定元素化合價方法例析

1、定元素化合價方法例析中學化學中確定元素的化合價，一般是從常見元素的化合價入手考慮的。例如，確定K2MnO4中Mn元素的化合價，是從K元素為+1價，O元素為-2價入手，然后根據化合物中元素化合價的代數和為零，確定出Mn元素的化合價為+6價。筆者認為，除了熟練常握上述確定元素化合價的方法以外，還應學會從以下幾方面來確定元素的化合價。 一根據物質的結構確定元素的化合價 例1用稀硫酸酸化的雙氧水溶液中，加入乙醚后液體分層，再加入少量重鉻酸鉀溶液并振蕩，在乙醚層中出現深藍色，這是因為生成的CrO5溶于乙醚所致。CrO5的結構如右圖。上述反應的離子方程式為：Cr2O72- +4H2O2+2H+=2CrO5

2、+5H2O。下列敘述中不正確的是（ ） ACr2O72- 被氧化成CrO5 BH2O2被還原成H2O C該反應不屬于氧化還原反應 D此反應可用于檢驗Cr2O72- 分析：解本題的關鍵是確定Cr元素和O元素的化合價。本題容易錯誤地把CrO5中O元素的化合價確定為-2價，從而得出Cr元素為+10價，該反應為氧化還原反應，答案選為C。其實，Cr元素與O元素形成共價鍵時，Cr元素吸引電子對的能力弱于O元素，從CrO5的結構不難看出，Cr與O共形成了6個價鍵，且有2個過氧鍵。因此在CrO5中Cr元素的化合價為+6價，其中1個O為-2價，4個O為-1價，反應前后元素的化合價并沒有改變。故答案應為A、B。

3、又如異氰酸(HNCO)，其結構是HNCO，由于N元素吸引電子對的能力強于C元素，由結構可看出其中N元素為-3價，C元素為+4價。 例2固體A的化學式為NH5，它的所有原子的最外層都符合相應稀有氣體原子的最外電子層結構。指出NH5中元素的化合價，并寫出其電子式。 分析：N原子、H原子的最外層都符合稀有氣體原子的最外層電子結構，可推知N原子應為八電子結構，H原子應為二電子結構，即在NH5中N原子與4個H原子應形成3個共價鍵，1個配位鍵，成為銨根離子，另一個H原子應成為陰離子。故在NH5中，N元素為-3價，其中4個H為+1價，另一個H為-1價；NH5的電子式為(如圖)。 二根據元素在周期表中的位置確

4、定元素的化合價 例3S2O8n- 離子在一定條件下可把Mn2+ 離子氧化成MnO4-離子，若反應后S2O8n- 離子變?yōu)镾O42- 離子；又已知反應中氧化劑與還原劑的離子數之比為52。則S2O8n-中n的值和S元素的化合價是（ ） A2 ；+7 B2 ；+6 C4 ；+7 D4 ；+6 分析：本題易錯設S元素的化合價在反應中降低X價，然后根據氧化還原反應中得、失電子總數相等列式，即5×2X=2×5，解得X=1，從而得出S2O8n-離子中S元素的化合價是+7價，由S2O8n-離子中O元素為-2價，求得n=2，得出答案為A。其實，S元素位于元素周期表中的第A族，由于主族元素的最

5、高正價數等于其族數，所以S元素的最高正價應為+6價，則S元素在反應前后的化合價沒有變化，由此可推知作為氧化劑的S2O8n- 離子中必存在著-1價的氧，在反應中-1價的氧元素化合價降低到-2價。設S2O8n-離子中-1價的氧為Y個，根據氧化還原反應中得、失電子總數相等列式，即5×Y=2×5，求得Y=2。因此S2O8n- 離子中-1價的氧為2個，-2價的氧為6個，可求得n=2。正確答案應為B。 又如過硝酸鈉（NaNO4）中，N元素位于元素周期表中的第A族，其最高正價為+5價，由此可推知NaNO4中，有2個氧為-2價，2個氧為-1價。 三根據元素的非金屬性確定元素的化合價 例4長

