# 化学式与化学方程式

> 化学 · CIE IGCSE 0620 (2026-2028)
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u3-formulae-and-chemical-equations/

本指南涵盖化学式书写、带状态符号的完整方程式配平，以及仅Extended级别要求的质量推导技能，完全匹配CIE IGCSE 化学0620第3单元化学计量学的大纲考点3.1。

**先修:** [掌握元素名称、符号和元素周期表族号的相关知识](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u1-periodic-table/); [对离子键和共价键有基础理解](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u2-bonding-basics/)

## 学习目标

- 使用化合价规则写出离子化合物和共价化合物的正确化学式
- 为Core级别要求的完整化学方程式配平并标注所需的状态符号
- 针对Extended级别要求，根据反应物和生成物的质量数据推导配平的化学方程式
- 将IUPAC命名规范应用于常见无机化合物
- 规避CIE IGCSE 0620考试中常考的化学式和方程式常见错误

## 常见化合物化学式的书写（核心内容）

**化合价** — 一个原子或离子的化合能力，对于离子化合物等于该离子的电荷数，对于共价化合物等于其形成的共价键数目。

*例:* 钠（第1主族）的化合价为+1，氧（第16主族）的化合价为-2

对于所有中性化合物，正化合价的总和等于负化合价的总和。对于离子化合物，将两种离子的化合价数值互换，得到每种离子的下标数；如果多原子离子的数量大于1，需要给该离子加上括号。

**例题:** 写出硝酸钙的正确化学式。

1. 步骤1：确定各离子的化合价：Ca²⁺ = +2，NO₃⁻ = -1
2. 步骤2：计算2和1的最小公倍数，结果为2
3. 步骤3：计算所需各离子的数量：1个Ca²⁺（2/2=1），2个NO₃⁻（2/1=2）
4. 步骤4：写出化学式，给多原子硝酸根离子加上括号：Ca(NO₃)₂

> **tip**
>
> 在化学式中永远不要将数字1写为下标，如果没有写下标，就代表该原子/离子的数量为1。

*计算器:* forbidden

## 化学方程式配平（核心内容）

**配平的化学方程式** — 符合质量守恒定律的方程式，其中反应物（左侧）和生成物（右侧）每一种元素的原子数目都完全相等。

*例:* 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)：两侧均含有4个H原子和2个O原子

首先写出未配平的方程式，确保所有反应物和生成物的化学式都正确。先配平仅出现在一种反应物和一种生成物中的元素，再配平出现在多种物质中的元素。仅可调整化学式前的整数系数，绝对不能改变化学式的下标（这会改变化合物的种类），最后补上状态符号。

**例题:** 配平镁与盐酸反应的方程式，包含状态符号：Mg + HCl → MgCl₂ + H₂

1. 步骤1：统计两侧的原子数目：左侧=1个Mg，1个H，1个Cl；右侧=1个Mg，2个H，2个Cl
2. 步骤2：先配平Cl：在HCl前加上系数2，此时左侧Cl=2，左侧H=2
3. 步骤3：验证H现在已配平（两侧均为2），Mg原本就已配平
4. 步骤4：添加状态符号：Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)
5. 步骤5：最终检查：两侧所有原子数目相等，方程式正确

**考试命令词**

本主题常见的指令术语：

- **Write the formula of** — 提供该化合物的中性化学式，无需添加系数 *(写出氧化铜(II)的化学式：CuO)*

- **Balance the following equation** — 为给出的未配平方程式添加整数系数，使两侧原子数目相等 *(配平H₂ + O₂ → H₂O：2H₂ + O₂ → 2H₂O)*

*计算器:* forbidden

## 拓展内容：根据质量数据推导配平的化学方程式

对于参加拓展层级考试的考生，你可能会获得反应物和生成物的质量数据，要求推导配平的方程式。使用物质的量公式计算每种物质的物质的量，再求出物质的量的最简整数比，即可得到配平方程式的系数。

$$Moles = \frac{Mass}{A_r \text{ (for atoms)} \text{ or } M_r \text{ (for molecules/ions)}}$$

