内容正文:
化学式与化合价
思维导图
知识要点:
1. 化学式的定义、意义、书写和读法。
2. 化合价的概念、规律和应用。
3. 常见的离子符号。
4. 化学符号中数字的意义。
一、化学式
1. 用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子称为化学式。
2. 化学式的意义。
化学式的意义 以H2O为例
宏观 ①表示一种物质
②表示该物质由哪些元素组成 ①表示水这种物质
②表示水由氢元素和氧元素
组成
微观 ①由分子构成的物质,化学式可表
示该物质的一个分子
②表示该物质的一个分子中所含元
素的原子个数或原子个数比 ①表示一个水分子
②表示一个水分子由两个氢
原子和一个氧原子构成
3. 化学式的书写规则。
(1)单质化学式的写法。
①由单原子构成的单质:稀有气体、金属单质和某些固态非金属单
质等直接用元素符号表示。如氦气(He)、金属铝(Al)、固态磷
(P)等。固态非金属单质也有例外,如碘单质用I2表示。
②由多原子分子构成的单质:在元素符号右下角写上表示一个分子
中所含原子数的数字。常见的有O2、O3、H2、N2、F2、Cl2、Br2、I2等。
(2)化合物化学式的写法:首先按一定的顺序写出组成化合物的
所有元素的符号,然后在每种元素符号的右下角用阿拉伯数字写出该元
素的原子个数。
①氧元素与另一种元素组成的化合物,一般要把氧元素符号写在右
边,如Fe2O3、CO2等。
②氢元素与另一种元素组成的化合物,一般要把氢元素符号写在左
边,如H2O等,但CH4、NH3等除外。
③金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物,一般要把非金属
元素符号写在右边,如NaCl、Al2O3、HCl、H2S等。
④直接由离子构成的化合物,其化学式常用其离子的最简整数比表
示。如氯化钠(NaCl)、硫化锌(ZnS)、氯化钙(CaCl2)等。
4. 化学式的读法。
(1)金属单质及固态非金属单质一般读元素名称,如Fe读作铁;
气体单质读元素名称加“气”,如H2读作氢气。
(2)由两种元素组成的化合物,一般从右向左读作某化某,如KCl
读作氯化钾。有时还要读出各种元素的原子个数,如Fe3O4读作四氧化
三铁。
(3)含有原子团的化合物,要读出原子团的名称,不需要读出原
子团中原子的个数,如Ca(OH)2读作氢氧化钙,CaCO3读作碳酸钙,
NH4NO3读作硝酸铵。
二、化合价
1. 化合价是一种元素一定数目的原子与其他元素一定数目的原子相
互化合的性质。化合价有正、负之分。
2. 化合价的规律:(1)在化合物里,氢元素通常显+1价,氧元素
通常显-2价。(2)金属元素在化合物里通常显正价,非金属元素通常
显负价。(3)单质中元素的化合价为0。(4)在化合物中,正、负化
合价的代数和为0。(5)原子团的化合价与原子团离子所带电荷数相
同;原子团中各元素化合价的代数和就是该原子团的化合价。
3. 常见元素与原子团的化合价。
(1)常见元素化合价规律口诀:一价钾钠氯氢银,二价氧钙钡镁
锌;三铝四硅五价磷,二三铁、二四碳;二四六硫三五氮,铜汞二价最
常见;一五七氯都齐全,单质零价永不变。
(2)常见原子团的化合价。
原子团的名
称 氢氧根 硝酸根 硫酸根 碳酸根 铵根 碳酸氢
根
原子团的符
号 OH- CO N HC
化合价 -1 -1 -2 -2 +1 -1
三、化学符号周围数字的意义
左下角a:质子数或原子序数;左上角b:质子数加中子数;右上角
c+或c-:离子所带的电荷数;右下角d:分子中原子个数;正上方+x或-x:化合价。
知识点一:化学式的书写
某元素M的化合价只有一种,其氧化物的化学式为M2O3,则下列
化合物的化学式书写错误的是 ( )
