课题4 化学式与化合价.docx

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课题4化学式与化合价

考点名称：

化学式的写法和意义

∙概念：

用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子，叫做化学式。

如可用O2，H2O，MgO分别表示氧气、水、氧化镁的化学式。

对概念的理解：

（1）混合物不能用化学式表示，只有纯净物才能用化学式表示。

（2）每一种纯净物只有一个化学式，但一个化学式有可能用来表示不同的物质。

如氧气的化学式是O2，没有别的式子再能表示氧气；P既是红磷的化学式，也是白磷的化学式。

（3）纯净物的化学式不能臆造，化学式可通过以下途径确定：

①科学家通过进行精确的定量实验，测定纯净物中各元素的质量比，再经计算得出。

②已经确定存在的物质可根据化合价写出。

书写规则：

1.单质化学式的写法：

首先写出组成单质的元素符号，再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。

稀有气体是由原子直接构成的，通常就用元素符号来表示它们的化学式。

金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂，习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。

2.化合物化学式的写法：

首先按正前负后的顺序写出组成化合物的所有元素符号，然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。

一定顺序通常是指：

氧元素与另一元素组成的化合物，一般要把氧元素符号写在右边；氢元素与另一元素组成的化合物，一般要把氢元素符号写在左边；金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物，一般要把非金属元素符号写在右边。

直接由离子构成的化合物，其化学式常用其离子最简单整数比表示。

化学式的读法：

一般是从右向左叫做“某化某”，如“CuO”叫氧化铜。

当一个分子中原子个数不止一个时，还要指出一个分子里元素的原子个数，如“P2O5”叫五氧化二磷。

有带酸的原子团要读成“某酸某”如“CuSO4”叫硫酸铜，还有的要读“氢氧化某”，如“NaOH”叫氢氧化钠。

“氢氧化某”是碱类物质，电离出来的负电荷只有氢氧根离子。

∙化学式的意义：

（1）由分子构成的物质

化学式的含义

以H2O为例

质的含义

宏观

①表示一种物质 

②表示物质的元素组成

①表示水 

②表示水是由氢、氧两种元素组成的

微观

①表示物质的一个分子 

②表示组成物质每个分子的原子种类和数目 

③表示物质的一个分子中的原子总数

①表示一个水分子 

②表示一个水分子是由两个氧原子和一个氧原子构成的 

③表示一个水分子中含有三个原子

量的含义

①表示物质的相对分子质量 

②表示组成物质的各元素的质量比 

③表示物质中各元素的质量分数

①H2O的相对分子质R=18 

②H2O中氢元素和氧元素质量比为1:

8 

③H2O中氢元素的质量分数=

100%=11.1%

∙

（2）由原子构成的物质（以Cu为例） 

宏观：

表示该物质：

铜

表示该物质由什么元素组成：

铜由铜元素组成

微观：

表示该物质的一个原子—一个铜原子。

∙化学式和化合价的关系：

（1）根据化学式求化合价

①已知物质的化学式，根据化合价中各元素的正负化合价代数和为0的原则确定元素的化合价。

标出已知、未知化合价：

列出式子求解：

（+1）×2+x×1+（-2）×3=0x=+4

②根据化合价原则，判断化学式的正误，如判断化学式KCO3是否正确

标出元素或原子团的化合价

计算正负化合价代数和是否为0：

（+1）×1+（-2）×1=-1≠0，所以给出的化学式是错误的，正确的为K2CO3。

③根据化合价原则，计算原子团中某元素的化合价，如计算NH4+中氮元素的化合价和H2PO4-（磷酸二氢根）中磷元素的化合价。

由于NH4+带一个单位的正电荷，不是电中性的，因此各元素的化合价代数和不为多，而是等于+1.设氮元素的化合价为x 

x+（+1）×4=+1x=-3 

所以在NH4+中，氮元素的化合价为-3.同理H2PO4-带一个单位的负电荷、不是电中性的、因此各元素的化合价代数和不为零，而是-1. 

