元素化合价规律及其应用

元素化合价规律及其应用
一、元素化合价规律
（1）化合价原则：在化合物里，元素正负化合价的代数和为零。

（2）在化合物里，氢通常显+1价，氧通常显-2价。

（3）金属元素通常显正价，非金属元素通常显负价（但在非金属氧化物里，氧显负价，另一非金属元素显正价）。

（4）单质分子里，元素的化合价为零。

（5）许多元素具有可变化合价。

例如：Fe有+2、+3价；Cl有-1、+1、+3、+5、+7价。

（6）原子团的化合价由构成元素原子的正负化合价的代数和算
二、化合价规律的应用
在化合物里，各元素正负化合价的代数和为零。

这一原则是计算化学式里元素化合价的根据，也是判断化学式是否正确的依据。

化合价规律的应用如下：
（1）根据化合价原则，书写化学式。

例如：书写硫酸铝的化学式。

①正价左，负价右：Al（SO4）。

③写右下，验正误：Al2(SO4)3（+3）×2+（-2）×3=0
（2）根据化合价原则，计算未知元素的化合价。

例如：计算H2RO3中R元素的化合价。

②列出式子求解：
（+1）×2+（+x）×1+（-2）×3=0，X=+5。

（3）根据化合价原则，判断化学式的正误。

例如：判断碳酸钾（KCO3）的化学式是否正确。

②计算正负化合价代数和是否为零：（+1）×1+（-2）×1=-1≠0。

所以给出的化学式是错误的，正确的化学式应为K2CO3。

怎样确定化合价
化合价由正、负和数值的两个方面来表示。

1.元素的化合价是元素的一种性质。

2.这种性质是不同元素的原子在相互化合时表现出来的。

3.什么性质呢？它就是一种元素一定数目的原子和其他元素一定数目的原子相化合即化合的各元素的原子个数比是确定的。

4.元素的这种性质是由其原子结构决定的。

还记得离子化合物和共价化合物是怎样形成的？离子化合物是由阴、阳离子相互作用而构成的。

共价化合物是以共用电子形成分子的。

由于形成方式不同，所以在离子化合物或共价化合物中元素化合价的实质是不同的。

1.离子化合物中，元素化合价的数值，就是这种元素的一个原子得失电子的数目。

失为正价，得为负价。

2.共价化合物中，元素化合物的数值就是这种元素的一个原子和其它元素的原子形成的共用电子对的数目。

电子对偏离哪种原子，那种元素为正价，偏向哪种原子，那种元素为负价。

3.化合价的表示方法和读法：化合价用+1、+2、+3…-1、-2、0表示。

例如：读作-2价氧元素。

读作-2价的硫酸根。

4.单质中元素的化合价为零。

5.在化合物中正、负化合价代数和为零。

化合价和化学式之间有密切的联系，我们如何根据物质的化学式标出元素的化合价呢？
6．化合价和化学式的关系
例题1：标出氢氧化钠中各元素的化合价。

解：（1）写出氢氧化钠的化学式：NaOH
（2）元素符号的正上方标出化合价：
（3）检查正、负化合价的代数和是否为零。

例题2：试确定氯酸钾中氯元素的化合价。

解：（1）写出氯酸钾的化学式：KClO3
（2）查表得出钾元素为+1价，氧元素为-2价，氯元素有-1价、+1价、+5价、+7价等。

（3）根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零求出氯元素的化合价。

设氯元素的化合价为x。

1+x+（-2）×3=0 则x=6-1=+5
（4）标出各元素的化合价
【注意】标化合价的方式与离子表示方式的不同。

我们已经学习了根据物质的化学式求元素的化合价，现在我们来研究如何根据化合价写出物质的化学式。

根据化合价写出化学式
例题：试写出+4价氮的的氧化物的化学式。

解：①按正价元素在左、负价元素在右的原则写出组成化合物的元素符号，并标出化合价：
②求出两种元素化合价绝对值的最小公倍数：4
③求各元素的原子数：N:4/4=1 O:4/2=2
④把原子数标在相应元素符号的右下角，即得化学式：
⑤检查各元素正、负化合价的代数和是否为零。

