化学方程式
cjh20090318
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学习·文化课
本文章主要是面向正在学习初中化学的同学，所以以下所有内容都在初中范围内讨论。
这篇文章是在笔者初三时期完成的，难免会有一些笔误，欢迎指出，当然指出前先看看评论区有没有提出类似问题。
据说后来教材进行了更新和改版，但是考点大同小异吧，没有必要特别修改了。
拓展内容会添加在折叠框里，初中阶段不要求掌握。
Update on 2025.8.18：修改了一些方程式的笔误，修改了部分表述，优化了排版，增加了一些拓展内容。
生活中的氧化反应
石蜡的燃烧
文字表达式
\text{石蜡 + 氧气} \xrightarrow{\text{点燃}} \text{水 + 二氧化碳}
氧气
加热氧化汞
文字表达式
\text{氧化汞} \xrightarrow{\text{加热}} \text{汞 + 氧气}
化学方程式
\mathrm{2HgO} \xlongequal{\Delta} \mathrm{2Hg + O_2 \uparrow}
常见物质的氧化反应
文字表达式
\text{红磷 + 氧气} \xrightarrow[]{\text{点燃}} \text{五氧化二磷}
\text{碳 + 氧气} \xrightarrow[]{\text{点燃}} \text{二氧化碳}
\text{硫 + 氧气} \xrightarrow[]{\text{点燃}} \text{二氧化硫}
\text{铁 + 氧气} \xrightarrow[]{\text{点燃}} \text{四氧化三铁}
化学方程式
\mathrm{4P + 5O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{2P_2O_5}
\mathrm{C + O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{CO_2}
\mathrm{S + O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{SO_2}
\mathrm{3Fe + 2O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{Fe_3O_4}
实验室制备氧气的方法
文字表达式
\text{高锰酸钾} \xrightarrow[]{\text{加热}} \text{锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气}
\text{氯酸钾} \xrightarrow[\text{加热}]{\text{二氧化锰}} \text{氯化钾 + 氧气}
\text{过氧化氢} \xrightarrow[]{\text{二氧化锰}} \text{水 + 氧气}
化学方程式
\mathrm{2KMnO_4} \xlongequal{\Delta} \mathrm{K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow}
\mathrm{2KClO_3} \xlongequal[\Delta]{\mathrm{MnO_2}} \mathrm{2KCl + 3O_2 \uparrow}
\mathrm{2H_2O_2} \xlongequal{\mathrm{MnO_2}} \mathrm{2H_2O + O_2 \uparrow}
:::warning[氯酸钾制氧气已从新版人教版教材中删除]
具体原因我也不太清楚，可参考 为什么最新人教版初中化学课本删掉了氯酸钾制氧气这一方法？ - 想象中的回答 - 知乎。
感谢 @Big_Yi 的提醒。
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水
（溶液中）带电的原子团
| 带电的原子团名称 |
带电的原子团化学式 |
带电的原子团组成物质的名称 |
带电的原子团组成物质的化学式 |
| 氢氧根离子 |
\mathrm{OH^-} |
氢氧化钠 |
\mathrm{NaOH} |
| 硝酸根离子 |
\mathrm{NO^-_3} |
硝酸 |
\mathrm{HNO_3} |
| 硫酸根离子 |
\mathrm{SO^{2-}_4} |
硫酸 |
\mathrm{H_2SO_4} |
| 碳酸根离子 |
\mathrm{CO^{2-}_3} |
碳酸钠 |
\mathrm{Na_2CO_3} |
| 铵根离子 |
\mathrm{NH^+_4} |
氯化铵 |
\mathrm{NH_4Cl} |
| 磷酸根离子 |
\mathrm{PO^{3-}_4} |
磷酸 |
\mathrm{H_3PO_4} |
| 亚硝酸根离子 |
\mathrm{NO^-_2} |
亚硝酸钠 |
\mathrm{NaNO_2} |
| 亚硫酸根离子 |
\mathrm{SO^{2-}_3} |
亚硫酸钠 |
\mathrm{Na_2SO_3} |
| 锰酸根离子 |
\mathrm{MnO_4^{2-}} |
锰酸钾 |
\mathrm{K_2MnO_4} |
| 高锰酸根离子 |
\mathrm{MnO^-_4} |
高锰酸钾 |
\mathrm{KMnO_4} |
水的相关反应
文字表达式
\text{水} \xrightarrow{\text{通电}} \text{氢气 + 氧气}
\text{氢气 + 氧气} \xrightarrow{\text{点燃}} \text{水}
化学方程式
\mathrm{2H_2O} \xlongequal{\text{通电}} \mathrm{2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow}
\mathrm{2H_2 + O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{2H_2O}
质量守恒定律
文字表达式
\text{铁 + 硫酸铜} \rightarrow \text{铜 + 硫酸亚铁}
\text{碳酸钠 + 盐酸} \rightarrow \text{氯化钠 + 水 + 二氧化碳}
化学方程式
\mathrm{Fe + CuSO_4} \xlongequal{\quad} \mathrm{Cu + FeSO_4}
\mathrm{Na_2CO_3 + 2HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow}
碳及其氧化物
碳的还原性
化学方程式
\mathrm{2CuO + C} \xlongequal{\text{高温}} \mathrm{2Cu + CO_2 \uparrow}
