4.4 化学式与化合价(要点讲解+当堂检测+答案)

人教版化学九年级上册同步学案
第四单元　自然界的水
课题4　化学式与化合价
要 点 讲 解
要点一　化学式
1. 化学式的概念
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O2、H2、H2O、CO2、Fe3O4等。
2. 化学式的意义(以H2O为例)
意义
实例
宏观
表示一种物质
水
表示该物质的元素组成
水是由氢、氧两种元素组成的
微观
表示该物质的一个分子
一个水分子
表示该物质的分子构成
一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的
量的方面(本课题要点三)
表明该物质的相对分子质量
水的相对分子质量＝1×2＋16×1＝18
表明该物质中各元素的原子个数比
水中氢、氧原子个数比为2∶1
表明各元素的质量比
水中氢、氧元素质量比为(1×2)∶(16×1)＝1∶8
3. 符号中数字的意义
(1)写在元素符号、离子符号或化学式前面的化学计量数，可以表示原子个数、离子个数或分子个数，这些“前面加了化学计量数的化学符号”只具有微观意义，不再具有宏观意义。如2Fe表示2个铁原子；2Na＋表示2个钠离子；2H2O表示2个水分子。
(2)写在化学式中元素符号右下角的数字，表示该物质的一个分子中该原子的个数。如H2O中“2”表示1个水分子中有2个氢原子。
(3)写在元素符号右上角的数字，表示该元素的一个离子所带的电荷数，数字之后的“＋”或“－”表示离子带正电荷或负电荷，如Mg2＋表示1个镁离子带2个单位的正电荷(数字在前，正、负号在后)。
4. 化学式的写法和读法
写法
读法
单质
金属
直接用元素符号表示，如：Ca、Mg、S、P、He、Ne、Ar
在元素符号右下角写上表示分子中所含原子数的数字，如：N2、H2、O2
固态非金属
元素名称，如：钙、镁、硫、磷
稀有气体
元素名称后加“气”，如：氦气、氖气、氩气
非金属气体
元素名称后加“气”，如：氮气、氢气、氧气
化合物
氧化物
一般其他元素在前，氧元素在后，如：CuO、CO2、Fe3O4
读作氧化某，有时要读出化学式中各元素的原子个数，如：氧化铜、二氧化碳、四氧化三铁
其他化合物(由两种元素组成)
一般金属元素(或氢元素)在前，其他非金属元素在后，如：NaCl、HCl、K2S
读作某化某(从右向左读)，如：氯化钠、氯化氢、硫化钾
经典例题1　下列化学式书写规范的是(　　　)
A. 氧化镁mgO　　　　　 B. 硫酸铜cUSO4
C. 五氧化二氮N2O5 D. 一氧化碳Co
解析：A选项中镁的元素符号书写不规范，氧化镁为MgO；B选项中铜的元素符号书写不规范，硫酸铜为CuSO4；D选项中氧的元素符号应该大写，一氧化碳为CO。
答案：C
要点二　化合价
1. 化合价
(1)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，若没有这种原子个数比，不能使各个原子最外层电子数达到相对稳定结构，即不能形成稳定的化合物。反映这个比值的就是元素的化合价。由此可知，化合价是元素的一种性质，它用来表示元素原子之间相互化合的数目。
(2)原子团：常作为一个整体参加反应的原子集团叫原子团。一些带电的原子团如OH－(氢氧根)、CO(碳酸根)等，又叫做根。根也有化合价，如OH－为－1价，CO为－2价等。
(3)化合价的表示方法
通常在元素符号或原子团的正上方用“＋n”或“－n”表示，如表示＋2价的镁元素，该符号只有宏观含义。
(4)化合价与离子符号的书写有一定的区别与联系：(如下表所示)
化合价
离子符号
符号与数值的位置
元素符号或原子团的正上方
元素符号或原子团的右上角
符号与数值的顺序
先正、负后数值
先数值后正、负
数值为1时
不能省略
省略
实例
、、、、、4(在化合物中)
Na＋、Ma2＋、Al3＋、Cl－、OH－、SO
联系
同种元素(或原子团)的化合价和离子所带的电荷，通常数值相等，正、负号相同，只是位置不同，符号与数值的书写顺序不同，数值为“1”时，是否省略不同。即“两同三异”
(5)常见元素及原子团的化合价
①常见元素的化合价口诀
一价氢氯钾钠银，二价氧钙钡镁锌，三铝四硅五价磷，二三铁、二四碳，二四六硫都齐全，铜汞二价最常见，氢一氧二为标准，单质价态总为零。(加点的元素常见化合价为负价)
②常见原子团的化合价
负一氢氧、硝酸根，负二硫酸、碳酸根；负三记住磷酸根，正一价的是铵根。
即：氢氧根－、硝酸根、硫酸根、碳酸根、磷酸根，铵根。
2. 化合价规律
(1)化合价有正价和负价：①氧元素通常显－2价；②氢元素通常显＋1价；③金属元素和非金属元素化合时，金属元素显正价，非金属元素显负价；④一些元素在不同的物质中可显示不同的化合价——有变价。
