常见化合物的化学式

化学式用来表示化合物中有哪些元素，以及涉及多少个原子或离子。对于分子化合物，化学式给出一个分子中各元素原子的个数，例如 $H_2O$ 或 $CO_2$。对于离子化合物，化学式通常表示为实现电荷平衡所需的离子最简整数比，例如 $NaCl$ 或 $CaCO_3$。

如果你正在查找常见化合物及其化学式，可以先看这份快速对照表。

常见化合物及其化学式

化合物	化学式	说明
水	$H_2O$	每个分子含两个氢原子和一个氧原子
二氧化碳	$CO_2$	每个分子含一个碳原子和两个氧原子
氨	$NH_3$	由氮和氢组成的常见分子化合物
甲烷	$CH_4$	最简单的烃
过氧化氢	$H_2O_2$	与水不是同一种物质
氯化钠	$NaCl$	离子化合物，离子比为 1:1
碳酸钙	$CaCO_3$	常见于石灰石、粉笔和贝壳中
碳酸氢钠	$NaHCO_3$	也叫小苏打
氢氧化钠	$NaOH$	常见强碱
氢氧化钙	$Ca(OH)_2$	括号表示有两个氢氧根离子
盐酸	$HCl$	常见酸；在水溶液中常写作 $HCl(aq)$
硫酸	$H_2SO_4$	有两个酸性氢与硫酸根相连

化学式表示什么

化学式告诉你物质的组成，但具体含义取决于化合物的类型。

对于分子化合物，下标表示一个分子中各类原子的实际个数。在 $CO_2$ 中，每个分子都含有一个碳原子和两个氧原子。

对于离子化合物，化学式主要体现的是电荷平衡。在 $NaCl$ 中，一个 $Na^+$ 平衡一个 $Cl^-$。在 $CaCl_2$ 中，一个 $Ca^{2+}$ 需要两个 $Cl^-$ 离子，因此化学式中的比例是 1:2。

这个区别很重要。分子式通常不能约简，因为一旦改变，物质本身也会改变。$H_2O_2$ 是过氧化氢，不是水。相比之下，离子化合物的化学式通常写成仍能满足电荷平衡的最简比。

例题：为什么氢氧化钙是 $Ca(OH)_2$

钙形成 $Ca^{2+}$ 离子。氢氧根是多原子离子 $OH^-$。

要形成中性化合物，总正电荷和总负电荷必须相互抵消。一个钙离子的电荷是 $+2$，因此它需要两个氢氧根离子，总负电荷为 $-2$。

$$Ca^{2+} + 2OH^- \rightarrow Ca(OH)_2$$

括号非常重要。如果写成 $CaOH_2$，含义就不同了，因为下标 2 只会作用于氢。正确的化学式 $Ca(OH)_2$ 表示有两个完整的氢氧根。

常见错误

混淆下标和化学计量数

在 $2H_2O$ 中，前面的化学计量数 2 表示两个水分子。下标 2 表示每个水分子含有两个氢原子。两者作用不同。

不该约简时却约简了分子式

$H_2O_2$ 不应简化成 $HO$。分子式是物质身份的一部分。

忘记让离子化合物电荷平衡

对于离子化合物，化学式必须整体电中性。如果电荷没有抵消，化学式就是不完整的。

忽略多原子离子外面的括号

在 $Ca(OH)_2$ 或 $Al_2(SO_4)_3$ 这样的化合物中，括号表示整个离子重复出现。没有括号，化学式就会被错误解读。

化学式在什么时候使用

凡是需要准确标识一种物质时，都会用到化学式。它们出现在化学反应方程式、化学计量计算、摩尔质量计算、实验标签、安全文件以及技术语境中的成分表里。

化学式也是连接化合物名称与定量化学之间的桥梁。如果你不能正确读懂化学式，那么后续步骤，比如配平方程式或把物质的量换算成质量，就会变得更困难。

检查化学式的简单方法

快速问自己四个问题：

1. 这是分子化合物还是离子化合物？
2. 下标是否与预期的原子个数或离子比一致？
3. 如果它是离子化合物，电荷是否平衡为零？
4. 如果多原子离子重复出现，我是否正确使用了括号？

这些检查能很快发现大多数初学者常犯的错误。

试试类似的问题

试着把 $CaCl_2$、$Na_2CO_3$ 和 $C_6H_{12}O_6$ 用文字读出来。对于每一个，判断它表示的是一个分子，还是离子的最简比。这样的比较能快速检验你是否真正理解了这个概念。