A. MCl3 B. M(NO3)2
C. M2(SO4)3 D. M(OH)3
根据氧化物的化学式为M2O3,可求出M元素的化合价;根
据M元素的化合价不变,可判断各选项的化学式是否正确。
氧元素通常显-2价,由化学式M2O3可得M元素的化合价为+3。氯元素显-1价,硝酸根离子显-1价,硫酸根离子显-2价,氢氧根离子显-1价,所以它们与M元素组成的化合物的化学式依次为MCl3、M(NO3)3、M2(SO4)3、M(OH)3。
B
熟记常用元素与常见原子团的化合价,根据化合价的原则
(化合物中,正、负化合价的代数和为零)判断符合要求的化学式。
如图所示为铁元素和氧元素常见化合价的坐标图,据图判
断,a点处形成的化合物的化学式为( B )
A. Fe B. FeO C. Fe2O3 D. Fe3O4
B
知识点二:化学式的意义
乙醇被称为“绿色汽油”。乙醇的分子结构如图所示,下列叙述中正
确的是 ( )
A. 乙醇是由碳、氢、氧三种原子构成的
B. 乙醇分子中含有26个质子
C. 乙醇分子中含有碳、氢、氧三种元素
D. 一个乙醇分子中含有9个原子核
根据分子结构模型和化学式的宏观意义与微观意义进行分
析。
由模型图可知,一个乙醇分子是由2个碳原子、6个氢原子
和1个氧原子构成的,则乙醇的化学式为C2H6O。乙醇是由乙醇分子构成的,而乙醇分子是由碳、氢、氧三种原子构成的;1个乙醇分子中含有26个质子;乙醇中含有碳、氢、氧三种元素;一个乙醇分子中含有9个原子核。
D
由模型图确定化学式是解题的关键,分析化学式的含义
时,原子和分子经常要讲明种类和个数。
在“化学王国”里,数字被赋予了丰富的内涵。对化学用语
中数字“2”的解释,下列说法中正确的是( C )
①2H ②2N③S④ ⑤M⑥2O⑦H2O
A. 表示离子个数的是⑤
B. 表示离子所带电荷数的是④⑤
C. 表示分子中原子个数的是③⑦
D. 表示分子个数的是①②
C
知识点三:元素的化合价
氟的气态单质是F2,它几乎可以与所有金属直接化合,且在化合物
中氟几乎都显-1价。科学家还用Xe(氙气)和PtF首次合成了含稀有
气体元素的化合物XePtF6,其中PtF为带一个单位负电荷的原子团,
XePtF6中Pt元素与Xe元素的化合价依次为 ( )
A. +6、+1 B. +6、-1 C. +5、-1 D. +5、+1
根据原子团的化合价的数值等于离子所带电荷的数值,且
符号一致,可得Pt的化合价,再根据原子团中元素的化合价代数和等
于原子团的化合价可求出Pt元素的化合价;最后根据化合物中各元素的
化合价代数和为零即可求出Xe元素的化合价。
PtF为带一个单位负电荷的原子团,则PtF的化合价为-1;在化合物中氟几乎都显-1价,设Pt元素的化合价为x,由原子团中元素的化合价代数和等于原子团的化合价,可得x+(-1)×6=-1,解得x=+5。设Xe元素的化合价为y,根据化合物中各元素的化合价代数和为零,可得y+(-1)=0,解得y=+1。
D
本题考查化合价的相关计算,掌握原子团中各元素的化合
价代数和等于原子团的化合价是解题的关键。
下列物质中指定元素按化合价由高到低的顺序排列的是
( C )
A. 锰元素:MnO2、K2MnO4、KMnO4
B. 氧元素:O2、H2O、H2O2
C. 碳元素:CO2、CO、C
D. 氯元素:KClO3、KCl、Cl2
C
建立模型是学习化学的重要方法。
(1)物质的组成及构成关系如图甲所示,图甲中①表示 ,②
中保持水的化学性质的最小微粒是 。
(2)如图乙所示为甲苯分子的球棍模型示意图,其中“ ”代表氢原子,
“ ”代表碳原子,则甲苯的化学式为 。
(3)人们很早就意识到物质都是由几种亘古不变的基本成分“元素”组
成的。如图丙所示为两个微粒的结构模型示意图,这两个微粒不属于同
种元素的原因是 。
