化学方程式

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引言

化学方程式是日常化学中使用的通用术语。化学中的化学方程式主要由1615年的法国化学家让·贝京提出。它基本上是用数字、箭头和其他符号理论上表示化学反应过程中发生的物质成分的方法。化学方程式中的反应物结合形成化学产物。平衡方程式极其重要，当反应物侧的原子或成分数量等于产物侧的原子数量时，方程式就平衡了。

什么是化学方程式？

化学方程式是用符号或文字表示的多种物质组合时可能发生的反应。为了满足所有现象，包括所有条件，例如物质守恒定律，化学方程式必须平衡。

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图1：化学方程式

它在某些化学品的创建中具有极其重要的意义，因为它简要地讨论了产物、反应物和物质状态的名称。化学方程式提供了有关化学反应中发生的变化的数据，例如状态、热能和化学成分。

表示化学方程式和示例的步骤

为了表示任何化学方程式，对参与者的理解非常重要，这些参与者是：

• 成分用符号而不是全名表示。

• 反应物也称为底物，显著地显示在方程式的左侧，并被显示为反应实体。

• 获得的化学名称或产物放在右侧。结果是基于成分中发生的化学反应产生的。

• 中间的箭头 ${\rightarrow}$ 表示化学方程式流动的方向。

• 系数是为化学方程式中相应产物和反应物的每个符号设计的。这些实体的系数是化学反应中化学计量数的最终值。

盐的化学方程式示例

氯化钠或 NaCl 也称为食盐。它被称为化学式为 (NaCl) 的离子化合物。它表示为氯离子和钠离子的 1:1 比率。盐通常用作食品防腐剂和调味品 (Bílek et al. 2018)。盐可以通过将两种极度活泼的成分一起结合形成，例如氯气 ${(Cl_2)}$ 和钠 (Na) 金属。盐的化学方程式表示为

$${2Na(s)+Cl_2\rightarrow 2NaCl(s)}$$

关于化学反应的事实

化学反应是指多种元素之间发生的相互作用，以产生新的元素。例如，氢气和氧气相互反应生成一种称为水 ${(H_2O)}$ 的新元素。化学反应无时无刻不在发生。

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图2：混合状态之前和之后的分子的反应

人类食用的食物进入胃部，并与包括酸性成分在内的不同化学物质混合以消化食物。其他例子包括木材燃烧、铁生锈、汽车燃烧和光合作用 (Bhatti *et al*. 2021)。化学反应是由于不同状态的不同分子彼此靠近，从而化学键断裂和形成。

化学反应的意义

由于化学反应，地球上存在着活的有机体。化学反应或方程式的存在对人类生活和实验至关重要 (Jyż-Kuroś *et al*. 2021)。理解物质的特性需要化学反应。

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图3：化学方程式的表示

化学特性导致未知样本，并说明不同类型的反应彼此之间的反应。通过观察和研究化学反应，可以在自然界中工作 (Bédard *et al*. 2018)。一个重要的发现是，火也被认为是简单的化学反应的产物。借助化学反应，可以轻松确定月球和其他行星的可持续性。

离子方程式：评估

离子方程式是指将溶液中的电解质表示为解离离子的一种化学方程式。这种化学方程式与简单的化学方程式有所不同 (Ahmed Khan *et al*. 2020)。在此方程式中，电解质在理论上表示为离子化学反应时被分离并表示为单个离子。

示例

$${化学方程式：\:CaCl_2+2AgNO_3\rightarrow Ca(NO_3)_2+2AgCl \downarrow}$$

$${离子方程式：\:Ca_2++2Cl-+2Ag++2NO_3-\rightarrow Ca_2++2NO_3-+2AgCl \downarrow}$$

上述方程式的最终离子方程式可以表示为：来自氯化钙的两个氯离子与来自硝酸银的两个银阳离子反应，产生氯化银沉淀作为产物。

$${2Cl-+2Ag+\rightarrow 2AgCl \downarrow}$$

结论

方程式是指具有恒等式且有条件的数学表达式的等式陈述。化学中每种产物都有几种公式，这些公式是通过某些化学方程式获得的。化学方程式是平衡的，因为它有助于保持反应方程式两侧原子数、摩尔数和质量的相等。正是化学反应将食物转化为人体的燃料。某些化学反应在反应过程中需要能量产出能量或外部来源。

常见问题

Q1. 化学方程式的类型有哪些？

化学方程式也可以称为化学反应。主要的四种化学反应类型包括分解反应、单置换反应、双置换反应和合成反应。

Q2. 什么是平衡化学方程式？

平衡化学方程式定义为化学反应的方程式，其中反应中每种成分的原子数相同。方程式的总电荷对产物和反应物都相同。

Q3. 化学方程式的局限性是什么？

化学方程式对日常生活很重要。但是，它有一定的局限性。化学方程式不涉及反应的动力学、压力和温度以及反应物和产物的浓度。

Q4. 在表示方程式中的物理状态时使用了哪些符号？

主要有三个符号用于表示反应实体的物理状态。(S) 代表固体，(l) 代表液体，(g) 代表气体。另一个重要部分是任何化学物质的水溶液表示为 (aq)。

参考文献

期刊

Ahmed Khan, R., Murtaza, M., Abdulraheem, A., Kamal, M. S., & Mahmoud, M. (2020). Imidazolium-based ionic liquids as clay swelling inhibitors: mechanism, performance evaluation, and effect of different anions. ACS omega, 5(41), 26682-26696. 检索自：https://pubs.acs.org

Bédard, A. C., Adamo, A., Aroh, K. C., Russell, M. G., Bedermann, A. A., Torosian, J., ... & Jamison, T. F. (2018). Reconfigurable system for automated optimization of diverse chemical reactions. Science, 361(6408), 1220-1225. 检索自：https://www.science.org

Bhatti, M. T., Teevno, R. A., & Devi, S. (2021). Teacing Balancing Of Chemical Equations Through Phet Interactive Simulations And Powerpoint Presentation Slide Show Visualisation. Ilkogretim Online, 20(1), 4298-4317. 检索自：https://www.ilkogretim-online.org

Bílek, M., Nodzyńska, M., Kopek-Putała, W., & Zimak-Piekarczyk, P. (2018). Balancing chemical equations using sandwich making computer simulation games as a supporting teaching method. Problems of Education in the 21st Century, 76(6), 779. 检索自：https://www.ceeol.com

Jyż-Kuroś, D., Zimak-Piekarczyk, P., Kopek-Putała, W., & Nodzyńska-Moroń, M. (2021). Stepping (Designing) the process of pupils’ writing chemical reactions’ equations for other pupils. Annales Universitatis Paedagogicae Cracoviensis. Studia ad Didacticam Biologiae Pertinentia, 343(XI), 261-269. 检索自：https://bioannales.up.krakow.pl/article/view/9269

网站

Opentextbc (2022)。关于书写和平衡化学方程式。检索自：https://opentextbc.ca[检索日期：2022年6月27日]