设磷元素的化合价为y

（+1）×2+y+（-2）×4=-1y=+5所以在H2PO4-中磷元素的化合价为+5. 

④根据化合价原则，确定物质按化合价的排序。

如H2S，S，SO2，H2SO4四种物质中均含有硫元素，并且硫元素的化合价在四种物质中分别为：

-2，0，+4，+6，故这四种物质是按硫元素的化合价由低到高的顺序排列的。

（2）根据化合价写化学式

根据化合物中化合价的代数和等于0的原则，已知元素的化合价可以推求实际存在物质的化学式，主要方法有两种：

①最小公倍数法

步骤

举例

写

一般把正价元素的符号（或原子团）写在左边，负价元素的符号（或原子团）写在右边，并把化合价写在元素符号（或原子团）的正上方

、

求

求出两种元素化合价绝对位的最小公倍数，然后求出每种元素的原子个数=

因为|-2|×|+3|=6，所以Al原子个数为6/3=2，O原子个数=6/2=3

标

将原子个数写在相应元素符号的正下角

Al2O3

验

检验各种元素正负化合价的代数和是否为0，确定化学式的正确性

（+3）×2+（-2）×3=0，所以该化学式正确。

∙②交叉法

步骤

例1硫酸铜

例2氧化钙

排列

分析名称，确定元素符号（或原子团）的顺序

铝硫酸根

Al SO4

钙氧

Ca O

标价

标上化合价

 、 

 、

约简

将化合价的绝对值约成最简整数比

 、

、

交叉

将整数交叉写在元素符号（或原子团）的右下角

检验

根据正负化合价代数和是否为0，检验正误

（+3）×2+（-2）×3=0

（+2）+（-2）=0

∙

确定化学式的几种方法:

1.根据化合价规则确定化学式

例1：

若A元素的化合价为+m，B元素的化合价为-n，已知m与n都为质数，求A，B两元素化合后的物质的化学式。

解析：

由题意知正、负化合价的最小公倍数为m·n，A的原子个数为（m·n）/m=n，B的原子个数为（m·n）/n=m 

答案：

所求化学式为AnBm. 

2.根据质量守恒定律确定化学式

例2：

根据反应方程式2XY+Y2==2Z，确定Z的化学式

解析：

根据质量守恒定律，反应前后原子种类不变，原子数目没有增减，反应前有两个X原子，四个Y原子，则两个Z分子含有两个X原子和四个Y原子。

答案：

z的化学式为XY2 

3.利用原子结构特征确定化学式

例3：

X元素的原子核外有17个电子，Y元素的原子最外层有2个电子，求X、Y两元素所形成的化合物的化学式。

解析：

X元素的原子核外有17个电子，Y元素的原子最外层有2个电子，X原子易得1个电子，Y原子易失2个电子，根据电子得失相等可求化合物的化学式为YX2 

4.利用元素质量比确定化学式:

例4：

有一氮的氧化物，氮、氧两元素的质量比为7:

4，求此氧化物的化学式。

解析：

设此氧化物的化学式为NxOy，根据xN:

yO=7:

4得14x:

16y=7:

4，即x:

y=2:

1。

答案：

所求氧化物的化学式为N2O。

5.利用化学式中所含原子数、电子数确定化学式

例5：

某氮氧化合物分子中含有3个原子，23个电子，求此化合物的化学式。

解析：

设此化合物的化学式为NxOy，则

x+y=3

7x+8y=23

解得x=1，y=2

答案：

所求化学式NO2。

利用化学式的变形比较元素的原子个数：

例：

质量相等的SO2和SO3分子中，所含氧原子的个数比为?

