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第四单元 自然界的水 课题4 化学式与化合价 (5课时) 课题1 爱护水资源 (1课时) 课题2 水的净化 (2课时)
课题4 化学式与化合价 (5课时) 课题1 爱护水资源 (1课时) 课题2 水的净化 (2课时) 课题3 水的组成 (2课时)
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【课前练习】请在学案上写出下列物质的化学符号表达式:
名称 铁 铜 氖气 磷 碳 硅 硫 符号 Fe Cu Ne P C Si S 氮气 氢气 氯气 氧气 臭氧 碘(固) 过氧化氢 N2 H2 Cl2 O2 O3 I2 H2O2 二氧化碳 五氧化二磷 二氧化硫 四氧化三铁 三氧化二铝 氧化镁 水 CO2 P2O5 SO2 Fe3O4 Al2O3 MgO H2O 氯化钠 氢氧化钙 碳酸钙 高锰酸钾 锰酸钾 氯酸钾 碳酸钠 NaCl Ca(OH)2 CaCO3 KMnO4 K2MnO4 KClO3 Na2CO3 氨气(NH3)、氨水 (NH3·H2O)、氯化铵(NH4Cl)
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混合物 化合物 单质 纯净物 氧化物 …… 物 质 【课前预习】阅读课本P81,试着说出物质的分类: 单质:由同种元素组成的纯净物。
物质种类 元素种类 氧元素,两种元素 单质:由同种元素组成的纯净物。 化合物:组成中含有不同种元素的纯净物。 氧化物:由两种元素组成的化合物,其中一种是氧元素。
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一、化学式 1、概念: 用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子。 **注意:每种纯净物只有一个化学式。
【课堂练习】请描述出化学式“CO2” 所表示的意义。 2、化学式表示的意义: (1)宏观方面: a、表示某种物质。 b、表示某种物质的元素组成。 (2)微观方面: a、表示某种物质的1个分子。 b、表示某种物质的1个分子的原子构成。 练习: (2012岳阳)下列是对某一物质的化学式意义的描述,该物质是( ) ①表示一种物质。②表示该物质由两种元素组成。③表示一个分子。 ④表示一个分子由三个原子构成。 A. P B. NO C. NH D. NaOH
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3、简单化学式的书写 (1)单质 X型 ①金属、稀有气体、某些固态的非金属单质 用元素符号直接表示: Fe、Ar、C、P、S、Si
②大多数非金属单质 a.多数,在元素符号右下角写数字2,如气态非金属单质H2、O2、Cl2,(I2特殊,常温下为固态) X2型 b.少数,如O3、C60,根据客观实际书写。 Xn型
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(2)化合物(由两种元素组成的化合物) 反写法 a、由金属元素与非金属元素组成的化合物: 如氯化钠NaCl,氯化钾KCl “金左非右” 。 ●注意:组成元素原子个数比为1:1时,1省略不写。 b、氧化物: 如二氧化碳CO2、四氧化三铁Fe3O4 “氧右非左” 一般为“正左负右” 例外:NH3、 CH4、 CH3OH等H的原子个数≥3的。
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4、化学式的读法(即命名): (1) 单质的读法 ①双原子分子构成的气体单质(X2型): 在元素符号后添加一个“气”字,读作“某气”。
如氮气、氧气、氢气等。 ②其它单质: A、直接读元素名称。如铁、铝、碳。 (X型) B、稀有气体,读“某气”。如氖气、氩气。(X型) C、其他,如O3、C60等特殊情况。 (Xn型)
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(2)化合物的读法 “反读法” 金+非:从右往左读作某化某。 如: MgO Al2O NaCl ZnS 氧化镁 氧化铝 氯化钠 硫化锌 非+非:从右往左读作几某化几某. 如: CO SO2 一氧化碳 二氧化硫 特例: H2O H2O2 水 过氧化氢 你来试试怎么读: NO、N2O、 NO2、 N2O3、 N2O4、 N2O5 MnO2 两种元素组成的物质存在多种形式时,需要读“几某化几某”。