(2)在化合物里，各元素正、负化合价的代数和为零。
(3)元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质，因此在单质里，元素的化合价为0。
3. 根据化学式推求元素的化合价
化合物中各元素正负化合价的代数和等于零是依据。一般根据无变价元素的化合价推求有变价元素的化合价。
4. 应用化合价推求化合物的化学式
应用化合价推求化学式的依据是：化合物中各元素正负化合价的代数和为零，根据这条规律确定元素的原子个数比(即元素右下角数字)。
如某种磷的氧化物中磷为＋5价，氧为－2价，写出这种磷的氧化物的化学式。
具体步骤：(1)写出组成化合物的两种元素的符号，正价的写在左边，负价的写在右边：P　O；
(2)求两种元素正、负化合价绝对值的最小公倍数：5×2＝10；
(3)求各元素的原子数：＝原子数，P：＝2，O：＝5；
(4)把原子数写在各元素符号的右下方，即得化学式：P2O5；
(5)检查化学式：当正价总数与负价总数的代数和等于零时，化学式才是正确的。即(＋5)×2＋(－2)×5＝＋10－10＝0。
5. 根据化合价判断化学式正误
根据化合价判断化学式正误的依据是化合物中各元素正负化合价的代数和为零。
现以具体实例分析判断的步骤：
判断化学式Cu(OH)2CO3是否正确，具体步骤如下：
(1)写出要判断的化学式，并标出元素或原子团的化合价： (2)3；
(2)计算正负化合价代数和是否为零：(＋2)×1＋(－1)×2＋(－2)×1＝＋2－2－2≠0，所以上述化学式是错误的。
该化学式的正确写法：根据上述计算可知正价总数小，需在正价元素或原子团右下角填数字，即223，此时(＋2)×2＋(－1)×2＋(－2)×1＝0。
经典例题2　化合价是元素形成物质时表现出来的某种性质。下列关于化合价的认识正确的是(　　　)
A. 一种元素只有一种化合价
B. 化合物中非金属元素一定显负价
C. 元素的化合价是元素形成物质时表现出来的一种性质。因此，在单质中元素没有化合价
D. 原子团也有化合价，它的化合价等于该原子团中各元素正负化合价的代数和
解析：有些元素有多种可变化合价，如氮元素可呈现－3、0、＋1～＋5等化合价，故A错误；非金属元素和氧结合时常显正价，如CO2中碳元素为＋4价，故B错误；单质中元素的化合价规定为0，故C错误；原子团的化合价由构成它的各元素的化合价决定，故D正确。
答案：D
要点三　有关相对分子质量的计算
1. 相对分子质量
化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量，用符号Mr表示。由此可见，相对分子质量也是以碳12原子质量的1/12作为标准的一种相对质量。
2. 根据化学式计算的基本类型
(1)计算相对分子质量
具体计算方法：根据相对分子质量的概念，把化学式中各元素原子的相对原子质量相加即可，如果原子个数不是1，要乘以原子个数再相加，化学式中有括号，括号内各元素相对原子质量相加后再乘以括号外面的数字。
公式：某物质的相对分子质量＝A元素相对原子质量×相应原子个数＋B元素相对原子质量×相应原子个数……如CO2的相对原子质量为12＋16×2＝44。
(2)计算物质中各元素的质量比
化合物里各元素的质量比是原子个数与相对原子质量的乘积之比，即各元素原子的相对原子质量总和之比。计算的关键在于正确判断出各元素的原子总数。
公式：各元素的质量比＝各元素相对原子质量与相应原子个数的乘积之比。如：CO2中C、O元素的质量为12∶(16×2)＝3∶8。
(3)计算物质中某元素的质量分数
物质中某元素的质量分数，就是该元素的质量与组成物质的元素总质量之比。
公式：某元素的质量分数＝×100%。如CO2中O元素的质量分数为×100%。
经典例题3　某种含硫酸亚铁的药物可用于治疗缺铁性贫血。某贫血患者每天需服用这种含铁元素10%的药物112mg，则每天他服用的这种药物中含硫酸亚铁(FeSO4)的质量是(该药物中其他成分不含铁元素)(　　　)
A. 30.4mg　　　　　 B. 15.2mg C. 22.4mg D. 22.6mg
解析：硫酸亚铁的质量＝＝＝30.4mg。
答案：A
易错易混警示　化学式的书写错误
书写化学式时经常因为忘记元素化合价或没有符合化合物中正负化合价代数和为零而书写错误。解决办法就是要严格按照化学式书写步骤进行，确保正确。有时也会因为错写了元素符号而错误。
经典例题4　下列物质的化学式书写正确的是(　　　)
A. 氧化铁[FeO] B. 氯化银[AgCl2]
C. 硫酸钠[NaSO4] D. 氢氧化铜[Cu(OH)2]
正解：D
