化合價在高中化學(xué)解題中的有效應(yīng)用

■張宗仁

化合價是指某種元素的一個原子和其他元素的原子共同構(gòu)成的化學(xué)鍵的數(shù)量，是物質(zhì)中的原子得失的電子數(shù)或共用電子對偏移的數(shù)目，也是元素在形成化合物時表現(xiàn)出的一種性質(zhì)。在解題時化合價主要用于氧化還原反應(yīng)的確定、升降法配平化學(xué)方程式、原子序數(shù)的確定、化學(xué)產(chǎn)物的計算等。本文主要圍繞化合價在高中化學(xué)解題中的有效應(yīng)用展開論述，希望具有一定的借鑒意義。

一、化合價在氧化還原反應(yīng)解題中的應(yīng)用

在解答氧化還原反應(yīng)的相關(guān)試題時，有效應(yīng)用化合價解題可減少計算量，降低計算的復(fù)雜度和難度，尤其是根據(jù)電子守恒這一原理輔助解題，可以提高解題效率。

例如，將木炭和氧化銅的粉末混合加熱，可得到紅色的銅，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式并說出其中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。

分析：由已知條件可得出化學(xué)方程式為。反應(yīng)過程中銅元素的化合價由+2價降低到0價，被還原;碳元素的化合價由0價升高到+4價，被氧化。所以CuO發(fā)生還原反應(yīng)，C發(fā)生氧化反應(yīng)。

小結(jié)：氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移(得失或偏移)，元素化合價的升降是由于電子的轉(zhuǎn)移而引起的，我們根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價有無變化來判斷反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)。氧化反應(yīng)是物質(zhì)失去電子的反應(yīng)，還原反應(yīng)是物質(zhì)得到電子的反應(yīng)，因此在化學(xué)反應(yīng)中，若某物質(zhì)失去電子則必然會有物質(zhì)得到電子，且得失電子的數(shù)目相等。不過在同素異形體的相互轉(zhuǎn)化中，雖然有單質(zhì)的參加和生成，但是沒有元素化合價的變化，不是氧化還原反應(yīng)。

二、化合價在配平化學(xué)方程式中的應(yīng)用

配平化學(xué)方程式主要遵循電子守恒定律，利用化合價升高和降低的數(shù)目相等、反應(yīng)前后元素化合價的升降數(shù)計算反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。

分析：通過對反應(yīng)前后元素化合價的升降進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)銅元素的化合價升高2，氮元素的化合價降低3，因為化合價升高和降低的數(shù)目要相等，所以有3Cu+2 HNO3(稀) →3Cu(NO3)2+2NO+H2O。再根據(jù)原子守恒得出HNO3、H2O的化學(xué)計量數(shù)。所以配平后的化學(xué)方程式為3Cu+8HNO3(稀)══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。

小結(jié)：運用化合價升降配平化學(xué)方程式是建立在原子守恒定律的基礎(chǔ)上的，但是要注意在配平過程中應(yīng)以觀察法和最小公倍數(shù)法為主，同時運用奇數(shù)變偶數(shù)法，先配平化學(xué)方程式一奇一偶的元素，以方便找出化學(xué)方程式中各元素化學(xué)計量數(shù)的配比。

化學(xué)方程式配平一般遵循兩個原則，一是還原劑失電子總數(shù)和氧化劑得電子總數(shù)相等；二是發(fā)生反應(yīng)前后各元素對應(yīng)的原子數(shù)相等，按照“標(biāo)好價、列變化、求總數(shù)和配系數(shù)”的步驟進(jìn)行?！皹?biāo)好價”即寫出反應(yīng)物及生成物的分子式，標(biāo)出元素的化合價；“列變化”即觀察反應(yīng)前后元素化合價的變化情況并列出；“求總數(shù)”即根據(jù)化合價升降總數(shù)相等求出元素化合價變化的物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)；“配系數(shù)”即配平其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。

三、結(jié)語

綜上所述，高中生在學(xué)習(xí)化學(xué)時要明白化合價對解題的重要作用，多多總結(jié)化合價的各種規(guī)律，并反復(fù)多次運用到不同題型中，以達(dá)到降低題目難度，節(jié)省解題時間，提高化學(xué)解題效率的目的。而化合價在配平氧化還原型的化學(xué)方程式中應(yīng)用最為廣泛，可保證氧化劑得電子數(shù)目和還原劑失電子數(shù)目的一致性，根據(jù)電子守恒定律計算元素的化合價，可以保證解題的正確性，這一方法同學(xué)們應(yīng)牢固掌握。