第1节 模型、符号的建立与作用
一、模型
(一)模型的概念
模型是用来显示复杂事物或过程的一种表达形式;也可以指根据实验、图样放大或缩小而制成的样品,如一个模型可以是一幅图、一张表或计算机图像,也可以表示一个复杂对象或过程的示意等。
(二)建立模型的原因(模型的作用)
通过建立模型帮助认识和理解一些无法直接观察到的事物。如细胞太小,无法观察,人们建立细胞模型;为了宏观获取整个楼盘样貌而建立的楼盘模型;为方便人们了解人体内部结构而建立的各种器官模型;为了了解事物的发生过程而制造的月相图。
(三)模型的分类
物体的复制品 公式 图 表 计算机图像 复杂对象、过程的示意
地球仪、房地产模型、航模等 S=vt、S=πr2 心电图、路程-时间图等 日程表、课程表等 Flash动画等 日食、月食
(四)模型的应用
(1)物质构成模型
(2)水的状态变化模型
图所示为液态水和气态水的状态模型,从这个模型中我们能获得的信息:
①水分子的形状和大小在变化过程中没有改变。这个模型是用来表示一个过程的,强调的是过程中有哪些变化。我们在观察模型时,要注意观察模型的形状和大小。
②水分子间的距离发生了改变。比较前后过程中变化的量是观察模型的重点,因为变化的量往往揭示了某种规律。
(3)水电解模型
水分子分解为氢原子和氧原子,两个氢原子结合成一个氢分子, 两个氧原子结合成一个氧分子。通过此模型我们可知化学变化过程中分子分裂为原子,原子结合成新物质的分子。
二、符号
(一)符号
(1)符号的概念:指具有一定意义的图形、文字。
(2)符号的作用
①能简单明了地表示事物。
②可以避免由于事物外形不同而引起的混乱。
③可以避免由于表达事物的文字语言不同而引起的混乱。
(二)几种常见符号简介
符号能简明地表示事物,在生产、生活、各学科研究中被广泛地使用。
(1)常见的数学符号:加、减、乘、除(+、-、x、÷),平行(//),数的平方(n2)等。
(2)常见的天气符号:
(3)常见的物理符号:力(F)重力(G)电流(I)、电阻(R)、电压(U)等
【能力拓展】模型与符号的区别:一般来说,单个的字母是符号;而由字母组成的公式或化学方程式则是模型,因为公式或化学方程式表示的是复杂的对象或过程。符号是人为规定、被人们所广泛接受的,而模型是忠于原型,反映和代替客观对象,揭示其形态、特征和本质的。
第2节 物质的微观粒子模型
一、构成物质的粒子模型
(一)分子由原子构成
(1)分子变化实例
生活中水烧开了从水壶口冒出热气,壶中的水不断减少是水汽化的过程,此过程中无新物质生成,属于物理变化。从微观角度解释,水是由水分子构成的,水汽化过程中,水分子没有发生变化,只是分子间的空隙变大。
水在电解时生成了新物质氢气和氧气,发生的是化学变化。从微观角度解释,一个水分子分解为两个氢原子和一个氧原子,每两个氢原子结合成一个氢分子,每两个氧原子结合成一个氧分子,即电解水时,水分子变成了氢分子和氧分子。
(2)分子、原子定义
通过水电解微观示意图可知:
①分子是由原子构成的。
②化学变化中,分子的种类发生变化,变成了新物质的分子,分子的性质也就发生了变化。因此,对于由分子构成的物质而言,分子是保持物质化学性质的最小微粒。
③原子的种类和数量没有发生变化,即化学变化中,原子不可分。因此,原子是化学变化中的最小微粒。
(3)分子和原子都能构成物质
分子和原子都是构成物质的微粒。有的物质由分子构成,如水、氢气、氧气、二氧化碳、甲烷等物质都是由分子构成的;有的物质是直接由原子构成的,由原子构成的物质主要有三类:金属、稀有气体和某些固态非金属(如碳、硅等)。
(二)分子的种类
(1)分子可以由同种原子构成,也可以由不同种原子构成。如氢气分子、氧气分子、臭氧分子都是由同种原子构成的,二氧化碳分子、甲烷分子等都是由不同种原子构成的。
(2)不同数量的同种原子可以结合成不同的分子。如一个氧气分子由两个氧原子构成,一个臭氧分子由三个氧原子构成。
