第9讲 化学式与化合价-【培优竞赛·超级课堂】2026-2027学年九年级全一册化学

第9讲 化学式与化合价 泉情境课堂 屠呦呦与青蒿素 我国科学家屠呦呦因发现青蒿素(C5H22O5)一一种用于治疗疟疾的药物，挽救了全球特别是发展中 国家数百万人的生命。屠呦呦通过翻阅历代中医药典籍，四处走访老中医，终于在2000多种药方中整理出 以640种中药为主的《抗疟单验方集》。可在最初的动物实验中，青蒿的效果并不出彩，她也一度陷入僵局。 经过无数次实验后，她采用低沸，点溶剂进行实验，终于在190次失败之后获得成功。屠呦呦在2011年荣获 拉斯克奖临床医学奖，2015年荣获诺贝尔生理学或医学奖，2016年荣获国家最高科学技术奖。 考点直击 1.化学式 用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子叫作化学式。 2.化合价 化合价反映元素的一个原子在与其他元素原子化合时得失电子的数目或共用电子对的数 目。化合价有正、负之分。 化合价有以下规律：(1)在化合物中，元素正、负化合价的代数和为0；(2)单质中元素的化合 价为0；(3)在不同条件下，同一种元素可以呈现出不同的化合价。 优题直达 例1如图所示为化学符号周围数字的意义，据此写出下列符号中数字“2”的意义。 表示元素的化合价数 表示粒子个数 表示每个离子所 带的电荷数 表示1个分子或原子团 所含该原子的个数 (1)化学式前面的数字。2C0: (2)离子符号前面的数字。2Fe3+: (3)元素符号前面的数字。2H: (4)离子符号右上角的数字。Fe2+: ·55· 官)培优竞赛超级课堂 9年级化学 (5)化学式中元素符号右下角的数字。CO2: (6)化学式中元素符号正上方的数字。MgO: 授人以渔根据化学符号中不同位置数字的意义来作答。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T1、T9。 例2火星上存在针铁矿[FeO(OH)]和黄钾铁矾[KFe3(SO4)2(OH),m],这是证明火星表面曾 经存在过水的有力证据。针铁矿和黄钾铁矾中铁元素的化合价相同，则黄钾铁矾中的值为 ()。 A.4 B.5 C.6 D.7 授人以渔在化合物中，元素正、负化合价的代数和为0。与化合价有关的计算的常用方法：设未知，标已 知，和为0，求数值。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T5、T10、T16。 例3尿素的化学式为CO(NH2)2,请根据相关信息计算： (1)CO(NH2)2的相对分子质量为 (2)尿素中氮元素的质量分数是多少（写出计算过程，结果精确到0.1%）？ (3)某农田计划施用尿素100kg,但由于货源短缺，现改用碳酸氢铵(NH4HCO3),为保证含 氨量相当，所需碳酸氢铵的质量是多少（写出计算过程，结果保留一位小数）？ 授人以渔要保证尿素、碳酸氢铵两种物质中含氨量相当，即保证两种物质中氨元素的质量相等。 方法一：由元素的质量=物质的质量×该元素的质量分数，列出等量关系。 方法二：关系式法。两种物质中氨元素的质量相等，即氨原子的个数相等，找出尿素与碳酸氢铵的数量关 系，求出碳酸氢铵的质量。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T14。 跬步千里元素的质量比=（相对原子质量×原子个数）之比，物质的质量比=（相对分子质量×粒子个 数)之比。 探究直播 利用化学式的巧算 混合物中某元素的质量分数、某物质的质量分数的计算是化工生产和生活中常遇到的问题。 由于混合物中成分较多，计算繁杂，也是计算题中的难点，但若我们对每种题型都认真分析，找出 巧算的方法，便可化难为易。 