化学式の一覧—中学理科で覚える物質と書き方｜武蔵野個別指導塾

酸化銅は CuO、水酸化カルシウムは Ca(OH)₂。中学理科で出る 56 の化学式を 4 つの表に分け、名前を逆から読んで組み立てれば、丸暗記は 14 個まで減らせます。

表1　単体で、分子をつくる物（4 個）

表2　単体で、分子をつくらない物（11 個）

表3　化合物で、分子をつくる物（13 個）

表4　化合物で、分子をつくらない物（28 個）

よくあるのは、定期テスト 3 日前の夜、自室の机の上でワークの化学式の欄だけが空いたまま残っている、という場面です。酸化銅は CuO だったか Cu₂O だったか。炭酸水素ナトリウムの H はどこに入るのか。教科書を行ったり来たりするうちに 11 時を回り、机の上には消しゴムのかすだけが増えていきます。上の 4 つの表は、その夜に開く 1 枚です。56 個を端から暗記する必要はありません。本当に丸暗記するのは 14 個で足ります。

一覧の読み方

表は 4 つに分かれています。分け方の軸は 2 本だけです。1 本目は、1 種類の原子でできた単体か、2 種類以上の原子でできた化合物か。2 本目は、決まった数の原子が結びついた分子という粒をつくるか、つくらないか。図1のように 2 本の軸を交差させると、部屋が 4 つできます。左上が表1、右上が表2、左下が表3、右下が表4 です。

分子をつくるかどうかは、金属を探せば見当がつきます。鉄や銅のような金属の単体と、塩化ナトリウムや酸化銅のように金属を含む化合物は、分子をつくりません。粒が規則正しく並び続けるだけで、ここからここまでが 1 粒という区切りがないからです。反対に、水素、水、二酸化炭素のように非金属の原子だけでできた物は、ふつう分子をつくります。

この表での例外は 3 つです。炭素と硫黄の単体は、非金属なのに分子をつくらない物として中学では扱います。塩化アンモニウムは、金属を含まないのに分子をつくりません。硫黄は高校で S₈ という輪の形の分子を学びますが、中学の式は S のままで正解です。

「原子の数」の列は、化学式 1 つ分に何の原子がいくつ入っているかを書いた欄です。数え方の決まりは 3 つあります。右下の小さな数字は、すぐ左の原子 1 種類だけの数です。H₂O の 2 は H だけに掛かり、O は 1 個で、1 は書きません。かっこの外の数字は、かっこの中全部に掛かります。Ca(OH)₂ は Ca 1・O 2・H 2 です。そして、分子をつくらない物の数字は粒の個数ではなく、割合です。NaCl の Na 1・Cl 1 は、Na と Cl が 1 対 1 の割合で並び続けるという意味で、2 個組の粒があるわけではありません。

書き方の決まりも短く押さえます。元素記号は 1 文字目が大文字、2 文字目が小文字です。金属と非金属の化合物は金属を左に書くので、NaCl であって ClNa ではありません。水も H が左で H₂O です。ただし、アンモニアの NH₃ とメタンの CH₄ は H が右に回ります。ここは決まった並びとして受け取ってください。OH や SO₄ のように数個の原子がひとかたまりで動く部分は、2 つ以上あるときだけかっこでくくって右下に数字を付けます。1 つだけなら NaOH のように、かっこは要りません。

覚え方

56 個を 56 回暗記しようとすると、テストの前の晩に必ず崩れます。先に覚える量を減らします。表2 の 11 個は元素記号そのまま。表1 の 4 個は元素記号に 2 を付けるだけ。表4 の 28 個のうち 27 個は、後で述べる部品と手の数で組み立てられます。丸暗記に残るのは表3 の 13 個と Fe₃O₄ の、合わせて 14 個です。部品 8 つと手の数は別に頭へ入れますが、一度入れれば表4 のほぼ全部に効きます。

表1 の 4 個は、語呂を自分で作ってしまうのが早いです。たとえば「水産地の塩」。すいさんは水素と酸素、ちは窒素、しおは塩素です。中学のテストで 2 が付く単体は、ほぼこの 4 個で足ります。ヘリウムやネオンは原子 1 個のまま動くので、He、Ne とそのまま書きます。