(3)不同种原子以不同的原子数量可以结合成不同的分子。如水分子和过氧化氢分子都是由氢原子和氧原子构成的,一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成,一个过氧化氢分子由两个氢原子和两个氧原子构成,一氧化碳分子和二氧化碳分子也是这种情况。
由此我们可以得出,分子的种类由原子的种类和数量决定。
一种分子只能构成一种物质,那么一种原子也只能构成一种物质吗 我们看以下两种物质:
金刚石 石墨
金刚石、石墨都是由碳原子构成的,由于碳原子的排列方式不同,造成它们的内部结构不同,它们的物理性质和用途也不同,金刚石坚硬无比,可做钻头和刻刀,而石墨质软且有滑腻感,可用于制作铅笔芯和高温润滑剂。由此我们可知,同种原子可以以不同的结构构成不同的物质。
(三)分子和原子的区别与联系
分子 原子
不同点 在由分子构成的物质中,分子是保持物质化学性质的最小粒子,分子在化学变化中可以再分 原子是化学变化中的最小粒子,原子在化学变化中不能再分
相同点 ①质量和体积都很小; ②都在不停地做无规则运动; ③微粒间都有空隙;④同种微粒性质相同,不同种微粒性质不同; ⑤都能直接构成物质
联系
【能力拓展】用分子的观点解释物质的变化
①物理变化:分子本身不变,只是构成物质的分子间的空隙发生变化
②化学变化:分子本身发生变化,变成更小的微粒-原子,而原子又结合成新的分子。
二、粒子的大小与质量
分子和原子都有一定的质量和体积。
(1)分子和原子的体积都很小,原子半径一般在10-10米数量级。如碳原子半径为0.6x10-10米。
(2)分子和原子的质量也非常小。1个碳原子的质量约为1.9939x10-26千克。
(3)不同种类的分子和原子质量不同,体积也不同。
(4)一个分子的质量等于该分子中各原子的质量之和。
【能力拓展】不能认为所有分子的质量和体积一定大于原子的质量和体积,只能理解为分子的质量和体积一定大于构成这种分子的原子的质量和体积。某些原子比某些分子大,例如,一个氧原子的质量约为一个氢分子质量的8倍。
第3节 原子结构的模型
一、原子结构模型的建立
(一)原子结构模型的建立
时间 模型类型 科学家 模型说明 建立模型的依据
1803 实心球模型 道尔顿(英国) 认为原子是一个实心球体 猜测
1897 枣糕模型(又叫西瓜模型) 汤姆生(英国) 原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球体内,电子像面包里的葡萄干那样镶嵌其中 汤姆生发现电子,且测得电子带负电,而原子显电中性
1911 核式结构模型(又叫行星模型) 卢瑟福(英国) ①原子的大部分体积是空的②在原子的中心有一个很小的原子核③原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间绕核运动 a粒子轰击金属箔实验
1913 分层模型 玻尔(丹麦) 电子在原子核外空间的一定轨道上分层绕核做高速的运动 带负电的电子只能在原子内的一些特定稳定轨道上运动
建立模型往往需要有一个不断完善 、不断修正的过程,以使模型更接近事物的本质。
(二)原子的构成
原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的核外电子构成的。电子在原子核外空间做高速运动,一个电子带一个单位负电荷,原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷总数相等,电性相反,因此原子呈电中性。(三)原子核与原子大小的比较
原子很小,原子核更小。原子核的半径大约是原子半径的十万分之一,原子核的体积虽然很小,但它几乎集中了原子的全部质量。
【能力拓展】卢瑟福的a粒子轰击金属箔实验
如图所示,a粒子是一种带正电荷的粒子,用它轰击金属箔,发现多数x粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向,但有极少数a粒子发生了较大角度的偏转,甚至有个别的a粒子被弹回。实验结论:
①原子核体积很小,原子内部有很大空间,所以大多数a粒子能穿透金箔;