一、关系式法：它是化学计算中常用的方法之一。 例4有一不纯的NH4NO3样品，经检测后发现样品中氮元素的质量分数为31.5%（杂质中不 含氮元素)，求样品中NH4NO3的质量分数。 指点迷津依题意知，杂质不含氨元素，样品中的氨元素来自NH4NO3,找出NH4NO3与氨元素的质量比 ·56· 第9讲化学式与化合价 关系，即可求出NHNO3的质量分数。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T7。 二、平均值法：它是巧解混合物问题的一种常见的有效方法。其数学依据是：两个数M1、M2 的算术平均值M一定介于两者之间。求得平均值后，就可判断出各成分的数值范围，要么都等 于平均值，要么必有一种大于平均值、一种小于平均值。 利用质量分数平均值法解题的思路：混合物中某元素的质量分数的平均值介于含此元素质 量分数比平均值高的物质和比平均值低的物质之间。根据这一原则可确定混合物的组成。 例5有一不纯的NH4NO3化肥中含氮量为38%，则该样品中可能含有的氮肥是( )。 A.NHCI B.CO(NH2)2 C.NH HCO D.(NH)2SO 指点迷津纯净的NH,NO,中氨元素的质量分数为14X2X100%=35%,而不纯的样品中氨元素的质量 80 分数为38%>35%，故该样品中杂质的含氨量一定要大于38%才能满足题意。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T6、T11。 三、捆绑法：通过对混合物中各成分化学式的观察，找出原子个数比为固定比的原子，再由元 素的质量比=(A×原子个数)之比，求出元素的质量比关系。 例6[“天原杯”湖北初赛]现有由硫酸铁[Fe2(SO4)3]和硫酸亚铁(FeSO4)组成的混合物，经测 定知其中硫元素的质量分数为α%，则混合物中铁元素的质量分数为( )。 A.(100-a)% B.(100-2a)% C.(100-3a)% D.(100-4a)% 指点迷津通过对混合物中各成分的化学式的观察与分析可以看出，两种化合物中硫与氧的原子个数比 固定为1：4，硫元素和氧元素的质量比固定为1：2。由于混合物中硫元素的质量分数为a%,则氧元素的质量 分数为2%，则混合物中铁元素的质量分数=100%一硫元素的质量分数一氧元素的质量分数。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T12、T15。 四、极值法：它是依据题设条件进行极端假设，然后求出最大值或最小值的解题方法。 例7一定量的木炭在充有氮气和氧气混合气体的密闭容器中充分燃烧后生成C0和 CO2,且测得反应后所得CO、CO2、N2的混合气体中碳元素的质量分数为24%，则其中 氮气的质量分数可能为( )。 A.10% B.30% C.50% D.70% 指点迷津本题可采用极值法，把原混合气体分两种情况进行极端假设：①假设混合气体只含N2、CO2; ②假设混合气体只含N2、CO。由碳元素的质量分数为24%，分别求出两种假设中CO2、CO的质量分数，再推 得两种假设中N2的质量分数。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T13。 ·57· 目培优竞赛超级课堂 9年级化学 能力平台 ©培优训练 (建议用时25分钟) 6.[2024·湖南衡阳二中自主招生]由C、H两种元素 1.[2025·江苏连云港中考]下列化学用语表示正确 组成的化合物叫作烃，碳原子数在4及以下的烃在 的是( ）。 常温常压下通常为气体。常温常压时，在C2H4和 另一种烃组成的混合气体中C元素的质量分数为 A.2个氮原子：N2 87%,则混入的烃可能是()。 