(4)老师在讲解化学式时,从原子得失电子的角度来说明,利用凹角
和凸角的模型作为教具,如图丁所示。A模型表示失去一个电子的钠离
子和得到一个电子的氯离子组合,B模型表示失去两个电子的镁离子和
得到一个电子的氯离子组合。下列化学式中可以用C模型表示的
是 (填字母)。
A. FeCl2 B. Mg3N2 C. Al2O3 D. AlCl3
(1)根据构成物质的基本粒子来分析。(2)根据分子结
构模型来分析。(3)根据元素的概念来分析。(4)根据题干信息来分
析。
(1)Hg是一种金属单质,是由汞原子构成的,因此①表
示原子;水是由两种非金属元素组成的化合物,因此水是由水分子构成
的,保持水的化学性质的最小微粒是水分子。(2)由甲苯的分子结构
模型可知,每个甲苯分子是由7个碳原子和8个氢原子构成的,则甲苯的
化学式为C7H8。(3)图丙所示的两个微粒的质子数不同,所以它们不
属于同种元素。(4)由A、B两模型可知,凹角表示失电子,凸角表示
得电子,由C模型可知,构成该物质的两种粒子的个数比为2∶3,观察各选项可知,C符合题意。
(1)原子 水分子 (2)C7 (3)质子数不同
(4)C
理解分子、原子、离子、元素与物质之间的关系,再结合
模型信息解题。
1. 【陕西】下列关于H2、H2O、H2O2三种物质的说法中正确的是
( C )
A. 均含有1个氢分子 B. 均含有2个氢原子
C. 均含有氢元素 D. 均含有2个氢离子
2. 下面四句话描述的是同一个化学式的意义,这个化学式为( C )
①表示一种物质 ②表示由两种元素组成
③表示一个分子 ④表示一个分子由3个原子构成
A. HClO B. C. H2O D. 2CO2
C
C
3. 下列化学符号中数字“2”表示的意义正确的是( C )
A. CO2:表示二氧化碳中含有2个氧原子
B. :表示一个镁离子带2个单位的正电荷
C. 2Cu:表示2个铜原子
D. :表示硫元素的化合价为-2
4. 下列物质中氮元素的化合价由高到低排列正确的是( B )
①N②NO ③N④HN⑤NaN⑥N2
A. ④⑤①②⑥③ B. ④①⑤②⑥③
C. ④①③⑤⑥② D. ①⑤③②⑥④
C
B
5. 铁氰化钾的化学式为K3[Fe(CN)6],俗称赤血盐,主要应用于照相纸、
颜料、电镀、钢铁等工业。该物质中K、C、N元素的化合价分别为+1、
+2和-3,则铁元素的化合价为( C )
A. +1 B. +2 C. +3 D. +6
C
6. 随着科技的飞速发展,出现了许多新型无机材料,如植入生物体内的
生物陶瓷材料HAP[化学式为Cam(PO4)nOH],已被医疗上用于修补人的骨骼和牙组织。HAP的化学式中n的值为( A )
A. B. C. D. m+1
【解析】化合物Cam(PO4)nOH中钙、磷酸根、氢氧根分别显+2价、-3
价、-1价,根据化合物中各元素化合价的代数和为零可得(+2)×m+
(-3)×n+(-1)=0,解得n=。
A
7. 无磷洗衣粉通过沸石等不含磷的物质作为助洗剂,减少了含磷污水的
排放,有利于生态环境的维持。
(1)过去的含磷洗衣粉中含有Na5PxO10,其洗涤废水的任意排放会污染环境。已知在上述化合物中磷的化合价为+5,则x= 。
(2)A元素与钠形成的化合物的化学式为NamA,B元素的氯化物的化学
式为BCln,若A元素、B元素的化合价不变,则A、B两种元素组成的化合
物的化学式为 。
3
BmAn
【解析】(2)根据化合物中各元素化合价的代数和为0,在NamA中,
钠元素的化合价为+1,则A元素的化合价为-m;在BCln中,氯元素的化
合价为-1,则B元素的化合价为+n,所以A、B两种元素组成的化合物的
化学式为BmAn。
8. 如图所示为核电荷数为11~17的元素的最高化合价和最低化合价。
(1)从图中可以看出,氯元素的最高正价是 。
