可燃物、指定产物；生成 $1\ \mathrm{mol}\ \ce{H2O(l)}$），写“表示燃烧热的热化学方程式”时可燃物系数必须为 1（第 19 章）。
• 电极反应式的电子数必须和化合价变化一致：$\ce{Fe}$ 作负极时一般生成 $\ce{Fe^2+}$，写 $\ce{Fe - 2e- = Fe^2+}$，不是 $\ce{Fe^3+}$。
• 写电极反应式时，两极的电子数要相等才能相加；不等时先乘系数。
• 电解池的电极叫阴极、阳极，原电池叫正极、负极，不能混用名称。

原理解释

为什么要注明状态：物质由固态变液态、液态变气态都要吸热（克服分子间作用力），所以同一物质不同状态的能量不同；$\Delta H$ 是生成物与反应物的能量差，状态变了，$\Delta H$ 就变了（关键一步：$\Delta H$ 只取决于反应前后物质的状态和数量，不取决于中间过程，所以状态和系数是 $\Delta H$ 的“坐标”，缺一不可；这也是第 19 章盖斯定律的基础）。

为什么写成”$- n\ce{e-}$“：一个电极上只发生半个反应，电子从电极流进或流出外电路。负极上的物质失去电子，在式子左边减去电子，表示”拿走了 $n$ 个电子”；正极上的物质得到电子，在左边加上电子。两式相加时，电子正好抵消，回到完整的氧化还原反应。这和第 5 章的得失电子守恒是同一件事。

为什么介质决定写法：电极反应在电解质溶液中发生，溶液里大量存在的离子才能参加反应。酸性溶液中 $\ce{OH-}$ 浓度极小，产物里出现 $\ce{OH-}$ 会立即和 $\ce{H+}$ 反应；碱性溶液中 $\ce{H+}$ 同理。所以 $\ce{O2}$ 在酸性中得电子生成 $\ce{H2O}$，在碱性中生成 $\ce{OH-}$。

例题

例 1　（场景：由热量数据写热化学方程式）$25\ ^\circ\mathrm{C}$、$101\ \mathrm{kPa}$ 下，$1\ \mathrm{g}$ 氢气完全燃烧生成液态水，放出 $142.9\ \mathrm{kJ}$ 热量。写出表示该反应的热化学方程式（$\ce{H2}$ 的系数为 2）。

解：

找关系：$n(\ce{H2}) = \dfrac{1\ \mathrm{g}}{2\ \mathrm{g/mol}} = 0.5\ \mathrm{mol}$，放热 $142.9\ \mathrm{kJ}$；方程式中 $\ce{H2}$ 为 $2\ \mathrm{mol}$。

列式：$Q = 142.9\ \mathrm{kJ} \times \dfrac{2\ \mathrm{mol}}{0.5\ \mathrm{mol}}$。

计算：$Q = 571.6\ \mathrm{kJ}$，放热，$\Delta H = -571.6\ \mathrm{kJ/mol}$：

$$\ce{2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)} \qquad \Delta H = -571.6\ \mathrm{kJ/mol}$$

检验：每摩尔 $\ce{H2}$ 放热 $285.8\ \mathrm{kJ}$，与教材中氢气的燃烧热一致；放热反应 $\Delta H < 0$，符号对；单位 $\mathrm{kJ/mol}$。

三查：原子守恒 $\ce{H}$ 4、$\ce{O}$ 2；状态都已注明，水是液态；不写“点燃”，不标 ↑。

容易卡在：直接写 $\Delta H = -142.9\ \mathrm{kJ/mol}$。$142.9\ \mathrm{kJ}$ 是 $1\ \mathrm{g}$ 的热量，要先换成方程式系数对应的物质的量。

例 2　（场景：热化学方程式正误判断）已知甲烷的燃烧热为 $890.3\ \mathrm{kJ/mol}$。下列热化学方程式正确的是（　）。

A. $\ce{CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O}$　$\Delta H = -890.3\ \mathrm{kJ/mol}$ B. $\ce{CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)}$　$\Delta H = +890.3\ \mathrm{kJ/mol}$ C. $\ce{CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)}$　$\Delta H = -890.3\ \mathrm{kJ/mol}$ D. $\ce{CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g)}$　$\Delta H = -890.3\ \mathrm{kJ}$

解：C。

判断依据：查状态、正负号、数值与系数、单位四项。

A 没有注明状态；B 燃烧放热，$\Delta H$ 应为负；D 燃烧热规定生成液态水，且 $\Delta H$ 单位应为 $\mathrm{kJ/mol}$。C 四项都对。

例 3　（场景：给出原电池装置写电极反应式）如图，锌片和铜片插入稀硫酸，用导线连接电流计。写出两极的电极反应式和总反应的离子方程式，并指出溶液中离子的移动方向。

解：

判断依据：$\ce{Zn}$ 比 $\ce{Cu}$ 活泼，$\ce{Zn}$ 失电子作负极；电子经导线流到 $\ce{Cu}$ 片，溶液中的 $\ce{H+}$ 在 $\ce{Cu}$ 片上得电子。

