以化合價為題材的考題例析

化合價是指一種元素一定數(shù)目的原子跟其他元素一定數(shù)目的原子化合時表現(xiàn)出的性質(zhì)。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，以化合價為題材的試題屢有出現(xiàn)，有必要進(jìn)行歸納總結(jié)，利于學(xué)生對該部分知識的掌握。

一、確定元素的化合價

1.根據(jù)結(jié)構(gòu)確定化合價

【例1】 在稀H2SO4酸化的H2O2中，加入乙醚后液體分層，再加入少量的K2Cr2O7溶液并振蕩，在乙醚層中出現(xiàn)深藍(lán)色，這是因?yàn)榉磻?yīng)生成的CrO5所致。CrO5的結(jié)構(gòu)為，上述反應(yīng)為：Cr2O2-7+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析，下列敘述中正確的是（）。

A．Cr2O2-7被氧化成CrO5

B．H2O2被還原成H2O

C．該反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)

D．此反應(yīng)可以用于檢驗(yàn)Cr2O2-7

解析：判斷A、B、C是否正確，關(guān)鍵是確定CrO5中Cr的化合價。從結(jié)構(gòu)看，Cr形成六鍵，故為+6價，與Cr2O2-7中Cr的化合價相同，因此該反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，所以A、B是錯誤的，C是正確的。該反應(yīng)存在著顏色變化，故D是正確的。因此答案為C、D。

2.根據(jù)化學(xué)式確定化合價

【例2】 某元素的硝酸鹽的相對分子質(zhì)量為A，該元素硫酸鹽的相對分子質(zhì)量為B，則該元素R的化合價可能為（）。

A．2A-B28B．2A+B28C．A-B14D．A-B62

解析：設(shè)元素R的化合價為x，相對原子質(zhì)量為M。

①若x為偶數(shù)，則R的硝酸鹽與硫酸鹽的化學(xué)式分別為R(NO3)x和R(SO4)x/2。根據(jù)題意得：

M+62x=AM+48x=B

解得：x=A-B14，所以，答案為C。

②若x為奇數(shù)，則R的硝酸鹽與硫酸鹽的化學(xué)式分別為R(NO3)x和R2(SO4)x。根據(jù)題意得：

M+62x=A2M+96x=B

解得：x=2A-B28，所以，答案為A。

綜上所述，本題答案為A、C。

3.根據(jù)電子得失守恒確定化合價

【例3】 24mL濃度為0.05mol/L的Na2SO3溶液，恰好與20mL濃度為0.02mol/L的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng)，則元素Cr在被還原的產(chǎn)物中的化合價是（）。

A．+6 B．+3 C．+2 D．0

解析：由題意得：Na2SO3被氧化為Na2SO4，設(shè)Cr在被還原的產(chǎn)物中的化合價為x，則根據(jù)電子得失守恒得：24mL×10-3L/mL×0.05mol/L×2=20mL×10-3L/mL×0.02mol/L×2(6-x)，解得x=+3，故答案為B。

二、確定化合物的化學(xué)式

【例4】 某含氧酸的化學(xué)式為HnXO2n-1，試確定元素X的氧化物的化學(xué)式可能為（）。

A．X2O7B．XO2C．X2O3D．XO3

解析：確定元素X的氧化物的化學(xué)式，關(guān)鍵是確定元素X的化合價，設(shè)元素X的化合價為a，根據(jù)化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零原則可得：n+a-2(2n-1)=0，a=3n-2。

討論：

①當(dāng)n=1時，a=+1，則元素X的氧化物的化學(xué)式為X2O。

②當(dāng)n=2時，a=+4，則元素X的氧化物的化學(xué)式為XO2。

③當(dāng)n=3時，a=+7，則元素X的氧化物的化學(xué)式為X2O7。

④當(dāng)n≥4時，解得a的值不存在。

故本題的答案為A、B。

【例5】 將KCl和CrCl3兩種固體混合物共熔制得化合物x，將1.892gx中Cr元素全部氧化成Cr2O2-7，Cr2O2-7可與過量的KI發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成2.667gI2，反應(yīng)的離子方程式是：