6、期以來一直認為氟的含氧酸不可能存在，但是，自1971年斯圖杰爾和阿佩里曼（美國）成功地合成次氟酸后，這種觀點被強烈地動搖了。他們在0以下將氟從細冰末的上面通過，得到毫克量的次氟酸。請寫出次氟酸的結構式，并指出各元素的化合價。 分析：氟與氯是同主族元素，與次氯酸的結構進行類比，不難寫出次氟酸的結構式為HOF；在次氯酸（HClO）中，Cl元素為+1價，但在次氟酸中氟元素的化合價不能與次氯酸中的氯元素進行類比，因為F元素吸引電子對的能力比O元素強，在次氟酸中F元素呈-1價，H元素為+1價，則O元素呈零價。 又如甲醛（HCHO）中碳元素的化合價也為零價。由此可見，元素在化合物中的化合價也可能是零價。

7、例5本世紀初期，化學家合成出了NaBH4。在強堿性條件下NaBH4可使許多金屬離子還原成金屬原子，故被稱為萬能還原劑。NaBH4極易溶于水并與水反應產生H2，同時硼以BO2- 形式存在。試寫出NaBH4與水反應的離子方程式。 分析：解本題的關鍵是確定NaBH4中B元素和H元素的化合價。B是第A族元素，當B元素與H元素形成共價鍵時，H元素吸引電子對的能力強于B元素。因此，在NaBH4中B元素的化合價為+3價，H元素的化合價為-1價，則B元素在反應前后的化合價并沒有變化，NaBH4與水反應的實質是NaBH4中-1價的H元素與水中+1價的H元素之間的氧化還原反應，其離子方程式為：BH4-+2H2O=

8、 BO2-+4H2。 可見，B元素與其它非金屬元素化合時呈+3價；H元素與金屬元素及B元素化合時呈-1價，H元素與除B以外的非金屬元素形成共價鍵時呈+1價。 四根據物質的性質確定元素的化合價 例6金屬鐵分別與單質Cl2、Br2反應可以制得氯化鐵、溴化鐵，當把鐵粉與碘粉混在一起研磨時，則生成相當于Fe3I8的產物，在此產物中鐵元素的化合價是 。根據鐵元素的化合價把產物Fe3I8寫成碘化物形式應為 。 分析：根據已學知識可知鐵元素有+2、+3價，如果僅僅依據金屬鐵分別與單質Cl2、Br2反應可以制得氯化鐵、溴化鐵的信息進行類推，得出Fe3I8中鐵元素為+2、+3價，產物Fe3I8寫成碘化物形式為2

9、FeI3FeI2，則是錯誤的。原因是Fe3+離子有較強的氧化性，能氧化I-離子，亦即Fe3+、I-不能共存。其實，鹵族元素的原子隨著原子序數的增大，半徑增大，元素的非金屬性減弱，單質碘與變價金屬反應時只能將變價金屬氧化為低價態(tài)。故在產物Fe3I8中，鐵元素只呈+2價，碘元素的化合價是-1價和零價，Fe3I8寫成碘化物形式應為3FeI2I2。 五根據化學反應確定元素的化合價 例7目前，世界各國不少科學家致力于高效、安全、無毒的飲用水消毒劑的研究。一氯氨（NH2Cl）在中性或酸性條件下是一種強消毒殺菌劑，常用于城市自來水消毒，其原理是一氯氨溶于水發(fā)生復分解反應產生殺菌物。寫出此反應的化學方程式，并