\mathrm{2Fe_2O_3 + 3C} \xlongequal{\text{高温}} \mathrm{2Fe + 3CO_2 \uparrow}
\mathrm{CO_2 + C} \xlongequal{\text{高温}} \mathrm{2CO}
碳酸
碳酸是弱酸，易分解为二氧化碳和水。
化学方程式
\mathrm{H_2CO_3} \xlongequal{\quad} \mathrm{H_2O +CO_2 \uparrow}
:::info[碳酸为什么是弱酸]
碳酸的电离是可逆反应，电离不完全。
碳酸分两步电离：
\mathrm{H_2CO_3} \xrightleftharpoons{\quad} \mathrm{H^+ + HCO_3^-}
\mathrm{HCO_3^-} \xrightleftharpoons{\quad} \mathrm{H^+ + CO_3^{2-}}
酸的酸性强弱主要看第一步电离的能力。
感谢 @PrCOOZnCl122568 的提醒。
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制备二氧化碳的方法
化学方程式
\mathrm{CaCO_3 + 2HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow}
澄清石灰水验证二氧化碳气体
化学方程式
\mathrm{CO_2 + Ca(OH)_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{CaCO_3 \downarrow + H_2O}
一氧化碳的还原性（还原金属氧化物）
化学方程式
\mathrm{CO + CuO} \xlongequal{\Delta} \mathrm{Cu + CO_2}
\mathrm{3CO + Fe_2O_3} \xlongequal{\text{高温}} \mathrm{2Fe + 3CO_2}
\mathrm{4CO + Fe_3O_4} \xlongequal{\text{高温}} \mathrm{3Fe + 4CO_2}
:::info[高炉炼铁其实是可逆反应]
可逆反应代表着以上反应无法完全彻底的进行。
可逆反应将会在高中化学必修二第六章化学反应的限度中学到。
相关内容可参考 炼铁高炉尾气之谜。
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一氧化碳的可燃性
化学方程式
\mathrm{2CO + O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{2CO_2}
澄清石灰水的配置
化学方程式
\mathrm{CaO + H_2O} \xlongequal{\quad} \mathrm{Ca(OH)_2}
该反应会释放大量的热。
泡沫灭火器的原理
反应速率极快制造 \mathrm{CO_2}。
化学方程式
\mathrm{Na_2CO_3 + 2HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow}
燃料
常见有机物燃料的燃烧
化学方程式
\mathrm{CH_4 + 2O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{2H_2O + CO_2}
\mathrm{C_2H_5OH + 3O_2} \xlongequal{\text{点燃}} \mathrm{3H_2O + 2CO_2}
金属的活动性
\xrightarrow[\text{金属的活动性从强到弱排序}]{\large\text{K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au}}
常见的置换反应
氢前金属可以和酸置换出氢气，活动性较强的金属可以从酸中置换出活动性较弱的金属。
盐的定义：金属离子和酸根离子（包含 \mathrm{Cl^-}）组成的化合物。
化学方程式
\mathrm{Cu + 2AgNO_3} \xlongequal{\quad} \mathrm{2Ag + Cu(NO_3)_2}
\mathrm{Fe + CuSO_4} \xlongequal{\quad} \mathrm{Cu + FeSO_4}
酸
实验室制氢气
化学方程式
\mathrm{Zn+H_2SO_4} \xlongequal{\quad} \mathrm{H_2 \uparrow + ZnSO_4}
酸的化学性质
酸具有相似化学性质的原因：酸在水中都能解离出 \mathrm{H^+}。
-
酸与指示剂：使紫色石蕊溶液变红，无色酚酞溶液不变色。
-
酸与活泼金属：\text{酸 + 金属} \rightarrow \text{盐 + 氢气}（置换反应，氢前金属）
\mathrm{Zn + H_2SO_4} \xlongequal{\quad} \mathrm{ZnSO_4 + H_2 \uparrow}
-
酸与金属氧化物：\text{酸 + 金属氧化物} \rightarrow \text{盐 + 水}（元素化合价不变）
\mathrm{Fe_2O_3 + 6HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{2FeCl_3 + 3H_2O}
\mathrm{CuO + H_2SO_4} \xlongequal{\quad} \mathrm{CuSO_4 + H_2O}
-
酸与碱：\text{酸 + 碱} \rightarrow \text{盐 + 水}
\mathrm{NaOH + HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{NaCl + H_2O}
-
酸与盐：\text{酸 + 盐} \rightarrow \text{新酸 + 新盐}（要求：生成物中有气体或沉淀或水）
\mathrm{CaCO_3 + 2HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow}
浓硫酸
浓硫酸（浓度为 98\%，密度约为 1.84\mathrm{g/mL}）的三条性质：吸水性（物理性质）、脱水性（化学性质）、强氧化性（化学性质）。
稀硫酸不具有以上三点。
如果浓硫酸沾到皮肤或衣服上，立即用大量水冲洗，再涂上 3\% \sim 5\% 的碳酸氢钠（化学式 \mathrm{NaHCO_3}）溶液。
:::info[浓硫酸的强氧化性]
\mathrm{Cu + 2H_2SO_4\text{(浓)}} \xlongequal{\Delta} \mathrm{CuSO_4 + 2H_2O + SO_2 \uparrow}
\mathrm{C + 2H_2SO_4 \text{(浓)}} \xlongequal{\Delta} \mathrm{CO_2 \uparrow + 2SO_2 \uparrow + 2H_2O}