【说明】只有确实知道有某种化合物存在，才能根据元素的化合价写出它的化学式。

确定元素化合价的方法
一定数目的一种元素的原子跟一定数目的其他元素的原子化合的性质，叫元素的化合价。

它是元素的一个重要性质，确定元素的化合价是初中生应掌握的一种基本技能，现就其在初中范围内作一归纳，以期对同学们的学习有所帮助。

一、根据与其他元素组成的化合物化学式确定
【例1】试确定化合物K2MnO4中Mn元素的化合价。

解析：设化合物中Mn元素化合价为+x价，依化合物中各元素化合价正负代数和为零的原则有2×（+1）+1×（+x）+4×（-2）=0解之得x=6
故K2MnO4中Mn元素化合价为+6价。

二、根据元素的原子电子层结构特征确定
【例2】元素X的原子最外层上有1个电子，元素Y的原子外层上有6个电子，则X、Y两元素可形成的化合物的化学式为[]A．XY B．X2Y C．XY2D．X3Y
解析：本题的关键可以说是首先得确定在形成化合物时，X、Y两元素所表现的化合价。

因X最外层上只有1个电子，最高正价为+1价，Y最外层6个电子，离8电子稳定结构尚差2个，故最低负价为-2价，则X、Y所形成化合物分子式为X2Y，应选B。

三、根据相对原子质量及该元素在化合物中的质量分数或各元素间质量比确定
【例3】某元素的相对原子质量为59，在其氧化物中该元素的质量分数为71%，则它的化合价为
[] A．+1B．+2C．+3D．+4
选C。

四、根据质量守恒定律确定
【例4】某金属氧化物与足量的盐酸反应，生成的氯化物与水的分子数之比为2∶3，则该金属的化合价是
[] A．+1B．+2C．+3D．+4
解析：设生成的氯化物化学式为RCl x，依题意有分子数之比RCl x∶H2O=2∶3根据质量守恒定律可知，反应前后各元素的原子种类和数目不变，生成物中H、Cl的原子个数比也应为1：1，故x值为3，则R的化合价为+3价，选C。

五、根据元素所形成的不同化合物相对分子质量确定
六、根据反应中的质量关系，计算确定
七、根据相关因素，讨论确定
【例6】某元素M原子最外层电子数少于5，其氧化物化学式为M x O y，氯化物化学式MCl z当y∶z =1∶2时，M的化合价可能是[]
A．+1B．+2C．+3D．+4
解析：M的化合价在数值上等于z的值
如y=1z=2（合理）
y=2z= 4（合理）
y=3z=6（与最外层电子数少于5不符）
故应选B、D。

典型例题
例1、已知铁的化合价为+3，O的化合价为-2价，求氧化铁的化学式。

分析：已知元素化合价，求化学式的依据是化合价法则。

即在一切化合物里，元素的正价总和数和负价总数相等。

求出化学式中元素的原子个数是解题关键。

解答：
①按正价在前，负价在后的顺序，将组成元素写出并注明化合价，
②找出两元素原子的正负价绝对值的最小公倍数，求算出各元素的原子个数，原子个数=最小公倍数÷价数，因3与2的最小公倍数为6，Fe原子个数为6÷3=2，O原子个数为6÷2=3。

③将计算出的原子个数标在元素（或原子团）符号的右下角，即得化学式Fe2O3
④验证化学式中正负化合价代数和是否为零，确定化学式的正确性，(+3)×2+(-2) ×3=0
⑤所以氧化铁的化学式为Fe203
直接求解法则：“正前负后，约简交叉”
将正价元素写在前面，负价元素写在后面，标出化合价。

再将正负化合价数值约简成最简比，交叉写在元素符号的右下角（为1时省略），即可。

FeO→Fe2O3
例2、求Na2SO4中硫元素的化合价
分析：已知化学式，计算元素化合价。

根据化合物中各元素正负化合价的代数和为零的原则，应用已知元素化合价及一元一次方程求解。

解答：设Na2SO4中S元素的化合价为
则有（＋1）×2＋＋（－2）×4＝0
= +6
所以Na2SO4中S元素的化合价为＋6价。

例3、下列说法中正确的是( )．
A.化合价是元素的一种性质，因此应称为元素的化合价，而不是原子的化合价
B.一种元素只有一种化合价
C.在化合物中，非金属元素的化合价只显负价
D.化合价有正价和负价，其数值等于元素的原子得失电子的数目
解析：化合价是元素的一种性质，而不是原子的化合价，所以A正确；有些元素可以显示可变价，如Fe有+2和+3，所以B错误；非金属元素的化合价可正可负，如S 有-2、+4、+6价，所以C错误；化合价的数值可以是一个原子得失电子的数目，也可以是形成共用电子对的数目．所以D错误．
答案：A
例4、有一种氮的氧化物，其中氮元素与氧元素的质量比为7 ：16 ，则此氧化物中氮元素的化合价是( )
A ．+5
B ．+4
C ．+3
D ．+1
解析：判断氮元素的化合价，必须确定该氧化物的化学式。

