发现之旅 |
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我们知道,钠能和氯发生反应生成氯化钠,在生成物中钠原子和氯原子的个数比为1:1。 |
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氯化钠的形成 |
在氯化钠的形成过程中,可以看出,钠原子的最外电子层失去一个电子而达到稳定结构,氯原子的最外电子层得到一个电子而达到稳定结构。所以元素间相互化合的数目,决定了这种元素的化合价。而且化合价有正负之分。也就是说氯化钠中钠的化合价为+1价,氯的化合价为—1价。而且化合价有正负之分。 |
在离子化合物里,元素化合价的数值等于这种元素的一个原子得失电子的数目,化合价的正负与离子所带电荷一致。在共价化合物里,元素化合价的数值等于这种元素的一个原子跟其他元素的原子形成的共用电子对的数目。 |
深入思考 |
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元素的“化合价”是元素的一种重要性质,这种性质只有跟其他元素相化合时才表现出来。就是说,当元素以游离态存在时,即没有跟其他元素相互结合成化合物时,该元素是不表现其化合价的,因此单质中元素的化合价为“0”。例如Zn、C、H2等。
那么化合价应该怎么来表示呢?一般我们把化合价的正、负与数值标在元素符号的正上方。如:。
说明:离子的表示:元素符号的右上角先写电荷数,再写电量如:Na+, Mg2+, Cl-, SO42-。
元素化合价的表示:在元素符号的正上方先表示正、负号,再标明化合价数值。
如: 、 、 、
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在化合物里,金属元素显正价,非金属元素通常显负价,非金属跟氧化合时则显正价。氢在化合物中通常显+1价,氧通常显-2价。这是为什么呢?
1.金属元素原子的最外层电子数比较少,在化学反应中易失电子,故显正价;非金属元素的原子最外层电子数比较多,在化学反应中易得电子而显负价。但在非金属氧化物里,由于氧原子吸引电子的能力比其他非金属原子强,共用电子对偏离非金属原子,偏向氧原子,所以非金属显正价,氧显负价。 |
2.氢原子最外层只有1个电子,通常以共用一对电子的方式与其他非金属原子相结合。由于氢原子比其他非金属原子吸引电子的能力弱,共用电子对偏离氢原子,所以在共价化合物里氢通常显+1价。 |
3.在所有的非金属元素中,氧夺取电子的能力仅次于氟。氧最外层有6个电子,当氧与金属化合时,很容易得2个电子形成氧阴离子而显-2价。与其他非金属化合时,共用电子对偏向氧原子显-2价。 |
4.最外层电子数决定了该元素的最高正价和负价。例如硫原子最外层有6个电子,最高正价为+6价,(如SO3、H2SO4中硫的化合价),负价为-2价(如H2S、Na2S中硫的化合价)。 |
5.不同元素相化合时,一般都要使原子的最外层形成8个电子的稳定结构,所以最高正价与负价的绝对值之和等于8。 |
可见,元素的化合价主要是由最外层电子数决定的(有的跟次外层电子甚至倒数第三层电子也有关系)。 |
在化合物里,正负化合价的代数和为零,在单质分子里,元素的化合价为零。根据元素的化合价可以正确写出物质的化学式。 |
常见元素化合价的顺口溜之一: 氟氯溴碘钾钠银
铍镁钙锶钡和锌
硼铝为三硅为四
铜铁可变要记清。 |
常见元素化合价的顺口溜之二:一价钾、钠、氯、氢、银
二价氧、钙、钡、镁、锌
二、三铁,二、四碳
二、四、六硫要记全 |
一些常见元素和根的化合价:见下表。 |
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在化学上如写化学式、离子式、标明元素化合价或离子的电荷数时,不可忽视1的特殊性。 |
(一)1必须省略 |
①化学式系数是1时,1必须省略,因为它包含在化学式的意义里。化学式里元素符号右下角的小数字是1时,1必须省略,因为它包含在元素符号的意义里,如二氧化碳的化学式是CO2,但不能写成1C1O2;
②在写1价离子式时,习惯上要省略1,如钠离子是Na+、氯离子是Cl-,但不能写成Na1+,Cl1-;
③标出化学式里各离子所带电荷数时,若电荷数是1,则1应省略。 |
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(二)1不可省略:且1≠+1
在标明元素的化合价时,若是+1价或-1价,1不能省略。如标出食盐和水里各元素的化合价应是 ,但不能写成、或 ,因为元素化合价包括化合价的数值和正负,且有明确的含义。即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,或跟其他元素的原子形成共用电子对的数目,而元素化合价的正负则表示原子失去或得到电子,或者共用电子对偏离或偏向该种原子。 |
