3.3 物质组成的表示和分析 课件 -2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

3.3 物质组成的表示和分析 1 知识回顾 我们已经知道，水可以用 H2O 表示，氧气可以用 O2 表示，二氧化碳可以用 CO2 表示等。这些用元素符号和数字的组合表示纯净物组成的式子，称为该物质的化学式 ( chemical formula ). 新课导入 • 目标预览 • 能用化学式表示常见物质；能记住常见元素和原子团的化合价，依据化学式书写规则分析物质中元素的化合价；能根据化学式命名常见物质；能从宏观与微观、定性与定量相结合的视角说明化学式的含义,根据化学式进行物质组成的简单计算。 一、化学式反映物质的组成 化学式是国际通用的表示物质组成的化学符号。它源于一个基本事实：任何纯净物都有固定的组成。化学式反映了物质的组成情况。 新课讲解 我们从微观角度来考察几种物质的组成与化学式的关系(图3-26)。 图3-26 物质组成与化学式的关系 水由大量水分子聚集而成，水的组成元素是 H 和 O。每个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成，表示水组成的化学式是 H2O。 金属铜由许许多多铜原子构成，用铜的元素符号 Cu 来表示金属铜。其他金属和稀有气体也用元素符号来表示它们的组成，如 Fe 表示金属铁，Ne 表示氖气。表示这些物质构成的元素符号也就是它们的化学式。 氯化钠是由许许多多钠离子和氯离子有序排列构成的。氯化钠中的钠离子和氯离子个数比为 1:1，氯化钠可以用化学式 NaCl 表示。 二、化学式的书写 单质是由同种元素组成的纯净物。 有些单质的化学式直接用组成元素的元素符号表示，如铝的化学式是 Al，红磷的化学式是 P，氦气的化学式是 He；有些单质的化学式用元素符号和数字的组合表示，如氧气的化学式是 O2，氮气的化学式是 N2。 化合物是由两种或两种以上元素组成的，每种化合物中组成元素的原子个数比是一定的。 化学家在研究大量的化合物中不同元素原子数目比值关系的基础上，总结出了体现这种关系的数值——元素的化合价(valence)。 一种或几种元素的原子结合成一个集合体，常作为一个整体参与化学反应，这样的原子集合称为原子团 (atomic group)，化学上常用“根”来命名。如氢氧根 (OH－)、碳酸根 (CO)等。 表 3-4 一些元素和原子团的常见化合价 有了元素的化合价，我们就可以很方便地写出常见化合物的化学式。 简单化合物化学式的书写 以氧化铝为例，讨论化学式的书写： 1.写出组成氧化铝的元素符号：_____________。 2.查出组成元素的化合价：_____________。 3.根据化合物中各元素化合价代数和等于零，确定原子数：_ _________________________。 4.写出氧化铝的化学式： ____________。 Al O 2个Al原子，3个O原子 Al2O3 书写化学式时应注意： (1)写化学式时，正价元素通常写在左边，负价元素通常写在右边原子的数目用阿拉伯数字写在元素符号的右下角。 (2)在金属化合物中，金属元素一般呈正价，非金属元素一般呈负价：在非金属氧化物中，该非金属元素一般呈正价。 (3)根据化合物中各种元素化合价的代数和等于零的原则，确定化合物中各种元素的原子数目。 特别需要指出的是，化学式只能表示实际存在的物质的组成。用化合价法则推算化学式，只有在该化学式表示的化合物实际存在时才有意义。不能根据元素化合价凭空臆造物质，随意书写化学式。 为什么氮、氧元素能形成不同的化合物? 写出你知道的氮、氧元素结合形成的化合物的化学式。 由于在不同的条件下，氮元素显示不同的化合价，常见的化合价有－3、＋2、＋4、＋5，而氧元素的化合价 般为－2，所以氮、氧两种元素能组成不同的化合物，分别是一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和五氧化二氮(N2O5)。此外还有 N2O、N2O3、N2O4 等。 三、简单化合物的命名 根据简单化合物的化学式，我们可以对化合物进行命名。 简单化合物的中文命名原则 1.两种元素组成的化合物，在元素中间用“化”字连接，如氧化铜 (CuO)。 