新人教版九年级化学上册例题精讲：第4单元课题4化学式与化合价 6页

1 课题 4 化学式与化合价 答案： (1)元素符号和数字的组合 (2)水这种物质 (3)水由氢元素和氧元素组成 (4)1 个 水分子 (5)1 个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成 (6)金属 (7)固态非金属 (8)分 子中所含原子数 (9)正上方 (10)左 (11)右 (12)正负化合价的代数和为零 (13)0 (14)正负化合价的代数和为零 (15)左 (16)右 (17)各原子相对原子质量的总和 (18) 各元素的相对原子质量与原子个数的乘积 (19)该元素的质量与组成物质的元素总质量 1．化学式 (1)概念 用元素符号和数字的组合来表示物质组成的式子叫做化学式。例如，我们前面曾用化学 符号表示过一些物质，如 O2、C、Fe、CO2、H2O 等，它们都是化学式。 (2)化学式的意义 ①宏观：a．表示什么物质；b．物质是由什么元素组成的。 ②微观：c．表示什么分子；d．1 个分子中所含原子的种类和数目。e．由离子构成的 物质，还表示构成这种物质的离子个数比。例如，CO2 可以传递以下信息：宏观上，CO2 既表 示二氧化碳气体，又表示二氧化碳是由碳、氧两种元素组成的；微观上，CO2 既表示 1 个二 氧化碳分子，又表示 1 个二氧化碳分子是由 1 个碳原子和两个氧原子构成的。NaCl 可以传 递以下信息：宏观上，NaCl 既表示氯化钠这种物质，又表示氯化钠是由钠元素和氯元素组 成的；微观上，NaCl 表示出氯化钠中钠离子与氯离子的个数比是 1∶1。 【例 1—1】小明认为 O2 表示氧气，你认为 O2 还可表示：①氧元素 ②一个氧分子 ③ 两个氧元素 ④氧气由氧元素组成 ⑤每个氧分子由两个氧原子构成 ⑥两个氧原子 正 确的是( ) A．①②③ B．②④⑤ C．②④⑥ D．①④⑥ 解析：O2 是化学式，宏观上表示物质氧气及氧气由氧元素组成，微观上表示氧分子及氧 分子的构成。故②④⑤正确；氧元素应用元素符号 O 表示，故①是错误的；元素是宏观概念， 不讲个数，故③是错误的；表示两个氧原子直接在元素符号前写“2”，即 2O，故⑥是错误 的。 答案：B (3)化学式的写法和读法 ①单质 a．元素符号型。稀有气体是由原子直接构成的，金属单质和固态非金属单质的结构比 较复杂，习惯上用元素符号来表示它们的化学式。气态单质一般读“某气”，固态单质直接 读元素名称。例如：氦气—He，锌—Zn，碳—C 等。 b．元素符号与数字组合型。气态非金属单质，多数由分子构成，书写化学式时，首先 2 写出组成单质的元素符号，再在元素符号右下角用“小数字”写出 1 个分子的原子个数 (“1”省略不写)。读“某气”。例如：氧气—O2，氮气—N2，氢气—H2。 ②化合物 a．两原子化合型 写法：氧化物中氧元素写在后；金属元素与非金属元素组成的化合物，金属元素写在前， 非金属元素写在后。 读法：从后往前读作“某化某”，有时要读出某种元素的原子个数(原子个数为 1，一 般不读)。 例如：四氧化三铁—Fe3O4，CO2—二氧化碳，CO—一氧化碳，NaCl—氯化钠等。 b．多原子化合型 写法：一般原子团在后，其他元素在前。 读法：以原子团命 名或以中心原子命名。 例如，NaOH—氢氧化钠、H2SO4—硫酸、Na2CO3—碳酸钠。 【例 1—2】下列物质的化学式书写 不正确的是( ) A．H2 B．He2 C．O2 D．N2 解析：氢气、氧气、氮气都是气态非金属单质，都由双原子分子构成，用元素符号和数 字的组合表示化学式；氦气是稀有气体，由原子直接构成，用元素符号表示化学式。 答案：B 2．化合价 化合价是元素的原子之间相互化合时表现出来的一种性质，用来表示原子之间相互化合 的原子数目。 (1)化合价的表示方法 通常在元素符号的正上方用＋n 或－n 来表示。如＋1 Na 、 ＋2 Mg 、 －2 O 、 －1 Cl 。 (2)常见元素的化合价 有些元素的原子在不同条件下化合的能力不同，出现了一种元素有不同的化合价。如 Na 只有＋1 价，而 Cl 有－1、＋5、＋7 三种化合价。常见元素的化合价如下： 金属 元素 元素 符号 常见的 化合价 非金属 元素 元素 符号 常见的 化合价 钾 K ＋1 氢 H ＋1 钠 Na ＋1 氟 F －1 银 Ag ＋1 氧 O －2 钙 Ca ＋2 氯 Cl －1、＋5、 ＋7 镁 Mg ＋2 溴 Br －1、＋5、 ＋7 钡 Ba ＋2 碘 I －1、＋5、 ＋7 锌 Zn ＋2 氮 N －3、＋5 铝 Al ＋3 磷 P －3、＋5 铜 Cu ＋1、＋2 硫 S －2、＋4、 ＋6 铁 Fe ＋2、＋3 碳 C －4、＋2、 ＋4 锰 Mn ＋2、＋4、 ＋6、＋7 硅 Si －4、＋4 点技巧 常用元素化合价记忆口诀 正一氢、钠、钾和银，正二镁、钙、钡和锌；铜正一、正二，铝正三；铁有正二和正三； 氧负二，氯化物中氯负一。 