Cr2O2-7+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O

如果取溶有1.892gx的溶液，加入過量的AgNO3，可得4.5gAgCl沉淀，則表示x組成的化學(xué)式為（）。

A．K3Cr2Cl7B．K3Cr2Cl5

C．K3Cr2Cl9D．K2CrCl4

解析：如果采用題給數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，則掉入了命題者制造的陷阱中。其實(shí)本題只要注意排除題給數(shù)據(jù)的干擾，根據(jù)化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零就可直接判斷出答案為C。

三、確定原子序數(shù)

【例6】 有兩短周期元素X和Y，可組成化合物XY3，當(dāng)Y的原子序數(shù)為m時，X的原子序數(shù)為①m-4，②m+4，③m+8，④m-2，⑤m+6，其中正確的組合是（）。

A．只有①②④B．只有①②⑤

C．①②③⑤ D．①②③④⑤

解析：本題應(yīng)用討論法。

(1)若X、Y的化合價分別為+3、-1，則

①X在IIIA族，為B、Al；Y在VIIA族，為F、Cl，可得X的原子序數(shù)為m-4、m+4、m-12。

②X在VA族，為N、P；Y在VIIA族，為F、Cl，可得X的原子序數(shù)為m-2、m+6、m-10。

(2)若X、Y的化合價分別為+6、-2，則X、Y分別為S、O，故X的原子序數(shù)為m+8。

(3)若X、Y的化合價分別為-3、+1，則X在VA族，為N、P；Y為H，可得X的原子序數(shù)為m+6、m+14。

(4)若X、Y的化合價分別為+1、-3，則X為H，Y為N，X的原子序數(shù)為m-6。

綜上所述，本題答案為D。

引申：

若將上題中“可組成化合物XY3”改為“可以形成原子個數(shù)比為1∶3的化合物”，結(jié)果如何？改為“可以形成原子個數(shù)比為1∶2或1∶1或2∶3的化合物”，結(jié)果又如何？

解析：X和Y可以形成XY3、X2Y6、Y3X等化合物，XY3型化合物上題已經(jīng)討論過。若為X2Y6，則可能為C2H6、B2H6等，故X的原子序數(shù)為m+5、m+4。若為Y3X，則可能為Li3N、Na3N，故X的原子序數(shù)為m-4、m+4。

【例7】 若短周期中的兩種元素可以形成原子個數(shù)比為2∶3的化合物，則這兩種元素的原子序數(shù)之差不可能是（）。

A．1 B．3 C．5 D．6

解析：本題可以用上題的方法討論得到，但這樣做的缺點(diǎn)是既費(fèi)時又容易漏掉一些物質(zhì)，造成多選。若根據(jù)個數(shù)比聯(lián)想到元素的化合價與原子序數(shù)之間的關(guān)系，則可使問題簡單化。由題意知，設(shè)此化合物的化學(xué)式為A2B3，則A顯+3價，B顯-2價，因此A的原子序數(shù)為奇數(shù)，B的原子序數(shù)為偶數(shù)，故兩者的原子序數(shù)之差一般來說應(yīng)為奇數(shù)，不為偶數(shù)，所以答案為D。

四、進(jìn)行簡單計算

【例8】 由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混合物10克，與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2升，則混合物中一定含有的金屬是（）。

A．鋅 B．鐵 C．鋁 D．鎂

解析：設(shè)金屬都為+2價，則金屬的平均相對原子質(zhì)量為20。+2價的鋅、鐵、鋁、鎂的相對原子質(zhì)量分別為65、56、27×2/3=18、24，只有+2價鋁的相對原子質(zhì)量小于20，因此該混合物中一定含有鋁，故答案為C。

(責(zé)任編輯 羅 艷）