2.化学式中元素的名称从右向左读，与化学式的写法刚好相反，如氯化钠 (NaCl)。 3.读名称的时候，元素的原子个数在该元素之前，如五氧化二磷 (P2O5)。 4.含有原子团的化合物命名时，一般不需要读出原子或原子团的个数，如氢氧化钠(NaOH)、碳酸钙 (CaCO3)、硫酸铝[Al2(SO4)3] 等。 物质化学式的正确书写与命名，是认识物质的基础，是学好化学必须具备的基本能力。 从家里找一些含有你认识的化合物的物品，试写出这些化合物的化学式和名称，并说说这些化合物的用途。 四、依据化学式的计算 我们已经知道，化合物的化学式不仅可以表示组成物质的各种元素，而且清楚地显示出所含元素的原子数之比。那么，化学式能否告诉我们有关物质的组成元素之间质量关系的信息? 参照下面左边的例子，计算 CO2 中碳、氧元素的质量比。 计算水中氢、氧两种元素的质量比。 1.查出 H、O 元素的相对原子质量：H为1，O为16 2.明确 H2O 中原子的个数比：氢原子数:氧原子数＝2:1 3. 计算 H、O 元素的质量比：(1×2):16＝1:8 计算 CO2 中碳、氧两种元素的质量比。 1.________________________________________________ 2.________________________________________________ 3.________________________________________________ 查出 C、O元素的相对原子质量：C为 12，O为 16； 明确 CO2中原子的个数比：碳原子数:氧原子数＝1∶2； 计算 CO2 元素的质量比：2∶(16×2＝3:8。 36g水中含有多少克氢元素，多少克氧元素?从分析水的化学式中含氢、氧元素的质量占总质量的比例入手，试着进行计算。 36 g水中氢元素的质量＝36 g×[×100% ＝36 g×(× 100%)＝4 g，36 g 水中氧元素的质量＝36 g×[×100%]＝36 g×(×100%)＝32 g，或氧元素的质量为 36 g－4 g＝32 g。 根据物质的化学式，我们还可以确定组成物质的某种元素的质量在物质总质量中所占的比，这种比称为质量分数 (mass faction)。质量分数可用百分数表示。 对纯净物来说，组成元素的质量分数可以直接从化学式求得。 某元素的质量分数＝ ×100% 如 Fe2O3 中铁元素的质量分数可通过下式计算： Fe2O3 中铁元素的质量分数＝×100% ＝ ×100% ＝70% 化学符号是连接宏观与微观的桥梁 化学符号是学习化学知识和研究交流化学科学技术的专门工具，是人们理解物质的组成和变化最贴切、最丰富的符号系统，能从微观层面科学简明地表达宏观物质及其变化规律，成为连接宏观与微观的桥梁。 例如，元素符号既能表示一种元素，也能表示该元素的一个原子；化学式既能表示一种物质，也能表示该物质的一个分子和分子中的原子数目之比。 农业技术人员在研究氮肥的肥效时，需要知道所施氮肥的含氮量；化工生产中对某些产品的质量分析，也常涉及测定其中某种元素的含量。 在这些实践活动中，人们常常根据物质的化学式来确定组成物质元素之间的质量关系。 某地氮肥的销售价格为：碳酸氢铵 (NH4HCO3) 550元/吨，尿素[CO(NH2)2] 2800元/吨。某农民各用1000 元钱购买两种氮肥，哪种氮肥中氮元素的质量较大? (1) 1000元购买的碳酸氢铵中氮元素的质量为 ××100%)≈0.32 吨。 (2)1000元购买的尿素中氮元素的质量为 ×(×100%)≈0.17 吨。 0.32 吨＞0.17 吨，所以碳酸氢铵中氮元素的质量较大。 1.蓝莓中含有丰富的花青素(C15H11O6)。下列有关叙述中错误的是 ( ) A. 花青素的相对分子质量为 287 B. 花青素中碳、氢、氧三种原子的个数比为 15:11:6 C. 花青素中氧元素的质量分数最小 D. 57.4g花青素中含有 36g 碳元素 C 2.构建化学基本观念是学好化学的基础。下列对化学基本观念的认识中，不正确的是( )。 A.结构观：金刚石和石墨性质不同，因为它们的结构不同 B.分类观： 根据组成元素的不同，可将纯净物分为单质和化合物 C.变化观：在一定条件下，CO2和O2可以相互转化 D.