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

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臵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（位臵）、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

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（

1

2

2

H O

-

）中，氧元素为-1价

D、漂白精有效成分次氯酸钠（

1

Na Cl 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

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，MgFe2O4是一种磁信息材料，广泛应用于电子计算机，则MgFe2O4中Fe的化合价为（）