離子、化學(xué)式與化合價(jià)一、內(nèi)容概述第四單元的課題3：離子，課題4：化學(xué)式與化合價(jià)。本單元教材是“雙基”的重要組成部分，是為學(xué)生的終生學(xué)習(xí)和將來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)生活打好基礎(chǔ)所必需的，所以本單元教材對(duì)學(xué)生十分重要，它既是學(xué)習(xí)化學(xué)的理論基礎(chǔ)，又是必不可少的工具。二、重點(diǎn)知識(shí)歸納及講解（一）核外電子的分層排布在含有多個(gè)電子的原子里，電子是分層運(yùn)動(dòng)的，把能量最低、離核最近的叫第一層，由里往外依次類(lèi)推。（二）原子結(jié)構(gòu)示意圖用表示原子核，n表示質(zhì)子數(shù)，用弧線表示電子層，弧線上的數(shù)子表示該層的電子數(shù)目，用上述方法可以表示原子的結(jié)構(gòu)。如O、Na的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為：（三）各類(lèi)元素原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1.穩(wěn)定結(jié)構(gòu):最外層有8個(gè)電子（最外層是第一層時(shí)有2個(gè)電子）的結(jié)構(gòu)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。2.稀有氣體元素:最外層有8個(gè)電子（He是2個(gè)），化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，一般不跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。3.金屬元素:最外層電子數(shù)一般少于4個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去最外層電子，使次外層變成最外層，達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。4.非金屬元素:最外層電子數(shù)一般多于或等于4個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中容易得到電子，使最外層達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。元素的化學(xué)性質(zhì)跟它的原子的最外層電子數(shù)目的關(guān)系非常密切。（四）離子帶電荷的原子或原子團(tuán)叫做離子，帶正電的離子叫做陽(yáng)離子，如Na＋、NH4＋，帶負(fù)電的離子叫做陰離子，如Cl－、NO3－，離子所帶的電荷數(shù)等于該原子失去或得到電子的數(shù)目。1.離子可以由原子得失電子形成，在化學(xué)反應(yīng)中，金屬元素原子失去最外層電子。非金屬元素原子得到電子，從而使參加反應(yīng)的原子帶上電荷。2.離子也是構(gòu)成物質(zhì)的粒子之一，如NaCl是由Na＋和Cl－構(gòu)成的。（五）離子符號(hào)數(shù)字和“＋”、“－”號(hào)標(biāo)在元素符號(hào)的右上角，“＋”、“－”號(hào)表示電性，數(shù)字在“＋”、“－”號(hào)的前面。例如，Cl－表示氯離子帶1個(gè)單位負(fù)電荷，Mg2＋表示鎂離子帶2個(gè)單位正電荷。注意：離子符號(hào)和相關(guān)數(shù)字的意義，例如，2Al3＋；“2”表示兩個(gè)鋁離子；“3＋”表示每個(gè)鋁離子帶3個(gè)單位正電荷。（六）核電荷數(shù)為1～18的原子結(jié)構(gòu)示意圖（七）化學(xué)式用元素符號(hào)來(lái)表示物質(zhì)組成的式子叫做化學(xué)式。例如：二氧化碳的化學(xué)式為CO2，一種物質(zhì)只有一個(gè)化學(xué)式，各物質(zhì)的化學(xué)式是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，測(cè)定物質(zhì)的組成，然后得出來(lái)的。（八）、化學(xué)式的書(shū)寫(xiě)（九）、化學(xué)式表示的意義構(gòu)成純凈物的粒子有多種，當(dāng)物質(zhì)是由分子構(gòu)成時(shí)，化學(xué)式表示的意義有：1.宏觀方面：①表示某種物質(zhì)；②表示某物質(zhì)組成元素。例如，CO2表示二氧化碳這種物質(zhì)，表示二氧化碳是由碳元素和氧元素組成的。2.微觀方面：①表示某物質(zhì)的一個(gè)分子；②表示某物質(zhì)一個(gè)分子中所含的原子個(gè)數(shù)。例如，CO2表示一個(gè)二氧化碳分子，也表示一個(gè)二氧化碳分子是由1個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子構(gòu)成的。2H2只表示2個(gè)氫分子，2CO2表示2個(gè)二氧化碳分子，注意對(duì)比前面的2與元素符號(hào)右下角的小2的意義的不同：2CO2中，前面的2表示2個(gè)二氧化碳分子，小2表示每個(gè)二氧化碳分子中含有2個(gè)氧原子。