②原子核带正电,a粒子途经原子核附近时,受到斥力而改变了运动方向;
③原子核的质量比a粒子大得多,当a粒子碰到体积很小的原子核时被弹了回来。
二、揭开原子核的秘密
(一)原子核的构成
(1)原子核是由更小的两种粒子一质子和中子构成的(氢原子除外)
(2)原子核带正电,原子核中一个质子带一个单位正电荷,中子不带电;核外电子带负电,一个电子带一个单位负电荷。而原子呈电中性,因此质子数 = 核外电子数。
(3)科学上把原子核所带的电荷数称为核电荷数。核电荷数 = 质子数。
(二)构成原子的各种粒子之间的关系
(1)原子中,核电荷数=质子数=核外电子数。如氧原子核内有8个质子,则氧原子核带8个单位正电荷(即+8), 即核电荷数为8,而核外电子数也为8。
(2)中子数不一定等于质子数。如钠原子的质子数为11,中子数为12,两者并不相等。
(3)原子核内一定有质子, 但不一定有中子。如普通氢原子核内只有1个质子而没有中子。
(三)质子、中子和电子的质量比较
原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小,原子的质量主要集中在原子核上。
(四)构成质子和中子的粒子
科学家又对质子和中子的构成进行了研究,发现质子和中子都是由更微小的基本粒子-夸克构成的。夸克还可以再分。有关夸克的结构和性质还在研究中。
三、带电的原子-离子
(一)离子
带电的原子或原子团。原子团是由两种或两种以上元素的原子结合而成的原子集团,在许多化学反应中作为一个整体参加反应。
(二)离子的分类
(1)阳离子:带正电荷的原子或原子团,如钠离子铵根离子。
(2)阴离子:带负电荷的原子或原子团,如氯离子硫酸根离子。
(三)离子的形成
一般来说,金属原子容易失去最外层电子变成阳离子,非金属原子容易得到电子变成阴离子。
(四)原子与离子的比较
项目 原子 离子
阳离子 阴离子
结构关系 质子数 = 电子数 质子数 > 电子数 质子数 < 电子数
电性 呈电中性 带正电 带负电
相互转化 同种元素的原子和离子的原子核相同,原子得、失电子后形成阴、阳离子
(五)氯化钠的形成
钠在氯气中燃烧时,钠原子失去1个电子形成带正电荷的钠离子,氯原子得到1个电子形成带负电荷的氯离子。带相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引,构成了呈电中性的氯化钠。
【能力拓展】①离子形成化合物的过程:原子在一定的条件下发生电子的得失,从而形成阴、阳离子,阴、阳离子因所带电荷不同而相互吸引形成化合物。②原子的化学性质主要是由最外层电子数决定的,在化学反应中,原子核不变,改变的只是核外电子,即在离子中,核电荷数=质子数≠核外电子数。
四、原子的“孪生兄弟”
(一)元素
具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子总称为元素。如氧元素就是所有核电荷数为8的氧原子的总称,氢元素就是所有核电荷数为1的氢原子的总称。
(二)同位素
(1)定义:原子核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子互为同位素原子。
(2)同位素原子是一种元素的不同种原子。如三种氧原子:氧-16、氧-17、氧-18的质子数均为8,中子数分别为8、9、10,因此它们都属于氧元素,不同的是其核内的中子数。
(3)同位素原子的表示方法
为了区分元素的同位素原子,常用原子符号(AzX)表示,其中X表示原子种类,Z表示质子数,A表示质子数和中子数之和。如氢有氕(11H)、氚(21H )氚(31H)三种同位素。
(4)同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。如质谱分析中,用稳定同位素原子作为示踪原子;核潜艇利用铀的同位素裂变释放的能量作为动力;利用放射性同位素对一些脏器进行扫描,诊断肿瘤等疾病;根据放射性同位素的半衰期,进行古董鉴定。