B.NH中氮元素的化合价：NH A.CH B.C2H2 C.Cs Ho D.C&H& C.HNO3在水中解离出的阳离子：H 7.[湖北荆州中考]现有由C0和SO2组成的混合气 D.氯化铵的化学式：CNH 体，测得其中碳元素的质量分数是24%，则该混合 2.[2025·江苏扬州市中考]《天工开物》记载：“凡蓝 气体中硫元素的质量分数是()。 五种，皆可为淀。”“蓝淀”用于染布，色泽浓郁且洗 A.16% B.18% C.20% D.22% 涤不易掉色，其主要成分的化学式为C6HoN2O2, 8.[2025·四川成都中考]青蒿琥酯可治疗疟疾，下图 下列关于C16H0N2O2的说法正确的是()。 是青蒿琥酯片说明书的部分内容。下列说法正确 A.易溶于水 的是( )。 B.分子中含氧分子(O2) 【药品名称】青蒿琥酯片 C.由C、H、N、O四种元素组成 【主要成分】青蒿琥酯化学式：C1gH2sO8 D.C、H两种元素的质量比为8：5 【剂型规格】每片含青蒿琥酯50mg,12片/盒 3.[“金钥匙”初赛]2021年起，饮品行业开始用纸吸 【用法用量】口服首次2片，一日2次，每次1片， 管代替难降解的塑料吸管，纸吸管主要成分的化学 连服5日 式为(C6HoO5)m。下列关于(C6HoO5)m的说法， 【注意事项】1.孕妇及对本品过敏者禁用；2.肝肾 正确的是( )。 功能不全者谨慎使用 A.该物质由碳、氢、氧三种原子构成 A.青蒿琥酯由55个原子构成 B.属于有机高分子 B.青蒿琥酯中氧元素的质量分数最小 C.碳元素的质量分数随n的不同而变化 C.疟疾患者均可服用青蒿琥酯片 D.C、H、O元素的质量比为6：10：5 D.连服5日，最多服用青蒿琥酯550mg 4.[2024·陕西中考]乙烯(C2H4)与丙烯(C3H6)是两 9.[2025·广西中考]用化学用语填空。 种重要的化工原料。对于质量相同的二者，下列说 (1)氢离子： 法正确的是()。 (2)3个铝原子： A.所含分子种类相同 (3)2个水分子： B.所含分子数目相同 (4)氯元素： C,每个分子中所含原子数目相同 (5)金属钾： D.完全燃烧消耗氧气的质量相同 (6)氧化镁： 5.在NO、NO2、N2O、N2O3、N2O5、N2O4、N2、NH、 10.请回答下列问题。 HNOa、NaNO2、NH4CI这几种含氮的物质中，氮元 (I)含磷洗衣粉中含有NasP:O1o,其洗涤废水的 素的化合价共有()。 任意排放会污染环境。已知上述化合物中磷 A.11种B.8种C.7种 D.6种 的化合价为十5价，则x的值为 ·58· 第9讲化学式与化合价 (2)元素A与钠形成的化合物的化学式为NazA, 14.(双选)已知FeO、Fe2O3、FeO4组成的混合物中， 元素B的氯化物的化学式为BCL,若保持元 铁元素与氧元素的质量比为21：8，则混合物中 素A、B的化合价不变，则A、B两种元素组成 FeO、Fe2O3、FeO4三种物质的质量比可能是 的物质的化学式为 ()。 (3)参照实例改写化学式。 A.9:20:5 B.18:40:33 ①Fe元素在化合物中通常显+2或十3价，则 C.2:5:3 D.5:6:3 FeO4写成氧化物的形式为FeO·Fe2O3,写 15.在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已 成盐的形式为Fe(FeO2)2,它属于偏铁酸盐。 知氢元素的质量分数为y,则碳元素的质量分数 Pb在化合物中显十2或十4价，那么Pb3O4也 为()。 可以写成 或 ②明矾是日常生活中常用的净水剂，其化学式 A91-9) B号1-) 为KA1(SO4)2·12H2O,可看作两种化合物的 C91-w D.