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二、化合价 化合价是元素在形成化合物时表现出来的一种性质,用来表示原子之间相互化合的数目。 Na Cl Mg Cl2 +17 2 8 7
+11 +17 +12 +17 得到1个e- 失去2个e- 得到1个e- 失去1个e- 得到1个e- +11 2 8 +17 +17 +17 +12 2 8 +1 -1 +2 -1 Na Cl Mg Cl2
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钠Na 镁Mg 铝Al 硅Si 磷P 硫S 氯Cl 氩Ar
●请根据下列原子的结构示意图,推求: ——最外层电子数与其化合价的关系。 +3 2 1 +4 2 2 +5 2 3 +6 2 4 +7 2 5 +8 2 6 +9 2 7 +10 2 8 锂Li 铍Be 硼B 碳C 氮N 氧O 氟F 氖Ne +11 +12 +13 +14 +15 +16 +17 +18 钠Na 镁Mg 铝Al 硅Si 磷P 硫S 氯Cl 氩Ar / / / 最高正价: 负价:
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表4-2 一些常见元素和根(原子团)的化合价P85
名称 符号 化合价 钾 K +1 氯 Cl -1、+1、+5、+7 钠 Na 溴 Br -1 银 Ag 氧 O -2 钙 Ca +2 硫 S -2、+4、+6 镁 Mg 碳 C +2、+4 钡 Ba 硅 Si +4 铜 Cu +1、+2 氮 N -3、+2、+3、+4、+5 铁 Fe +2、+3 磷 P -3、+3、+5 铝 Al +3 氢氧根 OH- 锰 Mn +2、+4、+6、+7 硝酸根 NO3- 锌 Zn 硫酸根 SO42- 氢 H 碳酸根 CO32- 氟 F 磷酸根 PO43- -3 铵根 NH4+
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主要元素化合价口诀 负一硝酸、氢氧根,负二硫酸、碳酸根, 常见原子团的化合价 一价氢氯钾钠银,二价氧钙钡镁锌,
三铝四硅五价磷,二三铁,二四碳, 二四六硫三五氮, 铜汞二价最常见, 氢一氧二为标准,单质价态总为0。 常见原子团的化合价 负一硝酸、氢氧根,负二硫酸、碳酸根, 负三记住磷酸根,正一价的是铵根。
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注意: -1 -1 H2O2 Na2O2 1、化合价有正价和负价之分。 (1)氧元素通常显-2价。 (2)氢元素通常显+1价。
(3)金属元素跟非金属元素化合时,金正非负。 (4)一些元素有多种化合价。 2、化合物中各元素化合价代数和为0。 3、单质中元素化合价为0。 4、书写化合物时,一般正价在左,负价在右。 5、化合价是宏观的表示元素化合时的性质,只能说“**物质中*元素化合价是多少”,不能说“**分子中*原子化合价是多少”。 -1 -1 H2O2 Na2O2
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常见的具有不同化合价的元素: Cu: +1 × ×亚铜 +2 × ×铜 Fe: +2× ×亚铁 +3× ×铁 ZnS -2
+2 × ×铜 Fe: +2× ×亚铁 +3× ×铁 ZnS -2 “氯化×”中氯元素的化合价为:-1价 -1 CaCl2 “硫化×”中硫元素的化合价为:-2价 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 名称 FeCl2 FeCl3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 FeSO4 Fe2(SO4)3 氧化亚铁 氧化铁(三氧化二铁) 四氧化三铁 氯化亚铁 氯化铁 氢氧化亚铁 氢氧化铁 硫酸亚铁 硫酸铁
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正二价的镁元素: 【思考】请根据下列原子的结构示意图推求: 元素的化合价与离子所带电荷的关系。
+11 +12 +17 +13 **元素所显示的化合价,在数值上与该元素的离子所带的 电荷数相同,符号一致。 注意:表述不同,化学符号的书写不同。 Mg2+ 如:镁离子: 氧化镁中镁元素的化合价显正2价: 正二价的镁元素: +2 MgO +2 Mg
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Na+ Mg2+ Al3+ F- O2- Na Mg Al F O 化合价的标法与离子符号的区别与联系 +1 +2 +3 -1 -2 化合价