负极（$\ce{Zn}$）：$\ce{Zn - 2e- = Zn^2+}$

正极（$\ce{Cu}$）：$\ce{2H+ + 2e- = H2 ^}$

总反应：$\ce{Zn + 2H+ = Zn^2+ + H2 ^}$

离子移动：阳离子（$\ce{H+}$、$\ce{Zn^2+}$）移向正极（铜片），阴离子（$\ce{SO4^2-}$）移向负极（锌片）。

三查：两极电子数相等（都是 2），相加后电子抵消；电荷：负极 $0 + 2 = +2$，正极 $+2 - 2 = 0$；总反应原子、电荷守恒；电极上生成的 $\ce{H2}$ 标 ↑；无机反应用等号。

容易卡在：以为铜片上的气体是铜反应生成的。铜不与稀硫酸反应，正极只提供得电子的场所，得电子的是溶液中的 $\ce{H+}$（第 20 章）。

例 4　（场景：按介质写燃料电池的电极反应式）氢氧燃料电池分别以稀硫酸和 $\ce{KOH}$ 溶液为电解质，写出两种情况下的电极反应式。

解：

判断依据：$\ce{H2}$ 失电子在负极，$\ce{O2}$ 得电子在正极；酸性介质用 $\ce{H+}$ 和 $\ce{H2O}$ 配平，碱性介质用 $\ce{OH-}$ 和 $\ce{H2O}$ 配平。

酸性：负极 $\ce{H2 - 2e- = 2H+}$；正极 $\ce{O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O}$。

碱性：负极 $\ce{H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O}$；正极 $\ce{O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-}$。

两种介质的总反应都是 $\ce{2H2 + O2 = 2H2O}$。

三查：电荷：酸性负极 $0 + 2 = +2$，正极 $+4 - 4 = 0$；碱性负极 $0 + 2 - 2 = 0$，正极 $0 - 4 = -4$。原子逐个对过。负极乘 2 后与正极电子数相等（4），相加得总反应。

另一种解法：先写总反应，再写较简单的正极反应，用“负极反应 = 总反应 − 正极反应”求负极（教材没有，考试常用，第 20 章的“介质法”）。如甲烷在 $\ce{KOH}$ 中：总反应 $\ce{CH4 + 2O2 + 2OH- = CO3^2- + 3H2O}$，正极 $\ce{2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-}$，相减得负极 $\ce{CH4 - 8e- + 10OH- = CO3^2- + 7H2O}$。它成立的原因是两极反应相加等于总反应，电子数对齐后就能相减。负极燃料简单（$\ce{H2}$）时直接写更快；燃料是含碳有机物、产物受介质影响（碱性中 $\ce{CO2}$ 变成 $\ce{CO3^2-}$）时用相减法不容易错。

常用推论

• 热化学方程式的系数和 $\Delta H$ 成正比；方程式反写，$\Delta H$ 变号，数值不变。如 $\ce{H2O(l) = H2(g) + 1/2O2(g)}$　$\Delta H = +285.8\ \mathrm{kJ/mol}$。由 $\Delta H$ 只取决于始态和终态推出（第 19 章）。
• 电极反应式配平顺序：先写得失电子的物质和电子数（由化合价变化定），再按介质用 $\ce{H+}$ 或 $\ce{OH-}$ 配电荷，最后用 $\ce{H2O}$ 配 $\ce{H}$、$\ce{O}$ 原子。
• 热化学方程式和电极反应式的常见扣分点（附录 C 汇总）：漏状态；$\Delta H$ 漏”$+$“号或正负弄反；数值与系数不对应；单位写成 $\mathrm{kJ}$；燃烧热方程式中可燃物系数不为 1 或产物水写成气态；电极反应式电子数与价态变化不符；产物与介质矛盾（酸性中出现 $\ce{OH-}$）；正负极与阴阳极名称混用。

易错点

• 错在哪：$\ce{2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)}$ 后写 $\Delta H = -285.8\ \mathrm{kJ/mol}$。 为什么错：理解性错误。$\Delta H$ 对应所写的整个方程式，系数是 $2\ \mathrm{mol}\ \ce{H2}$，应放出 $571.6\ \mathrm{kJ}$。 正确做法：$\Delta H = -571.6\ \mathrm{kJ/mol}$；或把系数改为 $1$ 和 $\dfrac{1}{2}$，配 $-285.8\ \mathrm{kJ/mol}$。
• 错在哪：吸热反应的 $\Delta H$ 写成”$131.3\ \mathrm{kJ/mol}$“，省略”$+$“。 为什么错：规范性错误。$\Delta H$ 的符号表示吸热还是放热，教材要求吸热写”$+$“。 正确做法：$\Delta H = +131.3\ \mathrm{kJ/mol}$。
• 错在哪：碱性氢氧燃料电池负极写成 $\ce{H2 - 2e- = 2H+}$。 为什么错：理解性错误。碱性溶液中 $\ce{H+}$ 不能大量存在，生成的 $\ce{H+}$ 立刻与 $\ce{OH-}$ 结合成水。 正确做法：$\ce{H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O}$。写完检查产物能否在介质中存在。