号1-6) 复合物，因此可将其化学式改写为K2SO4· 16.[全国复赛]天然的和绝大部分人工制备的晶体都 Al2(SO4)3·24H2O。碱式碳酸铜的俗称为铜 存在各种缺陷，例如在某种氧化镍(NiO)晶体中 绿或铜锈，其化学式为Cu2(OH)2CO3,也可看 就存在如图所示的缺陷：一个N+空缺，另有两个 作两种化合物的复合物，则碱式碳酸铜的化学 N+被两个N3+所取代，其晶体结构仍呈电中性， 式可改写为 但化合物中Ni和O的个数比却发生了变化。 ⑧竞赛训练 (建议用时35分钟) Ni) 11.[2024·湖南京华中学检测]现有CH(甲烷)和 C2H(乙烷)组成的可燃性混合气体。该混合气 N 体中氢元素的质量分数可能是( )。 N)(O2 Ni A.18%B.20% C.22% D.25% 某氧化镍样品组成中Ni和O的个数比为97：100。 12.[黑龙江绥化中考]同学们对含有K2SO4、K2SO3、 (1)该氧化镍样品的化学式为 K2S的混合物中各元素含量进行探究，经测定其 (2)该氧化镍晶体中N+与N+的离子个数比 中氧元素的质量分数为32%，则含钾元素的质量 为 分数为()。 17.[广东初赛]已知一个N2O3分子的质量 A.48.2%B.47.3%C.46.4%D.49.1% 为akg,一个N2O分子的质量为bkg, 13.在FeO、Fe2O3、CuO的混合物中，已知铁元素的 质量分数为56%，则Cu0的质量分数可能是 若以一个氧原子质量的6作为相对原 ()。 子质量的标准，则O2的相对分子质量是 A.10% B.25% C.30% D.35% ·59·目)培优竞赛超级课堂9年级化学 初步净化海水，常温下分别测定其导电性，导电性： ③=④>①=②，则证明导电性与浓度有关与溶液体 积无关（或用不同浓度酸碱盐溶液实验也行）。 9(1)酒精灯；锥形瓶。(2)冷凝效果不好。 (3)b。(4)不是。(5)肥皂水。 10(1)c。(2)2:1。(3)燃着的木条燃烧得更旺 (4)○○○○。(5)①随着电压的增大，电解水的速 率增大。②10%NaOH溶液、12V电压。 【竞赛训练】 11D[虽然石灰石滤料足量，但反应生成的硫酸钙微溶， 会覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行，溶液中仍会 有硫酸剩余，处理后的溶液显酸性，而不是中性。] 2(I)acbed;除去氢气中的氯化氢气体；除去水蒸气。 (2)夹紧弹簧夹。(3)用氢气吹肥皂泡（或气球），肥皂 泡（或气球）在空气中会上升。(4)纯度；爆炸；淡蓝； 冷而干燥的烧杯；无水硫酸铜；白色粉末变成蓝色。 (5)5%80%。 [(1)盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体，应先除 去氯化氢气体，再用浓硫酸干燥氢气。(4)无水硫酸 铜是一种白色粉末，遇水就会变成蓝色，因此可用无 水硫酸铜粉末检验是否有水生成。] 3(1)检验氢气的纯度。(2)除去混入氢气中的氯化氢； 除去氢气中的水蒸气。(3)锌十盐酸→氯化锌十氢 气。(4)(7.4一6.4)：6.4。(5)高；装置D中的生石 灰同时吸收了空气中的水蒸气和二氧化碳；在装置D 后面再连接一个装有生石灰的U形管。 [(5)生石灰可以吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，导 致测量结果偏高。] 14(1)氢原子/H。(2)压强。(3)防止升温（或加热）时 氢气与空气混合发生爆炸；B。 [(1)由题图1可知，透过钯膜的最小粒子为氢原子。 (2)由题图2中不同氢气压强下钯膜的透氢量可知， 氢分子透过钯膜的推动力是膜两侧的压强差。