【能力拓展】①元素概念中必须强调的微粒是原子或单核离子。具有相同质子数的微粒(或粒子)不一定是同种元素,因为常见的微粒包括分子、原子和离子,有些分子、原子和离子的质子数相同,如水分子中有10个质子,氖原子也有10个质子,但它们不是同种元素。
②元素属于宏观概念,表述时只能说“物质由某种或某些元素组成”而不能说成“物质由某种或某些元素构成”。
③元素只论种类,不计个数。
第4节 组成物质的元素
一、元素的种类
(一)元素的种类
人类已知的化学元素有110多种,其中有些是人造元素。事实上,世界上大部分物质只是由几十种常见元素组成的。
(二)元素的分类
(1)金属元素:汉字常用“”为部首(汞和金除外),由金属元素组成的金属常为固体,只有汞(通常状况下为液体)除外,金属单质由原子直接构成。
(2)非金属元素:通常状况下,非金属元素形成的单质有三种状态,一是用“气”为部首的非金属元素,其单质为气态(如氮气 N2);二是用“”为部首的非金属元素,其单质为液态,一般是双原子分子(如溴一Br2);三是用“石"为部首的非金属元素, 其单质为固态,除碘(I2)是双原子分子外,其余一般为单原子。
(三)单质和化合物
(1)单质:由同种元素组成的纯净物,如氧气、铜、氦气等。
(2)化合物:由不同种元素组成的纯净物,如水、二氧化碳等。
(3)单质、化合物的区别和联系
单质 化合物
宏观组成 同种元素 不同种元素
微观构成 同种原子或由同种原子构成的同种分子 由不同种原子构成的同一种分子
化学性质 不能发生分解反应 一定条件下能发生分解反应
联系 它们均属于纯净物;单质发生化合反应可以生成化合物,化合物发生分解反应可以生成单质
(四)物质的简单分类
物质分为纯净物与混合物
(1)纯净物:只含有一种物质组成
①单质:只含有一种元素组成:金属单质,非金属单质
②化合物:含有2种元素以上组成
酸:HCl H2SO4 ...
碱:NaOH Ca(OH)2 ...
盐:NaCl Na2SO4 ...
氧化物:H2O CaO ...
(2)混合物:含有2种或以上物质组成
①溶液 ②合金 ③矿山 ④空气 ......
【能力拓展】物质、元素、分子、原子间的关系
说明 物质的描写过程中“宏观与宏观”对应,“微观与微观”对应,如由氢和氧组成;每个水由2个氢和1个氧构成。
像氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体性质非常稳定,在通常情况下很难与其他元素或物质发生反应,在自然界中的含量稀少,因此这类气体叫稀有气体,这类元素称稀有元素,它们都用“气”为部首,都属于非金属元素。
同一种元素组成的物质不一定是单质,也可能是混合物。如某物质是由氧元素组成的,该物质可能是氧气(O2)或臭氧(O3),也可能是氧气(O2)和臭氧(O3)的混合物。
二、元素的分布
(一)地壳中元素的分布
地壳主要由氧、硅、铝、铁 、钙、钠、钾、镁、氢等元素组成。其中含量最高的是氧,其次是硅;金属元素中含量最高的是铝,其次是铁。图为地壳与人体中各元素的质量分数分布图。
(二)人体中的元素分布(如图所示)
(1)人体内大约含有30多种元素,其中11种为大量元素(碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、镁、钠、钾),约占99.95%,其余为微量元素。它们中有些是必需元素,每一种必需元素在体内都有一个适量范围,过多或过少都不利于人体健康。人体内也含有一些有害元素,如镉、汞、铅等。
(2)各种元素在人体内所起的作用
①构成各种组织,如钙和磷构成骨骼、牙齿等,碳、氢、氧、氮、硫构成血液、毛发、
肌肉等。
②运载作用,如含铁的血红蛋白对氧气和二氧化碳的运载作用。
③组成酶或酶的激活剂,发挥催化的功能。如锌元素与人体中100多种酶有关,参与蛋
白质和核酸的合成等。
④调节体液的物理化学特性,如钠离子、钾离子和氯离子能保持体液中水、电解质平衡
和酸碱平衡等。
⑤信息传递作用,如硒、碘、锰、铜等。
(三)海水中的元素分布
