系数
xì shù
在化学方程式中，系数是写在化学式前面的正常大小数字，表示该物质参与反应的分子数或摩尔数。
Definition
系数是写在化学式前面的大号数字，表示有多少个这样完整的分子。在方程式中，系数是一个整数，表示参与反应的分子、式量单元或摩尔的相对数量；调整系数是为了配平方程式、使原子守恒，系数为 $1$ 时默认省略不写，把系数乘以每个下标就能算出原子的总数。化学计量系数表达的是反应物被消耗、产物生成时所遵循的摩尔比，因此在摩尔与摩尔之间的换算以及限量反应物的计算中，用的正是这些数字。配平方程式中的系数组合，在相差一个公因数的意义下是唯一的，习惯上化简为最小整数比；系数还会出现在平衡表达式中作为指数，以及在热化学方程式中作为摩尔焓变的乘数。
Example
$2H_2O$ 表示两个水分子，总共含有 $4$ 个氢原子和 $2$ 个氧原子。在 $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ 中，系数 $2$、$1$、$2$ 表示两个氢分子与一个氧分子反应生成两个水分子；左边有 $4$ 个 H 和 $2$ 个 O，右边也有 $4$ 个 H 和 $2$ 个 O，方程式配平。对于 $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$，燃烧 $0.50\text{ mol}$ 甲烷需要 $0.50 \times 2 = 1.0\text{ mol}$ 氧气，生成 $1.0\text{ mol}$ 水；由于每摩尔甲烷 $\Delta H = -890\text{ kJ}$，这将释放 $445\text{ kJ}$ 的能量。
Key Insight
系数会乘上其后化学式中的所有内容，而下标只针对一种元素计数。配平方程式时只能改变系数，绝不能改变下标，因为为了配平氧原子而把水写成 $H_2O_2$，就等于把水变成了另一种物质，过氧化氢。系数表达的是比例，而不是绝对数量：就像一个食谱要求每 $1$ 杯面粉配 $2$ 个鸡蛋，可以按比例放大，而限量反应物其实就是最先用完的那种原料。