解析：

SO2的相对分子质量为64，SO3的相对分子质量为80，二者的最小公倍数是320，二者相对分子质量相等时物质的质量相同，转化为分子个数SO2 为320/64=5，SO3为320/80=4，即5SO2与4SO3质量相同，所以含氧原子的个数比为（5×2）:

（4×3）=10:

12=5:

6。

四、利用守恒法进行化学式计算：

例：

由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质构成的混合物中，硫元素的质量分数为32%，则混合物中氧元素的质量分数为？

 解析：

在Na2S，Na2SO3，Na2SO4中，钠原子与硫原子的个数比是恒定的，都是2:

1，因而混合物中钠、硫元素的质量比（或质量分数比）也是恒定的。

设混合物中钠元素的质量分数为x，可建立如下关系式。

Na——S

46　　32

x　　　32%

46/32=x/32%

解得x=46%

混合物中氧元素的质量分数为1-32%-46%=22%。

利用平均值法判断混合物的组成

找出混合物中各组分的平均值（包括平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等），再根据数学上的平均值原理，此平均值总是介于组成中对应值的最大值与最小值之间，由此对混合物的组分进行推理判断。

例：

某气休可能由初中化学中常见的一种或多种气体组成，经测定其中只含C，O两种元素，其质量比为3:

8，则该气体可能是？

解析：

由题给条件知，该气体只含C，O两种元素，而这两种元素组成的气体可能是CO2、CO，O2。

CO2中C，O两种元素的质量比是3：

8，CO中C，O两种元素的质量比是3:

4，O2中C，O两种元素的质量比是0（因C的质量为0）。

题中给出该气体中C，O两种元素的质量比是3:

8，故符合题意的气体组成为：

CO2或CO，O2或CO，O2，CO2。

利用关系式法解题技巧：

关系式法是根据化学式所包含的各种比例关系，找出已知量之间的比例关系，直接列比例式进行计算的方法。

例：

多少克（NH4）2SO4与42.4g尿素CO（NH2）2所含的氮元素质量相等?

设与42.4g尿素中所含氮元素质量相等的（NH4）2SO4的质量为x

（NH4）2SO4——2N——CO（NH2）2

　　132　　　　　　　　　60

　　　x　　　　　　　　　42.4g

132/x=60/42.4g

x=93.28

∙化学式前和化学式中数字的含义：

①化学式前面的数字表示粒子（原子、分子）数目；

②离子符号前的数字表示离子的数目；

③化学式石一下角的数字表示该粒子中对应原子或原子团的数目；

④离子符号右上角的数字表示该离子所带电荷数。

考点名称：

化学反应方程式的计算

∙利用化学方程式的简单计算：

1. 理论依据：

所有化学反应均遵循质量守恒定律，根据化学方程式计算的理论依据是质量守恒定律。

2. 基本依据

     根据化学方程式计算的基本依据是化学方程式中各反应物、生成物之间的质量比为定值。

而在化学方程式中各物质的质量比在数值上等于各物质的相对分子质量与其化学计量数的乘积之比。

例如:

镁燃烧的化学方程式为2Mg+O2

2MgO，其中各物质的质量之比为，m（Mg）:

m（O2）:

n（MgO）=48:

32:

80=3:

2:

5。

∙有关化学方程式的计算：

1. 含杂质的计算，在实际生产和实验中绝对纯净的物质是不存在的，因此解题时把不纯的反应物换算成纯净物后才能进行化学方程式的计算，而计算出的纯净物也要换算成实际生产和实验中的不纯物。

这些辅助性计算可根据有关公式进行即可。

2. 代入化学方程式中进行计算的相关量（通常指质量；必须需纯净的（不包括未参加反应的质量）。

若是气体体积需换算成质量，若为不纯物质或者溶液，应先换算成纯物质的质量或溶液中溶质的质量。

（1）气体密度（g/L）=

（2）纯度=

×100%=

×100%=1-杂质的质量分数

（3）纯净物的质量=混合物的质量×纯度

综合计算：

1. 综合计算题的常见类型

（1）将溶液的相关计算与化学方程式的相关计算结合在一起的综合计算。

（2）将图像、图表、表格、实验探究与化学方程式相结合的综合计算

2. 综合计算题的解题过程一般如下:

综合型计算题是初中化学计算题中的重点、难点。

这种题类型复杂，知识点多，阅读信息量大，思维过程复杂，要求学生有较高的分析应用能力和较强的文字表达能力。

它考查的不仅是有关化学式、化学方程式、溶解度、溶质质量分数的有关知识，也是考察基本概念、原理及元素化合物的有关知识。

综合计算相对对准度较大，但只要较好地掌握基本类型的计算，再加以认真审题，理清头绪，把握关系，步步相扣，就能将问题顺利解决。

3．溶质质量分数与化学方程式相结合的综合计算

       溶质质量分数与化学方程式相结合的综合计算题，问题情景比较复杂。

解题时，应首先明确溶液中的溶质是什么，溶质的质量可通过化学方程式计算得出，其次应明确所求溶液的质量如何计算，最后运用公式汁算出溶液的溶质质量分数。

     解题的关键是掌握生成溶液质量的计算方法：

生成溶液的质量=反应前各物质的质量总和一难溶性杂质（反应的混有的且不参加反应的）的质量一生成物中非溶液（生成的沉淀或气体）的质量。

（1）固体与液体反应后有关溶质质量分数的计算于固体与液体发生反应，求反应后溶液中溶质的质量分数，首先要明确生成溶液中的溶质是什么，其次再通过化学反应计算溶质质量是多少（有时溶质质量由几个部分组成），最后分析各量间的关系，求出溶液总质量，再运用公式计算出反应后溶液中溶质的质量分数。

对于反应所得溶液的质量有两种求法：

①溶液组成法：

溶液质节=溶质质量+溶剂质量，其中溶质一定是溶解的，溶剂水根据不同的题目通常有两种情况：

原溶液中的水；化学反应生成的水。

②质量守恒法：

溶液质量=进入液体的固体质量（包括由于反应进入和直接溶入的）+液体质量-生成不溶物的质量-生成气体的质量。

（2）对于液体与液体的反应，一般是酸碱、盐之间发生复分解反应，求反应后溶液中溶质的质量分数。

此类计算与固体和液体反应后的计算类似，自先应明确生成溶液中的溶质是什么，其次再通过化学应应计算溶质质量是多少（往往溶质质量由几个部分组成），最后分析各量间的关系、求出溶液总质量再运用公式计算出反应后溶液中溶质的质量分数此类反应发生后，溶液质量也有两种求法：

①溶液组成法（同上）。

②质量守恒法：

溶液质量=所有液体质量之和-生成沉淀的质量-生成气体的质量。

4. 图像、表格、实验探究与化学方程式相结合的综合计算

   在近几年中考题出现了以图像，表格为载体的化学计算题这类题的特点是利用数学方法将化学实验数据进行处理和表达，常常以坐标曲线、图像、表格等形式将解题信息呈现。

解答此类题目时，受求学生能够对图像，表格进行科学分析从中获取有用信息并结合化学知识将有用信息，应用到解决实际问题中 

（1）图像与化学方程式结台的综合计算

图像型计算题是常见的题型是坐标曲线题，其特点是借助数学方法中的坐标图，把多个元素对体系变化的影响用曲线图直观表示出来。

   坐标系中的曲线图不仅能表示化学反应，还能较好地反映化学变化的过程，读图时，要善于从曲线图中捕捉到“三点”，（起点，拐点，终点），并分析其含义。

特别是要重点了解拐点表示对应两种物质一定恰好完全反应，这是此类题的关键。

（2）表格与化学方程式结合的综合计算

这类题往往给出一组或多组数据或条件，通过对表格中数据或条件的分析，对比，解答有关问题或进行计算。

策略：

要通过仔细阅读，探究表格中各组数据之间内在的规律，努力从“变”中找“不变”，及时发现规律之中的矛盾点，从“不变”中找“变”，进而分析矛盾的根源，解决问题。

（3）实验探究与化学方程式相结合的综合计算

做实验探究的综合计算题时，学生应将化学计算与化学实验紧密结合，在对实验原理，实验数据进行分析理解的基础上，理出解题思路，在解题过程中要特别注意实验数据与物质（或元素）质量间的关系，解题的关键是理清思路，找出正确有用数据，认真做好每一步计算。