别 1.记号的位置不同 2.“+ - ”与数字的位置不同 3. “1”的处理不同 联系 化合价的数值与离子所带电荷的数值相同,符号一致 标在元素符号的正上方 标在元素符号的右上角 “+ -”在数字之前 “+ -”在数字之后 “1”不标 “1”必标
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NaOH、 Ca(OH)2 、Cu(NO3)2 KClO3 、NH4NO3、BaSO4、CaCO3、 H3PO4 原子团
温故知新:原子团 原子团:作为一个整体参加反应的原子基团(就好象一个原子一样),原子团也叫做根。 注意:①原子团不能单独存在。 ②带电荷的原子团也是离子。 ③原子团也有化合价。 NaOH、 Ca(OH)2 、Cu(NO3)2 KClO3 、NH4NO3、BaSO4、CaCO3、 H3PO4 原子团 离子: OH-: NO3-: NH4+: HCO3- CO32-: SO42-: PO43-: ClO3- 氢氧根离子 碳酸根离子 硝酸根离子 硫酸根离子 铵根离子 磷酸根离子 碳酸氢根离子 氯酸根离子
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NaOH Ba(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
●与原子团有关的化学式写法和命名: 1.含有氢氧根的化合物的名称读作“氢氧化某” 如:氢氧化钠 氢氧化钡 氢氧化铜 氢氧化铁 NaOH Ba(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 2.酸根前加氢元素的名称读作“某酸” 如:盐酸 硝酸 硫酸 碳酸 磷酸 HCl HNO3 H2SO4 H2CO3 H3PO4 3.含有酸根的化合物(酸除外)的名称读作“某酸某” 如:硝酸钾 碳酸钙 硫酸亚铁 磷酸钠 硫酸铝 KNO3 CaCO3 FeSO4 Na3PO Al2(SO4)3 4.含有NH4+的化合物的名称读作“某化铵”或“某酸铵” 如:氯化铵 硝酸铵 硫酸铵 碳酸铵 NH4Cl NH4NO3 (NH4)2SO4 (NH4)2CO3 5.含有碳酸氢根的化合物的名称读作“碳酸氢某” 如:碳酸氢钠 碳酸氢钙 碳酸氢铵 NaHCO3 Ca(HCO3)2 NH4HCO3
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三、有关化学式和化合价的计算 主要依据: 注意事项: 1、化合物中,各元素化合价代数和为0。 2、相对分子质量。 该元素的相对原子质量总和
该物质的相对分子质量 该元素的相对原子质量总和 ×100% 3、某元素的质量分数 = 注意事项: 1、中考必考。 2、不能用计算器 3、求比的题目,一般约为最简。质量分数等,精确的位数需看题目要求。
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KClO3 KClO3 +1+X+(-2)×3=0 X=+5 (一)由化学式求其组成元素的化合价
★原理和方法:化合物中各元素的化合价代数和为0。 例、试确定氯酸钾中氯元素的化合价 【思路】 + 5 先写出化学式 KClO3 解:设KClO3中Cl的化合价为X 设未知数 + 1 X -2 标出已知和未知化合价 KClO3 +1+X+(-2)×3=0 列等式(正负总价和为0) X=+5 解,答。
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(二)根据元素化合价确定原子数目 ★原理和方法:化合物中各元素的化合价代数和为0。 例1:孔雀石主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)nCO3], 其中n的值是: (+2)×2 + (-1)×n + (-2) = 0, n=2 例2:明矾[KAl(SO4)m.12H2O]可用作净水剂,其中m的值是: (+1)+ (+3)+ (-2) ×m = 0, m=2
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Ba O P O BaO P2O5 (三)根据元素的化合价书写化学式 ★原理和方法:化合物中各元素化合价代数和为0。
1、写元素(正左,负右). 2、标化合价. (最小公倍数法,十字交叉法。) 3、求各元素的原子个数,并写在各自元素的右下角. 4、检查所写化学式中各元素化合价代数和是否为零. 5、答. +2 -2 +5 -2 2 BaO 2 P2O5 2 5 Ba O P O
