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第二單元 認(rèn)識(shí)物質(zhì)的構(gòu)成
第三節(jié)
物質(zhì)組成的表示
我們知道，用元素符號(hào)可以表示某種元素以及該元素的一個(gè)原子。那么，怎樣用元素符號(hào)來表示物質(zhì)的組成呢
一、化學(xué)式及其意義
從宏觀角度看，物質(zhì)是由各種元素組成的；從微觀角度看，物質(zhì)又是由原子、分子、離子等微觀粒子構(gòu)成的。例如，水是由氫元素和氧元素組成的，而每個(gè)水分子又是由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成的，所以我們可以用化學(xué)符號(hào)H2O表示水的組成。像這樣用元素符號(hào)和數(shù)字表示物質(zhì)組成的式子叫作化學(xué)式。
任何純凈物都有固定的組成，都可以用化學(xué)式來表示其組成。例如，金屬銅是由大量銅原子聚集而成的，我們可以直接用元素符號(hào)Cu作為銅的化學(xué)式；氯化鈉是由大量鈉離子和氯離子結(jié)合形成的(其中鈉離子和氯離子的個(gè)數(shù)比是1:1)，其組成元素為鈉和氯，因此氯化鈉的化學(xué)式可寫為NaCl。對(duì)于由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其化學(xué)式也稱為分子式。在分子式中，元素符號(hào)右下角的數(shù)字表示每個(gè)分子中所含該種原子的數(shù)目。
化學(xué)式不僅能表示某種物質(zhì)及其組成元素，還能表示該物質(zhì)中各元素的原子或離子之間的數(shù)量關(guān)系。
二、化合價(jià)
水的化學(xué)式為 H2O，氨的化學(xué)式為NH3，甲烷的化學(xué)式為CH4。為什么在這些化合物的分子中，不同的原子結(jié)合氫原子的數(shù)目不同呢 如何表示不同元素的原子之間相互化合的定量關(guān)系
通常，一種元素的原子能夠跟其他元素的原子相互化合的比例，與這種元素的化合價(jià)有關(guān)。在化合物中，元素的化合價(jià)是由這種元素的一個(gè)原子得到或失去電子的數(shù)目決定的。例如，當(dāng)鈉元素與氯元素化合時(shí)，每個(gè)鈉原子失去1個(gè)電子，同時(shí)每個(gè)氯原子得到1個(gè)電子。因此，在氯化鈉中，鈉元素表現(xiàn)+1價(jià)，氯元素表現(xiàn)－1價(jià)。
有些化合物如 NaOH、NH4Cl等，它們中的一些帶電原子團(tuán)如OH－、NH，等，常作為一個(gè)整體參加化學(xué)反應(yīng)，這樣的原子團(tuán)又叫作“根”(或根離子)。根也有化合價(jià)，如OH－為－1價(jià)。
在化合物中，各元素的正負(fù)化合價(jià)之和為零。我們以此為依據(jù)，可以根據(jù)元素的化合價(jià)寫出已知物質(zhì)的化學(xué)式。
元素的化合價(jià)用于定量描述不同元素的原子之間形成化合物時(shí)相互化合的比例。因此，人們規(guī)定單質(zhì)中元素的化合價(jià)為零。
根據(jù)化合價(jià)寫化學(xué)式
由鋁元素與氧元素組成的氧化鋁中，鋁元素的化合價(jià)是+3價(jià)，氧元素的化合價(jià)是－2價(jià)，寫出氧化鋁的化學(xué)式。
書寫步驟如下：
1.寫出化合物中各元素的符號(hào)，通常把正價(jià)元素寫在左邊，負(fù)價(jià)元素寫在右邊：AlO
2.求出兩種元素的正、負(fù)化合價(jià)絕對(duì)值的最小公倍數(shù)：3×2=6
3.求各元素的原子數(shù):
Al：6÷3=2 O：6÷2=3
4.把原子數(shù)寫在各元素符號(hào)的右下角，即得化學(xué)式(如果原子數(shù)為 1，
則省略不寫)：Al2O3
5.檢查化學(xué)式。計(jì)算正價(jià)總數(shù)值跟負(fù)價(jià)總數(shù)值之和是否等于零:
(+3)×2+(－2)×3=0
氧化鋁的化學(xué)式是 Al2O3，讀作三氧化二鋁。
討論:化合物 NaCl、CO2、P2O5分別讀作氯化鈉、二氧化碳、五氧化二磷。分析這些物質(zhì)的名稱與其化學(xué)式的讀寫順序，你有什么發(fā)現(xiàn)？請(qǐng)推測(cè)NO2、Fe 2O3、CaCl2的名稱。
應(yīng)該注意的是，物質(zhì)的組成是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，因此化學(xué)式的書寫必須依據(jù)客觀事實(shí)。只有確切知道有某種化合物存在，才可能根據(jù)元素化合價(jià)寫出它的化學(xué)式，而不能隨意寫出實(shí)際上不存在的物質(zhì)的化學(xué)式。
三、物質(zhì)組成的定量表示
組成物質(zhì)的各元素之間存在著固定的質(zhì)量關(guān)系，而化學(xué)式就反映了物質(zhì)中的這種質(zhì)量關(guān)系。化學(xué)式中各原子的相對(duì)原子質(zhì)量的總和，就是該物質(zhì)的化學(xué)式量。對(duì)于由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其化學(xué)式量也叫相對(duì)分子質(zhì)量。例如，H2的相對(duì)分子質(zhì)量為1×2=2；H2O的相對(duì)分子質(zhì)量為1×2+16×1=18。
根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)式可以進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。
1.計(jì)算組成物質(zhì)的各種元素的質(zhì)量比
例如，計(jì)算水中氫元素與氧元素的質(zhì)量比
由上圖可知，水中氫元素與氧元素的質(zhì)量比
=(氫元素的相對(duì)原子質(zhì)量×水分子中氫原子個(gè)數(shù))：
(氧元素的相對(duì)原子質(zhì)量×水分子中氧原子個(gè)數(shù))
=(1×2) : (16×1)=1 : 8
2.計(jì)算物質(zhì)中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
物質(zhì)中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，就是該元素的質(zhì)量與組成物質(zhì)的各元素質(zhì)量總和之比。
例如，水中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)
1.天然氣的主要成分是甲烷，其化學(xué)式為CH4。下列描述錯(cuò)誤的是( )
A.CH4可以表示甲烷這種物質(zhì)
B.2CH4表示兩個(gè)甲烷分子
C.甲烷是由碳元素和氫元素組成的
D.1個(gè)甲烷分子是由1個(gè)碳原子和2個(gè)氫分子構(gòu)成的
D
2.建筑工地上常用亞硝酸鈉(NaNO2)作為水泥添加劑。亞硝酸鈉有毒，它具有和食鹽(NaCl)相似的外觀特征，如果不小心誤食亞硝酸鈉則會(huì)導(dǎo)致中毒。NaNO2中氮元素的化合價(jià)為( )
A. +2 價(jià) B.+3 價(jià) C. +4價(jià) D.+5 價(jià)
B
3.已知在鐵元素與氧元素組成的某種化合物中，鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià)，氧元素的化合價(jià)為－2價(jià)，則該化合物的化學(xué)式為__________，讀作____________。
Fe2O3
三氧化二鐵
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