直观理解

热化学方程式是“带价签的方程式”：价签（$\Delta H$）是按整张订单（所写的方程式）标的，订单数量翻倍，价钱翻倍；商品的规格（状态）不同，价钱也不同，所以规格必须写清。电极反应式是把一笔交易拆成“付款”和“收款”两张单据：负极付出电子，正极收到电子，两张单据金额相等才能合成一笔完整的交易（总反应）。

关联知识点

• 前置：2.3 节化学方程式的书写；2.4 节离子方程式（电极反应式多是离子形式）。
• 后续：第 19 章反应热、燃烧热与中和热、盖斯定律。
• 后续：第 20 章原电池与化学电源、第 21 章电解池，电极反应式的书写原理。
• 后续：第 5 章得失电子守恒，电极反应式配平的依据。
• 关联：《高中物理知识点梳理》第 17 章电流和电功，电化学中电子流向与电流方向相反。

2.7 知识点之间的关系

化学式是一切的起点（2.2）：化合价对了，化学式才写得对；化合价也决定了配平（2.3）和电子式里每个原子成几根键（2.5）。描述反应时按场合选写法：一般反应写化学方程式（2.3），溶液中有离子参加写离子方程式（2.4），要标能量或拆成两个电极时写热化学方程式和电极反应式（2.6）。无论哪种方程式，最后都要过“三查”：原子守恒、电荷守恒、电子守恒，加条件和符号。

2.8 自测

1. 求 $\ce{K2Cr2O7}$ 中 $\ce{Cr}$ 的化合价和 $\ce{NaClO2}$ 中 $\ce{Cl}$ 的化合价。
2. 写出亚硫酸氢钠和碱式碳酸铜的化学式。
3. 配平：$\ce{FeS2 + O2 = Fe2O3 + SO2}$ （条件高温）。
4. 下列反应应该用等号、可逆号还是箭头：（1）氯气与水；（2）乙烯与溴的加成；（3）碳酸钙与盐酸；（4）醋酸的电离。
5. 写出碳酸钙与稀盐酸反应的离子方程式。
6. 判断正误：铜与稀硝酸反应的离子方程式为 $\ce{Cu + 4H+ + NO3- = Cu^2+ + NO ^ + 2H2O}$。
7. 向澄清石灰水中通入过量 $\ce{CO2}$，写出总反应的离子方程式。
8. $\ce{NH3}$ 分子中有几对共用电子对、几对孤电子对？$\ce{CCl4}$ 呢？
9. 写出乙醛和乙酸的结构简式。
10. $1\ \mathrm{mol}\ \ce{C(s)}$ 与 $\ce{O2(g)}$ 完全反应生成 $\ce{CO2(g)}$ 放出 $393.5\ \mathrm{kJ}$ 热量，写出热化学方程式。
11. 写出铅蓄电池放电时负极（$\ce{Pb}$，硫酸介质，产物 $\ce{PbSO4}$）的电极反应式。

答案：1. $+6$，$+3$；2. $\ce{NaHSO3}$，$\ce{Cu2(OH)2CO3}$；3. $\ce{4FeS2 + 11O2} \xlongequal{\text{高温}} \ce{2Fe2O3 + 8SO2}$；4.（1）可逆号（2）箭头（3）等号（4）可逆号；5. $\ce{CaCO3 + 2H+ = Ca^2+ + CO2 ^ + H2O}$；6. 错误，电荷和电子都不守恒，应为 $\ce{3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu^2+ + 2NO ^ + 4H2O}$；7. $\ce{CO2 + OH- = HCO3-}$；8. $\ce{NH3}$ 3 对共用、1 对孤电子对；$\ce{CCl4}$ 4 对共用、12 对孤电子对；9. $\ce{CH3CHO}$，$\ce{CH3COOH}$；10. $\ce{C(s) + O2(g) = CO2(g)}$　$\Delta H = -393.5\ \mathrm{kJ/mol}$；11. $\ce{Pb - 2e- + SO4^2- = PbSO4}$。

2.9 深入阅读

• 人民教育出版社：人教版教材的出版方，从这里进入电子教材，可对照教材里方程式、电子式和结构简式的标准写法。
• IUPAC · 无机化学命名法（Red Book）：国际纯粹与应用化学联合会的无机物命名规则，是中文命名规则的国际依据（英文）。
• 国家中小学智慧教育平台：有高中化学各章的同步课程视频，离子方程式和电子式的书写有专门的课时。