浅谈元素化合价的多种用途

来源:用户上传      作者: 王志勤

　　元素的化合价在中学化学教学中有着至关重要的作用:如书写物质的分子式、化学式;氧化还原反应的判断及其方程式的配平;氧化还原反应中标电子转移、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的判断及四者之间量的关系的计算等问题都离不开元素的化合价。除此之外,元素的化合价还有多种用途,下面浅谈几点:
　　
　　一、判断元素是否具有氧化性、还原性
　　
　　判断方法:若元素的化合价处于最高正化合价,则该元素只具有氧化性,若处于最低负化合价,则只有还原性,若处于中间态,则其既有氧化性又有还原性,若某物质含有多种元素,则该物质同时具备这几种元素的氧化性、还原性。
　　例如:H2S中氢为+1价只具有氧化性,硫为-2价只具有还原性,而H2S既有氧化性又有还原性。
　　试分析HCl、Cl2、HClO、HClO4中氯元素的化合价,并判断该元素的氧化性、还原性。
　　
　　二、判断ABn(n≥2)型分子的极性
　　
　　判断方法:当中心原子A的化合价的绝对值等于A原子的最外层电子数时,则ABn分子是非极性分子,否则为极性分子。
　　例如:CH4分子:碳为-4价,其绝对值刚好等于碳的最外层电子数4,CH4分子为非极性分子;NH3中氮为-3价,其绝对值不等于其最外层电子数5,NH3分子为极性分子。
　　试分析:CO2、CCl4、BF3、SO2、PCl3等分子是极性分子还是非极性分子。
　　
　　三、判断ABn型分子所含原子最外层是否达到8电子稳定结构
　　
　　判断方法:若A的化合价的绝对值与A原子最外层电子数加和等于8,则说明A原子已达8电子稳定结构,否则未达到。若B的化合价的绝对值与B原子最外层电子数之和等于8,则B原子已达8电子稳定结构,否则未达到8电子稳定结构。
　　例如:CCl4中,碳为+4价,碳原子最外层电子数为4,二者加和为8,故碳原子已达8电子稳定结构。氯为-1价,氯原子最外层为7个电子,其绝对值加和为8,故氯原子也已达8电子结构。再比如BF3,根据硼氟元素的化合价及原子的最外层电子数可知硼未达8电子稳定结构,氟原子已达8电子稳定结构。
　　试分析:H2O、NH3、SO2、CO2中所含原子最外层是否已达8电子结构。
　　
　　四、判断由两种元素形成的离子化合物是否含共价键
　　
　　判断方法:离子化合物只有两种元素时,一般情况下,当所含非金属元素的化合价处于最低负化合价时,该化合价中不含共价键。如果非金属元素的化合价不处于最低负化合价时,该化合物中含共价键,且为非极性共价键。
　　例如:MgCl2中氯为-1价,是最低负化合价,该物质中不含共价键。而Na2O2中氧为-1价,不是最低负价,该物质中含共价键,这些可由它们的电子式来确证。(需注意:NH4H除外)
　　试分析:Mg3N2、CaC2、KO2、CaCl2中是否含共价键。
　　
　　五、可推断简单分子的结构式
　　
　　分子中,化合价与原子间形成的共价键是有直接关系的,但要注意:同种原子之间的共价键不影响其化合价。例如:Cl2中有共价键,但其化合价为零价。所以,一般来说,某元素的化合价的绝对值等于该元素的一个原子与不同类原子间形成的共价键数,在结构式中,就等于该元素的一个原子与不同类原子之间的短线数。
　　例如:H2O中氢为+1价,氧为-2价,其结构式为H-O-H;
　　CO2中碳为+4价,氧为-2价,其结构式为O=C=O;
　　再比如HClO中氢为+1价,氯为+1价,氧为-2价,故其结构式为H-O-Cl。
　　试分析:ICl、HIO、PCl3等的结构式。
　　
　　六、判断简单分子中同种原子间是否存在共价键
　　
　　一般来说:在分子中当某原子个数为1时,该原子不存在同种原子间的共价键问题;当某原子个数不为1时,如果其化合价为最低负价或最高正价(即最外层电子数)时,该同种原子间不存在共价键,否则该同种原子间存在共价键。
　　例如:CH4分子中,只需分析氢元素的化合价,其化合价为+1价,刚好等于最高正价,故氢原子间不存在共价键,可由其结构式体现出来;再如:H2O2,氢、氧化合价都需分析,氢元素为+1价,氢原子间不存在共价键,氧为-1价,不为最低负价,氧原子间存在共价键,同样可由其结构式H-O-O-H体现出来。
　　试分析一下C2H2、C2H4中碳原子间是否存在共价键。
　　
　　七、判断简单分子中共价键类型
　　
　　我们知道:同种原子之间形成的共价键为非极性键,不同种原子之间形成的共价键为极性键。所以,分子中同种原子间是否存在共价键实际上就成为分子中是否存在非极性键的问题了,结合六所讲可得出分子中共价键类型的判断方法:
　　(1)若为An型分子:n=1时,不含化学键;n>1时,只含非极性键。
　　(2)若为AaBb型分子:可先判断同种原子间是否存在共价键,如果存在,则分子中既有极性共价键,又有非极性共价键;否则,只存在极性共价键。
　　试用上述方法分析H2、CH4、C2H4分子中所含共价键类型。
　　从以上对化合价用途的几点总结中就可看出,元素化合价在解决化学问题中的重要性。其实,化合价的用途还有许多,由于中学化学要求所限,这里就不一一介绍了。希望此文能抛砖引玉,引起大家对化合价的重视。

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