海水中除了水由氢、氧两种元素组成以外,含量较高的是氯元素和钠元素,其次还有一些贵重金属,如金等。其中,氧元素占85.5%、氢元素占10.7%、氯元素占2.0%、钠元素和镁元素等占1.5%。
(四)有机化合物
含碳元素的化合物叫做有机化合物,有机化合物大都含有碳、氢和氧三种元素。如糖、蛋白质、脂肪、纤维素等。
说明:有机物一定含有碳元素,但并不是所有含碳元素的化合物都是有机物,如二氧化碳、
一氧化碳等,虽然都含碳元素,但其性质与无机物性质相似,故把它们划分为无机物。
【能力拓展】
①常量元素、微量元素与有害元素
常量元素:人体中有11种元素为大量元素,约占99.95%,其中每种元素的含量均超过体重
的0.01%,称为常量元素。包括碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、镁、钠、钾。
微量元素:人体中以无机盐形式存在的元素,含量均低于体重的0.01%,称为微量元素。如铁、锌、碘硒等
有害元素:人体内也含有一些有害元素,如镉、汞、铅等。有害元素的存在和食物、水体及大气的污染密切相关。
②元素与人体健康
人体中化学元素含量的多少直接影响人体的健康。人体缺少某些元素,会影响健康,甚至引起疾病。若某些元素过量,也会导致疾病。下面是一些元素的相关介绍:
缺钙可导致老年人骨质疏松,儿童得佝偻病;缺锌会使儿童发育缓慢,智力低下,严重时会得侏儒症;缺铁易得贫血症;缺碘会得甲状腺疾病等。
第5节 表示元素的符号
一、元素符号
(一)元素符号的写法
元素符号是国际上统-采用的符号,通常用该元素拉丁文的第一个字母大写来表示。当两种元素的第1个字母相同时,则再附上一个小写字母作为该元素符号,以示区别,即由两个字母表示的元素符号,第一个字母要大写,第二个字母要小写。如Ne (氖)、Na (钠)、Cu (铜)、Ca(钙)等。元素符号书写口诀:一大二小。
(二)常见元素的元素符号
(三)元素符号表示的意义
(1)宏观上:表示一种元素,如“N”表示氮元素,“O”表示氧元素。每种元素只能有一种元素符号 。
(2)微观上:表示这种元素的1个原子, 如“N”表示1个氮原子,“O”表示1个氧原子。
(3)如果物质直接由原子构成,则该元素符号还表示一种物质,如“Fe”表示铁这种物质。
【能力拓展】若元素符号前面有数字,则只能表示该元素的几个原子(即只有微观含义,不再表示一种元素)。如“3H”只能表示3个氢原子,“6Fe”只能表示6个铁原子。
二、元素周期表
为了便于研究元素的性质和用途,科学家把人们已知的110多种元素按核电荷数科学有序地排列起来,这样就得到了元素周期表。在元素周期表中,用不同的颜色对金属元素、非金属元素做了区分。
(一)编排结构
(1)横行(周期)
元素周期表每一横行代表一个周期,共有7个横行,表示7个周期,同一周期从左到右,原子的质子数逐渐增加。每个周期开头的是金属元素(第一周期除外),靠近尾部的是非金属元素,结尾的是稀有气体元素,这正是“周期性”的具体表现。
(2)纵列(族)
元素周期表每个纵列叫做一个族,共有18个纵列,16个族(其中8、9、10三个纵列共同组成一个族),同族元素的化学性质相似。
(3)每一格
在元素周期表中,每一种元素均占据一格,每格均包括元素的原子序数元素符号、元素名称、相对原子质量等内容。其中,对于原子而言:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(4)从元素周期表中可获得的信息
①根据元素所处的位置可知该元素原子的质子数(核电荷数)、核外电子数、元素的化学性质等。
②从元素周期表的排列可知元素单质的物理状态;元素是人工合成的还是自然存在的;元素是金属元素、非金属元素还是稀有气体元素等。
(二)元素周期表的意义
(1)它是学习和研究科学的重要工具,为寻找新元素提供理论依据。(2)由于元素周期表中位置越靠近的元素性质越相似,启发人们在元素周期表的一定区域内寻找新物质(如半导体材料、农药、催化剂等)。
【能力拓展】决定元素化学性质的是最外层电子数,同一族的元素最外层电子数相同,因此化学性质相似。