浓硫酸在以上两个反应中体现的性质是酸性和强氧化性。
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浓盐酸
化学方程式
浓盐酸可以给氧化铁除锈。
\mathrm{Fe_2O_3 + 6HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{2FeCl_3 + 3H_2O}
\mathrm{CuO + 2HCl} \xlongequal{\quad} \mathrm{CuCl_2 + H_2O}
:::info[已更正盐酸除铁锈的笔误]
感谢 @Hughpig 的提醒。
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碱
氢氧化钠
化学方程式
氢氧化钠会和吸水易潮解，且会与空气中的二氧化碳反应，所以需要密封保存。
\mathrm{2NaOH + CO_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{Na_2CO_3 + H_2O}
如果氢氧化钠溶液沾到皮肤或衣服上，立即用大量水冲洗，再涂上的硼酸（化学式 \mathrm{H_3BO_3} 或 \mathrm{B(OH)_3}）溶液。
工业制取氢氧化钠：电解食盐水。
\mathrm{2NaCl + 2H_2O} \xlongequal{\text{通电}} \mathrm{2NaOH + Cl_2 \uparrow + H_2 \uparrow}
实验室制取少量氢氧化钠。
\mathrm{Na_2CO_3 + Ca(OH)_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{2NaOH + CaCO_3 \downarrow}
氢氧化钙
氢氧化钙微溶于水，在水中的溶解度随着温度的升高而减小。
化学方程式
高温煅烧石灰石得到氧化钙。
\mathrm{CaCO_3} \xlongequal{\text{高温}} \mathrm{CaO + CO_2 \uparrow}
将氧化钙溶于水中。
\mathrm{CaO + H_2O} \xlongequal{\quad} \mathrm{Ca(OH)_2}
该反应会大量放热，自热火锅发热包的第一步原理。
:::info[自热火锅发热包相关的化学反应]
第二步：
\mathrm{Ca(OH)_2 + Na_2CO_3} \xlongequal{\quad} \mathrm{CaCO_3 \downarrow + 2NaOH}
第三步：
\mathrm{2Al + 2NaOH + 6H_2O} \xlongequal{\quad} \mathrm{2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow}
感谢 @金帆海007 的提醒。
第三步反应是高中化学必修一涉及的内容，初中一般不会直接作为知识点出现，大多数会以材料的形式告诉大家。
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碱的化学性质
碱具有相似化学性质的原因：碱在水中都能解离出 \mathrm{OH^-}。
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碱与指示剂：使紫色石蕊溶液变蓝，无色酚酞溶液变红。（难溶于水的碱无法使指示剂变色）
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碱与部分金属氧化物：\text{碱 + 非金属氧化物} \rightarrow \text{盐 + 水}（非基本反应类型）
\mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{CaCO_3 \downarrow + H_2O}
（用于检验二氧化碳）
\mathrm{2NaOH + CO_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{Na_2CO_3 + H_2O}
（用于吸收二氧化碳）
\mathrm{2NaOH + SO_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{Na_2SO_3 + H_2O}
\mathrm{2NaOH + SO_3} \xlongequal{\quad} \mathrm{Na_2SO_4 + H_2O}
\mathrm{2NaOH + SiO_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{Na_2SiO_3 + H_2O}
\mathrm{Ba(OH)_2 + CO_2} \xlongequal{\quad} \mathrm{BaCO_3 \downarrow + H_2O}
要求：碱可溶；非金属氧化物常为 \mathrm{CO_2}、\mathrm{SO_2}、\mathrm{SO_3}、\mathrm{SiO_2} 等，不可为 \mathrm{CO}、\mathrm{NO}。
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碱与酸：\text{酸 + 碱} \rightarrow \text{盐 + 水}
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碱与盐：\text{碱 + 盐} \rightarrow \text{新碱 + 新盐}（要求：碱可溶；生成物中有气体或沉淀或水）
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化学方程式 |
现象 |
| 氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液 |
\mathrm{2NaOH + CuSO_4} \xlongequal{\quad} \mathrm{Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4} |
产生蓝色沉淀 |
| 氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液 |
\mathrm{Ca(OH)_2 + Na_2CO_3} \xlongequal{\quad} \mathrm{2NaOH + CaCO_3 \downarrow} |
产生白色沉淀 |
| 氢氧化钾溶液与氯化铁溶液 |
\mathrm{KOH + FeCl_3} \xlongequal{\quad} \mathrm{Fe(OH)_3 \downarrow + 3KCl} |
产生红褐色沉淀 |