表3 では、名前の漢数字を先に拾います。一酸化炭素は O が 1 個で CO、二酸化炭素は O が 2 個で CO₂、二酸化硫黄は SO₂、二酸化窒素は NO₂ です。アンモニアとメタンは、H が 3 つと 4 つで、ここだけ H が後ろに回る 2 つとして組にします。硫酸と硝酸は、次に述べる部品に H を付けた形なので、H₂SO₄、HNO₃ と部品ごと頭に入ります。

表4 は、図2のように日本語の名前を後ろから読みます。酸化銅は「銅」を先に、「酸化」を後に読み、Cu と O を並べて CuO です。塩化ナトリウムは Na と Cl で NaCl、炭酸カルシウムは Ca と CO₃ で CaCO₃ です。日本語と化学式では順番が逆になる。これに気づくだけで、表4 は部品の組み立てに変わります。部品は図2の下に並べた 8 つで、塩化アンモニウムの NH₄ だけが金属の位置に入ります。

個数を決めるのは手の数です。原子や部品には、相手と組むための手があると考えてください。中3で習うイオンの電気の数と同じものですが、中2のテストならイオンを知らなくても手の数だけで使えます。手が 1 本なのは H、Na、K、Ag、Cl、OH、NO₃、NH₄、HCO₃ です。2 本なのは O、S、Mg、Ca、Ba、Cu、Zn、CO₃、SO₄ です。3 本なのは Al で、鉄は 2 本のときと 3 本のときがあります。決まりは 1 つ、左右の手の合計をそろえるだけです。

例を 4 つ見ます。マグネシウムと塩素は、Mg の 2 本に Cl の 1 本が 2 つ要るので MgCl₂ です。銀と酸素は、O の 2 本に Ag が 2 つ付いて Ag₂O です。アルミニウムと酸素は 3 本と 2 本なので、どちらも合計 6 本にそろえて Al₂O₃ です。水酸化カルシウムは Ca の 2 本に OH が 2 つで、かっこを付けて Ca(OH)₂ です。中学で黒い酸化銅と言えば、銅の手は 2 本で CuO です。Cu₂O は銅の手が 1 本のときの式で、高校で出会います。組み立てられないのは、鉄の 2 本と 3 本が混ざった Fe₃O₄ だけです。

テストまで 3 日なら、順番はこう割ります。1 日目は表1 から表3 までの 28 個です。単体の 15 個は確かめるだけで済むので、力を入れるのは表3 の 13 個で、石灰水やオキシドールなどの場面の列と一緒に読みます。2 日目は表4 の 28 個です。部品 8 つと手の数を先に頭へ入れ、式を見ずに組み立ててから表で答え合わせをします。3 日目は番号をばらばらに選び、名前から式、式から名前の両方向で白紙に書きます。間違えた番号に印を付け、夜にその番号だけもう一度書きます。眺めるだけの復習は、3 日目には入れません。

テストでの出方

化学式の問題の形は、だいたい 3 通りです。物質名を見て式を書く問題、式を見て分類や原子の数を答える問題、実験の文章の中で式を書かせる問題です。中2の化学変化の単元で出始め、中3のイオンと中和の単元で塩（えん）の式が加わります。定期テストでは授業で行った実験の物質がそのまま出て、入試では実験の文章から物質を自分で見抜く形が増えます。例題を 3 つ解いてみてください。

例題 1　次の物質を化学式で書き、単体か化合物か、分子をつくるかつくらないかを答えなさい。(1) 酸素　(2) 二酸化炭素　(3) 銅　(4) 塩化ナトリウム

答え　(1) O₂、単体、分子をつくる。(2) CO₂、化合物、分子をつくる。(3) Cu、単体、分子をつくらない。(4) NaCl、化合物、分子をつくらない。ここでの落とし穴は、(1) を O と書くことと、(4) を「塩化ナトリウム分子」と呼ぶことの 2 つです。

例題 2　3Ca(OH)₂ に含まれる Ca、O、H の原子の数をそれぞれ答えなさい。

答え　Ca 3 個、O 6 個、H 6 個。Ca(OH)₂ 1 つ分は Ca 1・O 2・H 2 で、前の 3 はその全部に掛かります。合計すると 15 個です。H を 3 個と答えた人は、かっこの外の 2 を H に掛け忘れています。

例題 3　炭酸水素ナトリウムを試験管に入れて加熱すると、試験管に白い固体が残り、試験管の口に液体がつき、石灰水を白くにごらせる気体が出ました。白い固体、液体、気体をそれぞれ化学式で答えなさい。