當(dāng)化學(xué)式前面有系數(shù)時(shí)，只能表示粒子的個(gè)數(shù)，只有微觀的意義，而沒(méi)有宏觀的意義了。3.量的方面：①表示物質(zhì)的相對(duì)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)中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（十）、化合價(jià)的規(guī)律1.化合價(jià)有正價(jià)和負(fù)價(jià)（1）化合物中氧元素通常顯－2價(jià)，氫元素通常顯＋1價(jià)；②金屬元素跟非金屬元素化合時(shí)，金屬元素顯正價(jià)，非金屬元素顯負(fù)價(jià)；③一些元素在不同物質(zhì)中可顯不同的化合價(jià)。（2）在化合物中正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零。（3）元素的化合價(jià)是元素的原子在形成化合物時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的一種性質(zhì)，因此在單質(zhì)的分子里，元素的化合價(jià)為零。例如O2中，氧元素的化合物為0。為什么在化合物中正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零？任何化合物的分子作為一個(gè)整體是電中性的，因?yàn)樵诨衔锢铮承┰邮ザ嗌賯€(gè)電子（我們規(guī)定為正幾價(jià)），就有另一些原子一定得一定得到多少個(gè)電子（我們規(guī)定為負(fù)幾價(jià)），有多少共用電子對(duì)偏離某些原子（我們規(guī)定為正幾價(jià)），也就有多少共用電子對(duì)偏向另一些原子（我們規(guī)定為負(fù)幾價(jià)），所以在化合物中正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零。（十一）、化合價(jià)的表示方法化合價(jià)標(biāo)在元素符號(hào)的正上方，“＋”、“－”號(hào)在數(shù)字的前面，如等。1.化合價(jià)的表示方法與離子符號(hào)不同。“頭上長(zhǎng)著化合價(jià)，離子旁邊帶個(gè)把（bà）”。2.有些元素常見(jiàn)化合價(jià)為兩種，通常低價(jià)的稱(chēng)為“亞”，如FeCl2稱(chēng)為氯化亞鐵，F(xiàn)eCl3稱(chēng)為氯化鐵。3.同一種元素在同一種化合物中可顯示不同的化合價(jià)，如NH4NO3中N元素分別顯－3價(jià)和＋5價(jià)。（十二）、元素的化合價(jià)與元素原子的最外層電子數(shù)的關(guān)系在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化的是原子的最外層電子，元素的化合價(jià)就是元素的一個(gè)原子得失電子數(shù)目或形成共用電子對(duì)的數(shù)目，所以金屬元素的化合價(jià)一般等于它的最外層電子數(shù)，非金屬元素最高正價(jià)等于它的最外層電子數(shù)，非金屬元素的負(fù)化合價(jià)等于最外層電子數(shù)－8。常見(jiàn)元素化合價(jià)的記憶口訣：一價(jià)氫氟鉀鈉銀，二價(jià)氧鈣鋇鎂鋅，三鋁四硅五價(jià)磷，二三鐵，二四碳，二四六硫三五氮，銅汞二價(jià)最常見(jiàn)，一五七氯都齊全，單質(zhì)零價(jià)永不變。（十三）、原子團(tuán)由幾個(gè)原子組成的集團(tuán)，在化學(xué)反應(yīng)里作為一個(gè)整體參加反應(yīng)，好像一個(gè)原子一樣。例如，氫氧化鈉中的氫氧根（OH）、硝酸鈉中的硝酸根（NO3）都是原子團(tuán)，也叫做根，根也有化合價(jià)，如OH的化合價(jià)為－1價(jià)，NO3的化合價(jià)為－1價(jià)。1.原子團(tuán)不是化合物，不能把原子團(tuán)看成化學(xué)式，它只是化合物中的一個(gè)部分。2.有些原子團(tuán)形式相同，但并不是同一種原子團(tuán)，如KMnO4中的MnO4為高錳酸根，其中Mn的化合價(jià)為＋7價(jià)；而K2MnO4中的MnO4則為錳酸根，其中Mn的化合價(jià)為＋6價(jià)。常見(jiàn)原子團(tuán)的化合價(jià)：三、難點(diǎn)知識(shí)剖析（一）各類(lèi)元素最處層電子數(shù)與其化學(xué)性質(zhì)比較表核外電子數(shù)與核電荷數(shù)的關(guān)系原子中：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)，如Al、Cl、Ne。陽(yáng)離子：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＞核外電子數(shù)，如Na＋、Mg2＋、Al3＋。陰離子：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＜核外電子數(shù)，如O2－、S2－、Cl－（二）化合價(jià)的應(yīng)用1.