(3)题 图4中，纯化组件开始工作时，须先通N2排尽装置中 的空气，再通原料氢气，氢气具有可燃性，其目的是防 止升温（或加热）时氢气与空气混合发生爆炸。氢气 密度比空气小，通过多通道钯膜纯化组件，则“产品氢 气出口”是B] 第9讲化学式与化合价 例1(1)2个一氧化碳分子。(2)2个铁离子。(3)2个氢 原子。(4)1个亚铁离子带2个单位的正电荷。(5)1个 二氧化碳分子中含有2个氧原子。(6)氧化镁中镁元 素的化合价为+2价。 例2C 例3(1)60。 (2)氮元素的质量分数为14X2×100%≈46.7%。 60 (3)设所需碳酸氢铵的质量是x。 方法一 10kg×(142×100%)=z×(芳× 100%),解得x≈263.3kg。 方法二CO(NH2)2~2N~2 NH.HCO 60 2×79 100kg x 60=2X79,解得x≈263.3kg。 100 kg x 答：所需碳酸氢铵的质量是263.3kg。 例4设样品中NHNO3的质量分数为x。 NHiNO2N 80 2×14 夕 31.5% 80_2×14 2=3.5荧，解得x=90%。 答：样品中NH4NO3的质量分数为90%。 例5B例6C例7B 【培优训练】 1C[2个氮原子表示为2N;NH中氢元素显十1价， 氮元素的化合价为一3价；氯化铵的化学式为NHC] 2C[“蓝淀”用于染布，色泽浓郁且洗涤不易掉色，说 明其难溶于水；分子由原子构成，分子中不能含有分 子；C6HoN2O2中C、H两种元素的质量比为(12X 16)：(1×10)=96:5。] 3B[该物质由碳、氢、氧三种元素组成；该物质中碳元 素的质量分数不会随n的不同而变化；C、H、O元素 的质量比为(12×6)：(1×10)：(16×5)=72：10： 80=36：5：40。] 4D[乙烯是由乙烯分子构成的，丙烯是由丙烯分子构 成的，所含分子种类不相同；乙烯的相对分子质量为 12×2十1×4=28，丙烯的相对分子质量为12×3+ 1×6=42,质量相同的乙烯比丙烯所含分子数目多； 每个乙烯分子中含有6个原子，每个丙烯分子中含有 9个原子；乙烯的化学式为C2H4,丙烯的化学式为 CaH6,二者最简式都是CH2,故质量相同的二者，完 全燃烧消耗氧气的质量相同。] 5C[在NO、NO2、N2O、N2O、N2O5、N2O4、N2、NH3、 HNO、NaNO2、NHCl中，氮元素的化合价分别为 +2、+4、+1、+3、+5、+4、0、-3、+5、+3、一3。] 6B[C2H4中碳元素的质量分数为85.7%，现混合气 体中碳元素的质量分数为87%，则另一种烃中碳元素 的质量分数一定大于87%。C2H2中碳元素的质量 分数为92.3%>87%。C8H中每个分子中含有8个 碳原子，大于4个，为液体。] 7D[碳元素的质量分数是24%，根据关系式法，由 C~C0求出C0的质量分数为56%，则SO2的质量 分数为1一56%=44%。再根据S~S02求出硫元素 的质量分数为22%.] 8D[青蒿琥酯的化学式为C1gH28O8,青蒿琥酯由分 子构成，每个分子含55个原子；青蒿琥酯中C、H、O 元素质量此为(12×19)：(1×28)：(16×8)=228： 28：128,氢元素质量分数最小；说明书指出孕妇、过 敏者禁用，肝肾功能不全者慎用连服5日，总片数 11片，总剂量为11×50mg=550mg。] 9(1)H+。(2)3A1。(3)2H2O。(4)C1。(5)K. (6)MgO。 10(1)3。(2)B.Ay。 (3)①2PbO·PbO2;Pb(PbO2)2。 ②Cu(OH)2·CuCO3。 [(2)NazA中A的化合价为-x,BCL,中B的化合价 为十y,若元素A、B的化合价不变，则A、B两种元素 组成的物质的化学式为B.Ay。