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初中化学:物质组成之化学式与化合价
【考点梳理】
考点一、化学式
1.化学式的意义：
化学式的意义 | 以CO2为例说明 | |
宏观上 | 表示一种物质 | 表示二氧化碳这种物质 |
表示该物质由哪些元素组成 表示组成元素的质量比 | 表示二氧化碳由碳元素和氧元素组成 m (C)∶m (O)=3∶8 | |
微观上 | 表示该物质的一个分子 | 表示一个二氧化碳分子 |
表示该物质的构成 | 表示一个二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成 | |
表示该物质的一个分子中原子个数比 | n (C)∶n (O)=1∶2 |
2.化学式的读写方法：
物质类型 | 化学式的写法 | 化学式的读法 | ||
单质 | 金属 |
| 元素名称：Fe——铁 | |
稀有气体 | “某气”：He——氦气 | |||
非金属 | 固态 | 元素名称：S——硫 | ||
气态 | 在元素符号的右下角写一小数字表示。如：氧气——O2、氮气——N2、臭氧——O3 | “某气”：O2——氧气 | ||
化合物 | 氧化物 | 氧元素符号在后，另一元素符号在前。如：CO2、CuO等 | 从后向前读作“氧化某”，如：CuO——氧化铜；有时需读出原子个数，如：Fe3O4——四氧化三铁 | |
由金属元素和非金属元素组成的化合物 | 非金属元素符号在后，金属元素符号在前。如：ZnS、KCl等 | 从后向前读作“某化某”，如：ZnS——硫化锌；有时需读出原子个数，如：FeCl3——三氯化铁 | ||
【要点诠释】
1.当表述物质组成和构成时要“宏观对宏观”“微观对微观”“个数对个数”。如CO2由碳元素和氧元素组成，1个CO2分子由1个碳原子和2个氧原子构成。也可简单记忆为“见分子用原子，不见分子用元素”。
2.化学式书写规则：书写步骤可概括为：正左、负右、标价、化简、交叉、检查。
（1）一般正价元素在前，负价元素在后（CH4和NH3例外），每种元素的原子数写在符号右下角。
（2）化学式中原子（原子团）个数比一般是最简整数比，元素正负化合价代数和为零。
（3）化学式中原子团个数不为1时，原子团必须加括号。如Ca(OH)2、Mg(NO3)2等。
考点二、化合价
1.元素化合价的表示方法：标化合价时，先写“+”或“－”号，再写化合价的数值，标在元素符号的正上方。如：
、
、
。
2.化合价规则：
（1）在化合物中各元素化合价代数和为零。如：
。
(+1)+(+7)+(－2)×4=0。
（2）单质中元素的化合价为零。如
、
。
（3）在原子团形成的离子中，各元素的化合价代数和等于离子所带电荷数。如：SO42－。
(+6)+(－2)×4=－2。
3.常见元素的化合价:
(1)氢元素通常显+1价，氧元素显－2价。例如：
。
(2)金属元素一般显正价。例如：
。
(3)非金属与氢或金属化合时，非金属显负价；非金属与氧元素化合时，非金属显正价。例如：在
、
、
中，硫、氯、磷三种元素的化合价分别为－2、－1和+5。
(4)许多元素具有可变化合价。例如：Fe有0、+2、+3价；Cl有－1、0、+1、+3、+5、+7价；硫有－2、0、+4、+6价。
(5)Fe3O4可看成
。
4.化合价的应用：
（1）根据化合价求化合物的化学式。
（2）根据化学式求元素的化合价。
【要点诠释】
1.元素化合价记忆法：
（1）化合价、化学式联系记忆法。如记住了SO2和SO3就记住了硫元素有+4价和+6价。
（2）读写记忆法。如读三氧化二铁和氧化亚铁就记住了铁元素有+3价和+2价。
（3）借助元素周期表记忆。在A族中，元素的最高正价与族序数相同。如镁是第ⅡA族元素，所以镁元素的最高正价为+2，氯元素是第ⅦA族元素，氯元素的最高正价为+7。最低负价（指非金属元素）为：族序数－8。如：氯元素的最低负价为：7－8=－1。
（4）口诀记忆法。
口诀一：常见元素的化合价口诀
一价氢氯钾钠银，二价氧钙钡镁锌，三铝四硅五氮磷，二、三铁，二、四碳，二四六硫都齐全，铜汞二价最常见，莫忘单质零价现。
口诀二：常见原子团的化合价口诀
一价铵、硝、氢氧根、高锰酸根、氯酸根；二价碳酸、硫酸、锰酸根；三价只有磷酸根。通常负价除铵根。
2.元素化合价的表示方法与离子符号书写的区别：
元素化合价的标法 | 离子符号的写法 | |
标写位置 | 标在化学式元素符号正上方 | 写在元素符号的右上角 |
正、负写法 | 符号前，数字后 | 数字前，符号后 |
“1”的使用 | “1”不可省略 | “1”通常省略不写 |
原子团的写法 | 在原子团上方写该原子团的根价 | 在原子团右上角标写所带的电荷数 |
3.判断反应中反应物到生成物某些元素的化合价变化：