错因剖析：化合物化学式的书写一般规律，先读后写，后读先写；金属在前，非金属在后；氧化物中氧在后，原子个数不能漏，正负化合价代数和为零。氧化铁中铁元素显＋3价，氧元素显－2价，其化学式为Fe2O3，该选项中的化学式为氧化亚铁，故A错误；氯化银中银元素显＋1价，氯元素显－1价，其化学式为AgCl，故B错误；硫酸钠中钠元素显＋1价，硫酸根显－2价，其化学式为Na2SO4，故C错误；氢氧化铜中铜元素显＋2价，氢氧根显－1价，其化学式为Cu(OH)2，故D正确。
错解：A或B或C
当 堂 检 测
1. 物质的化学式书写正确的是(　　)
A. 氯化铝－AlCl B. 硝酸钠－NaNO3
C. 氢氧化铜－CuOH D. 氧化镁－Omg
2. 若用“○”表示氢原子，下列方框中，符合2H2意义的示意图是(　　)
A B C D
3. 次氯酸(HClO)具有杀菌消毒的作用，HClO中氯元素的化合价表示正确的是(　　)
A.  B. Cl－ C.  D. Cl＋
4. MgF2中F元素的化合价是(　　)
A. －1 B. ＋2 C. ＋1 D. －2
5. 下列关于化合价的说法中，正确的是(　　)
A. 液态氧和液态氢混合后，氧元素显－2价
B. 在氧气中，氧元素显－2价
C. 一种元素在同一种化合物中，可能有几种不同的化合价
D. 非金属元素在化合物中总是显负价
6. 下列水的相对分子质量计算式正确的是(　　)
A. H2O的相对分子质量＝1×2×16 B. H2O的相对分子质量＝1＋2＋16
C. H2O的相对分子质量＝1×2＋16 D. H2O的相对分子质量＝1＋2×16
7. 过氧乙酸的化学式为C2H4O3，过氧乙酸中碳、氢、氧三种元素的最简质量比是(　　)
A. 2∶4∶3 B. 24∶4∶48 C. 6∶1∶12 D. 12∶1∶16
8. 在二氧化硫中，硫元素的质量分数是(　　)
A. 66.7% B. 50% C. 33.3% D. 3.1%
9. 中国制造的C919大飞机采用的材料中使用了高温陶瓷材料氮化硅(Si3N4)，其中硅元素的化合价为＋4价，则氮元素的化合价为(　　)
A. －4价 B. －3价 C. ＋2价 D. ＋3价
10. 下列化合物中氮元素的化合价与N2O5中氮元素的化合价相同的是(　　)
A. NO B. NO2 C. HNO3 D. NH3
11. 下列含氮化合物中，氮元素化合价由低到高排列的一组是(　　)
A. NH3、NO、HNO3 B. NO、HNO3、NH3
C. NO、NH3、HNO3 D. HNO3、NH3、NO
12. 按要求写出下列化学名称或化学用语：
(1)2个氮原子 。
(2)CO 。
(3)三个氧分子 。
(4)相对原子质量最小的原子 。
(5)2个氢氧根离子 。
(6)m个亚铁离子 。
(7)在①Hg；②O2；③2O三种符号中，只能表示微观意义的是 (填序号)。
13. 现有二氧化硫、氮气、氧气、干冰、甲烷、水、食盐、一氧化碳等八种物质，请根据要求写出相应物质的化学式：
(1)空气中含量最高的物质 。
(2)天然气的主要成分 。
(3)导致酸雨的气体 。
(4)最常用的溶剂 。
(5)日常生活中用来调味和防腐的是 。
14. 有关元素化合价规律：
(1)单质中元素的化合价为 。
(2)在化合物中，元素正、负化合价的代数和为 。
(3)在化合物里，氢元素通常显 价；氧元素通常显 价；金属元素通常显 价；非金属元素在跟金属元素或氢元素化合时通常显 价。
(4)许多元素具有可变化合价，如Fe有＋2、＋3，Cu有 ，S有 ，Cl有 等。
15. 豆浆被称为“植物奶”，其中含有异黄酮(C15H20O2)，据此请计算：
(1)异黄酮中碳、氢、氧三种元素的原子个数比为 。
(2)异黄酮中氢、氧元素的质量比 。
16. 肾病患者需要食用低钠盐的食品。目前，市场供应的低钠盐多为苹果酸钠盐(C4H5O5Na)。每日食用5g苹果酸钠盐，人体摄入的钠元素质量仅为等量食盐(NaCl)中钠元素质量的 (百分比)，请写出计算过程。
当堂检测参考答案
1. B 2. D 3. C 4. A 5. C 6. C 7. C 8. B 9. B 10. C 11. A
12. (1)2N (2)碳酸根离子 (3)3O2 (4)H (5)2OH－ (6)mFe2＋ (7)③
13. (1)N2 (2)CH4 (3)SO2 (4)H2O (5)NaCl
14. (1)0 (2)0 (3)＋1 －2 正 负 (4)＋1、＋2 －2、＋4、＋6 －1、＋1、＋5、＋7
15. (1)15∶20∶2 (2)5∶8
16. 解：37.6%
5g苹果酸钠盐中钠元素的质量为5g××100%≈0.74g；5g氯化钠中钠元素的质量为5g××100%≈1.97g。每日食用5g苹果酸钠盐，人体摄入的钠元素质量仅为等量食盐(NaCl)中钠元素质量的×100%≈37.6%。