化合价与化学式化合价及其变化

化合价与化学式

一、知识梳理

1、化合价的定义

初中知识梳理高中知识梳理

化学式的定义原子结构示意图

化合价的定义原子核外电子的排布规律

常见元素和根的化合价常见元素的主要化合价及其递变规律

化合物中元素化合价的判断元素化合价与最外层电子数之间的关系

知识衔接点拨：这部分内容在初中教材中介绍的不够深入，虽然也可能进行过大量训练，但是由于初中知识的局限性，大多数同学对化合价的概念没有掌握，以至于在进入高中后的学习过程中感到与化合价的变化密切相关的氧化还原理论非常艰涩难懂，甚至在整个高中化学的学习过程中都分不清关于氧化还原反应的相关概念，更不用说弄清它们之间的关系了。因此，要想从根本上解决这个问题，首先应把常见元素的符号及常见化合价记准背熟，再次应下大力气弄清1-18号元素的核外电子排布和原子结构示意图，按照结构决定性质、性质反映结构的观点，用元素周期律揭示常见元素的主要化合价的递变规律，最后用元素周期表中元素所处的位置印证元素的性质与原子结构之间的关系，就能真正的领会掌握元素的“位（位置）、构（原子结构）、性（元素性质）”三者之间的关系，从而更深刻地理解并掌握元素化合价的定义，最终为氧化还原理论的深入学习打下坚实的基础，做好知识的充分准备。

针对性训练：1、科学家研究发现，以Y2O3、BaCO3和CuO为原料经研磨烧结后可以合成一种高温超导物质，其化学式可写成Y2Ba4Cu6O13,且在合成过程中各元素的化合价均无变化，则（）

A、此合成过程的反应类型是化合反应，Y的化合价为+2价

B、此合成过程的反应类型是化合反应，Y的化合价为+3价

C、此合成过程的反应类型不是化合反应，Y的化合价为+2价

D、此合成过程的反应类型不是化合反应，Y的化合价为+3价

2、根据元素化合价书写化学式

初中知识梳理高中知识梳理

根据元素化合价书写物质化学式的一般步

主要用于确定有机物的结构简式、解释化学键的形成

骤

描述某些典型物质分子的空间构型

能用化学式表示物质的组成并能用

化合价推求化学式

常见金属、非金属元素的一般化合价在有机化学中引入氧化数的概念在更广义的范畴上研究化

合价

确定化合物中各种元素原子数目的方法

知识衔接点拨：根据元素化合价书写物质的化学式是学习化学的基本素质和基本技能，在高中阶段更加注重的是使用元素化合价与原子最外层电子数的关系解释化学键的形成、某些有机物分子的空间构型，特别是在确定并书写有机物的同分异构体时应用的更为广泛，由此可以看出：上述能力要求的本质仍然是理解并应用化合价的概念，因此要求同学们一定要彻底掌握它。

针对性训练：2、为了防染病疫情发生，必须对发生重大自然灾害的地区进行环境消毒，下列有关常

用的消毒剂及对应的化学用语表示错误的是（）

A、熟石灰的化学式：CaOH

B、过氧乙酸结构简式：CH3COOOH ，其化学式为：C2H4O3

C、过氧化氢（

H O

）中，氧元素为-1价

D、漂白精有效成分次氯酸钠（

NaCl O

）中，氯元素为+1价

3、元素化合价的变化与氧化还原理论的关系

初中知识梳理高中知识梳理

燃烧与爆炸时设计的氧化

还原反应

常见的氧化剂与还原剂

常见金属的化学性质氧化还原反应中的基本概念

置换反应具有变价的金属元素化合物间的相互转化——“铁三角”、具有变价的非金

属元素化合物间的相互转化

铁等金属的冶炼元素化合价的变化在电化学理论中的应用

知识衔接点拨：元素化合价有变化是氧化还原反应的基本特征，元素化合价的升降变化揭示和氧化还原反应的本质是电子的转移。围绕两个基本知识点，整个高中化学以较大的篇幅对有关氧化还原反应的基本概念和理论进行了阐述。涉及到的内容有氧化还原反应的基本概念、电化学的基本理论，其中以铁的变价为代表的元素与化合物知识与上述理论内容的结合是历年高考必考的重点，题目形式多变、角度新颖但万变不离其宗，考察元素化合价的变化与相关概念间的关系及电子转移的数目是其稳定的考查方式。因此，学习这部分内容的关键仍旧是上述两点，但令人惋惜的是大多数同学对氧化还原的相关理论不求甚解、概念混淆而失分严重，究其根源仍旧是对上述概念理解的不到位。这也提醒同学们一定要从初中得失氧的角度认识氧化还原迅速的过渡到用得失电子的观点进行研究，结合化合价的变化进行概念区分、提升能力为全面掌握氧化还原理论做好充分的准备。

