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     什么叫做化學(xué)元素的化合價(jià)，在前面學(xué)習(xí)氧和氫時(shí),我們已經(jīng)接觸到了不少具體的化合物,根據(jù)定組成定律,這些化合物都有固定不變的組成,它們的分子都是一定種類和一定數(shù)目的原子組成的,能夠用一定的分子式來表示它們。

     例如,氧化鈣的分子是由1個(gè)鈣原子和1個(gè)氧原子組成的(分子式是是CaO),二氧化碳的分子是由1個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子組成的(分子式是CO2),等等。

     從上面這些例子可以看出,元素的原子結(jié)合成為某種化合物的分子子時(shí),某元素的一個(gè)原子,只能和一定個(gè)數(shù)(而不能和任意個(gè)數(shù))其他元素的原子相結(jié)合:鈣原子和氧原子結(jié)合成氧化鈣分子時(shí),1個(gè)鈣原子只能和1個(gè)氧原子(而不能和其他個(gè)數(shù)的氧原子)相結(jié)合;碳原子和氧原子結(jié)合成二氧化碳分子時(shí),1個(gè)碳原子只能和2個(gè)氧原子(而不能和其他個(gè)數(shù)的氧原子)相結(jié)合,等等.

     在化學(xué)里,一種元素的原子和一定數(shù)目其他元素的原子相互化合的性質(zhì),叫做這種元素的化合價(jià)。

     在一般的化合物里,1個(gè)氫原子至多只能跟其他元素的1個(gè)原子化合.因此,現(xiàn)在化學(xué)上把氫原子的化合價(jià)規(guī)定為化合價(jià)的單位(即1價(jià))。

     其他元素的化合價(jià),可以根據(jù)這種元素的一個(gè)原子能和氫原子結(jié)合的個(gè)數(shù)來確定.例如：

         1個(gè)氯原子能和1個(gè)氫原于化合生成氯化氯分子,HC1,

          因此,在氯化氫分子里,氯原子的化合價(jià)是1價(jià);

         1個(gè)氧原子能和2個(gè)氫原子化合生成水分子,H2O,

          因此,在水分子里,氧原子的化合價(jià)是2價(jià);

         1個(gè)氮原子能和3個(gè)氫原子化合生成氯分子,NH3

          因此,在氯分子里,氯原子的化合價(jià)是3價(jià)

         1個(gè)碳原子能和4個(gè)氫原子化合生成甲烷の分子,CH4

          因此,在甲烷分子里,碳原子的化合價(jià)是4價(jià)。

     有些元素的原子不容易或者不能和氫原子直接化合，它們的化合價(jià)可以根據(jù)這種元素的一個(gè)原子能從含氧化合物(例如酸)里置換出的氫原子個(gè)數(shù)來確定.例如：

         1個(gè)鈉(Na)原子能從酸分子里置換出1個(gè)氫原子,生成氯化鈉分子NaCI(化學(xué)方程式:2Na+2HCl=H2+2NaCl).

           因此,在氯化鈉分子里,鈉的化合價(jià)是1價(jià);

         1個(gè)鋅(Zn)原子能從酸分子里置換出2個(gè)氫原子,生成硫酸鋅分子Znso4(化學(xué)方程式:Zn+H2SO4=H2+Znso4）。

           因此在硫酸鋅分子里,鋅的化合價(jià)是2價(jià)。

    化合價(jià)規(guī)則上面講到,在氯化氫(HCI)、水(H2O)、氮(NH3)和甲烷(CH4)等含氫化合物的分子里,氯原子、氧原子、氮原子和碳原子的化合價(jià)分別是1價(jià)、2價(jià)、3價(jià)和4價(jià),我們知道,氫原子的化合價(jià)是規(guī)定為在這些化合物里,兩種元素原子的化合價(jià)總數(shù)(即元素的化合價(jià)和原子數(shù)的乘積)都是相等的。

            出化合價(jià)總數(shù)=元素的化合價(jià)*原子數(shù)

        氯原子的化合價(jià)總數(shù)=1*1=1

HC1~~~~

        氫原子的化合價(jià)總數(shù)=1*1=1

 