（1）复分解反应中所有的元素化合价均没有发生变化， 如：
，元素化合价没有变化。
（2）有些反应中元素化合价有变化，如：
，锌元素的化合价升高，氢元素的化合价降低。
考点三、化学式的计算
1.根据化学式计算的方法：
（1）公式法
根据化学式所表示的意义，可推导出下列计算公式（以化合物AmBn为例）：
①相对分子质量=A元素的相对原子质量×m+B元素的相对原子质量×n。
②A、B元素的质量比：
③A元素的质量分数为：
或（A元素的质量÷化合物AmBn的质量）×100%
④A元素的质量=化合物AmBn的质量×A元素的质量分数
⑤混合物中，某物质的质量分数为：
(2)关系式法
利用化合物与组成该化合物各元素之间存在的质量关系来列式解题的方法。如Fe2O3和组成它的元素Fe、O之间的关系为：Fe2O3～2Fe～3O，即：Fe2O3～2Fe～3O的质量比为160∶112∶48。运用这种关系建立关系式：Fe2O3～2Fe～3O，可起到简化计算过程的作用。
2.基本计算类型（以Fe2O3为例）：
计算物质的相对分子质量 | Fe2O3的相对分子质量==56×2+16×3==160 |
计算组成物质的各元素质量比 | Fe2O3中各元素的质量比是：铁元素：氧元素==（56×2）：（16×3）==7:3 |
计算物质中某元素的质量分数 | Fe2O3中Fe的质量分数==【56×2/(56×2+16×3)】×100% ==（112/160）×100%==70% |
计算一定量化合物中某元素的质量 | 例：50吨Fe2O3 中含铁元素多少吨？ 解：【50吨×56×2/(56×2+16×3)】×100%==50吨×70%==35吨（答略） |
【要点诠释】
1.与物质纯度有关的计算：
混合物中与某物质的质量分数、物质纯度有关的计算，我们主要是掌握有关样品的计算，此处的样品指的是主要成分为某一化合物并含有少量杂质的混合物，有关样品的计算可用公式表示为：
样品中纯净物的质量分数×纯净物中某元素质量分数=样品中某元素质量分数
注意：①样品中纯净物的质量分数就是样品的纯度。
②公式中的“纯净物中某元素质量分数”，根据化学式可以直接求出，属于间接已知量。
③样品中纯净物的质量分数与样品中某元素的质量分数不能混淆。
2.物质质量比与分子个数比互换：
如：SO3、SO2、O2三种物质的质量比为5∶4∶2，则其分子个数比为________。
解：SO3、SO2、O2的分子个数比为：
3.化学反应中物质产量的化学式计算法和方程式计算法：
一种物质经化学反应后产物的产量可利用化学式计算，也可利用化学反应方程式计算。如18 g水经完全电解可得氧气多少，可利用水的化学式计算：
m(O2)=18 g×88.9%=16 g
也可利用化学反应方程式计算：
2H2O
2H2↑+O2↑
3632
18 gx
x=16g
但利用H2O2分解制取氧气两种方法计算结果不一样。
H2O2中含氧元素的质量分数为
，34 g H2O2完全分解产生的氧气质量为34 g×94%=32 g。如果用化学方程式计算氧气的产量为：
2H2O2 2H2O+O2↑
6832
34 g16 g
经分析H2O2可分解成H2O和O2，H2O2中的氧元素没有完全进入氧气，一半留在了H2O中。
工业酒精中常含有甲醇，甲醇有剧毒，不能食用，其分子结构可用如图所示的模型表示。下列有关甲醇的叙述中，错误的是（）
A．甲醇的化学式为CH4O
B．甲醇的相对分子质量为32
C．甲醇中C、H、O三种元素的质量比为1∶4∶1
D．甲醇中氧元素的质量分数为50％
【答案】C
【解析】从甲醇的结构模拟图可以看出，每个甲醇分子中有1个碳原子、1个氧原子、4个氢原子；根据相对分子质量的计算方法可以求出其相对分子质量是32；在甲醇中碳、氢、氧三种元素质量比为3：1：4，甲醇中氧元素质量分数为50％。
现有只含Cu、O两种元素的固体样品9.0 g，测得Cu的质量为8.0 g。已知Cu的氧化物有CuO和Cu2O，下列说法正确的是（）
A．固体样品的组成只有两种情况
B．固体样品一定是CuO和Cu2O的混合物
C．固体样品可能是Cu2O
D．若固体样品由两种物质组成，则其中一种物质的质量分数为44％
【答案】CD
【解析】此题给出元素的质量，推测物质的组成。解题的关键在于寻找元素的质量与原子个数之间的关系。元素的质量与原子个数之间存在等比例关系。由题知，Cu元素质量为8.0 g，则固体样品中O元素质量为1.0 g，则Cu、O原子个数比为
，即固体样品中Cu、O元素的组成为Cu2O。固体样品可能为纯净的Cu2O，也可能是Cu和CuO或Cu、Cu2O、CuO，但不可能是CuO和Cu2O组成的混合物。如固体样品是由两种物质组成，则为Cu和CuO的组合。设固体样品中Cu的质量为x，则CuO的质量为（9.0 g－x），由题知，
，x=4 g，即Cu在固体样品中的质量分数为
。