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学有所用 |
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元素组合中的化合价
一个分子式告诉我们两件事:一个原子的种类;一是这些原子在化合物中的数目。例如,氯化钙(CaCl2)这个分子式告诉我们:它由两种原子——钙和氯组成,而且是一个钙原子和二个氯原子结合起来的。
如果把金属钠放到盛有氯气的容器里,并且加热,那么,容器里就会有氯化钠反应,产物总是氯化钠(NaCl),而氯和镁反应生成的总是氯化镁(MgCl2)。我们把一个原子能和其他原子相结合的数目,称作它的“化合价”(原子价)。化合价的单位是以氢原子的化合价为标准,由于一个氢原子最多只能跟其他元素一个原子化合,所以是一价。
元素的化合价还呈现正负性。我们规定氢为 +1 价,那么,能与之结合的其他元素的化合价呈负价。由于一个氯原子只能与一个氢原子结合,所以氯呈-1价。依此类推,钠呈+1价,铁呈+3价。
化合价 === 氧的化合价×氧原子数。弄清了这个关系,就可以根据元素的化合价来写化合物的分子式了。例如,已经知道氧是-2价,铝是+3价,要写出氧化铝的分子式Al2O3,就比较容易了。还有这样一个规则:甲、乙两种元素化合而成的化合物里,甲元素的化合价总数必然和乙元素的化合价总数相等。以P2O5(五氧化二磷)为例,在这个分子里,磷的化合价×磷原子数 === 氧的化合价×氧原子数
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1. 下列说法正确的是( )
A.元素的化合价数值等于一个原子得失电子的数目
B.铁的化合价为零
C.水中氢气的化合价为零
D.单质铜中铜元素化合价为零,化合物中铜元素化合价为+1或+2价
答案:D
解析:对于离子化合物来说,元素的化合价数值等于一个原子得失电子的数目,而共价化合物中元素的化合价是由共用电子对的偏移程度决定,A不确切;铁元素的化合价,在单质时为零价,而在化合物中常显+2、+3价,类似的铜元素也是这样,所以B错D对;水是由H2O分子聚集而成的,不存在单质H2分子,即H2O中氢元素的化合价为+1,C错。
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2. 下列关于元素化合价的叙述,正确的是( )
A.元素化合价是一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质
B.在离子化合物里元素的化合价的数值,就是这种元素的原子得到或失去电子的数目
C.在共价化合物里,元素化合价的数值就是这种元素的一个原子跟其他元素的原子形成共用电子对的数目
D.在化合物中,金属元素显负价
E.一种元素的化合价,是一个固定不变的数值。因此,一种元素只能有一种化合价
答案:A、C
解析:化合价是元素的性质之一,它的实质是指元素形成化合物时,每一个原子得失电子数或共用电子对数,而在B中笼统地指这种元素的原子得失电子数而不讲清“这种元素的一个原子得失电子的数目”,这样是不正确的。另外,有些元素的原子形成化合物时,由于反应条件不同,同一原子既可失去电子(或电子偏离),也可得到电子(或电子偏近),因而发生变价。例如,铁可显+2价和+3价,硫可显-2价、+4价和+6价等,所以选项E也是错的。选项D也是错误的,因为在化合物中,金属元素一般显正价而不显负价,金属元素的原子在参加化学反应时倾向于失去电子来达到稳定结构,失电子的原子带正电,这种元素的化合价就显正价。
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3. 核电荷数为下列数值的各元素,能形成X2Y型化合物的是( )
A.14和10 B.6和8 C.11和8 D.12和16
答案:C
解析:由化学式X2Y可知,X与Y的化合价数值之比为1∶2,即X的一个原子所失电子数且与Y的一个原子所得电子数目之比为1∶2或形成共用电子对数目之比为1∶2。
A中Y的核外电子排布为2,8,最外层为稳定结构,不会与X化合,B中两种元素原子的核外电子排布分别为2,4和2,6,X的一个原子可形成4个共用电子对,Y的一个原子可形成两个共用电子对,数目比为2∶1,所以不会形成X2Y。C中两元素原子核外电子排布分别为2,8,1和2,6,X的一个原子失去1个电子,Y的一个原子能得到2个电子,数目比为1∶2,可形成X2Y。D中两元素原子核外电子层排布分别为2,8,2和2,8,6,X和Y的一个原子会各失、得两个电子,只能形成XY。
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4. 下列符号中,可以表示镁元素为+2价的是( )
A.Mg+2 B.