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(四)根据化学式求各元素的原子个数比 ★原理和方法:原子个数比就是组成该物质的各元素的原子总数之比,注意要约为最简比。 例:计算H2O、Cu(OH)2中各元素原子个数比。 答: H2O中 H和O的原子个数比=2:1。 Cu(OH)2中 Cu、O、H的原子个数比=1:2:2。
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(五)根据化学式求相对分子质量 相对分子质量(Mr),就是化学式中各原子的相对原子质量的总和。 ★原理和方法:化学式中各原子的相对原子质量的总和。 例:求H2O、 Cu(OH)2 、 CuSO4•5 H2O的相对分子质量: 解:Mr(H2O)=2×1+1×16=18 Cu(OH)2的相对分子质量 = 64+(16+1)×2=98 Mr(CuSO4•5 H2O)=64+32+16×4 +5×(1×2+16)=250
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(六)根据化学式求组成元素的质量比 ★原理和方法: 各元素之间的质量比=各原子的相对原子质量总和之比 例:求H2O 、Cu(OH)2中各组成元素的质量比。 解:在H2O中, m(H):m(O)=(2×1):16= 2:16= 1:8 在Cu(OH)2中, m(Cu):m(O):m(H)=64 : (16×2) : (1×2) = 64:32:2= 32:16:1
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(七)根据化学式求某组成元素的质量分数 该物质的相对分子质量 该元素的相对原子质量总和 ×100% ★原理和方法:%= 例:计算H2O、Cu(OH)2中氢元素的质量分数: 解:在H2O中,氢元素的质量分数: H2O的相对分子质量 H的相对原子质量×H的原子个数 ×100% 1×2+16 1×2 ×100% = ≈11% 答: H2O中H的质量分数约为11%。
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(八)根据化学式计算一定质量化合物中某元素的质量
★原理和方法:某元素的质量=物质的质量×该元素的质量分数 例:计算1t化肥硝酸铵(NH4NO3)中含氮元素的质量。 方法一:(质量分数法) 解:在NH4NO3中, 14+4×1+14+3×16 2×14 ×100% 1t × m(N)= =0.35t 答: 1吨 NH4NO3中含氮元素0.35吨。 方法二:(关系式法) 解:设1t硝酸铵中N元素的质量为X. 80 28 1t x = NH4NO N x= 28×1t 80 1t x =0.35t 答:略
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(九)计算含有一定质量某元素的化合物的质量
★原理和方法: 化合物的质量=某元素的质量÷该元素的质量分数 例:计算若要施用氮元素0.7t,需要化肥硝酸铵(NH4NO3) 的质量多少t? 解:需要化肥硝酸铵的质量为x 80 28 x 0.7t = NH4NO N x= 80×0.7t 28 x t =2t 答:略
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练习与反馈 1、海洛因是政府禁止的毒品,其化学式为C21H23NO5,它由 _________ 种元素组成 ,每个海洛因分子中含有______个原子,它的相对分子质量是 ,碳、氢、氮、氧的质量比是 ,氧元素的质量分数是 。(保留一位小数)738克海洛因中含氧元素 克。 C.H. N .O 四 50 369 252:23:14:80 21.7% 160克 2、工业酒精中常含甲醇CH3OH,误食后会使人眼睛失明,甚至死亡,下列有关甲醇的说法中不正确的是( ) A、甲醇由碳、氢、氧三种元素组成. B、甲醇中碳、氢、氧三种元素的质量比为3:1:4. C、甲醇由甲醇分子构成. D、1个甲醇分子中共有5个原子. D
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3、燃放爆竹产生一种污染物,其元素的质量比为l:1,该污染物是( ) A、H2S B、CO C、S02 D、N02
4、由A、B两种元素组成的化合物中,A、B元素质量比为21:8,A、B相对原子质量比为7:2,则该化合物的化学式为( ) A、 A2B3 B、A3B2 C、A3B4 D、A4B3 5、(2017广州中考)N(NO2)3是科学家近年发现有一种新型火箭燃料。下列关于N(NO2)3说法正确的是( ) A、 N(NO2)3的相对分子质量是152. B、 N(NO2)3中氮元素与氧元素的质量比是2:3. C、 N(NO2)3中总有共3个N原子和6个O原子。 D、 N(NO2)3中氮元素的质量分数为 C C A 14*2 14*2+16*6 *100%