5. 化学方程式计算中的天平平衡问题：

    化学计算中有关天平平衡问题的计算一般指眨应前灭平已处于平衡状态，当托盘两边烧杯中加入物质后，引起烧杯内物质净增量的变化，从而确定天平能否仍处于平衡的状态。

解此类题目必须理顺以下关系：

烧杯内物质净增质量=加入物质质量一放出气体质量；当左边净增质量=右边净增质量时，天平仍处于平衡状念；当左边净增质量>右边净增质量时，天半指针向左偏转；当左边净增质量<右边净增质量时，天平指针向有偏转。

6. 化学方程式计算的技巧与方法：

（1）差量法（差值法）

   化学反应都必须遵循质量守恒定律，此定律是根据化学方程式进行计算的依据。

但有的化学反应在遵循质量守恒定律的州时，会出现固体、液体、气体质量在化学反应前后有所改变的现象，根据该变化的差值与化学方程式中反应物、生成物的质量成正比，可求出化学反应中反应物或生成物的质量，这一方法叫差量法。

此法解题的关键是分析物质变化的原因及规律，建立差量与所求量之间的对应关系。

如：

①

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2

反应后固体质量减小，其差值为生成氧气的质量

②H2+金属氧化物

金属+水，该变化中固体质量减少量为生成水中氧元素的质量（或金属氧化物中氧元素的质量）

③CO+金属氧化物

金属+CO2，该变化中固体质量减少量为气体质量的增加量。

④C+金属氧化物

金属+CO2，反应后固体质量减小，其差值为生成的二氧化碳的质量。

⑤2H2+O2

2H2O，反应后气体质量减小，其减小值为生成水的质量。

⑥金属+酸→盐+H2，该变化中金属质量减小，溶液质量增加，其增加值等于参加反应的金属质量与生成氢气质量的差值。

⑦金属+盐→盐+金属，该变化中金属质量若增加，溶液的质量则减小，否则相反。

其差值等于参加反应的金属质量与生成的金属质量的差值。

⑧难溶性碱

金属氧化物+水，该变化中固体质量减小，其差值为生成的水的质量

例：

为了测定某些磁铁矿中四氧化三铁的质量，甲、乙两组同学根据磁铁矿与一氧化碳反应的原理，分别利用两种方法测定了磁铁矿中四氧化三铁的质量分数，已知磁铁矿与一氧化碳反应的化学方程式如下：

Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2

（1）甲组同学取该磁铁矿10g与足量的一氧化碳充分反应，并将产生的气体通入足量的氢氧化钠溶液中，溶液的质量增加了5.5g，请你根据甲组同学的实验数据，计算出磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。

（2）乙组同学取该磁铁矿样品10g与足量的一氧化碳充分反应，测得反应后固体物质的质量为8g，请你根据乙组同学的实验数据，计算出磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。

解析：

（1）甲组同学的实验中被氢氧化钠溶液吸收的是CO还原Fe3O4生成的CO2，由5.5gCO2的质量作为已知条件，根据方程式可计算出Fe3O4的质量

（2）乙组同学的实验中10g样品被CO充分还原后剩余8g固体，减少的质量为Fe3O4中氧元素的质量，利用产生的差量即可求出Fe3O4的质量。

也可以根据题中杂质不参加反应来建立等量关系，求出Fe3O4的质量。

答案：

（1）Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2

　　　　　　232　　　　　　　　176

　　　　　　x　　　　　　　　　5.5g

232/x=176/5.5g

解得x=7.25g

样品中Fe3O4的质量分数为7.25g/10g×100%=72.5%

答：

样品中Fe3O4的质量分数为72.5%

（2）设样品中Fe3O4的质量分数为x

Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2　△m

232　　　　　168　　　232-168=64

x　　　　　　　　　　　10g-8g=2g

232:

64=x:

2g

x=7.25g

样品中Fe3O4的质量分数为7.25g/10g×100%=72.5%

答：

样品中Fe3O4的质量分数为72.5%

（2）关系式法

关系式法就是根据化学式、化学方程式和溶质质量分数等概念所包含的各种比例关系，找出已知量与未知量之间的比例关系式直接列比例式进行计算的方法。

关系式法有如下两种类型．

（1）纵向关系式

经过多步的连续反应，即后一反应的反应物为前一反应的生成物，采用“加合”，将多步运算转化为一步计算 

（2）横向关系式 

①几种不同物质中含相同的量，根据该量将几种不同物质直接联系起来进行运算 

②有多个平行的化学反应即多个反应的生成物有一种相同，根据这一相同的生成物，找出有关物质的关系式，依此关系式进行计算可建华运算过程。

关系式法抓住已知量与未知量之间的内在关系，建立关系式，化繁为简，减少计算误差，是化学计算常用方法之一。

例：

碳酸氢钠（NaHCO3）俗称小苏打，是一种白色固体，是焙制糕点的发酵粉的主要成分之一，它能与稀硫酸等酸反应生成CO2，试回答：

（1）写出NaHCO3与稀硫酸反应的化学方程式

（2）如何用98%的硫酸（密度为1.84g/mL）配制980g18.4%的硫酸溶液？

（3）现将45gNaHCO3（混有KHCO3）固体粉末加入100mL稀硫酸，恰好完全反应后是气体全部逸出，固体粉末的质量与产生CO2的体积的关系如图（该状况下，CO2的密度为2g/L）所示，计算：

①求100mL稀硫酸中硫酸的质量

②若稀硫酸为120mL时，加入固体粉末为58.5g，求产生CO2的体积。

解析：

（1）书写化学方程式时注意化学方程式的配平和“↑”的书写

（2）设配制980g18．4％的硫酸溶液需98％的硫酸（密度为t．84g／mL）的体积为x，则：

x×1.84g／ml×98%=980g×18．4％，x=100mL，需水的质量为：

980g-100ml×1．84g／mL=796g；配制过程中应注意一定要把浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌

（3）由图像可以看出，45g固体粉爪与100ml稀硫酸恰好完全反应生成CO211L，11LCO2的质量为l1L×2g／L=22g，根据CO2的质量可计算出100mL稀硫酸中硫酸的质量：

由100mL稀硫酸能与45g固体粉末完全反应，可计算出120mL稀硫酸能与54g固体粉未完全反应，而加入的固体粉末为58.5g，则固体粉末有剩余，稀硫酸完全反应生成CO2气体11L，则120mL稀硫酸与54g固体粉末完全反应生成二氧化碳的体积为：

答案：

（1）2NaHCO3+H2SO4==Na2SO4+2CO2↑+2H2O

（2）将100ml98%的H2SO4沿着烧杯内壁慢慢倒入796ml水中，同时用玻璃棒不断搅拌。

（3）解：

①45g固体完全反应时生成CO2的质量m（CO2）=11L×2g/L=22g

设硫酸溶液中H2SO4的质量为x

由

（1）得H2SO4——2CO2

　　　　　98　　　　88

　　　　　x　　　　22g

x=（98×22g）/88=24.5g

②设与120mL稀H2SO4完全反应的固体粉末的质量为y

100mL/120mL=45g/y

y=54g<58.5g

所以固体粉末过量，以硫酸的量进行计算：

V（CO2）=（11L×120mL）/100mL=13.2L

答：

100mL稀硫酸中硫酸的质量为24.5g，产生的CO2的体积为13.2L。

（3）平均值法

    混合物中确定各组分的有关计算是初中化学计算中难度较大的一种题型．如混合物中各组分均能与某一物质反应且得到的产物中有同一种物质或混合物中各组成成分均含有同一种元素，要确定其成分的有天计算可用平均值法求解。

解答此类题的关键是要先找出混合物中各成分的平均值（如平均二价相对原子质节、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等），此平均值总是介于组分中对应值的最大值与最小值之间。

利用这些平均值解题的方法叫做平均值法。

下面分类进行讨论：

（1）平均二价相对原子质量法

  由金属单质组成的混合物，要判断混合物的组成或计算某一成分的质量，利用平均二价相对原子质量法计算较为快捷、准确。

解题时先设该混合物为一种纯净的二价金属，利用化学方程式或其他方法求出平