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第27课时 元素符号与化学式
元素在元素周期表中的位置分布及有关同位素原子的
相关计算
例1 光合作用释放的氧气来自原料CO2还是H2O呢?科学家鲁宾和卡门曾对这个问题进行了研究。在实验中他们利用18O作为标记物,制备了三份相同浓度的碳酸氢盐溶液,三份溶液的碳酸氢盐和水都含有不同的18O百分比,将小球藻放入这三种溶液并光照,然后分析产生的氧,得出结论:光合作用产生的氧来自水。资料:
Ⅰ.中子数为8的氧原子可用16O来表示,18O是表示中子数为10的氧原子;自然界的氧气在标准状况下的密度为1.43千克/米3,其中16O占99.76%(可视为100%)。
Ⅱ.碳酸氢盐给小球藻的光合作用提供全部的CO2,而且不产生水。
Ⅲ.在相同的温度和压强下,相同体积的气体具有相同的分子数。
(1)18O标记物和16O都属于氧元素,其位置大致在元素周期表的
_______方。
(2)如图是三个实验中,在水、碳酸氢盐、氧气各物质中18O所占氧元素的比例,请根据实验过程和结论,在虚线框内完成第三个实验的碳酸氢盐和氧气中18O百分比的条形图。
右上
(3)鲁宾和卡门通过测生成氧气的密度来确定氧气中18O的含量。
若有一瓶氧气,只含18O和16O且个数比为1∶1,结合资料,计算
在标准状况下该瓶氧气的密度是_______千克/米3。
1.52
【解析】(1)对照元素周期表,氧元素在第二周期倒数第三列。(2)控制变量法,实验3的变量为碳酸氢盐中的18O,需控制水,氧气中18O含量相同。(3)16O相对原子质量为16,18O相对原子质量为18,一瓶氧气,只含18O和16O且个数比为1∶1,则相当于该瓶氧气中氧原子的相对原子质量为17,故密度ρ=1.43千克/米3÷16×17=1.52千克/米3。
1.2019年是门捷列夫元素周期表诞生150周年。某拓展小组模仿门捷列夫用扑克牌寻找元素规律的方法,对部分元素进行排列,位置如图所示。
(1)根据规律,图中钠元素扑克牌应放入的位置是___(填序号)。
(2)根据现代元素周期表的排序规律,下列变化过程中甲、乙、
丙三种原子所属的元素,在表中的位置分别是________________
_________________。
③
甲、乙都在H的位
置,丙在He的位置
化学式的意义
例2 丁基锂(C4H9Li)是橡胶合成工业中一种常用的试剂。白色粉末,熔点-95℃,沸点80℃,遇水、空气均易自燃。下列关于丁基锂的说法正确的是( )
A.丁基锂是由4个碳原子、9个氢原子、1个锂原子构成的
B.丁基锂中碳元素质量分数为75%
C.丁基锂运输或使用过程中如果发生燃烧,可以用水浇灭
D.丁基锂是有机高分子化合物
【解析】A项应该说一个丁基锂分子是由4个碳原子、9个氢原子、1个锂原子构成的,而不能说物质是由多少个原子构成;B项直接根据化学式计算可得;C项由题给信息可知丁基锂遇水、空气均易自燃,不能用水浇灭;D项丁基锂不是有机高分子化合物,有机高分子化合物是指其相对分子质量在几万以上。
2.银杏果中含有银杏酸(化学式为C22H34O3),下列有关银杏酸说法正确的是( )
A.从宏观上看:银杏酸分子由碳、氢、氧三种元素组成
B.从微观上看:银杏酸由22个碳原子、34个氢原子和3个氧原子构成
C.从类别上看:银杏酸属于有机化合物
D.从质量上看:银杏酸中碳元素和氢元素的质量比为11∶17
化学式与化合价的关系
例3 如图表示元素化合价与物质类别的关系。若它表示氮元素的部分关系图。则:
(1)A点对应的物质类别是_____;B点表示物质的化学式为___。
(2)某化合物的化学式为KNO3,它代表的点是____(填字母);
写出由D点表示的物质与水发生反应生成E的化学方程式:
__________________。
单质