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6、某元素R氧化物中,R元素和氧元素的质量比为7:3,相对原子质量之7:2,则此氧化物的化学式为_________,氧化物中R的化合价为______,R的相对原子质量为_______.又知R原子核内有30个中子,则R原子的核电荷数为_______,此氧化物的相对分子质量为______, 该氧化物中R元素的质量分数为_________ R2O3 56 +3 26 160 70% 7、下列说法正确的是:( ) A、化合价是元素的一种性质,应称为元素的化合价,不是原子的化合价。 B、一种元素只有一种化合价。 C、在化合物中,非金属元素只显负价。 D、原子团中各元素的化合价的代数和为0. E、一种元素在一种化合物中只有一种化合价。
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8、综合应用:某物质的化学式为HnRO2n-1,它的相对分子质量为M,则该化合物中R 元素的化合价为________,R 元素的相对原子质量为_________ (已知O-16 H-1)
M-33n+16 解:(1)设R的化合价为x (+1) ·n+x+(-2) ·(2n-1)=0 x=+(3n-2) (2)M-1×n-16×(2n-1) =M-33n+16
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9、写出下列化合物的化学式 氢氧化钠 氢氧化铁 氢氧化铜 NaOH Fe(OH)3 Cu(OH)2 硝酸钾 硝酸银 硝酸锌 KNO AgNO3 Zn(NO3)2 碳酸钙 碳酸镁 碳酸钠 CaCO MgCO3 Na2CO3 硫酸铁 硫酸铜 硫酸钡 硫酸铝 Fe2(SO4)3 CuSO BaSO Al2(SO4)3 盐酸 硫酸 碳酸 硝酸 磷酸 HCl H2SO4 H2CO3 HNO3 H3PO4
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综合练习 1、现实验室有三瓶无色透明的液体,分别是过氧化氢溶液、酚酞溶液和浓氨水。请设计一个实验方案,把这三种液体区分开来。实验过程中仅提供:烧杯、试管、胶头滴管。 实验操作 预期现象与结论 实验操作 预期现象与结论 1、先闻三种无色液体的气味。 有刺激性气味的是浓氨水, 没气味的是蒸馏水和酚酞溶液。 2、分别取少量未区别的两种无色 液体于两支试管,用胶头滴管吸取少量浓氨水分别滴进两支试管。 试管中液体无明显现象的是过氧化氢溶液。 试管中液体变红的是酚酞溶液。
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2、现有三种固体粉末,分别是二氧化锰、木炭和高锰酸钾。请设计实验方案区分这三种固体粉末,并在下表中用文字叙述实验操作、预期现象和结论。
限用的仪器是:试管、药匙、燃烧匙、酒精灯、胶头滴管 限用的试剂:蒸馏水 实验操作 预期现象与结论 实验操作 预期现象与结论 分别取少量三种粉末于三支试管,向三支试管中再倒入少量蒸馏水,振荡。 一支试管中的蒸馏水变成紫红色,则原粉末为高锰酸钾; 另二支试管内无明显变化,则原粉末为二氧化锰和木炭。 将未区别的二种粉末取各取少量于燃烧匙,将燃烧匙放在酒精灯上灼烧。 一个燃烧匙内的粉末能燃烧(或有火星)则该粉末为木炭; 另一个燃烧匙内的粉末不能燃烧则该粉末为二氧化锰。
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3、某学习小组发现维C泡腾片(主要成分为C6H8O6、NaHCO3)溶于水中,有许多气泡产生,该小组同学对该气体的成分进行如下探究。
(2)对该气体成分提出以下假设,进行实验探究。 假设1:只含O2; 假设2:只含CO2; 假设3:含CO2和O2。 ① 说明假设2或假设3成立。(2分) ②将带火星的木条伸入装有该气体的集气瓶中,带火星的木条没有复燃, (填“能”或“不能”)确定该气体不含O2,理由是: 。 答案:(1)理由是反应物中没有N元素,由质量守恒定律可知不含N2。 (2)①将该气体通入装有少量澄清石灰水的试管中,澄清石灰水变浑浊,说明假设2或假设3成立。 ② 不能,理由是:若生成氧气和二氧化碳的混合物,当氧气含量过少时,带火星的木条也不能复燃 。