3 (3)常见根的化合价 根中各元素化合价的代数和就是该根的化合价。如 OH－的化合价＝(－2)＋(＋1)＝－1。 常见根的化合价如下： 根 符号 化合价 氢氧根 OH－ －1 硝酸根 NO－ 3 －1 碳酸氢根 HCO－ 3 －1 铵根 NH＋ 4 ＋1 硫酸根 SO2－ 4 －2 碳酸根 CO2－ 3 －2 亚硫酸根 SO2－ 3 －2 磷酸根 PO3－ 4 －3 点技巧 常见根的化合价记忆口诀 负一硝酸、氢氧根；负二硫酸、碳酸根；负三记住磷酸根，正一价的是铵根。 (4)化合价的一般 规律 ①单质中任何元素的化合价为 0。 ②在化合物里，元素化合价的代数和为零。 ③常见化合物中氢一般是＋1 价，氧一般是－2 价。 ④金属元素常显正价。非金属元素与氧化合时常显正价，与氢化合时常显负价。 ⑤有些元素在不同的化合物里常显不同的化合价，如碳在 CO2 里显＋4 价，在 CO 里显＋ 2 价。有些元素在不同的化合物里常显相同的化合价，如钠 在 NaCl、Na2O 里都显＋1 价。 【例 2】下列有关化合价的说法，不正确的是( ) A．化合价是用来表示原子之间相互化合的数目 B．化合物中，一种元素可能有多种化合价 C．化合物中所有元素化合价的代数和为零 D．根的化合价就是该根中各元素化合价的代数和，其数值为零 解析： A √ 化合价表示不同种原子相互化合时的数目 B √ 化合物中有些元素只有一种化合价，有些元素有多种化合价 C √ 化合物中元素化合价的代数和为零 D × 根的化合价一定不是零 答案：D 3．有关相对分子 质量的计算 化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量(符号为 Mr)。 (1)计算相对分子质量 将化学式中各原子的相对原子质量相加。例如，O2 的相对分子质量＝16×2＝32，H2O 的 相对分子质量＝1×2＋16＝18。 析规律 正确求出相对分子质量的关键 求相对分子质量的关键是查对相对原子质量，数清分子中的各原子个数，不要漏掉原子。 求含有根的相对分子质量时，最好把根看做整体，先求出一个根的，再乘以根的个数，这样 做不容易出错。如 Ca(OH)2 的相对分子质量＝40＋(16＋1)×2＝74。 (2)计算物质组成元素的质量比 质量比＝各原子的相对原子质量总和之比 例如，二氧化碳(CO2)中碳元素和氧元素的质量比等于 12∶(16×2)＝3∶8。 (3)计算物质中某元素的质量分数 某元素的质量分数＝该元素的相对原子质量 Ar× 原子个数 化合物的相对分子质量 Mr ×100% 例如，化肥硝酸铵(NH4NO3)中氮元素的质量分数，可通过下式计算： 硝 酸 铵 (NH4NO3) 中 氮 元 素 的 质 量 分 数 ＝ Ar N× 2 Mr NH4NO3 ×100% ＝ 4 14×2 14＋1×4＋14＋16×3 ×100%＝35% 辨误区 求物质中元素的质量比与求某元素的质量分数的方法相同吗 求化合物中元 素的质量比与求元素的质量分数方法不同。元素的质量比是将组成化合物的“部分与部分” 相比；而元素的质量分数是将“部分与整体”相比。 【例 3 】在我国南方地区抗击暴风雪中融雪剂发挥了一定的作用。其中一种融雪效果好、 无污染的融雪剂的主要成分是醋酸钾(CH3COOK)。请回答： (1)醋酸钾中 C、H、O 元素的质量比为________。 (2)醋酸钾的相对分子质量为________，钾元素的质量分数为________(保留一位小数)。 解析：醋酸钾中 C、H、O 元素的质量比＝(12×2)∶(1×3)∶(16×2)＝24∶3∶32。醋 酸 钾 的 相 对 分 子 质 量 ＝ 12×2 ＋ 1×3 ＋ 16×2 ＋ 39 ＝ 98 ， 钾 元 素 的 质 量 分 数 ＝ Ar K× 1 Mr CH3COOK ×100%＝39×1 98 ×100%≈39.8%。 答案：(1)24∶3∶32 (2)98 39.8% 4．化合价的应用 (1)根据化合价推求化合物的化学式 指写出实际存在的化合物的化学式。书写的步骤是(以氧化铝为例)： ①排元素顺序：正价元素写在左，负价元素写在右，并在元素符号正上方标出化合价。 如AlO ＋3－2 。 ②确定各原子个数：根据元素化合价代数和为零的原则，确定各元素的原子个数(常用 价数交叉法)，并在相应元 素符号右下角用小数字标出。如 。 析规律 根据化合价书写化学式时应注意的问题 若元素化合价不是最简整数比，一般 要先约分，再交叉。如： (2)根据化学式求元素化合价 一般是根据无变价元素的化合价求有变价元素的化合价。 ①依据：化合物中元素的化合价的代数和为零。 ②方法：先设出待求元素的化合价为 x，再列出使各元素化合价代数和为零的方程，然 后求解。 (3)根据化合价判断化学式的正误 根据化合价可判断化学式的正误。例如，判断化学式 MgO2 是否正确的具体步骤为： ①标上各元素的化合价：Mg ＋2 O2 －2 ； ②计算正负化合价代数和是否为零： (＋2)＋(－2)×2＝－2≠0； 所以上述化学式不正确。 【例 4—1】(应用题)写出下列化合物的化学式： ①氧化钙________，②氧化钠________，③氯化镁________，④氯化氢________，⑤氯 化亚铁(提示：其中铁为＋2 价)________，⑥碳酸钠________。 解析：书写化学式的关键是先确定元素及其排列顺序，再根据所标出的化合价确定各元 素的原子个数比。①②都由氧元素和另一种元素组成，其中 O 是－2 价，写在右边，另一元 素是正价，写在左边；③④⑤是氯化物，其中 Cl 是－1 价，写在右边，其他元素写在左边， 5 由于 Fe 有＋2 价和＋3 价，当显＋2 价时叫做“亚铁”。⑥含 CO2－ 3 ，化合价为－2，把它当 作一个整体写在右边。再运用价数交叉法确定原子个数比。 答案：①CaO ②Na2O ③MgCl2 ④HCl ⑤FeCl2 ⑥Na2CO3 点技巧 书写含根的化合物的技巧 ①含根的化合物，根据化合价确定各元素或原子团 的个数时，可把根当作一个整体。②当化学式中原子团的个数不是 1 时，根要加括号，如氢 氧化钙——Ca(OH)2；而当根个数是 1 时，根无需加括号，如氢氧化钠——NaOH。 【例 4—2】新型净水剂铁酸钠的化学式是 Na2FeO4，则该化合物中铁元素的化合价是 ( ) A．＋2 B．＋3 C．0 D．＋6 解析：已知化学式求某一元素化合价的依据是：化合物中所有元素化合价的代数和为零。 Na2FeO4 由 Na、Fe、O 三种元素组成，其中 Na 是＋1 价，O 是－2 价，设 Fe 的化合价为 x， 则有(＋1)×2＋x＋(－2)×4＝0，解得，x＝＋6。 答案：D 【例 4—3】(应用题)下列试剂瓶标签上的化学式书写错误的是( ) 解析：对于化合物的化学式来说，当所有元素化合价的代数和等于零时，化学式才是正 确的。在选项 A、C 中，CaO、NaCl 中所有元素化合价的代数和为零，正确。选项 B 中，Mg 为＋ 2 价，Cl 为－1 价，若写成“MgCl”，则(＋2)＋ (－1)≠0，错误；选项 D 中，锌属 于金属单质，化学式直接用元素符号表示，正确。 答案：B 5．根据化学式可求出元素质量、化合物质量 (1)已知化合物质量，求元素质量； (2)已知元素质量，求化合物质量。 化合物 质量 元素 质量 例如，已知二氧化碳的化学式为 CO2，则：4.4 g 二氧化碳中碳元素质量＝4.4 g×二氧 化碳中碳元素的质量分数＝4.4 g×12 44 ×100%＝1.2 g；含碳元素 24 g 的二氧化碳质量＝24 g÷二氧化碳中碳元素的质量分数＝24 g÷(12 44 ×100%)＝88 g。 【例 5—1】某种含硫酸亚铁的药物可用于治疗缺铁性贫血。某贫血患者每天需服用这 种含铁元素 10%的药物 112 mg，则每天他服用的这种药物中含硫酸亚铁(FeSO4)的质量是(该 药物中其他成分不含铁元素)( ) A．30.4 mg B．15.2 mg C．22.4 mg D．22.6 mg 解析：该患者每天服用的药物中含铁元素的质量为 112 mg×10%＝11.2 mg，FeSO4 中铁 元素的质量分数为 36.8%，则含 FeSO4 的质量是 11.2 mg÷36.8%＝30.4 mg。 答案：A 【例 5—2】作物缺乏氮元素，可施加含氮的化肥碳酸氢铵(NH4HCO3)来补充氮元素。小 明家的稻田缺氮，爷爷购买 了 100 kg 碳酸氢铵准备用于稻田追肥。请问：100 kg 碳酸氢铵 所含氮元素的总质量是多少？(假设碳酸氢铵是纯净物) 解析：NH4HCO3 中氮元素的质量分数为14 79 ×100%＝17.72%。100 kg 碳酸氢铵化肥中氮元 6 素的质量为：100 kg×17.72%＝17.72 kg。 答案：17.72 kg