NO
F
N2O5+H2O===2HNO3
【解析】(1)A点氮元素的化合价为0,对应的物质类别是单质;B点氮的氧化物中氮元素的化合价为+2价,氧元素通常显-2价,故B点表示物质的化学式为NO;(2)KNO3属于盐;KNO3中钾元素显+1价,氧元素显-2价,根据化合物中各元素正负化合价代数和为0可得氮元素的化合价为+5价,故它代表的点是F;D点表示+5价氮的氧化物N2O5,E点表示的酸中氮元素显+5价,即为HNO3;N2O5与H2O反应生成HNO3,反应的化学方程式为N2O5+H2O=== 2HNO3。
3.化学用语是学习化学的重要工具。请用适当的化学用语填空。
(1)在汞、水、氯化钠三种物质中,由原子直接构成的物质是
___________。
(2)2个镁离子 ______。
(3)人体缺少必需的元素会影响健康,贫血通常需要补充的元素是
_____。
(4)已知氮元素的一种化合价为+4价,请写出其氧化物的化学式
_____。
汞(或Hg)
2Mg2+
Fe
NO2
有关化学式的计算
例4 嘌呤是合成DNA的主要物质,广泛存在于细胞核中,嘌呤的化学式为C5H4N4 , 在人体内会被氧化成尿酸,血液中尿酸含量过高容易引起痛风。
(1)嘌呤的相对分子质量为______。
(2)嘌呤中碳元素和氢元素的质量比为 ______。
(3)尿酸主要通过_______(器官)形成的尿液排出体外。
120
15:1
肾脏
(4)对于以上材料,以下观点或者推论正确的 _____。
A.尿酸过高的人,应该控制高嘌呤食物的摄入
B.嘌呤是合成DNA的主要物质,动物性食物和植物性食物中都含嘌呤
C.嘌呤是合成DNA的主要物质,摄入嘌呤会引起人体遗传物质的改变
A、B
【解析】(1)根据化学式 C5H4N4 可知,嘌呤的相对分子质量为:12×5+1×4+14×4=120。(2)嘌呤中碳元素和氢元素的质量比为:(12×5)∶(1×4)=15∶1。(3)尿酸主要通过肾脏形成的尿液排出体外。(4)A.嘌呤在人体内会被氧化成尿酸,因此尿酸过高的人,应该控制高嘌呤食物的摄入,故A正确; B.嘌呤是合成DNA的主要物质,动物性食物和植物性食物中都含嘌呤,故B正确; C.嘌呤是合成DNA的主要物质,摄入嘌呤不会引起人体遗传物质的改变,但是会引起痛风,故C错误。
例5 近年来,因建设“PX”项目而引发的争议
时有发生。PX是一种重要的化工原料,从化纤织
物到食品包装,从医疗设备到家用电器,都要用
到它的合成产物。PX的化学名称为对二甲苯,它
是一种低毒化合物,毒性略高于酒精。请回答下
列有关问题:
(1)对二甲苯的分子结构模型如图所示,其中“ ”代表碳
原子,“ ”代表氢原子。试根据分子模型写出对二甲苯的化
学式:_______。
(2)计算对二甲苯中各元素的质量比:C∶H= ______。
C8H10
48∶5
(3)PX项目之所以会引发各种争议,源于人们对它认识的局限性。
结合题干信息,在下列各种观点中,选出你认同的一种观点____
(填字母)。
A.PX是一种重要的化工原料,应该大力发展PX项目
B.在环保评估可行且监管到位的情况下,可以发展PX项目
C.化工项目一定会产生污染,应该禁止PX项目
B
【解析】(1)根据分子模型写出物质的化学式,清点好构成分子的各原子的个数,同时要特别注意各原子的个数不能进行约简,因为化学式的书写第一位是以事实为基础,题目给予的信息就是事实,一个对二甲苯的分子是由8个碳原子和10个氢原子构成,故化学式为C8H10,另外有机化合物中由碳氢元素组成的物质,化学式中一般是碳前氢后。
(2)C∶H=(12×8)∶10=48∶5。
(3)命题角度是要引导学生关注身边的科学,解题的角度,是要结合题目给予的信息,如“建设PX项目而引发的争议时有发生”,但“PX又是一种重要的化工原料”,且“是一种低毒的化合物”,比较三个选项,可发现A、C选项的观点都趋于绝对化,不如B选项的观点叙述严谨,所以认同B观点。
