用元素符號和數(shù)字的組合表示物質(zhì)組成的式子,叫做化學式。如可用O2,H2O,MgO分別表示氧氣、水、氧化鎂的化學式。
對概念的理解:
(1)混合物不能用化學式表示,只有純凈物才能用化學式表示。
(2)每一種純凈物只有一個化學式,但一個化學式有可能用來表示不同的物質(zhì)。如氧氣的化學式是O2,沒有別的式子再能表示氧氣;P既是紅磷的化學式,也是白磷的化學式。
(3)純凈物的化學式不能臆造,化學式可通過以下途徑確定:
①科學家通過進行精確的定量實驗,測定純凈物中各元素的質(zhì)量比,再經(jīng)計算得出。
②已經(jīng)確定存在的物質(zhì)可根據(jù)化合價寫出。
書寫規(guī)則:
1.單質(zhì)化學式的寫法:
首先寫出組成單質(zhì)的元素符號,再在元素符號右下角用數(shù)字寫出構(gòu)成一個單質(zhì)分子的原子個數(shù)。稀有氣體是由原子直接構(gòu)成的,通常就用元素符號來表示它們的化學式。金屬單質(zhì)和固態(tài)非金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)比較復雜,習慣上也用元素符號來表示它們的化學式。
2.化合物化學式的寫法:
首先按正前負后的順序?qū)懗鼋M成化合物的所有元素符號,然后在每種元素符號的右下角用數(shù)字寫出每個化合物分子中該元素的原子個數(shù)。一定順序通常是指:氧元素與另一元素組成的化合物,一般要把氧元素符號寫在右邊;氫元素與另一元素組成的化合物,一般要把氫元素符號寫在左邊;金屬元素、氫元素與非金屬元素組成的化合物,一般要把非金屬元素符號寫在右邊。直接由離子構(gòu)成的化合物,其化學式常用其離子最簡單整數(shù)比表示。
化學式的讀法:
一般是從右向左叫做“某化某”,如“CuO”叫氧化銅。當一個分子中原子個數(shù)不止一個時,還要指出一個分子里元素的原子個數(shù),如“P2O5”叫五氧化二磷。有帶酸的原子團要讀成“某酸某”如“CuSO4”叫硫酸銅,還有的要讀“氫氧化某”,如“NaOH”叫氫氧化鈉!皻溲趸场笔菈A類物質(zhì),電離出來的負電荷只有氫氧根離子。
化學式的意義:
(1)由分子構(gòu)成的物質(zhì)
化學式的含義 | 以H2O為例 | ||
質(zhì)的含義 | 宏觀 | ①表示一種物質(zhì) ②表示物質(zhì)的元素組成 | ①表示水 ②表示水是由氫、氧兩種元素組成的 |
微觀 | ①表示物質(zhì)的一個分子 ②表示組成物質(zhì)每個分子的原子種類和數(shù)目 ③表示物質(zhì)的一個分子中的原子總數(shù) | ①表示一個水分子 ②表示一個水分子是由兩個氧原子和一個氧原子構(gòu)成的 ③表示一個水分子中含有三個原子 | |
量的含義 | ①表示物質(zhì)的相對分子質(zhì)量 ②表示組成物質(zhì)的各元素的質(zhì)量比 ③表示物質(zhì)中各元素的質(zhì)量分數(shù) | ①H2O的相對分子質(zhì)R =18 ②H2O中氫元素和氧元素質(zhì)量比為1:8 ③H2O中氫元素的質(zhì)量分數(shù)=100%=11.1% |
(2)由原子構(gòu)成的物質(zhì)(以Cu為例)
宏觀:
表示該物質(zhì):銅
表示該物質(zhì)由什么元素組成:銅由銅元素組成
微觀:表示該物質(zhì)的一個原子?一個銅原子。
化學式和化合價的關(guān)系:
(1)根據(jù)化學式求化合價
①已知物質(zhì)的化學式,根據(jù)化合價中各元素的正負化合價代數(shù)和為0的原則確定元素的化合價。
標出已知、未知化合價:
列出式子求解:(+1)×2+x×1+(-2)×3=0 x=+4
②根據(jù)化合價原則,判斷化學式的正誤,如判斷化學式KCO3是否正確
標出元素或原子團的化合價
計算正負化合價代數(shù)和是否為0:(+1)×1+(-2)×1=-1≠0,所以給出的化學式是錯誤的,正確的為K2CO3。
③根據(jù)化合價原則,計算原子團中某元素的化合價,如計算NH4+中氮元素的化合價和H2PO4-(磷酸二氫根)中磷元素的化合價。
由于NH4+帶一個單位的正電荷,不是電中性的,因此各元素的化合價代數(shù)和不為多,而是等于+1. 設(shè)氮元素的化合價為x
x+(+1)×4=+1 x=-3
所以在NH4+中,氮元素的化合價為-3. 同理H2PO4-帶一個單位的負電荷、不是電中性的、因此各元素的化合價代數(shù)和不為零,而是-1.