针对性训练：3、有下列三个氧化还原反应：

①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2

②2FeCl2+Cl2===2FeCl3

③2KMnO4+16HCl====2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑

若某溶液中有Fe2+、I-、Cl-共存，要除去I-而不影响Fe2+和Cl-，则可加入的试剂是（）

A、Cl2

B、KMnO4

C、FeCl3

D、HCl

二、例题解析

例1、自来水厂常用氯气消毒杀菌，化学方程式为Cl2+H2O===HCl+HclO。而HCl、HClO在水中会解离出H+、Cl-和ClO-，在野外也可以用漂白粉[Ca(ClO)2]对水进行消毒杀菌。

（1）HClO中氯元素的化合价是________

（2）Ca(ClO)2在水中会解离出Ca2+和ClO-，我认为在水中起到消毒杀菌作用的离子是_____________________

答案：（1）+2 （2）ClO-

解析：（1）HClO中，H为+1价，O为-2价，根据正、负化合价代数和为零可知：Cl为+1价；（2）

从2从可知两种消毒剂都含有ClO-，故ClO-能杀菌消毒。

例2、（2008·厦门）“嫦娥一号”探月卫星的任务之一是测定氧、硅、镁、铝、钙、铁、钛、钠、锰、铬、钾、钍、铀、镧等十四种元素在月球的分布情况，请填空：

（1）铝的元素符号是__________

（2）钾的氧化物的化学式为__________

（3）铬（Cr）的化合价为+3，其硫酸盐的化学式为_________

（4）请写出由上述元素形成的一种单质，并说明其用途。

答案：（1）Al （2）K2O （3）Cr2(SO4)3（4）O2；支持燃烧（合理即可）

解析：（1）铝元素符号为Al; （2）钾的氧化物是K2O；（3）已知Cr为+3价，而硫酸根为-2价，则硫酸铬的化学式为Cr2(SO4)3; （4）具有开放性，只要物质与用途对应即可，如：O2，支持燃烧或Al，可作导线等。

例3、下列反应中，属于氧化还原反应的是（）

①Na2O2+2HCl====2NaCl+H2O2; ②2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑

③Cl2+H2O====HCl+HClO; ④ICl+H2O====HCl+HIO

A、①④

B、①③

C、②③

D、只有②

答案：C 解析：①、④反应项中的元素的化合价无变化，②、③反应中的Na2O2、Cl2在反应中都是既作氧化剂又作还原剂。

例4、从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应：

14CuSO4+5FeS2+12H2O===7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4下列说法正确的是（）

A、Cu2S既是氧化产物又是还原产物

B、5mol FeS2发生反应，有10mol电子转移

C、产物中的SO2-4离子有一部分是氧化产物

D、FeS2只作还原剂

答案：C 解析：本题解题的关键是搞清楚反应中化合价的变化。

该化学方程式中各元素的化合价变化情况如下：Cu由+2价降到+1价，FeS2中的S由-1价一部分降到-2价（Cu2S），一部分升到+6价（部分SO2-4）。由此可知，Cu2S是还原产物而不是氧化产物；5mol FeS2发生反应时有21mol 电子发生转移；FeS2既是氧化剂又是还原剂；SO2-4离子有一部分来源于FeS2而另一部分来源于CuSO4。故C对。

三、自我检测

1、当前高效能的砷化镓（GaAs）太阳能电池，产生能量的效率高达33%。已知GaAs中，As元素化合价为-3价，则Ga元素的化合价为（）

A、-1

B、+1

C、+2

D、+3

2、面值100元的新版人民币，其正面左下方的数字“100”，采用了光变色防伪油墨印刷，垂直看为绿色，倾斜看为蓝色。防伪油墨中含有MgF2,其中F的化合价为（）

A、+1

B、+2

C、-1

D、-2

3、农作物缺磷时，会引起生长迟缓、产量降低，必须施用适量的磷肥。过磷酸钙[Ca(H2PO4)2和CaSO4的混合物]是常用的磷肥。其中，磷的化合价为（）

A、+2

B、+3

C、+4

D、+5

4、2007年诺贝尔物理奖授予了法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔，以表彰他们

发现巨磁电阻效应。该成果推动了磁信息材料的发展，MgFe 2O 4是一种磁信息材料，广泛应用于电子计算机，则MgFe 2O 4中Fe 的化合价为（）

A 、+1

B 、+2

C 、+3

D 、+4 5、食品添加剂溴酸钾（KBrO 3）会致癌，已被禁用，其中溴元素（Br ）的化合价为（） A 、+1

B 、+3

C 、+5

D 、无法确定 6、六偏磷酸钠（Na 6P 6O 18）常用于食品加工。六偏磷酸钠中磷元素的化合价为（）

A 、-3

B 、+2

C 、+4

D 、+5 7、为了确保大灾后无大疫，四川汶川大地震后，医务人员在灾区使用了大量的消毒液，其中有一种消毒液为次氯酸钠溶液（次氯酸钠的化学式为NaClO ）。关于NaClO 的说法中错误的是（）