第6节 表示物质的符号
一、化学式
(一)化学式的定义
用元素符号来表示物质组成的式子称化学式。例如氧气的化学式为O2、二氧化碳的化学式为CO2等
(二)化学式的写法
(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阿拉伯数字写出构成一个单质分子的原子个数。
①单原子构成的单质:稀有气体、金属单质和某些固态非金属单质(因为其构成比较复杂,习惯上直接用元素符号表示其化学式)。如氦气(He)、金属铝(Al)固态磷(P)等。
固态非金属单质也有例外,如碘单质用I2表示。
②多原子分子构成的单质:在元素符号右下角写上构成一个分子的原子数目。常见的有O2、O3、H2、N2、F2、Cl2、Br2、I2等。
(2)化合物化学式的写法: 首先按一定的顺序写出组成化合物的所有元素的符号,然后在每种元素符号的右下角用阿拉伯数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。
①氧元素与另一种元素组成的化合物,一般要把氧元素符号写在右边,如Fe2O3、CO2等。
②氢元素与另一种元素组成的化合物,一般要把氢元素符号写在左边,如H2O等,但CH4、NH3等除外。
③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,如NaCl、Al2O3、HCl、H2S等。
④直接由离子构成的化合物,其化学式常用其离子的最简整数比表示。如氯化钠( NaCl )硫化锌( ZnS )、氯化钙( CaCl)等。
(三)化合物化学式的读法
由两种元素组成的化合物的化学式名称,一般从右向左读作“某化某”,其顺序与化学式的书写恰好相反。
(1)在读化合物的化学式时,有时要读出各元素的原子个数,但“1”一般不读出。 如Fe3O4读作“四氧化三铁",SO2读作“二氧化硫”。
(2)若两种元素可组成多种不同的物质,在其化学式中,某元素的原子个数不同且在这一化学式中该元素的原子个数为“1”,此时“1”要读出。如CO2读作“二氧化碳”,CO读作“一氧化碳”。
(3)含有复杂原子团的化合物,要根据特征来称呼,不需读出原子或原子团的个数。如氢氧化钠(NaOH)、碳酸钙(CaCO3)、硫酸钾( K2SO4)等。
(四)化学式的意义
化学式的含义 以H2O2为例
宏观 ①表示一种物质②表示该物质由哪些元素组成 ①表示水这种物质②表示水由氢元素和氧元素组成
微观 ①由分子构成的物质的化学式表示该物质的一个分子②表示构成物质的一个分子中所含元素的原子个数或原子个数比 ①表示一个水分子②表示一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成
【能力拓展】①纯净物有化学式,混合物没有化学式,因为只有纯净物的组成是固定不变的,而混合物的组成是不固定的。
②各种物质的化学式都是通过实验的方法测定物质的组成,然后得出来的,并非人们凭空臆造出来的。所以化学式中元素符号右下角的数字不能随意改动。
③有些化学式不仅能表示这种物质的元素组成,还能表示这种物质的分子构成,这种化学式也叫分子式。
数字代表的含义:
①写在化学式前的数字表示粒子的个数,如果化学式前的数字大于1,该符号就只有微观意义了。②写在化学式中元素符号右下角的数字,表示1个分子中所含该元素的原子个数,如H2O中的“2"表示1个水分子中含有2个氢原子。
二、离子的符号
(一)离子的定义
离子是带电的原子或原子团。带正电荷的离子称为阳离子,带负电荷的离子称为阴离子。原子得到电子形成阴离子,失去电子形成阳离子。
(二)离子符号的定义
离子符号是在形成该离子的原子的元素符号右上角标出该离子所带的电荷数。
(三)离子符号的写法
(1)只带一个单位电荷(正负电荷),则把个数“1”省去,直接在元素符号右上角写“+”或“-”号。如钠离子(Na+)、氯离子(Cl- )等。