根據(jù)化合價(jià)寫(xiě)化學(xué)式（十字交叉法）（1）按“正價(jià)左、負(fù)價(jià)右”的原則寫(xiě)出元素的符號(hào)，并標(biāo)明各元素的化合價(jià)。（2）把化合價(jià)（有公約數(shù)需約簡(jiǎn)）數(shù)字交叉寫(xiě)在另一種元素符號(hào)（或原子團(tuán)）的右下角。例如，已知Al為＋3價(jià)，O為－2價(jià)，則氧化鋁的化學(xué)式為：。2.已知化學(xué)式判斷化合物根據(jù)化合物中正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零，單質(zhì)中元素的化合價(jià)為零，并結(jié)合一些常見(jiàn)元素的化合價(jià)，判斷未知元素的化合價(jià)。同步練習(xí)【基礎(chǔ)鞏固】1.按要求用正確的化學(xué)符號(hào)表示：(1)2個(gè)氮原子____________。(2)銨根離子____________。(3)地殼中含量最多的金屬元素。____________(4)1個(gè)硫酸分子____________。(5)構(gòu)成氯化鈉晶體的陰離子____________。(6)由硫離子與亞鐵離子構(gòu)成的物質(zhì)____________。2.根據(jù)下列各組元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖分析，具有相似化學(xué)性質(zhì)的一組是()3.下列粒子結(jié)構(gòu)示意圖能表示原子的是_________；表示陽(yáng)離子的是_________；表示陰離子的是_________。4.質(zhì)子數(shù)相同、核外電子數(shù)不同的兩種粒子，它們可能是()A.兩種不同元素的原子B.同種元素的原子和離子C.不同種元素的原子和離子D.一種分子和一種離子5.標(biāo)出下列化合物中帶點(diǎn)元素的化合價(jià)。KMnO4K2MnO4Fe(NO3)2Na2FeO4NH4NO3Ca(ClO)2HClO46.___________________稱(chēng)為該物質(zhì)的化學(xué)式。7.元素的_______________是體現(xiàn)化合物中不同元素原子數(shù)目比值關(guān)系的數(shù)值。8._____________稱(chēng)為離子。化學(xué)上常用“____________”來(lái)命名。常見(jiàn)的原子團(tuán)有（OH-）、碳酸根()、______________()、____________()、____________()等。9.(2006山東菏澤模擬)“三氯生”是一種高效廣譜抗菌劑，廣泛用于牙膏、藥皂、洗面奶、空氣清新劑等。下面關(guān)于三氯生（C12H7Cl3O2）的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A.三氯生中含有氧氣分子B.三氯生由碳、氫、氧四種元素組成C.三氯生是一種有機(jī)物D.一個(gè)三氯生分子共含有24個(gè)原子10.乙醚是人類(lèi)很早就使用的麻醉劑，分子結(jié)構(gòu)如下所示，其中短線表示原子間的連接（例如水分子的結(jié)構(gòu)可表示為H—O—H），乙醚是由_________種元素組成的，各元素的原子個(gè)數(shù)比為_(kāi)________，每個(gè)乙醚分子共有_________個(gè)原子。【能力提升】1.某粒子的結(jié)構(gòu)示意圖為，下列說(shuō)法中不正確的是()A.該元素原子的原子核外有2個(gè)電子層B.該是一種金屬元素C.該粒子是陽(yáng)離子D.該粒子具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)2.元素Mn+的結(jié)構(gòu)示意圖為，則下列各式正確的是()A.m=2+8B.m=2+8+nC.m=2+8-nD.m=8+n3.核電荷數(shù)相同的粒子是()A.同一種原子B.同一種離子C.同一種分子D.無(wú)法確定4.右圖是鹽酸滴入氫氧化鈉溶液中，有關(guān)粒子之間反應(yīng)的示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.鹽酸溶液中含有氫離子和氯離子B.氫氧化鈉溶液中含有鈉離子和氫氧根離子C.兩種溶液混合時(shí)，氫離子與氫氧根離子結(jié)合生成了水分子D.兩種溶液混合時(shí)，鈉離子與氯離子結(jié)合生成了氯化鈉分子5.下列說(shuō)法正確的是()A.因核外電子質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)速度快，所以核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和宏觀物體不同，沒(méi)有固定的軌道，只有經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域B.在多電子的原子里，電子的能量各不相同，能量高的在離核較近的區(qū)域里運(yùn)動(dòng)C.最外層只有達(dá)到8個(gè)電子的結(jié)構(gòu)才是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.金屬元素的最外層電子數(shù)一定少于4個(gè)，非金屬元素的最外層電子數(shù)一定多于或等于4個(gè)，稀有氣體元素的最外層電子數(shù)一定為8個(gè)6.