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{{TA|G1=化學}}
{{distinguish|化学计量学}}
[[File:Combustion reaction of methane.jpg|thumb|400px]]

'''化学计量'''<ref>{{Cite web |url=https://www.termonline.cn/word/559303/1#s1 |title=存档副本 |access-date=2023-07-15 |archive-date=2023-07-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230715231534/https://www.termonline.cn/word/559303/1#s1 |dead-url=no }}</ref>（stoichiometry）是[[化学反应]]中各物质[[量 (物理)|量]]的相互关系，即[[反应物]]和[[生成物]]在[[化学反应]]前、反应中和反应后的[[量 (物理)|量]]之间的关系。'''化学计量数'''<ref>{{Cite web |url=https://www.termonline.cn/word/82514/1#s1 |title=存档副本 |access-date=2023-07-15 |archive-date=2023-07-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230715231538/https://www.termonline.cn/word/82514/1#s1 |dead-url=no }}</ref>（stoichiometric number）则是[[化学反应方程式]]中各物质的系数，是化合物彼此反应的比例关系或数量，即各反应物或生成物前的数值。

例如，图中为[[甲烷]]在空气中完全[[燃烧]]的方程式，方程式中<chem>O2</chem>、<chem>H2O</chem>前的数值（或“系数”）2就是它的化学计量数。当一个物质前的数值为1时，便省略不写，如式中的<chem>CH4</chem>和<chem>CO2</chem>。

将一个未加化学计量数的方程补充化学计量数，使其符合物质、电荷守恒的过程叫做[[化学方程式#平衡方程式|化学反应方程式的配平]]。

==化学计量比==
化学反应方程式中，各反应物的化学计量之比称为'''化学计量比'''（stoichiometric ratio）。如果一个化学反应按照化学计量比发生，我们有如下假设：<ref>''What’s in a Name? Amount of Substance, Chemical Amount, and Stoichiometric Amount'' Carmen J. Giunta Journal of Chemical Education 2016 93 (4), 583-586 {{DOI|10.1021/acs.jchemed.5b00690}}</ref>
# 所有反应物都完全反应
# 反应物不缺少
# 反应物不过量
一些反应可以按照化学计量比进行反应，如溶液中的离子[[反应]]，有一些则需要其中的一种或多种反应物过量，如物质的燃烧。例如，对于反应：
: <chem>2Ag+ + S^2- -> Ag2S v</chem>（沉淀反应）
: <chem>H+ + OH- -> H2O</chem>（中和反应）
无论哪一个反应物过量，都可以按照化学计量比进行；而对于
: <chem>C + O2 -> CO2</chem>
: <chem>2C + O2 -> 2CO</chem>
在氧气过量的情况下，[[碳]]燃烧生成[[二氧化碳]]，而氧气不足的时候，则有[[一氧化碳]]生成。<ref>武汉大学, 吉林大学 等. 无机化学（第三版）下册. 高等教育出版社, 2011. pp 740. ISBN 978-7-04-004880</ref>

对于一些反应，可以人为的控制化学计量比，来获得不同化合物，尤其是一些二元化合物。如红[[磷]]和[[钴]]化合，根据不同的化学计量比，可以产生<chem>Co2P</chem>、<chem>CoP</chem>和<chem>CoP3</chem>：<ref>项斯芬, 严宣申, 曹庭礼 等. 无机化学丛书 第四卷 氮 磷 砷分族. 科学出版社, 2011: pp 162. ISBN 978-7-03-030548-0</ref>
: <chem>2 Co + P -> Co2P</chem>
: <chem>Co + P -> CoP</chem>
: <chem>Co + 3 P -> CoP3</chem>