微粒观：所有原子的原子核都是由质子和中子构成的 D 3. 选择碳、钙、氧三种元素中的两种或三种组成化合物，写出其化学式并命名。 CaO 氧化钙 CaCO3 碳酸钙 CO 一氧化碳 CO2 二氧化碳 4. 甲烷是天然气的主要成分，在空气中完全燃烧，可生成二氧化碳和水。右图是甲烷分子的立体模型，其中黑球代表碳原子，红球代表氢原子。回答下列问题。 (1)甲烷分子中，碳、氢元素的原子个数比为_________。 (2)甲烷中，碳、氢元素的质量比为____________。 (3)甲烷中碳元素的质量分数为______________。 1:4 3:1 75% 5. 我国瓷都——江西景德镇生产的瓷器在世界上享有盛誉。高岭土[主要成分：Al2(Si2O5)(OH)4]是制造陶瓷器的优良原料，因发现于江西景德镇附近的高岭村而得名。高岭土主要成分中氢、氧元素的质量比为______________。 1 : 36 6. 尿素是一种肥效高、土壤适应性好的常用氮肥，其化学式为 CO(NH2)2。现有一尿素样品，测得其中氮元素的质量分数为43.5%，试通过计算说明该尿素样品是纯净物还是混合物。 解：CO(NH2)2，中氮元素的质量分数 ＝ ×100%≈46.7% ， 46.7%＞43.5%，所以该尿素样品是混合物。 答：该尿素样品是混合物。 7.甲烷 (CH4) 是天然气和沼气的主要成分。乙炔 (C2H2) 又称电石气，工业上常用它燃烧产生的高温切割和焊接金属。试通过计算比较甲烷和乙炔中所含碳元素质量分数的大小。 解：CH4 中碳元素的质量分数＝×100%＝75%， C2H2 中碳元素的质量分数＝×100%≈92.3%， 92.3%＞75%。 答：乙炔中碳元素的质量分数比甲烷中碳元素的质量分数大。 8. 硝酸铵 (NH4NO3) 受撞击或受热后会发生爆炸性的分解，可用作炸药。硝酸铵含氮量比较高，也用作氮肥。试计算： (1) 硝酸铵中氮元素的两种化合价。 (2) 硝酸铵中各元素的质量比。 (3) 100g硝酸铵中含氮元素的质量。 (4) 多少克硫酸铵[(NH4)2SO4]中的氨元素与 100g硝酸铵中氨元素的质量相等? 解：(1)NH4＋的化合价为＋1，NO3－ 的化合价为－1，设NH4＋中氮元素的化合价为x，则：x＋(＋1)×4＝＋1，x＝－3 设NO3－中氮元素的化合价为 y，则：y＋(－2)×3＝－1，y＝＋5 (2)NH4NO3 中氮、氢、氧元素的质量比＝ (14×2):(1×4):(16×3)＝7:1:12。 (3)100 g×(×100%) ＝35g； (4)设 (NH4)2SO4 的质量为 x。 x×[×100%]＝35g， x＝165 g。 答：(1)硝酸铵中氨元素的两种化合价分别为－3、＋5； (2)硝酸铵中氮、氢、氧元素的质量比为7:1:12； (3)100g硝酸铵中氮元素的质量为 35 g； (4)165 g硫酸铵中的氮元素与100g硝酸铵中氮元素的质量相等。 课堂小结 1.下列关于辅酶 Q10 (化学式为 C59H90O4)，说法错误的是( ) A. 它由三种元素组成 B. 它的相对分子质量为 862 C. 1 个分子中含有 153 个原子 D. 含有2个氧分子 D 课堂练习 2. NiFe2O4 可作为催化剂将人体呼出的 CO2 转化为 O2，已知 NiFe2O4 中 Fe 为 ＋3 价，则 Ni 的化合价为 ( ) A.＋1 B.＋2 C.＋3 D.＋4 B 3.下面是某同学依据化学式读出物质的名称或依据物质的名称书写出的化学式，其中正确的是( ) A. NO2——二氧化一氮 B. Mg(OH)2——二氢氧化镁 C. 硫酸铁—FeSO4 D. 硫酸铜——CuSO4 D 4. 判断下列化学符号中数字“2”的意义，并将其序号填写在相应的空格里。 (1)表示分子个数____________。 (2)表示个离子所带的电荷数__________。 (3)表示 个分子中原子的个数_________。 (4)表示某元素的化合价____________。 ③ ① ② ④ 5. 奥司他韦 (化学式为 C16H28N2O4) 是目前治疗流感的药物之，下列关于奥司他韦说法正确的是 ( ) A.奥司他韦中碳元素的质量分数最大 B.奥司他韦的相对分子质量为 312g C.奥司他韦中含有氮分子 D.奥司他韦是由 50 个原子构成 A $$