4.儿童缺锌会引起食欲不振、发育不良等症状。如图为某补锌口服液说明书的部分信息,回答下列问题:
(1)葡萄糖酸锌由_____种元素组成。
(2)葡萄糖酸锌中碳、氢元素的质量比为 _______。
四
72∶11
(3)为满足儿童身体正常的需要,在某一时间段需要适量补锌。
若儿童1千克体重每日需要0.5毫克锌,每天从食物中只能摄入
所需锌的一半。体重为20千克的儿童,理论上一天还需服用该
口服液多少支? ____。
1支
5.覆盆子果实含有丰富的维生素、少量水杨酸以及钙、钾等元素,有“黄金水果”的美誉。其中的水杨酸常温下稳定,加热易分解,微溶于水,其水溶液呈酸性。
(1)覆盆子果实中的钙、钾等元素是以 _______( 填“单质”
或“化合物”)的形态存在。
(2)水杨酸(C7H6O3)中碳元素和氧元素的质量比为 _____。
(3)水杨酸的上述性质中,属于物理性质的是 _________。
(4)水杨酸的水溶液中一定存在的阳离子是 ___。
化合物
7∶4
微溶于水
H+
化学符号表示的意义
例6 对下列化学用语中数字“2”含义的说法正确的是( )
①2H ②2NH3 ③SO2 ④ ⑤Mg2+ ⑥2OH- ⑦H2O
A.表示离子个数的是⑤⑥
B.表示分子中原子个数的是③⑦
C.表示离子所带电荷数的是④⑤
D.表示分子个数的是①②
【解析】化学符号周围一共有6个位置可以书写数字,左上为质量数(即质子数+中子数),左下为质子数,这两个位置中考不要求,但其余四个位置都是重要考点:正上方表示化合价,右下角表示一个微粒中所含原子个数,正前方表示整个微粒的数目。明确化学符号周围数字表示的意义,就能顺利解答本题。A.⑤不能表示离子个数,表示的是每个镁离子带2个单位正电荷;B.③中的2表示每个二氧化硫分子含有2个氧原子,⑦中的2表示每个水分子含有2个氢原子;C.④表示氧化铜中铜元素化合价是+2,⑤表示每个镁离子带2个单位正电荷;D.①表示2个氢原子,②表示2个氨分子。
例7 由我国自主研发的深海载人潜水器球壳于2019 年建造完成并通过验收。球壳用被称为“海洋金属”的钛合金作为制造材料。钛合金不仅强度高而且具有弹性。下图为钛元素在元素周期表中的部分信息。
(1)钛原子的质子数为_____。
(2)Ti除了表示钛元素、一个钛原子之外,还能表示_______。
(3)钛元素的化合价为+4价时,其对应的氧化物被认为是现今
世界上性能最好的一种白色颜料。它的化学式为______。
22
钛单质
TiO2
【解析】(1)元素周期表中的每一格所包含的信息:左上角为元素序号,即核电荷数,右上角为元素符号,中间为元素名称,下方为相对原子质量。(2)元素符号表示的意义:Ti除了表示钛元素、一个钛原子之外,因为钛是金属元素,金属单质化学式直接用元素符号表示,故Ti还可以表示钛单质(或钛这种物质)。(3)根据化合价书写化学式,钛的氧化物为TiO2
6.用适当的数字和符号填空:
(1)3个氮分子:_____;
(2)4个硫酸根离子: ______;
(3)硫酸亚铁: _____;
(4)氯化银: _____;
(5)碳酸钠: ______;
(6)硝酸铵在水溶液中电离出两种离子的符号:___________;
(7)标出氢氧化铁中铁元素的化合价:_______。
3N2
4SO42-
FeSO4
AgCl
Na2CO3
NH4+、NO3-
7.2019年诺贝尔化学奖颁发给了在锂电池领域作出重大贡献的吉野彰等三位科学家,分析回答下列问题:
(1)图甲是元素周期表中锂元素的相关信息,可知锂元素的原子
核电荷数是____。
(2)图乙表示锂原子转变为锂离子的过程,锂离子符号可表示为
______。
3
Li+
通过符号、模型认识物质的组成与结构