(2)带多个单位电荷(正、负电荷),则在元素符号右上角先写电荷数,再写“+”或“-”号,如镁离子(Mg2+)、铝离子(Al3+)氧离子(O2-)等。
(3)较为复杂的离子:有些离子的组成不止一种元素,如OH-和SO2-等,这种离子称为某某根离子,这些离子是带电的原子团。常见的较复杂的离子见下表。
离子的名称 离子的符号 离子所带电荷
氢氧根离子 OH- -1
硫酸根离子 SO42- -2
硝酸根离子 NO3- -1
碳酸根离子 C032- -2
碳酸氢根离子 HCO3- -1
铵根离子 NH4+ +1
(4)多个离子的表示
在离子符号的前面加上数字表示多个离子。如两个镁离子(2Mg2+)、三个硝酸根离子(3NO3-)等。
【能力拓展】①在化学反应里,常作为一个整体参加反应的原子集团叫原子团,也叫根。原子团也是离子。原子团和原子团之间也可以形成化合物。例如NH4NO3就是由铵根离子和硝酸根离子结合而成的。
②原子团右上角的数字符号表示的是整个原子团所带的电荷,而不是其中的某个原子所带的电荷。
规律总结
离子中各个数字的含义归纳以5SO42-为例说明离子符号中各数字的含义:
2:表示每个硫酸根离子带2个单位负电荷
5:表示5个硫酸根离子
4:表示一个硫酸根离子中含有四个氧原子
1:表示一个硫酸根离子中含有一个硫原子(化学式中1忽略不写)
三、化合价
(一)化合价
(1)定义: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,注意叫作这种元素的化合价。
(2)含义:化合物均有固定的组成,即形成化合物的元素有固定的原子个数比,化合价是元素的一种性质,用来表示原子之间相互化合的数目。
(二)化合价表示的方法
化合价有正价与负价之分,在元素符号的正上方用带“+”或“-”号的阿拉伯数字表示。一般把“+”“-” 号写在前,数字写在后,如等。
(三)化合价的规律
(1)在化合物里,氢元素通常显+1价,氧元素通常显-2 价。
(2)金属元素在化合物里通常显正价。
(3)非金属元素与金属元素或氢元素化合时常显负价,与氧元素化合时常显正价。
(4)单质中元素的化合价为0。
(5)有些元素在不同的化合物里可能显相同的化合价,如CaO、CaCO3中的钙元素均显+2价;而有些元素在不同的化合物里可能显不同的化合价,如FeO、Fe2O3 中铁元素分别显+2价和+3价;而有些元素在同一种化合物中可能显不同的化合价,如NH4NO3中氮元素分别显-3价和+5价,即
(6)在化合物中,各元素正负化合价的代数和为零。
(四)化合价的应用
依据:在化合物中所有元素正负化合价的代数和为零。化合价在学习化学的过程中有多种应用。
(1)根据化学式求元素的化合价。
如FeCl3中Cl元素显-1价,求Fe元素的化合价。设Fe元素的化合价为x,根据化合物中各元素正负化合价代数和为零的原则,有x+ (-1)x3 = 0,x = +3, FeCl3中Fe元素显+3价。
(2)根据化合价判断化学式正误。
例如:判断NaCl2的书写是否正确。已知,在氯化钠中钠元素显+1价,氯元素显-1价。计算各元素化合价的代数和是否为零,(+1)x1+ (-1)x2 = -1≠0,所以此化学式不正确。
【能力拓展】化合价是元素的性质,因此通常称为元素的化合价,而不应该称为原子的化合价,所以化合价只有宏观的意义,没有微观的意义。
①常见元素的化合价
钾钠氢银正一价,氟氯溴碘负一价;
钙镁钡锌正二价,通常氧为负二价;
二三铁、二四碳,三铝四硅五价磷;
铜有正一和正二,单质元素都为零。
②常见原子团的化合价
负一硝酸氢氧根,负二硫酸碳酸根,负三记住磷酸根,正一价的是铵根。
注意:对于常见的铁元素(存在+2、+3两种化合价)和铜元素(存在+1、+2两种化合价),人们习惯上将显较低价的化合物称为“亚”,如Cu2O读作“氧化亚铜”,而CuO则读作“氧化铜”;FeO读作“氧化亚铁”,而Fe2O3则读作“氧化铁(或三氧化二铁)”。
第7节 元素符号表示的量
一、相对原子质量
(一)相对原子质量的定义