C.
D.Mg2+
答案:C
解析:离子符号和化合价的符号在书写上很容易混淆,一定要弄清两种符号的书写方法,搞清它们的区别和联系。元素化合价在标的时候与离子符号不同:离子符号是数字在前正负号在后,数字为1时不写且要标在元素符号的右上角;化合价的符号是正负号在前数字在后,数字为1时,必须写且要标在元素符号的正上方。
A中“+2”位置应在“Mg”的正上方,B中“+”号与“2”颠倒了,D中Mg2+表示的是镁离子。
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5. 下列关于化合价的说法中,正确的是( )
A.H2中H的化合价为+1价
B.H2O中氧元素的化合价为-2价
C.一种元素只有一种化合价
D.非金属元素在跟其它元素化合时,一定显负价
答案:B
解析:选项A,H2是氢气单质,氢元素没有跟其它元素化合,因此化合价应为零价。
选项B,H2O是氢元素与氧元素形成的化合物,在水分子中,氢显+1价,氧显-2价,(B)说法正确。
选项C,一种元素只有一种化合价的说法不正确。尽管有些元素只有一种化合价,但因不少元素是有几种化合价的,不能以部分代替整体。
选项D,说法不正确。非金属元素在跟金属元素化合时显负价,但非金属元素与非金属元素化合时,也可能显正价也可能显负价。如硫在跟氢化合生成的硫化氢H2S中硫就显负价,而硫在跟氧化合时,生成的二氧化硫中显+4价,生成的三氧化硫时显+6价。
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6. 下列有关化合价的说法中正确的是( )
A.在NaCl和HCl里,都是氯元素的1个原子得到1个电子,所以氯元素均为-1价
B.在H2中,氢元素显+1价
C.一种元素在同一种化合物里,可能显不同的化合价
D. 非金属元素在化合物里一定显负价
答案:C
解析:氯化氢是共价化合物,氢原子与氯原子是通过共用电子对结合的,由于氯原子得电子能力比氢原子强,所以共用电子对偏向氯原子一方,偏离于氢原子一方,所以氯元素相应地显-1价,而在氯化钠中,氯原子得到钠原子给的一个电子后成为氯离子而带1个单位的负电荷,氯元素的化合价为-1价,所以在NaCl与HCl中,氯元素虽均为-1价,但其含义不同,因此A是错的。
H2为单质,单质里元素的化合价为零价,所以B是错的。
同一种元素在同一化合物里,可能处在不同的原子团里,其化合价可以不同。例如,氮在NH4NO3里,前者在铵根里,其化合价为-3价,后者在硝酸根里,其氮元素的化合价为+5价,因此C项是正确的。
非金属元素在化合物里不一定显负价,例如,在SO3中硫元素的化合价为+6价,只有非金属元素与氢或金属相化合时,才能只表现为负价,所以D项是错误的。
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7. A元素的原子最外层上有6个电子,B元素的原子最外层上有3个电子,则A与B所形成化合物的化学式为( )
A.
AB2 B. A2B
C.
B2A3 D.
B3A2
答案:C
解析:本题考查原子结构及不同元素形成化合物的有关知识。A元素原子最外层有6个电子,在化学反应中易得2个电子,形成8个电子的稳定结构,此时A显-2价,B元素原子最外层有3个电子,在化学反应中一般易失去3个电子,此时B元素显+3价。这样A要得到2个电子,B要失去3个电子,故化合物中A要有3个原子,B要有2个原子,根据化合价原则,其化合物应为B2A3 。因此正确选项为C。
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