而氧化物中氮原子和氧原子的个数比和两种元素的质量，是通过原子量而联系起来的。

解：设该氧化物的化学式为NxOy 。

14x ：16y=7 ：16 ( 两种元素质量比)
x ：y=1 ：2 ( 原子个数比)
该化合物的化学式为NO2
习题精选
一、选择题
1、下列说法正确的是：
A．水中的氢元素化合价为零
B．不同条件下，铁元素可显＋2价和＋3价
C．在MgCl2中，镁原子得到了2个电子成为＋2价
D．化合物中元素化合价的数值，即该元素的原子得失电子的数目。

2、某元素+3价阳离子的核外电子数与氖原子相同，这种元素的元素符号是（）
A．O B．Na C．Mg D．Al
3、下列化学式中不正确的是（）
A．MgCl2 B．Na2S C．FeCl3D．Na2CO3
4、某含硫元素的氧化物中，硫元素与氧元素的质量比1：1，该氧化物中硫元素的化合价为：（）
A．+2 B．+3 C．+4 D．+1
5、Ca(ClO)2中氯元素的化合价是（）
A．-1 B．+1 C．+2 D．+3
6、某元素R无变价，其氧化物的化学式为R2O3,下列有关R形成的化合物化学式可能正确的是（）
A．NaRO2B．R(OH)2C．RPO4 D．R2NO3
7、下列化合物中，锰元素的化合价最高的是（）
A．KMnO4B．MnO2C．K2MnO4D．MnCl2
8、一种元素R的相对原子质量为56，它的氧化物中R元素和氧元素的质量比为7：3，则R的化合价是（）
A．+1 B．+2 C．+3 D．+4
9、A和B两种元素，其原子量分别是14和16，化合价分别是＋4和＋2，则A和B形成化合物C的式量为（）
A．30 B．46 C．44 D．60
10、某元素的相对原子质量为24，化合价为＋2价，则它的氧化物中含该元素的质量分数为（）
A．40% B．24% C．60% D．16%
11、某＋2价金属元素的氯化物中含氯元素55.9%，则该金属元素是（）
A．Fe B．Mg C．Cu D．Ca
12、已知A元素的第三电子层有3个电子,B元素的第二电子层有6个电子，A和B形成的化合物的化学式为（）
A．AB B．A2B C．AB3D．A2B3
13、原子失去最外层电子和在最外层得到电子后，一定不会引起改变的是：（）
（1）元素种类（2）化学性质（3）相对原子质量（4）微粒的电性（5）原子核（6）电子层数（7）最外层电子数（8）核外电子总数
A．(1)(3)(5) B．(2)(4)(6)(8) C．(2)(5) D．(1)(5)
14、X和Y两种元素间可以形成多种化合物。

在X2Y中X和Y的质量比为7：4，那么在X2Y3中X和Y的质量比是（）
A．B．C．D．
15、某元素R的化合价是奇数（无变价），已知某氧化物的式量为m，某氯化物的式量为n,则R的化合价为（）
A．2(m-n)/55 B．2(n-m)/55 C．2m-n/55 D．2n-m/55
答案：
1．B 2．D 3．D 4．A 5．B 6．C 7．A 8．C 9．B 10．C 11．A 12．D 13．A 14．D 15．D
二、填空题
1、写出下列符号中“2”的意义
（1）2Mg ________
（2）Mg2+ ________
（3）____ _
(4)2Na+____ _
2、写出下列物质的化学式：
（1）氧化铁__________ （2）硫酸钠____________
（3）氧化钠___________ （4）碳酸钾____________
（5）氢氧化钠_________ （6）氯化钡___________
答案：
1、（1）表示2个镁原子
（2）表示镁离子带2个单位的正电荷
（3）表示镁元素的化合价为＋2价
（4）表示2个钠离子。

2、（1）Fe2O3(2)Na2SO4(3)Na2O (4)K2CO3 (5)Cu(OH)2 (6)BaCl2
三、计算题
某＋6价元素R的氧化物中，氧元素的质量分数为60％，计算
（1）R元素的相对原子质量（2）该氧化物的式量
答案：
解：R的化合价为＋6，所以R的氧化物的话化学式为RO3
（1）设R的相对原子质量为
则
（2）该氧化物的式量＝32＋16×3＝80
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