**例题:** 8.0g氧化铜(II)与0.2g氢气反应，生成6.4g铜和1.8g水。推导该反应的配平方程式。相对原子质量数值：Cu=64，O=16，H=1。

1. 步骤1：计算各化合物的相对分子质量：CuO = 64+16=80，H₂=2，H₂O=18
2. 步骤2：计算各物质的物质的量：
3. $$Moles \text{ } CuO = \frac{8.0}{80} = 0.1 \text{ mol}$$
4. $$Moles \text{ } H_2 = \frac{0.2}{2} = 0.1 \text{ mol}$$
5. $$Moles \text{ } Cu = \frac{6.4}{64} = 0.1 \text{ mol}$$
6. $$Moles \text{ } H_2O = \frac{1.8}{18} = 0.1 \text{ mol}$$
7. 步骤3：将所有物质的量数值除以最小值（0.1），得到1:1:1:1的比例
8. 步骤4：写出带状态符号的配平方程式：CuO(s) + H₂(g) → Cu(s) + H₂O(l)
9. 步骤5：验证两侧原子数目相等：每侧均为1个Cu，1个O，2个H，结果正确

> **考试提示**
>
> 计算处于标准状态的元素的物质的量时，对于双原子元素（H₂、O₂、Cl₂等），必须使用其相对分子质量，不能使用相对原子质量。

*计算器:* allowed

## 常见无机化合物的IUPAC命名规则

- 离子化合物：先命名正离子，再命名负离子。单原子负离子的后缀为-ide，例如氯化钠、氧化镁
- 含氧的多原子离子后缀为-ate（氧原子数更多）或-ite（氧原子数更少），例如硫酸钾、亚硫酸钠
- 二元共价化合物：使用前缀（di-二、tri-三、tetra-四）标明每种原子的数量，第一个元素的前缀mono-（一）可以省略，例如二氧化碳、三氧化二氮

*计算器:* forbidden

## 常见错误

- **错误做法:** 书写氢氧化钙的化学式时，将两个氢氧根离子写为OH₂而非(OH)₂
  - 原因: 错误的 notation 表示1个氧原子连接2个氢原子，而非两个独立的氢氧根基团，考试中会被扣分
  - 正确做法: 如果多原子离子的数量大于1，必须为其添加括号，因此正确写法为Ca(OH)₂
- **错误做法:** 配平方程式时修改化学式的下标，例如为了配平氧原子将H₂O改为H₂O₂
  - 原因: 下标决定了化合物的种类，修改下标会生成不属于该反应的其他物质
  - 正确做法: 仅能调整化学式前的整数系数来平衡原子数量
- **错误做法:** 即使没有明确要求，也忘记在方程式中添加状态符号
  - 原因: 无论是否有明确提示，CIE IGCSE 0620几乎所有方程式题目都会为正确的状态符号分配1分
  - 正确做法: 除非另有说明，否则请为每一个配平的方程式都添加(s)、(l)、(g)、(aq)状态符号
- **错误做法:** 将硫酸钠的化学式写为NaSO₄
  - 原因: 钠的化合价为+1，硫酸根的化合价为-2，总电荷为-1，该化学式不呈电中性
  - 正确做法: 每个硫酸根离子搭配2个钠离子，得到电中性的化学式Na₂SO₄
- **错误做法:** 计算氧气的物质的量时使用O的相对原子质量A_r=16，而非O₂的相对分子质量M_r=32（仅Extended级别）
  - 原因: 标准状态下氧气以双原子分子形式存在，因此1mol O₂的质量为32g而非16g
  - 正确做法: 计算标准状态下双原子元素（H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂、Br₂、I₂）的物质的量时，必须使用其相对分子质量

## 速查表

| 任务 | 规则 | 示例 |
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| 书写离子化学式 | 正化合价总和等于负化合价总和；多原子离子数量大于1时添加括号 | 硫酸铝：Al₂(SO₄)₃ |
| 配平方程式 | 仅修改系数，永远不要改动下标；最后添加状态符号 | 甲烷燃烧：CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) |
| Extended：由质量推导方程式 | 计算所有物质的物质的量，除以最小的物质的量数值得到系数比例 | 物质的量比1:2:1:2 → Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ |
| 命名离子化合物 | 正离子在前，负离子后缀为-ide/-ate/-ite | Fe(NO₃)₃ = 硝酸铁(III) |

## 下一步

现在你已经掌握了书写和配平化学方程式的技能，这是CIE IGCSE 化学0620第3单元所有化学计量计算的基础。错误的化学式或未配平的方程式会导致后续所有计算结果无效，因此掌握该子主题可以大幅减少Core和Extended级别试卷中的失分点。接下来你将学习使用配平后的方程式计算反应质量、气体体积和溶液浓度，这部分内容占考试总分的15%-20%。Extended级别的考生后续还会用到这些方程式书写技能来完成氧化还原反应中的离子半方程式书写。

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