        氧原子的化合價(jià)總數(shù)=2×1=2

H2O~~~~

        氫原子的化合價(jià)總數(shù)=1×2=2

 

        氮原子的化合價(jià)總數(shù)=3×1=3

NH3~~~~

        氫原子的化合價(jià)總數(shù)=1×3=3

 

        碳原子的化合價(jià)總數(shù)=4×1=4

CH4~~~~

        氯原子的化合價(jià)總數(shù)數(shù)=1×4=4

    在任何由兩種元素組成的化合物里,甲元素的化合價(jià)總數(shù)必然和乙元素的化合價(jià)總數(shù)相第.即：

        甲元素的化合價(jià)×甲元素的原子數(shù)=乙元素的化合價(jià)×乙元素的原子數(shù)

這個(gè)關(guān)系,稱做化合價(jià)規(guī)則.

    例如,在氯化銅分子(分子式CuC12)里,氯的化合價(jià)×氯原于數(shù)=銅的化合價(jià)×銅原子數(shù)

         1*2=2*1

       又如,在五氧化二磷分子(分子式P205)里,磷的化合價(jià)×磷原子數(shù)=氧的化合價(jià)×氧原子數(shù)

         5*2=2*5

    因此,在由兩種元素組成的化合物里,如果其中一種元素的化合價(jià)是已知的,就可根據(jù)化合物的分子式,利用“化合價(jià)規(guī)則”,計(jì)算出另一種元素的化合價(jià)。

    例1.已知氧的化合價(jià)是2價(jià),求氧化鋁(分子式是AI2O3)里鋁原子的化合價(jià)。

      【解】根據(jù)化合價(jià)規(guī)則,鋁的化合價(jià)×鋁原子數(shù)=氧的化合價(jià)*氧原子數(shù);故

   

             氫的的化盒價(jià)之氫原子數(shù)=2×3=8.

鋁的化合價(jià)=      鋁原子數(shù)             2

       答:在氧化鋁里鋁原子的化合價(jià)是3價(jià)

例2.已知氮的化合價(jià)是3價(jià),求氮化鎂(分子式是MIgN2)里鎂的化合價(jià)。

【解】根據(jù)化合價(jià)規(guī)則可知,

鎂的化合價(jià)=氮的化合價(jià)×氮原子數(shù)=3×2=2

                                 3

          答：在氮化鎂里鎂的化合價(jià)是2價(jià)

 

    氫在它的,一切化合物里都是1價(jià);氧在它的一切化合物里都是2價(jià),由于許多化合物里都含有氫元素或或氧元素,因此記住了它們的化合價(jià),在根據(jù)化合物分子式確定元素的化時(shí)，會有很大方便。

    不變合價(jià)和可変化合價(jià)我們知道,元素的原子相互結(jié)合成為某種化合物的分子時(shí),表現(xiàn)出一定的化合價(jià).例如,碳和氧相互化合成二氧化碳時(shí),1個(gè)碳原子只能和2個(gè)氧原子結(jié)合(在二氧化碳CO2里,碳原子是4價(jià))但碳和氧相互化合時(shí),由于反應(yīng)時(shí)的條件不同,并不一定生成二氧化碳,例如碳在空氣不充足的地方燃燒,除了生成二氧化碳外,還能生成一氧化碳(分子式CO,在一氧化碳里碳原子是2價(jià)).同樣,硫在不同條件下可以和氧化合生成二氧化硫(分子式H2S)或三氧化硫(分子式SO2),另外,硫還能和氫化合生成硫化氫(分子式H2S).在這些化合物里,硫原子的化合價(jià)分別是4價(jià)(在SO2中)、6價(jià)(在SO3中)和2價(jià)(在H2S中).