A 、NaClO 由三种元素构成

B 、NaClO 中氯元素的化合价为+1价

C 、NaClO 是一种盐

D 、NaClO 中含有NaCl 故可代替食盐来使用

8、新型纳米材料MFe 2O x (3

MFe 2O y

已知MFe 2O y 中Fe 为+3价。下列说法中，不正确的是（）

A 、SO 2是大气污染物

B 、SO 2不是该反应的催化剂

C 、y 的数值是4

D 、SO 2发生了分解反应

9、人体血红蛋白中含有Fe 2+,如果误食亚硝酸盐，会使人中毒，因为亚硝酸盐会使Fe 2+转变为Fe 3+，生成高铁血红蛋白而丧失与O 2结合的能力。服用维生素C 可缓解亚硝酸盐的中毒，这说明维生素C 具有（）

A 、酸性

B 、碱性

C 、氧化性

D 、还原性 ①

② ③ 将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几

滴浓硝酸

将铜丝放入氯化铁溶液中 A 、实验①中铁钉只做还原剂

B 、实验②中Fe 2+既显氧化性又显还原性

C 、实验③中发生的是置换反应

D 、上述实验证明氧化性：Fe 3+>Fe 2+>Cu 2+ 11、在下列各组物质中，只有还原性的是（） A 、Na 、Cl -、S 2-

B 、Cl -、CO 、Na +

C 、Fe 3+、SO 2-4、NO -3

D 、Fe 2+、O 2、H 2S 12、下列氧化还原反应，水作为氧化剂的是（） A 、CO+H 2O=====CO 2+H 2

B 、3NO 2+H 2O===2HNO 3+NO

C 、2Na 2O 2+2H 2O===4NaOH+O 2↑

D 、2F 2+2H 2O====4HF+O 2

13、1962年，英国青年化学家巴特莱特将PtF 6和Xe 按等物质的量在室温下混合后，首次得到含有化学键的稀有气体化合物六氟合铂酸氙：Xe+PtF 6===XePtF 6。有关此反应的叙述中，正确的是（）

A 、Xe 是氧化剂

B 、PtF 6是氧化剂高温

C、PtF6既是氧化剂又是还原剂

D、该反应不属于氧化还原反应

14、近代化学常用CaH2作生氢剂，其化学方程式为：CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑，其中水的作用是（）

A、氧化剂

B、还原剂

C、溶剂

D、既是氧化剂又是还原剂

15、下列反应中，氧化剂与还原剂物质的量关系为1：2的是（）

A、O3+2KI+H2O====2KOH+I2+O2

B、2CH3COOH+Ca（ClO）2===2HClO+Ca（CH3COO）2

C、I2+2NaClO3====2NaIO3+Cl2

D、4HCl+MnO2====MnCl2+Cl2↑+2H2O

16、已知：异氰酸（HCNO）结构式为H—N==C==O，其中氮元素为-3价。HCNO能和NO2反应生成N2、CO2、H2O。下列说法正确的是（）

A、在反应中，HCNO既被氧化又被还原

B、在反应中，NO2是氧化剂，HCNO是还原剂

C、在反应中，NO2与HCNO的物质的量之比为1：1

D、每生成1mol CO2有4mol电子转移

板块一参考答案：

针对性训练：1、答案：D 解析：根据质量守恒定律：反应前后各元素的原子种类和数目不变知生成物除Y2Ba4Cu6O3外,还生成含碳元素的物质，故不是化合反应；根据已知的化学式知Y显+价，故D 正确。

针对性训练：2、答案：A 解析：熟石灰即氢氧化钙，其化学式为Ca(OH)2

针对性训练：3、答案：C解析：由①知氧化性Fe3+>I2，还原性I->Fe2+由②知氧化性Cl2>Fe3+，还原性Fe2+>Cl-，由③知氧化性MnO-4>Cl2,还原性Cl->Mn2+，即知氧化性强弱顺序为：KMnO4>Cl2>FeCl3>I2，还原性顺序为：Mn2+

自测题答案：1-5：DCDCC 6-10:DDDCA 11-15:AABAD 16:B