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4、将零散知识整理归纳,从而得出一定的规律,是学习化学的方法之一。小明对物质的组成、结构、性质三者的关系进行了归纳,正确的是( )
① 决定元素原子的相对原子质量的是质子数和中子数 ② 决定元素或原子种类的是核外电子数 ③ 决定元素周期表中原子序数的是核电荷数 ④ 原子是化学变化中最小粒子,因此原子在任何情况下都是不可分的 ⑤ 决定元素化学性质和元素分类的是原子核外最外层电子数 。 A.①②③⑤ B.①③⑤ C.①②④⑤ D.全部 B 5、甲、乙、丙、丁、戊四种元素,甲物质是空气中含量最多的气体;乙是地壳中含量中排第二的金属元素;丙元素原子核外只有一个电子;丁元素是细胞中含量最高的元素,戊元素原子的第一层和第三层电子数之和比第二层少3个电子。则:甲元素的名称是_____;乙元素的符号是____;丙的离子符号是_____;丁原子结构示意图是: ;戊离子结构示意图: 氮 Si H
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6、下表是元素周期表中1—18号元素的排列情况。根据此表进行探究:
(1)上表中的Z=______(填数值), Y=______(填数值)。 (2)第9和第12号元素形成化合物的化学式为 。 (3)同一周期(横行)的原子结构示意图具有共同的特点是 :(任写一点). (4)锶原子结构示意图为 则它位于元素周期表中的第 周期,该元素的化学性质与上表中第 族元素的化学性质相似,在化反应中锶原子容易 电子形成锶离子,锶离子的化学符号为 。
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7、在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的特点。
(1)图中A、B、C、D四种粒子共表示 种元素. (2)某密闭容器中物质变化过程的微观示意图如图: ①甲、乙、丙中表示混合物的是 (填序号)。 ②上图中的变化Ⅰ所表示的宏观事实是 (物理变化/化学变化) 。 ③从微观角度分析,变化Ⅰ中发生了根本改变的是 (分子/原子) ,变化Ⅱ发生了改变的是 。
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E和B的组成元素相同,但分子结构不同,是不同的物质,所以化学性质不同。
8、柴油机尾气中的主要污染物是氮氧化物,某种尾气处理技术利用氨气与氮氧化物发生化学反应,降低污染物排放,反应的微观示意图如下: A B C D A E C D ① ② (1)一个A分子是由 个原子构成的; (2)上述反应所涉及的物质中,属于氧化物的是 (填字母序号); (3)E物质中氮元素的质量分数 ;(保留至0.1%) (4)60gB物质中含氧元素质量与 g E物质中含氧元素质量相同? (5)反应②的文字或符号表达式为 ; (6)E和B的组成元素相同,E能与水反应而B不能,请从微观角度解释其化学性质不同的原因: 。 30.4% 46 E和B的组成元素相同,但分子结构不同,是不同的物质,所以化学性质不同。
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硫化亚铁 二氧化氯 Br- H2O2 Na2O2 _CaO2_ 9、学习化学不能只靠死记硬背,一定要学会归纳总结形成属于自己的知识点。例如:
① 在给化合物命名时,当两种元素形成的化合物只有一种形式时,读作“某化某”,如: FeS读作: _ ;而形成的化合物有多种形式时,以示区分,要将其读作“几某化几某”,如:ClO2读作: 。 ② 元素显示的化合价,在数值上与其对应的离子所带电荷数相同,“+”、“-”符号一致;当不知书写离子符号时,可以通过背诵化合价来帮助书写离子符号,反之亦然,如溴离子 _ 。 ③在化合物中通常氧元素是-2价,但在过氧化物中氧元素的化合价为-1,如过氧化氢的化学式: 过氧化钠的化学式: 请写出过氧化钙的化学式: 硫化亚铁 二氧化氯 Br- H2O2 Na2O2 _CaO2_
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10.(2016,株洲)(1)钌是一种稀有金属元素,它在地壳中的含量很小。钌在有氧化剂(如KClO3)存在时,与氢氧化钾固体一起熔融,可以转变为钌酸钾(K2RuO4)。则钌的元素符号是_______;在K2RuO4中钌元素的化合价是_______。 Ru +6 SO2 +4 对比:用化学用语表示SO2中硫元素的化合价为+4价:
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