碳酸氫銨（NH4HCO3）是一種常用的氮肥，其中氮元素的化合價(jià)為()A.+5B.+1C.-1D.-37.下列計(jì)算正確的是()A.2CO2的相對(duì)分子質(zhì)量總和=2×12+16×2=56B.Ca(OH)2的相對(duì)分子質(zhì)量=40+16+1×2=58C.(NH4)2SO4的相對(duì)分子質(zhì)量=（14+1×4）×2+32+16×4=132D.2H2O的相對(duì)分子質(zhì)量總和=2×1×2+16=208.下列物質(zhì)中，硫元素的化合價(jià)為+6的是()A.H2SO4B.SO2C.SD.H2SO39.下列含氮元素的化合物，氮元素化合價(jià)最高的是()A.NOB.NO2C.N2O5D.N2O10.下列物質(zhì)的化學(xué)式書(shū)寫(xiě)正確的是()A.五氧化二磷2PO5B.氯化鉀KClC.氧化鋁AlOD.高錳酸鉀K2MnO411.在CuSO4中銅元素、硫元素、氧元素的質(zhì)量比為()A.2∶1∶2B.1∶1∶4C.4∶2∶1D.1∶2∶112.在二氧化硫中，硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是()A.66.7%B.50%C.33.3%D.3.1%離子、化學(xué)式與化合價(jià)答案同步練習(xí)【基礎(chǔ)鞏固】1.思路解析：本題考查基本化學(xué)符號(hào)及其應(yīng)用。答案：(1)2N(2)NH+4(3)Al(4)H2SO4（5）Cl-（6）FeS2.答案：A3.思路解析：原子結(jié)構(gòu)示意圖中，弧線表示電子層，弧線上面的數(shù)字表示該層的電子數(shù)；當(dāng)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)時(shí)，為原子的結(jié)構(gòu)示意圖；質(zhì)子數(shù)>核外電子數(shù)時(shí)，是陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)示意圖；質(zhì)子數(shù)<核外電子數(shù)時(shí)，是陰離子結(jié)構(gòu)示意圖。答案：ADBC4.思路解析：兩種不同元素的原子，其質(zhì)子數(shù)一定不等，故A不選；同種元素的原子和離子，質(zhì)子數(shù)必然相同而核外電子數(shù)一定不同，故B正確；不同種元素的原子和離子，其質(zhì)子數(shù)必然不同，故C不選。一種分子和一種離子完全有可能，例如O2分子，其質(zhì)子數(shù)為16，核外電子數(shù)也為16，而S2-的質(zhì)子數(shù)為16，但其核外電子數(shù)為18，顯然D正確。答案：BD5.思路解析：本題考查基本化合價(jià)。答案：+7+6+2+6-3和+5+1+16.思路解析：本題考查化學(xué)式的定義。化學(xué)式是利用元素符號(hào)表示物質(zhì)組成的式子。答案：利用元素符號(hào)表示物質(zhì)組成的式子7.思路解析：本題考查化合價(jià)的概念和作用。答案：化合價(jià)8.答案：帶電的原子或原子團(tuán)根氫氧根CO2-3硫酸根（SO2-4）硝酸根（NO-3）碳酸氫根（HCO-3）(其他合理答案也正確)9.思路解析：化學(xué)式是用元素符號(hào)來(lái)表示物質(zhì)組成的式子，它表明了物質(zhì)是由哪幾種元素組成的、各元素的質(zhì)量比或原子個(gè)數(shù)之比。題中B.C.D對(duì)化學(xué)式的描述準(zhǔn)確，A不正確。答案：A10.思路解析：通過(guò)信息學(xué)會(huì)觀察和分析分子的結(jié)構(gòu)圖。答案：34∶10∶115【能力提升】1.思路解析：題給是Al3+的結(jié)構(gòu)示意圖，表示的離子是陽(yáng)離子，具有相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，元素為金屬元素，但它的原子核外有3個(gè)電子層。答案：A2.思路解析：由結(jié)構(gòu)示意圖可知m代表質(zhì)子數(shù)，Mn+為陽(yáng)離子，它的核外電子總數(shù)為2+8。根據(jù)陽(yáng)離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)－離子帶電荷數(shù)的絕對(duì)值，可知質(zhì)子數(shù)=陽(yáng)離子核外電子數(shù)+離子帶電荷數(shù)的絕對(duì)值，故m=2+8+n。答案：B3.思路解析：僅僅把核電荷數(shù)相同的粒子中的“粒子”二字理解為原子，實(shí)際上“粒子”包括分子、原子、離子、質(zhì)子、中子和電子等。例如：甲烷（CH4）分子、氖（Ne）原子、水（H2O）分子、鈉離子（Na+），這四種粒子的核電荷數(shù)都是10，所以?xún)H憑核電荷數(shù)相同這一個(gè)條件，無(wú)法確定是否為“同一種”粒子。答案：D4.思路解析：本題同樣將微觀粒子用圖示展現(xiàn)，幫助學(xué)生從宏觀的角度認(rèn)識(shí)事物、分析問(wèn)題。解本題可用“排除法”。酸溶于水電離出H+和酸根離子；堿溶于水電離出OH-和金屬離子。酸、堿溶液混