10、指出一氯氨中N元素和Cl元素的化合價。 分析：解本題的關鍵是對題干信息的攝取，即一氯氨溶于水發(fā)生復分解反應產生殺菌物，根據已學的知識不難推出殺菌物應為HClO，反應的化學方程式為：NH2Cl+H2O=NH3+HClO。由于此反應是復分解反應，反應前后元素的化合價沒有變化，則一氯氨中N元素為-3價，Cl元素為+1價。 又如NCl3中N元素為-3價。可見N元素與Cl元素形成共價鍵時，N元素呈負價。 例8G、Q、X、Y、Z均為含氯元素的物質。我們不了解它們的化學式，但知道它們在一定條件下具有如下的轉變關系（未配平）： GQ+NaCl Q+H2O X+H2 Y+NaOHG+Q+H2O Z+NaOHQ+

11、X+H2O 這五種化合物中氯的化合價由低到高的順序為（ ） AQGZYX BGYQZX CGYZQX DZXGYQ 分析：根據氧化還原反應中元素化合價升降總數相等這一規(guī)律，對于反應中，GNaCl，Cl元素的化合價降低，則GQ，其中Cl元素的化合價必然升高，亦即Q中氯的化合價高于G中氯的化合價；同理，由可判斷X中氯的化合價高于Q中氯的化合價；由并結合Q中氯的化合價高于G中氯的化合價，可判斷Q中氯的化合價高于Y中氯的化合價高于G中氯的化合價；由并結合X中氯的化合價高于Q中氯的化合價，可判斷氯的化合價是X中氯的化合價高于Z中氯的化合價高于Q中氯的化合價。綜合之，答案為B。 六根據離子反應前后電荷守恒

12、確定元素的化合價 例9在一定條件下，RO3n-和氟氣可發(fā)生反應：RO3n-+F2+2OH- =RO4-+ 2F-+H2O。則在RO3n-中，元素R的化合價是（ ） A+4 B+5 C+6 D+7 分析：本題若能求出RO3n-中的n值，其R的化合價就不難確定。從題給出的離子方程式不難發(fā)現，反應后微粒所帶的總負電荷為3個單位，那么反應前微粒所帶的總負電荷也應為3個單位，所以n=1。在RO3n-中O元素為-2價，則R的化合價應為+5價。答案是B。 七根據氧化還原反應電子得失總數相等確定元素的化合價 例10某單質能與足量濃硝酸反應放出NO2氣體，若參加反應的單質和硝酸的物質的量之比為1a，則該元素在反

13、應中所顯示的化合價可能是（ ） A+2a B+a C+a/2 D+a/4 分析：與濃硝酸反應的單質可能是金屬或非金屬。設組成該單質的元素在反應中所顯示的化合價為+X價。當單質為金屬時，反應產物中必有硝酸鹽生成， 1mol單質能還原HNO3的物質的量為a-Xmol，且濃硝酸的還原產物是NO2，根據氧化還原反應中電子得失總數相等的規(guī)律，則有X= a-X，即X= a/2；當單質為非金屬時，1mol單質能把a mol HNO3全部還原成NO2氣體，則有X= a。故答案為B、C。 例11用0.2mol/L Na2SO3溶液32mL還原含2×103mol X2O72-的溶液，過量的Na2SO3用

14、0.1mol/L酸性KMnO4溶液氧化（KMnO4被還原成Mn2+），共消耗酸性KMnO4溶液1.6mL，則元素X在產物中的化合價為（ ） A+1 B+2 C+3 D+4 分析：氧化還原反應中氧化劑得到電子的總數應等于還原劑失去電子的總數。設X2O72-離子在反應過程中，X元素的化合價降低a價，則有： 2×103mol×2a+0.1mol/L×1.6×103L×5=0.2mol/L×32×103L×2 解得a=3，在X2O72-中X的化合價為+6價，所以元素X在產物中的化合價為+3價。故答案為C。 八根據化合物的式量確定元素的化合價 例12某金屬元素的磷酸正鹽的式量為m，相同價態(tài)的該元素的硝酸鹽的式量為n。則該元素化合價的