物理変化と化学変化
食塩を水に溶解したり、水に熱を加えて水蒸気にしたりする変化は、その物質の状態（固体,液体,気体,水溶液など）が異なるだけで、その物質自体は変化していない。食塩ＮａＣｌは水に溶かしてもＮａＣｌだし、水Ｈ２Ｏは水蒸気にしてもＨ２Ｏである。このような変化を物理変化という。一方、ある化学物質が、別の化学物質に変化することを化学変化といい、その過程を化学反応という。
化学反応式
化学変化を表す式を化学反応式という。例えば、水素と酸素が反応すると水になる。これを化学反応式で表すと次のようになる。
２Ｈ２ ＋ Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ
化学反応式のなかで、「 → 」の左側（左辺）にある物質は、互いに反応する物質なので反応物、右側（右辺）は反応してできた物質なので、生成物という。また、化学反応が起こると、物質は別のものに変化するが、原子の数は反応前と反応後で変化することはないので、左辺と右辺で原子の数が合うように係数をつける。
化学反応式を書く
例１ 「 亜鉛に塩酸を反応させると塩化亜鉛と水素が発生する 」
① 反応物の化学式を左辺、生成物の化学式を右辺に書いて、「 → 」で結ぶ。
（化学式は与えられることもあるが、自分で書けるようにしておく方がよい）
Zn + HCl → ZnCl2 + H2
② 左辺と右辺で原子の数が合うように係数をつける。ただし、「１」は省略する。
（どれを基準にしても構わないが、なるべく複雑な化学式を１とするとよい。ここではZnCl2を１とする）
Zn + HCl → １ZnCl2 + H2
（ZnCl2を１とすると、右辺はZnが１、Clが２になるので、左辺もZnが１、Clが２になるように係数をつける。）
１Zn + ２HCl → １ZnCl2 + H2
（この時点で、左辺がH２に決定しているので、右辺もH２になるように係数をつける）
１Zn + ２HCl → １ZnCl2 + １H2
（係数１を省略して完成）
Zn + ２HCl → ZnCl2 + H2
例２ 「 窒素と水素が反応するとアンモニアが発生する 」
① 反応物と生成物を「 → 」で結ぶ。
N2 + H2 → NH3
② 係数をつける。
（ここではNH3を１にする）
N2 + H2 → １NH3
（他の物質の係数をつける）
N2 +H2→ １NH3
（ポイント：分数は使わないこと ･･･ 全体を２倍すれば分数はなくなる。）
１N2 + ３ H2 → ２NH3
（係数１を省略して完成）
N2 + ３ H2 → ２NH3
例３「 メタンを完全燃焼させる 」
① 生成物が書いてないので自分で考える。
（ポイント：燃焼または酸化というときは酸素O2と反応させる）
（ポイント：ＣとＨ、または、ＣとＨとＯだけでてきているものを酸化すると二酸化炭素CO2と水H2Oができる）
CH4 + O2 → CO2 + H2O
② 係数をつける。
（例１，２と同様につけられる）
CH4 + ２O2 → CO2 + ２H2O
例４「銀イオンを含む水溶液に銅を加えると銀と銅(Ⅱ)イオンが生じる。」
イオンを含む化学反応式をイオン反応式という。つくり方はこれまでと同じ。この場合、右辺と左辺で、原子の数だけでなく、電荷の総和も等しくする。
① 反応物と生成物を「 → 」で結ぶ。
Ag+ + Cu → Ag + Cu2+
② 電荷の総和が等しくなるように係数をつける。
(先に＋，－を合わせる。この場合、右辺が２＋，左辺は１＋なので、１＋の方を倍にすると合う)
２Ag+ + Cu → Ag + １Cu2+
③ 原子の数が合うように係数をつける。
（すでに係数がついているところがあるので、ついていないところで合わせる）
２Ag+ + １Cu → ２Ag + １Cu2+
（係数１を省略して完成）
２Ag+ + Cu → ２Ag + Cu2+
問題 次の化学変化を化学反応式で表せ。
（１）エタノール（Ｃ２Ｈ６Ｏ）を完全燃焼させる。
（２）アルミニウムに塩酸を反応させると、塩化アルミニウムと水素が生成する。
問題 次の化学式の係数を入れよ。ただし、１も場合は「１」と記せ。
（ ）Cu＋（ ）HNO3 →（ ）Cu(NO3)2＋（ ）NO＋（ ）H2O
これは、目算（これまでの方法）では係数はつけられない。このように複雑な係数の場合は以下に示す「未定係数法」によって求めることができる。
まず、次のように係数を置く。
aCu ＋ bHNO3 → cCu(NO3)2 ＋ dNO ＋ eH2O
右辺と左辺の原子が等しくなるように、次のように方程式をたてる。
Cuに関して a = c ・・・①
H に関して b = 2e ・・・ ②
N に関して b = 2c + d ・・・ ③
O に関して 3b = 6c + d + e ・・・ ④
①～④を連立させる。未知数が５に対して、方程式は４つしかないので、a～eのどれかを１にする。
（なるべく多く使われるものを１にするとよい。この場合は、b = 1 として連立させるとよい）
②、b=１より、e = 1/2
③、b=１より、1 = 2c + d ・・・ ③’
④、b=1、e=1/2より、 5/2 = 6c + d ・・・ ④’
④’‐③’より、 c = 3/8
①、c=3/8より、 a = 3/8
③’、c=3/8より、 d = 1/4
反応式の係数に分数は使えないので、a～eを8倍すると、全部整数になる、つまり、
a=3、 b=8、 c=3、 d=2、 e=4
化学反応式と量的関係
ポイント ： 反応式の係数（の比） ＝ 物質量（モル数）（の比）
例） Ｎ２ ＋ ３Ｈ２ → ２ＮＨ３
本来の意味は「Ｎ２１分子（個）とＨ２３分子（個）が反応してＮＨ３２分子（個）が生成する」であり、係数は個数を意味している。また、１molは6.0×1023個という個数の単位なので、係数の比は物質量（モル数）の比となる。
つまり、「Ｎ２１molとＨ２ ３molが反応してＮＨ３ １molが生成する」と言い換えることができる。