(3)①Pb在化合物中 显十2或+4价，P%元素对应的氧化物为PO和PbO2, 则Pb3O4可以写成2PbO·PbO2或Pb(PbO2)2。] 【竞赛训练】 1C[甲烷中氢元素的质量分数为25%，乙烷中氢元 素的质量分数为20%，故二者组成的混合气体中氢元 素的质量分数应介于20%和25%之间。] 12A[KSO4,KSO,K2S三种混合物中含硫、钾、氧 三种元素，K、S个数比为2：1，则K、S元素的质量比 =(2×39):(1×32)=39：16,经测定其中氧元素的 质量分数为32%，硫元素和钾元素的质量分数之和 1一32%=68%，含钾元素的质量分数=68%× 39 39千16=48.2%.] 3B[本题可采用极值法。假设铁全部来自FeO,则 FO的质量分数为72%，CuO的质量分数为1 72%=28%;假设铁全部来自Fe2O3,则Fe2O3的质量 分数为80%，Cu0的质量分数为1一80%=20%。所 以实际上CuO的质量分数在20%~28%之间。] 14AB[由铁元素与氧元素的质量比为21：8，求出铁、 氧原子个数比为器：是-3：4。FeQ,巾Fe.0原 子个数比刚好为3：4，则FeO、FezO3只需满足粒子 个数比为1：1，混合物中Fe、O原子个数比就始终为 3：4,铁元素和氧元素的质量比就为21：8。当FeO、 Fe2O3粒子个数比为1：1时，FeO、Fe2O3的质量比 为(72×1)：(160×1)=9：20。] 5A[题中的三种物质可变形为CO、(CO·H2O)、 [(CO)2·H2O]的形式。由氢元素的质量分数为y, 可求出H2O的质量分数为9y,则CO的质量分数为 1一9y,再由C~CO的关系，可求出碳元素的质量分 参考答案与提示 数为2(1-9)] 16(1)Ni.70。(2)91:6。 [(2)设N+的个数为x,则N+的个数为0.97一x, 由2x十3X(0.97-x)=2可以求出x=0.91,N+的 个数为0.97一x=0.06,该晶体中Ni+和N+的离子 个数比为91：6。] 回8g2.[由化学式可知，-个N分子与-个 N2O分子的质量之和相当于四个NO2分子的质量， 所以-个NO,分子的质量为子X(akg+bkg)= 史ke:-个0，分子比一个0，分子多两个氧 原子，所以一个氧原子的质量为(6kg-akg)×号 k者以-个氧原子质量的6作为相对原子质 atb kg 4 量的标准，则NO2的相对分子质量为一akgX六 2 _8(a+b.] b-a 第10讲质量守恒定律化学方程式 例1B例2D例3B 例4(1)4；1；3；4。 (2)2;2;1。 (3)2;5;4;2。 例5(1)缓冲气压及形成密闭体系；没有。(2)有蓝色沉淀 生成；CuSO十2NaOH一Nae SO4+Cu(OHD2￥；能。 (3)不认同，稀盐酸与硫酸钠溶液没有发生化学反应。 (4)向右；将烧杯换为密闭容器。 【培优训练】 日C[碳和氧气充分反应生成二氧化碳，即C+O,点燃 C02,参加反应的碳与氧气的质量比为12：32= 3:8,则1g碳与1g氧气充分反应，碳剩余，不可能 生成2g二氧化碳。] 2C[有气体参加或生成的反应，要直接验证质量守恒 定律，必须在密闭容器中进行。] 3B[一定质量的某有机化合物完全燃烧生成2.2g C02和1.8gH20,即生成物质量比为2.2g:1.8g= 11:9;另取3.2g该有机化合物在O2中完全燃烧，消 耗4.8gO2,根据质量守恒定律可知，生成物CO2和 HO的总质量为3.2g十4.8g=8g,又CO2和H0的 质量比为11：9，则生成4.4gC02和3.6gH20。有 机物中m(G=44gX号-1.2g,mD=86g× 最=0,4g,则m0)=82g-1.2g-0.4g=16g-