==化学反应中化学计量的特殊情况==
===燃料的燃烧===
燃料在燃烧时，为确保反应完全，需要[[氧化剂]]过量。若空气作为氧化剂，则使燃料完全燃烧所需的空气与燃料之比成为[[空燃比]]。常见燃料的空燃比如下：
{| class="wikitable sortable"
|-
! 燃料
! data-sort-type="number" | 质量比<ref>John B. Heywood: "Internal Combustion Engine Fundamentals page 915", 1988</ref>
! data-sort-type="number" | 体积比<ref>North American Mfg. Co.: "North American Combustion Handbook", 1952</ref>
! data-sort-type="number" | 质量比百分数
|-
| [[汽油]]
| 14.7 : 1
| —
| 6.8%
|-
| [[天然气]]
| 17.2 : 1
| 9.7  : 1
| 5.8%
|-
| [[丙烷]]
| 15.67 : 1
| 23.9 : 1
| 6.45%
|-
| [[乙醇]]
| 9 : 1
| —
| 11.1%
|-
| [[甲醇]]
| 6.47 : 1
| —
| 15.6%
|-
| [[正丁醇]]
| 11.2 : 1
| —
| 8.2%
|-
| [[氢气]]
| 34.3 : 1
| 2.39 : 1
| 2.9%
|-
| [[柴油]]
| 14.5 : 1
| —
| 6.8%
|-
| [[甲烷]]
| 17.19 : 1
| 9.52 : 1
| 5.5%
|}
===和物质的量无关的反应===
有一些反应进行的方式和物质的量无关，而和反应物的[[浓度]]有关，改变反应物的浓度，生成物的种类也随之改变，如[[铜]]和[[硝酸]]的[[氧化还原反应]]：
: Cu + 4 HNO<sub>3</sub>（浓） → Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 2 NO<sub>2</sub>↑ + 2 H<sub>2</sub>O
: 3 Cu + 8 HNO<sub>3</sub>（稀） → 3 Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 2 NO↑ + 4 H<sub>2</sub>O
在10mol·L<sup>-1</sup>以上的硝酸中，按上式反应；而在4.8mol·L<sup>-1</sup>时，按下式反应。此时，无论硝酸或者铜是否过量，反应都按照硝酸的浓度进行，而和其物质的量无关。<ref>罗宿星, 伍远辉, 孙东来. 铜与硝酸反应实验中硝酸浓稀界限的研究. 实验室科学, 2012. 15(5): 67-69</ref>类似地，对于[[硝酸铁]]溶液和[[银]]的反应，反应如何进行与硝酸铁溶液的浓度有关，低浓度时，硝酸铁水解产生的H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>与NO<sub>3</sub><sup>-</sup>和Ag反应；而高浓度的硝酸铁则存在Fe<sup>3+</sup>氧化Ag和NO<sub>3</sub><sup>-</sup>（H<sup>+</sup>）氧化Ag的竞争反应，通过理论计算，Fe<sup>3+</sup>在3.16mol·L<sup>-1</sup>以上便可氧化Ag。<ref>朱正德. 硝酸铁溶液溶解银镜的理论分析与实验探索. 化学教学, 2011(5): 78-79</ref>

==用途==
对于一个已配平的化学反应方程式，已知其中一个参与反应的[[物质的量]]（或其它已知量，如[[质量]]等），或者其中一个生成物的物质的量，便可求出反应方程式中其它物质的量，这广泛用于分析化学中的[[滴定]]、[[重量分析]]的计算中。<ref>李璧玉. 浅议分析化学中的“化学计量数比”. 云南师范大学学报(自然科学版), 2005. 25(1): 28-30</ref>在[[物理化学]]中，如[[化学反应速率]]方程的求解与计算中，也能用到化学计量。<ref>潘一兵，张良军. 速率方程与反应级数、化学计量数. 辽宁师专学报:自然科学版, 2001. 3(2): 17-18</ref>

而在物质的制备与合成中，往往需要将反应方程式中的化学计量比作为加料多少的参考；对于密闭空间有气体产生的化学反应，也需要根据生成气体的量来判断反应是否安全。

==参考文献==
{{reflist}}

==链接==
[http://www.thermobook.net/stoichiometry_cn 中文化学计量计算器] {{Wayback|url=http://www.thermobook.net/stoichiometry_cn |date=20210128031752 }}

[[category:化学计量]]
[[Category:化學反應工程]]