設(shè)磷元素的化合價為y
(+1)×2+y+(-2)×4=-1 y=+5 所以在H2PO4-中磷元素的化合價為+5.
④根據(jù)化合價原則,確定物質(zhì)按化合價的排序。如H2S,S,SO2,H2SO4四種物質(zhì)中均含有硫元素,并且硫元素的化合價在四種物質(zhì)中分別為:-2,0, +4,+6,故這四種物質(zhì)是按硫元素的化合價由低到高的順序排列的。
(2)根據(jù)化合價寫化學式
根據(jù)化合物中化合價的代數(shù)和等于0的原則,已知元素的化合價可以推求實際存在物質(zhì)的化學式,主要方法有兩種:
①最小公倍數(shù)法
步驟 | 舉例 | |
寫 | 一般把正價元素的符號(或原子團)寫在左邊,負價元素的符號(或原子團)寫在右邊,并把化合價寫在元素符號(或原子團)的正上方 | 、 |
求 | 求出兩種元素化合價絕對位的最小公倍數(shù),然后求出每種元素的原子個數(shù)= | 因為|-2|×|+3|=6,所以Al原子個數(shù)為6/3=2,O原子個數(shù)=6/2=3 |
標 | 將原子個數(shù)寫在相應元素符號的正下角 | Al2O3 |
驗 | 檢驗各種元素正負化合價的代數(shù)和是否為0,確定化學式的正確性 | (+3)×2+(-2)×3=0,所以該化學式正確。 |
步驟 | 例1 硫酸銅 | 例2 氧化鈣 | |
排列 | 分析名稱,確定元素符號(或原子團)的順序 | 鋁 硫酸根 Al SO4 | 鈣 氧 Ca O |
標價 | 標上化合價 | 、 | 、 |
約簡 | 將化合價的絕對值約成最簡整數(shù)比 | 、 | 、 |
交叉 | 將整數(shù)交叉寫在元素符號(或原子團)的右下角 | ||
檢驗 | 根據(jù)正負化合價代數(shù)和是否為0,檢驗正誤 | (+3)×2+(-2)×3=0 | (+2)+(-2)=0 |
確定化學式的幾種方法:
1. 根據(jù)化合價規(guī)則確定化學式
例1:若A元素的化合價為+m,B元素的化合價為-n,已知m與n都為質(zhì)數(shù),求A,B兩元素化合后的物質(zhì)的化學式。
解析:由題意知正、負化合價的最小公倍數(shù)為m ?n,A的原子個數(shù)為(m?n)/m=n,B的原子個數(shù)為 (m?n)/n=m
答案:所求化學式為AnBm.
