课题4.4 化学式与化合价（一）
知识点：
1．理解化学式及其意义。
2．能正确书写单质的化学式，了解化合价化学式书写的一般规范。
3．能记住常见元素的主要化合价。
4．能根据化合价写出常见物质的化学式。
课文详解：
一、化学式
1．化学式
用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子，叫化学式。
【概念诠释】化学式由元素符号和数字组合而成。其中的元素符号反映了物质的组成元素，而数字（数字1省略了）则反映了物质中各组成元素的原子个数比。
如：CO2反映出二氧化碳是由碳元素（C）和氧元素（O）组成的，其原子个数比为1∶2。H2SO4（硫酸）则反映出硫酸是由氢元素（H）、硫元素（S）和氧元素（O）组成，其原子个数比为2∶1∶4。
大多数物质都是由分子构成的，故大多数化学式也能反映分子的构成。如H2O，不仅反映了水的组成，也反映出水分子的构成。即水分子是由“2”个氢原子和“1”个氧原子构成的。同样，H2SO4也能反映出硫酸分子是由“2”个氢原子、“1”个硫原子和“4”个氧原子构成的。
化学式只表示物质的组成，不能反映物质的结构。因此，在书写化学式的时候，往往把同种元素的原子写在一起，将原子个数标注在元素符号的右下角。所以，化学式右下角的小字码仅表示在1个物质的分子中的某元素的原子个数，不具有其他意思。如CO2中的“2”仅表示二氧化碳的分子中含有“2”个氧原子。其“O2”千万不能单独挑出来，从而理解成“1个氧原子”。
2．化学式的意义
化学式有两层意义：
⑴ 宏观上，表示一种物质；
⑵ 微观上表示该物质的一个分子。
当然，化学式还能反映出物质组成的其它信息上，如一种物质是由哪些元素组成的，该物质中各元素的原子个数比是多少，由此还可以进一步了解到各元素的质量比，一种元素在该物质中的质量分数。
【举例】现有以下符号：
① N ② 2N ③N2 ④ 2N2 ⑤ N2O ⑥ 2N2O
＋2
⑦ NO ⑧ 3Ca2+ ⑨ SO42－
⑴ 写出以上符号的意义。
【分析】要准确理解符号的意义，首先需分清元素符号和化学式及离子符号等。以上符号中①和②是元素符号，③、④、⑤、⑥、⑦都是化学式，⑧和⑨是离子符号。
答：① 表示氮元素或一个氮原子；
② 表示“2”个氮原子；
③ 表示氮气或一个氮分子；
④ 表示“2”个氮分子；
⑤ 表示一氧化二氮或一个一氧化二氮分子；
⑥ 表示“2”个一氧化二氮分子；
⑦ 表示一氧化氮中氮元素的化合价为“＋2”价；
⑧ 表示“3”个钙离子；
⑨ 表示硫酸根离子。
⑵ 以上符号中多处出现的数字“2”，你能说出“2”的意义吗？
答：② 氮原子的个数为“2”；
③ 氮分子中有“2”个氮原子；（提示，元素符号前后的数字意义是不同的）
④ 前面的“2”表示氮分子的个数为“2”，后面的“2”表示氮分子中含有“2”个氮原子；
⑤ 表示一氧化二氮分子中含有“2”个氮原子；
⑥ 前面的“2”表示一氧化二氮的分子个数为“2”，后面的“2”表示一氧化二氮分子中“2”个氮原子；
⑦ 表示一氧化氮中氮元素的化合价为“2”；
⑧ 表示钙离子带“2”个单位正电荷；
⑨ 表示硫酸根离子带“2”个单位负电荷；
二、化学式的书写
1．单质的化学式的书写
单质由同种元素组成，故单质的化学式中只有一种元素符号。由于大多数单质是由原子直接构成的，还有一部分单质的分子构成复杂，为了方便使用，故一般用元素符号代替其化学式。
如：金属用其元素符号表示：Fe、Ag、Ca、Hg……