例8 二氧化碳和二氧化硫都是由AB2型分子构成的物质,但分子中A原子和B原子的空间位置不同,其模型如图所示。根据此模型,下列叙述错误的是( )
A.两种物质都由两种元素组成
B.两种物质中碳元素和硫元素化合价相同
C.两种物质的化学性质相同
D.分子中原子空间位置不同是因为A原子种类不同
【解析】A.由分子构成可知,两种物质都由两种元素组成 ,不符合题意; B.由化合物中元素化合价代数和为0,可知两种物质中碳元素和硫元素化合价都是+4价,不符合题意; C.物质的结构决定性质,两种物质的分子构成不同,则化学性质不相同 ,符合题意; D.分子中原子空间位置不同是因为A原子种类不同 ,不符合题意。
8.下图是硫在氧气中燃烧过程的微观示意图。
(1)构成硫与氧气的微粒分别是 _______________。
(2)由甲、 乙、 丙微粒分别构成的物质中属于氧化物的是___。
硫原子和氧分子
丙
9.“宏观—微观—符号”之间建立联系,能帮助我们更好地认识物质的本质。浓度为75%的酒精常用作防疫消毒液,其有效成分是乙醇,如图是工业上在一定条件下制取乙醇的微观示意图。下列叙述中不正确的是( )
A.符号分析:乙的化学式为CO2
B.宏观分析:甲物质由2种元素组成
C.微观分析:一个丙分子由9个原子构成
D.基本反应类型分析:该反应属于化合反应
具体物质的组成元素及元素质量分数的计算
例9 “青团”是台州的一种传统食物。在“青团”制作过程中,需要往糯米粉中添加艾草(或艾草汁)。艾草含有侧柏莲酮芳香油(C10H10O),侧柏莲酮芳香油是一种淡黄色液体,具有香脂香气,所以“青团”具有独特风味。
(1)侧柏莲酮芳香油由____种元素组成。
(2)7.3g侧柏莲酮芳香油中碳元素的质量为______g。
(3)侧柏莲桐芳香油在氧气中完全燃烧的产物是 _____________
____________。
3
6.0
二氧化碳和水
(或CO2和H2O)
10.建立适当的模型来反映和代替客观对象,可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的事物。
(1)图甲是水分子的电解模型图,根据质量守恒定律可判断该模型图中缺少了一个____。
(2)图乙是水中各元素质量分数模型,请在图丙中建立甲烷(CH4)中各元素质量分数模型。
B
混合物中某元素质量的计算
例10 最近,中央电视台播出了一档纪录片《源味中国》,介绍我国“最好吃”的土豆产自山西省岚县。岚县的平均海拔超过1500米,昼夜温差大,且日照充足、土壤含钾高。这里种出来的土豆,蛋白质、淀粉含量高,富含优质膳食纤维。请回答:
(1)岚县的土壤含钾高,指的是含钾_______(填“物质”“元素”或“原子”)高。
元素
(2)实验测得每100克岚县土豆中含氮元素质量为0.768克,氮元素存在于蛋白质中,若岚县土豆含有的蛋白质均以赖氨酸(C6H14N2O2)计,则100克该土豆中含有多少克赖氨酸?(写出计算过程)
(3)请你分析岚县土豆产量高,富含淀粉的原因。
答:岚县日照充足,白天利于进行光合作用,产生较多的淀粉;晚上温度较低,呼吸作用较弱,消耗的淀粉相对减少,淀粉积累多;主要食用土豆的茎,土壤中富含钾元素,且钾可以使植物茎秆变得粗壮,有利于土豆的高产。
11.2021年5月31日是第34个世界无烟日。香烟的烟气中含有几百
种有毒物质,其中一氧化碳能与血红蛋白结合,可能导致人体缺氧
窒息。血红素是血红蛋白分子上的主要稳定结构,为血红蛋白、肌
红蛋白等的辅基,其分子式是C34H32N4FeO4。请回答下列问题:
(1)血红素中C、N、O三种元素的质量比为 _________。
(2)经测定,血红蛋白中铁的质量分数为0.335%,每个血红蛋白分
子中含有n个铁原子,则血红蛋白的相对分子质量可用含n的代数
式表示为_________(不必化简)。
51∶7∶8