(2)若某元素既可显正价,又可显负价,则最高正价与最低负价绝对
值的代数和为 。
+7
8
(3)写出图中元素的化合价随着核电荷数递增的一条变化规律:
。
从
左到右,元素的最高正价逐渐从+1升高到+7
9. 类推的思维方法在化学学习中应用广泛。例如:水(H2O)→过氧化
氢(H2O2);氧化钠(Na2O)→过氧化钠(Na2O2)。由此推断,过氧
化钡的化学式为( B )
A. Ba2O B.Ba C. Ba2O2 D. Ba
B
10. 水质的好坏会直接影响人的健康,高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型
高效净水处理剂。高铁酸钾是暗紫色粉末,溶于水中形成紫红色溶液。
下列有关高铁酸钾的分析中正确的是( C )
A. 高铁酸钾是一种混合物
B. 高铁酸钾中铁元素的化合价是+3
C. 高铁酸钾是由三种元素组成的
D. 高铁酸钾中含有单质铁
C
11. 汽车尾气净化装置中装有铂催化剂,尾气在催化剂表面反应的微观
过程如图所示。
(1)反应Ⅰ中的反应物分子有 种。
(2)此净化装置可以消除 (填化学式)对空气
的污染。
2
NO、NO2、CO
12. 由碳、氢元素组成的物质种类繁多,烷烃就是其中一类重要的物
质,下表中列出了烷烃的一些信息。分析表中的信息,回答下列问题:
名称 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 十一烷 十六烷
化学式 CH4 C2H6 C3H8 ? C5H12 C11H24 C16H34
沸点/℃ -164 -88.6 -42.1 -0.5 36.1 194.5 287.5
相对密
度 0.466 0.572 0.585 0.579 0.626 0.741 0.774
(1)请写出表中丁烷的化学式: 。
(2)烷烃的命名与分子中 原子的个数有关。
(3)总结一条有关烷烃物理性质的变化规律:
。
C4
碳
随着分子中碳原子数
目的增加,烷烃的沸点越来越高、相对密度越来越大(合理即可)
13. R元素形成的含氧酸盐的化学式为Nan+1RO2n+2,其中n的值可能是
( D )
A. 1或2 B. 2或3 C. 0或3 D. 0或1
【解析】钠元素显+1价,氧元素显-2价,设R元素的化合价为x。若
n=0,则(+1)×1+x+(-2)×2=0,解得x=+3,有可能;若n=1,则
(+1)×2+x+(-2)×4=0,解得x=+6,有可能;若n=2,则(+1)
×3+x+(-2)×6=0,解得x=+9,超过了+7,不可能;若n=3,则(+1)
×4+x+(-2)×8=0,解得x=+12,超过了+7,不可能。综上所得,n的
值可能是0或1。
D
14. 一个水分子在特定条件下得到一个H+,形成水合氢离子(H3O+)。
下列对上述过程的描述中不合理的是( D )
A. 元素的种类没有改变
B. 微粒的构成发生了改变
C. 微粒的化学性质发生了改变
D. 与一个水分子相比,一个水合氢离子的电子数发生了改变
D
【解析】水合氢离子(H3O+)由氢、氧元素组成,水分子也是由氢、氧
元素组成的,所以元素的种类没有改变;水分子在特定条件下得到一个
H+,形成水合氢离子(H3O+),微粒的构成发生了改变,因此其化学性
质也发生了改变;H+不含电子,因此与一个水分子相比,一个水合氢离
子的电子数没有发生改变。
15. 某种NiO晶体中存在如图所示的缺陷:一个N空缺,另有两个N
被两个N所取代,其晶体仍呈电中性,但该化合物中Ni和O的比值却
发生了变化。某NiO样品组成中Ni和O的原子个数比为97∶100,则该晶体
中N与N的离子数之比为 。请写出推理过程。
6∶91
【答案】设有x个N
的离子数之比为6∶91。
$$