稀有气体用元素符号表示：Ne、Ar……
某些固态非金属，由于分子构成复杂，也用元素代替其化学式：C、P、S、Si……
只有部分非金属单质，其分子结构简单，则化学式用元素和分子构成中的原子个数表示。如：H2、N2、O2、Cl2等。还有一些分子结构比较简单的，也用相同的方法表示，如：臭氧O3，碳六零，C60等。
【总结】一般来说，除H2、N2、O2、Cl2等外，单质一般都用元素符号表示。
2．化合物的化学式
书写化学式时除要知道这种化合物中含有哪几种元素外，还需要知道每种原子的个数比。还要注意以下问题：
⑴ 某元素的原子个数为“1”时，可省略不写；
⑵ 氧化物中，氧元素的符号写在后面，其他元素的符号写在前面；
⑶ 由金属和非金属组成的化合物中，金属元素的符号写在前面，非金属元素的符号写在后面；
⑷ 有氢元素时，氢元素的符号一般写在前面。
【举例】写出以下物质的化学式：
⑴ 二氧化碳 ⑵ 四氧化三铁 ⑶ 五氧化二磷 ⑷ 硫化钙
⑸ 氟化氢 ⑹ 氯化钾 ⑺ 氧化镁
解：⑴ CO2 ⑵ Fe3O4 ⑶ P2O5 ⑷ CaS ⑸ HF ⑹ KCl ⑺MgO
3．化合物的命名
化合物的命名规则很复杂，但对于只有两种元素组成的物质，我们一般命名为“某化某”，前面的“某”指化学式后面的元素，后面的“某”则对应化学式中前面的元素。有时，还应读出元素的原子个数，如“四氧化三铁”等。
对于复杂的化合物的化学式的书写，就必须借助化合价的知识了。
三、化合价
1．化合价
化合价是元素的化学性质，它反映了元素与其它元素结合成化合物时的原子个数比的关系。根据一定规律将各种元素在不同情况下结合的数目比用相应的数个不表示，就是该元素的化合价。
（说明：元素化合价的概念不需要掌握，元素化合价的数值确定方法也不需要我们掌握，我们所要掌握的，就是确定了的各种元素的化合价数值。这是本课题的最大难点。）
根据课本83页“表4－6 一些常见元素和根的化合价”归纳如下：
⑴ 出现频率最高的氧元素和氢元素的化合价要优先掌握，氧－2价，氢＋1价；
⑵ 金属元素的化合价只有正价，没有负价；
⑶ 非金属元素的化合价，有正价也有负价；
⑷ 有些元素有不同的化合价，这种现象称之为“可变化合价”。但需要注意的是，在同一种物质中，元素一般只表现出一种化合价（NH4NO3等少数物质除外，NH4NO3中，氮元素的化合价，前面的为“－3”价，后面的为“＋5”价）。
⑸ 单质中元素的化合价规定为零。
⑹ 化合价也是根据电性来确定的，任何化合物对外都不显电性，故化合物中各种元素化合价的代数和为零。这一原则也称之为“化合价原则”。
【学法指导】
化合价的记忆是本课题的难点。下面介绍两种记忆化合价的方法。
1．结构记忆法。
请看下图：
从上图可以看出，元素的最高正价等于其原子的最外层电子数。
非金属元素有负价，其负价数值上等于最外层电子数减去8。
2．口诀记忆法：
化合价记忆口诀
正一金银钾钠氢，正二钙镁钡汞锌；
正二正三即为铁，正一正二便是铜；
氧价负二二四碳，负三正五有氮磷；
铝三硅四氯负一，二四六七锰中寻；
还有硫是二四六，特殊价数也记清。
【说明】化合价的口诀很多，但都不能将所有化合价列入，因此我们在记忆化合价时，也要记住其它元素的化合价。还必须要指出的是，原子团的化合价也很重要，也必须记住。
3．应用记忆法：
这是最重要的记忆方法，就是养成好的习惯，每次写化学式都根据化合价来写，都想一想元素的化合价是多少；每遇到涉及元素的化合价，就试着写一写化学式，通过一段时间训练，就能比较熟练地掌握化合价了。