答え　白い固体は炭酸ナトリウムで Na₂CO₃、液体は水で H₂O、気体は二酸化炭素で CO₂ です。反応全体は 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ と書けます。Na の手は 1 本、CO₃ の手は 2 本なので、Na₂CO₃ の 2 は迷わず出てきます。

まちがえやすいところ

気体の単体の 2 を落とす

酸素を O、水素を H と書く誤りです。O は酸素原子 1 個を指す記号で、吸っている酸素という物質は O₂ です。反対に、2 を付ける癖がついて銅を Cu₂、鉄を Fe₂ と書く誤りも出ます。区別は表1 の 4 個に入るかどうかだけで決まります。大文字と小文字もここで崩れます。CO は一酸化炭素ですが、Co と書くと金属のコバルトに変わります。

添え字と係数とかっこを同じに見る

図3のように粒で描くと、違いが見えます。H₂O は H 2・O 1 の計 3 個です。2H₂O は水の分子が 2 つで、H 4・O 2 の計 6 個です。Ca(OH)₂ は分子ではありませんが、式 1 つ分を数えると Ca 1・O 2・H 2 の計 5 個です。

前に付く係数は、同じ物質の数を増やすだけです。右下の添え字を変えると、別の物質になります。水 H₂O の O を 2 にした H₂O₂ は過酸化水素で、2H₂O とは H の数も性質も違います。かっこを落として CaOH₂ と書くと O が 1 個に減り、水酸化カルシウムではなくなります。OH は 2 組とも O と H がひとかたまりで動きます。図3の点線の枠がその印です。

「塩化」が同じなら同じ部屋だと思う

塩化水素 HCl と塩化ナトリウム NaCl は、名前がそっくりでも部屋が違います。塩化水素は非金属だけの分子で、塩化ナトリウムは金属を含むので分子をつくりません。式が似ているほど、金属の有無を声に出して確かめてください。もう 1 つ、物質と水溶液の混同もあります。塩酸は塩化水素の水溶液で、式の HCl は溶けている塩化水素を指します。石灰水と水酸化カルシウム、オキシドールと過酸化水素も同じ関係です。

確かめの問題

表を隠して解いてください。1 問でも迷ったら、その物質の表へ戻ります。

1. アンモニアの化学式を書きなさい。
2. 硫酸バリウムの化学式を書きなさい。
3. 3H₂SO₄ に含まれる H、S、O の原子の数をそれぞれ答えなさい。
4. 次のうち、分子をつくらない物をすべて選びなさい。ア H₂　イ CuO　ウ NH₃　エ NaCl　オ S
5. カルシウムと塩素の化合物の化学式を、手の数から組み立てなさい。

答え

1. NH₃ です。H が右に回る 2 つのうちの 1 つです。
2. BaSO₄ です。Ba の手も SO₄ の手も 2 本なので、数字は要りません。
3. H 6 個、S 3 個、O 12 個です。H₂SO₄ 1 つ分に H 2・S 1・O 4 が入っていて、それを 3 倍します。
4. イ、エ、オです。イとエは金属を含み、オの硫黄は中学では分子をつくらない物として扱います。
5. CaCl₂ です。Ca の 2 本に Cl の 1 本が 2 つ付きます。

次に覚える一覧

元素記号の一覧は化学式の 1 文字ずつの材料で、大文字と小文字が怪しいならここへ戻ります。化学反応式の一覧は、この表の式を矢印でつないだ形で、係数の合わせ方に進みます。イオン式の一覧は手の数の正体を電気の釣り合いで説明し、表4 の式がなぜその形になるのかを裏から支えます。個別指導では、化学式で手が止まった生徒と元素記号の書き分けまで戻り、部品と手の数のどちらで止まっているのかを 1 問ずつ確かめます。

まとめ

テスト 3 日前に減らすのは睡眠ではなく、丸暗記する式の数です。今夜の机に要るのは、表を何度も眺める目ではなく、部品を指で数えて並べる手です。表の 56 行は眺めるためではなく、隠すためにあります。白紙に残った間違いの番号だけが、明日の勉強を決めます。酸化銅の 3 文字を見た瞬間に Cu と O が並ぶなら、CuO はもう暗記の対象から消えています。