    大多數(shù)元素,特別是非金屬元素,在不同的化合物里都能顯示出不同的化合價(jià).它們的化合價(jià),稱做可變化合價(jià)。

    也有一些元素,它們在所有的化合物里,都表現(xiàn)出一種化合價(jià),例如,鈉、鉀、氫等元素在一切化合物里都是1價(jià),鋅、鈣、氧等元素在一切化合物里都是2價(jià)等.這些元素的化合價(jià),稱做不變化合價(jià)。

    表21列出了幾種常見元素的化合價(jià)

    雖然有些元素在不同的化合物里表現(xiàn)出不同的化合價(jià)，但其中常有一種化合價(jià)是比較主要的,在它的大多數(shù)化合物里,都都表現(xiàn)出這種化合價(jià).例如銅化合物里的銅原子有1價(jià)的,也有2價(jià)的,但2價(jià)銅的化合物是主要的。

 

幾種常見的元素的化合價(jià)

元素名稱	元素符號	化合價(jià)	元素名稱	元素符號	化合價(jià)
鉀	K	1	氯	CI	1,3,5,7
鈉	Na	1	氧	O	2
鈣	Ca	2	氮	N	1,2,3,4,5
鎂	Mg	2	碳	C	2,4
鋁	AI	3	硫	S	2,4,6
鐵	Fe	2,3	磷	P	3,5
銅	Cu	1,2	硅	Si	4
銀	Ag	1	汞	Hg	1,2
氫	H	1

     根據(jù)元素的化合價(jià)來書寫化合物的分子式在知道了元素的化合價(jià)(或它的主要化合價(jià))后,就能根據(jù)“化合價(jià)規(guī)則”正確寫出化合物的分子式.現(xiàn)舉氧化鋁為例來說明這個(gè)問題(已知氧是2價(jià),鋁是3價(jià))。

    【第一步】先把組成這種化合物的元素符號寫出來(如果兩種元素中一種是金屬,一種是非金屬,一般都是把金屬元素符號寫在前面),即寫出A1O.

    【第二步】在這兩種元素符號的右上角,用羅馬數(shù)字分別標(biāo)出它們的化合價(jià),即A1IIIoII。

    【第三步】求出這兩種元素的化合價(jià)的最小公倍數(shù),在現(xiàn)在這個(gè)例子里,3和2的最小公倍數(shù)是6。

    【第四步】把求得的最小公倍數(shù)分別用這兩種元素的化合價(jià)來除,得出的商就是這一元素在分子里應(yīng)有的原子個(gè)數(shù)，把它注在元素符號的右下角,這樣就寫出了這一化合物的分子式,在這個(gè)例子里,

               氧化鋁里面的鋁原子數(shù)=6/3=2

               氧原子數(shù)==6/2=3

故氧化鋁的分子式是Al2O3

    【第五步】最后檢驗(yàn)一下寫出的分子式是否符合“化合價(jià)規(guī)則”,即鋁的化合價(jià)總數(shù)是否和氧的化合價(jià)總數(shù)相等.

               鋁的化合價(jià)×鋁的原子數(shù)=3×2=6,

               氧的化合價(jià)×氧的原子數(shù)=2×3=6

說明A12O3這個(gè)分子式是符合于化合價(jià)規(guī)則”的.

     如果兩種化學(xué)元素的化合價(jià)是相同的,書寫它們化合物的分子式時(shí),只要進(jìn)行到第一步就完成了.例如,鈉和氯兩種元素都是1價(jià),它們化合物(即氯化鈉)的分子式就是NaCl,又如鈣和氧兩種元素都是2價(jià),它們化合物(即氧化鈣)的分子式就是CaO.

     必須注意,分子式是用來表示某種物質(zhì)的分子組成的.因此,只有這種物質(zhì)確實(shí)是存在的,用來代表這種物質(zhì)的分子式才是有意義的.我們知道,并不是任何兩種元素都能化合生成化合物的,因此,也決不能認(rèn)為按照上述步驟寫出的符合于“化合價(jià)規(guī)則”的任何式子,都是有意義的分子式,例如,和鈉根本不能化合,根據(jù)“化合價(jià)規(guī)則寫出的“分子式”Na3N(鈉是1價(jià),氮是3價(jià))所代表的“氮化鈉”也是根本不存在的,因此Na3N這個(gè)式子是沒有任何意義的.

     因此，根據(jù)“化合價(jià)規(guī)則”文中化合物的分子式時(shí)，首先必須確切知道這種化合物是真實(shí)存在的。