2. 根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定化學式
例2:根據(jù)反應方程式2XY+Y2==2Z,確定Z 的化學式
解析:根據(jù)質(zhì)量守恒定律,反應前后原子種類不變,原子數(shù)目沒有增減,反應前有兩個X原子,四個Y原子,則兩個Z分子含有兩個X原子和四個Y原子。
答案:z的化學式為XY2
3. 利用原子結(jié)構(gòu)特征確定化學式
例3:X元素的原子核外有17個電子,Y元素的原子最外層有2個電子,求X、Y兩元素所形成的化合物的化學式。
解析:X元素的原子核外有17個電子,Y元素的原子最外層有2個電子,X原子易得1個電子,Y原子易失2個電子,根據(jù)電子得失相等可求化合物的化學式為YX2
4.利用元素質(zhì)量比確定化學式:
例4:有一氮的氧化物,氮、氧兩元素的質(zhì)量比為7: 4,求此氧化物的化學式。
解析:設(shè)此氧化物的化學式為NxOy,根據(jù)xN:yO =7:4 得14x:16y=7:4,即x:y=2:1。
答案:所求氧化物的化學式為N2O。
5. 利用化學式中所含原子數(shù)、電子數(shù)確定化學式
例5:某氮氧化合物分子中含有3個原子,23個電子,求此化合物的化學式。
解析:設(shè)此化合物的化學式為NxOy,則
x+y=3
7x+8y=23
解得x=1,y=2
答案:所求化學式NO2。
利用化學式的變形比較元素的原子個數(shù):
例:質(zhì)量相等的SO2和SO3分子中,所含氧原子的個數(shù)比為?
解析:SO2的相對分子質(zhì)量為64,SO3的相對分子質(zhì)量為80,二者的最小公倍數(shù)是320,二者相對分子質(zhì)量相等時物質(zhì)的質(zhì)量相同,轉(zhuǎn)化為分子個數(shù)SO2 為320/64=5,SO3為320/80=4,即5SO2與4SO3質(zhì)量相同,所以含氧原子的個數(shù)比為(5×2):(4×3)=10:12=5:6。
四、利用守恒法進行化學式計算:
例:由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三種物質(zhì)構(gòu)成的混合物中,硫元素的質(zhì)量分數(shù)為32%,則混合物中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為?
解析:在Na2S,Na2SO3,Na2SO4中,鈉原子與硫原子的個數(shù)比是恒定的,都是2:1,因而混合物中鈉、硫元素的質(zhì)量比(或質(zhì)量分數(shù)比)也是恒定的。設(shè)混合物中鈉元素的質(zhì)量分數(shù)為x,可建立如下關(guān)系式。
Na ??S
46 32
x 32%
46/32=x/32%
解得x=46%
混合物中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為1-32%-46%=22%。
利用平均值法判斷混合物的組成
找出混合物中各組分的平均值(包括平均相對原子質(zhì)量、平均相對分子質(zhì)量、平均質(zhì)量、平均質(zhì)量分數(shù)等),再根據(jù)數(shù)學上的平均值原理,此平均值總是介于組成中對應值的最大值與最小值之間,由此對混合物的組分進行推理判斷。
例:某氣休可能由初中化學中常見的一種或多種氣體組成,經(jīng)測定其中只含C,O兩種元素,其質(zhì)量比為3:8,則該氣體可能是?
解析:由題給條件知,該氣體只含C,O兩種元素,而這兩種元素組成的氣體可能是CO2、CO,O2。CO2中C,O兩種元素的質(zhì)量比是3:8,CO中C,O兩種元素的質(zhì)量比是3:4,O2中C,O兩種元素的質(zhì)量比是0 (因C的質(zhì)量為0)。題中給出該氣體中C,O兩種元素的質(zhì)量比是3:8,故符合題意的氣體組成為:CO2或 CO,O2或CO,O2,CO2。
利用關(guān)系式法解題技巧:
關(guān)系式法是根據(jù)化學式所包含的各種比例關(guān)系,找出已知量之間的比例關(guān)系,直接列比例式進行計算的方法。
例: 多少克(NH4)2SO4與42.4g尿素CO(NH2)2所含的氮元素質(zhì)量相等?
設(shè)與42.4g尿素中所含氮元素質(zhì)量相等的(NH4)2SO4的質(zhì)量為x
(NH4)2SO4??2N??CO(NH2)2
132 60
x 42.4g
132/x=60/42.4g
x=93.28
化學式前和化學式中數(shù)字的含義:
①化學式前面的數(shù)字表示粒子(原子、分子)數(shù)目;
②離子符號前的數(shù)字表示離子的數(shù)目;
③化學式石一下角的數(shù)字表示該粒子中對應原子或原子團的數(shù)目;
④離子符號右上角的數(shù)字表示該離子所帶電荷數(shù)。
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