四、根据元素的化合价写化合物的化学式
1．原理：化合价原则——任何化合物中元素的化合价代数和为零。
2．步骤：简单地说，化学式包括两方面的信息，一是哪些元素组成，二是各元素的原子个数比。因此，写化学式也就主要解决这两个问题。
下面以书写氧化铝的化学式为例，介绍化学式的书写一般方法。
步骤： 举例：
1．写出组成元素的元素符号 （说明：一般来说， Al O
正价元素排在前面，负价元素排在后面）
＋3 －2
2．标注元素的化合价 Al O
3．求出元素化合价数值的最小公倍数 6
4．用最小公倍数除以元素化合价的数值得出原
子个数，写在元素符号的右下角 Al2O3
5．检验。（用化合价原则验证其化合价的代数和是否为零） （略）
【举例】写出下列物质的化学式。
⑴ 氯化钙 ⑵ 硫化钠 ⑶ 二氧化硅
答案：⑴ CaCl2 ⑵ Na2S ⑶ SiO2
【说明】化合物命名时，若元素有可变化合价，高价则以元素的名称命名，低价则在元素名称前加“亚”字，以示区别。
如：FeCl3命名为氯化铁，FeCl2命名为氯化亚铁；CuO命名为氧化铜，Cu2O命名为氧化亚铜。
【延伸】如果物质中含有原子团，将原子团视为一个原子，如上述同样的方法写化学式。命名为“某酸某”或“某酸亚某”，原子团若为氢氧根，则命名为“氢氧化某”或“氢氧化亚某”。
【举例】1．写出硫酸铝的的化学式。
⑴ 先写出组成物质的元素符号，有原子团的，写原子团符号： Al SO4
＋3 －2
⑵ 将原子团视为一个原子，分别标出化合价： Al SO4
⑶ 算出正负化合价数值的最小公倍数： 6
⑷ 用最小公倍数除以相应的化合价，得原子（或原子团）
个数比，写在原子（原子团）右下角。 Al2(SO4)3
（原子团若不止一个，必须加上括号）
⑸ 检验： (＋3)×2＋(－2)×3＝0，书写的化学式正确
【练习】1．根据给定的元素（或原子团）的化合价，写出化学式：
|
|
＋1 K |
＋2 Ca |
＋1 NH4 |
|
－1 OH |
|
|
|
|
－2 SO4 |
|
|
|
|
－3 PO4 |
|
|
|
2．写出下列物质的化学式：
⑴ 碳酸钠 ⑵ 硫酸铜 ⑶ 硝酸钙 ⑷ 碳酸铵 ⑸ 硫酸铝
答案：1．KOH Ca(OH)2 K2SO4 CaSO4 (NH4)2SO4 K3PO4
Ca3(PO4)2 (NH4)3PO4
2．Na2CO3 CuSO4 Ca(NO3)2 (NH4)2CO3 Al2(SO4)3
五、学法指导
写化学式还可以用约简交叉法。下面简单介绍约简交叉法。（仍以写氧化铝的化学式为例。）
步骤 举例
⑴ 写出组成元素的元素符号（同样，正价在前，负价在后） Al O
＋3 －2
⑵ 标注元素的化合价 Al O
⑶ 化合价数值如有公约数，则约为最简整数比。 （3和2无公约数）
＋3 －2
⑷ 将化合价（约简后）的数值交叉写在元素符号下方 Al2O3
⑸ 检验（计算各元素的化合价代数和是否为零） (＋3)×2＋(－2)×3＝0
如果化学式中涉及原子团，则将原子团视为一个原子，用上述相同的方法书写化学式。
这里要说明的是，最小公倍数法和约简交叉法都可以用于写化学式，用何种方法，可根据自己的实际情况来决定。两种方法均有优缺点。最小公倍法相对复杂，而约简交叉法虽然比较简单，但容易忽略约简这一步，也有出错的可能。因此，用约简交叉法时一定要注意先约简后再交叉。
评论