科学家把一个碳-12原子的质量分为12等份,则1份质量为1.993×10-26千克×1/12 = 1.661×10-27千克。其他原子的质量与1.661×10-27千克相比后得出一定的比值,这个比值就是该原子的相对原子质量。
(二)相对原子质量的计算方法
(三)原子的质量与相对原子质量的关系
原子的质量 相对原子质量
得出与性质 实验测出的,是一个原子的实际质量 比较得出的,是相对质量
单位 千克 是一个比值,单位是“1”
联系(计算公式)
(四)质子、中子、电子的相对质量微粒
微粒 质量/千克 相对质量 说明
碳原子 1.993 x 10-26 12 6个质子,6个中子
质子 1.672 x 10-27 1 质子质量≈中子质量电子质量是质子的1/1834,因此可忽略其质量
中子 1.674 x 10-27 1
电子 9.118 x 10-31 1/1834
【能力拓展】①相对原子质量是一个比值,它不是一个原子的实际质量,但能反映出一个原子实际质量的相对大小,原子质量越大,相对原子质量越大,两者成正比。如氢的相对原子质量为1,碳的相对原子质量为12,则一个碳原子的实际质量也是一个氢原子实际质量的12倍。
②质量相同的不同原子构成的纯净物,相对原子质量越小的物质所含的原子个数越多。如1克铁和1克铝,由于铝的相对原子质量小于铁的相对原子质量,所以1克铝所含铝原子多。
③相对原子质量是≥1的数值。
二、 相对分子质量
(一)定义:一个分子中各原子的相对原子质量总和就是该分子的相对分子质量。相对分子质量也是一个比值, 国际单位是“1”,常略去不写,相对分子质量常用符号M表示。
(二)相对分子质量的计算
(1)步骤:写出正确的化学式。 查出各元素的相对原子质量→确定各种元素的原子个数→计算。
(2)在相对分子质量计算的过程中应注意以下几点:
①元素符号与数字之间在计算相对分子质量时需用“x”号,元素符号之间在计算相对分子质量时需用“+”号。如SO2的相对分子质量=32+16 x 2 = 64
②化学式中原子团右下角的数字表示其个数,计算时可先求出一个原子团的相对质量,再乘以其个数。如Al2(SO4)3的相对分子质量=27x 2+ (32+16x4) x 3=342
③结晶水合物中的“.”表示结合的含义,在计算相对分子质量时应将“.”前后两部分的相对分子质量相加而不是相乘,CuSO4.5H2O的相对分子质量64+32+16x4+(1x2+16)x5 = 250
三、化合物中元素质量分数和质量比
(一)计算物质组成元素的质量比
纯净物有固定的化学式,化学式反映出元素组成和元素的原子个数比,因此由化学式可以很方便地求出化合物中各元素的质量比。化合物中各元素的质量比等于各元素相对原子质量总和之比。
如求AmBn中A、B元素的质量比:A、B元素的质量比= (A的相对原子质量x m): (B的相对原子质量x n)
步骤:①先查出元素的相对原子质量。
②找出各元素的原子个数。
③将各元素的相对原子质量乘以各自对应的原子个数,即各元素相对原子质量总和。
④所求得质量比一般化成最简整数比。
如求Al2O3中铝、氧元素质量比:m(Al): m(O)= (27x2): (16x3) = 54:48 = 9:8
(二)计算物质中某一元素的质量分数
(1)质量分数
组成物质的各种成分的质量在总质量中所占的比例,称为质量分数。这里所指的“成分”可以是某种元素,也可以是化合物中的某一部分(如结晶水部分),还可以是混合物中各种组成物质如生理盐水中氯化钠的质量分数约为0.9% )。
(2)根据化学式计算化合物中某元素的质量分数:化合物中某元素的质量分数= (该元素的相对原子质量x该元素的原子个数)/化合物的相对分子质量。
(3)计算化合物的质量或化合物中某一种元素的质量
①已知化合物中某元素的质量,求化合物的质量。
化合物的质量=某元素的质量+该元素在化合物中的质量分数。
②化合物中某种元素的质量=化合物的质量x该元素的质量分数。
【能力拓展】混合物中某元素的质量分数=混合物中化合物的质量分数x化合物中该元素的质量分数。
浙教版科学八年级下册第二章《粒子的模型与符号 》知识提纲