用原子圖,玩轉化合價,九年級化學課裡的拼圖遊戲

2020-12-16 行走在路上的蒲柳蓉悅

對於九年級的孩子來說,化合價是個難題,因為同一元素在不同物質中,所表現出來的化合價是不同的。雖然有一些口訣可以幫助記憶,但是有時候還是容易弄混。

不過本人九年級化學課的時候,從來不背化合價,甚至沒有寫過一個字的化學課堂筆記,上化學課我只帶一個腦袋和一本書。到了期末考試,唯一不用複習的是化學課。當然我也不是天才,而是有些偏科。

今天我就把我記化合價的方式,和大家分享一下,希望對孩子們的學習有所幫助。

化合價是個活學活用的東西,靠死記硬背的方式,根本行不通。弄通化合價,首先要先學會畫原子圖,化合價的事就迎刃而解了,接下來的事就像是我們玩的拼圖遊戲,相互拼接搭配,萬變不離其宗。

原子是物質的組成部分,原子則有原子核和核外電子組成,而原子核則有帶正電荷的質子以及不帶電的中子組成。帶負電荷的核外電子,則圍繞著原子核做環形運動。有多少個質子,就有多少個核外電子。而原子核內質子數的多少,則決定著此元素在化學元素表中的排序。

以氫(H)為例。

氫(H)的原子核裡,只有一個質子,而原子核外也只有一個電子,所以它就在化學元素表中排第一位。

以圓圈代表原子核,圈內以+1代表質子數,圈外畫半圓代表電子運行軌跡,軌跡上用1代表電子數。

其它元素的畫法也是一樣,只不過因為電子數的不同,電子運行的層數有所增加。雖然電子數和層數不同,但卻是有規律可循。

最內存的電子數一般都是2個,第二層電子數一般都是8個。超過三層,也就是四層以上,那麼倒數第二層不能超過18個。超過四層,也就是五層以上,倒數第三層不能超過32個。下來最外層電子不能超過8個。除過上述規律,每層的電子數,最多不能超過2n^2,n是層數,也就是2乘以n的平方。也就是說,除過最外層電子會出現單數,其餘都是雙數。

舉個例子來說,如銀(Ag)。

Ag在化學元素表中排第47位,那麼它就有47個電子。這47個電子排列順序是,第一層2個,第二層 8個,第三層18 個。但是從第四層開始電子數就有了變化,如果遵循2n^2那麼電子數應該是32,但是2+8+18+32=60,大大超出了銀所規定的電子數。所以從第四層就開始要遵循,其它幾條規律。

47-28=19

也就是說,還剩下19個電子。遵循超過三層,也就是四層以上,倒數第二層的電子數不能超過18個的規律,19個電子中,包含最大的偶數是剛好是18 ,所以第四層電子數就是18 ,剩下一個就是最外層的電子。所以銀的原子示意圖的外層排列順序依次是,2\8\18\18\1。

一般經過有序排列之後,剩下的電子數一般不會超過26個。這26個以內的電子數,就是最外兩層電子數的總和。倒數第二層的電子數,是這26個以內的電子數的中的最大偶數,並遵循倒數第二層,不超過18個電子數的規律。

以鐵(Fe)為例。

Fe在化學元素表中,排第26位,也就是說原子核的核外電子有26個。按照上面的排列規律,依次為第一層2個,第二層8個,26-10=16,取最大偶數值14,剛好剩下2個。

當然,最外一層電子數也會出現8個的相像,這種元素,一般不容易和其它元素發生反應,所以我們一般叫它惰性元素,如惰性氣體,氖,氬,它們的外層電子都是8個。但是它們在通電之後,卻會發出不同顏色的光,所以它們常被製作成霓虹燈,裝飾在商店的招牌上。

還有比較特殊的幾種元素,它們的電子數比較少,只有一到兩層,比如氫(H)和氦(He),那麼它們就不分內外,就是1和2.至於2號以上,10號以內的元素,則遵循最內側2個電子的規律,剩下的都是外層的。

學會畫原子示意圖之後,下來就該玩我們的拼圖遊戲了。

大家都知道,一般原子的外層電子數,都不會超過8個,要想形成外層8個電子的穩定性,它們就只能相互作用,使最外層電子形成8個,而且這8個電子為它們共有,並圍繞它們進行運動。這就形成了物質的最小單位,分子。

分子中所包含的化學元素的化合價,跟化學元素的原子的外層電子數有直接關係。失去電子的為正價,得到電子的為負價。失去多少就是多少的正價,得到多少就是多少的負價。

但是因為原子外層電子數不同,如果按1對1的比例進行配對,往往並不能那麼恰到好處的形成8個電子,這可就需要進行多次配比,這就形成了化合價的差異,以及分子中所包含的化學元素的原子數量。

比如水(H2O)。

氫的外層電子是1,氧的外層電子是6。6+1=7,根本不夠8,那就必須再用一個氫原子來配,那就形成了6+1+1=8,這樣才穩固的水(H2O)。

在水(H2O)的化學式中,氫(H)等於是失掉了電子,所以它顯示的是正價,也即是+1,氧等於是得到了電子,所以它顯示的是負價,既-2。+1X2+(-2)=0,恰到好處的遵循質量守恆定律。

但是往往同一種元素在不同物質中,所表現出來的化合價也是不同,這跟它的外層電子還是有著密切的關係。

比如氯(Cl)。

氯(Cl)在化學元素表中排第17位,它的外層電子是7個,那麼它存在的價位從-1到+7都有,但有一些價位只是很少出現罷了。

那麼如何判斷氯在分子中化合價是多少,那麼我們首先看一下,其他元素的化合價是多少,但是如果其它元素的化合價也都不知道,那麼我們就先來看一下,其他元素,在化學元素表中的排序,先來推斷一下,它們的外層電子數是多少,然後按照外周是8的電子數,進行加減配比,當加減下來的數字等於0的時候,我們就知道各個元素的化合價是多少,需要多少原子來配。

這就很像我們玩的拼圖遊戲,最後形成一個完美的圖案,也就是分子式。

以氯酸(HClO3),鹽酸(HCl),次氯酸鈉(NaClO),這三種物質為例,看看Cl在這些化合物中的化合價是多少。

大家都知道一般氫(H)是+1價,因為它外層只有一個電子,而且很容易失去,所以是正價,氧(O)是-2價,因為它的外層是6個電子,必須再找兩個來配成8 ,所以是-2價的。HClO3經過+1+(-2)x3=-5之後,剛好差5個電子這個化學分子式才能成立,由此可知Cl在這個分子式裡是顯+5價的。

以此類推,Cl在鹽酸(HCl)中的化合價是-1價的。

如果我們不知道次氯酸鈉(NaClO)中的鈉和氯到底顯什麼價,但是我們知道,氧是-2價的,而且氧只有一個,0-(-2)=2,便可知鈉和氯的化合價,加起來等於2,由此可知鈉和氯都是+1價的。

當然你們也可以用求未知數的方程式來解,這樣也會更容易一些。

金屬一般都是正價,其餘的有正價也有負價,主要看物質的分子式。

至於酸根,就是化合價加減完了之後剩下的那個數字,就是酸根的化合價。

比如硫酸根(SO4),硫是16,外層電子數是6,氧的外層電子數也是6,但氧是-2價的,-2x4=-8,-8+6=-2,則硫酸根的化合價是-2 。

再比如碳酸根(CO3),-2x3=-6,碳的外層電子為4,-6+4=-2,碳酸根的化合價也是-2。

一般考試中,關於化合價的題,判斷對錯和計算也肯能還會有部分填空會比較多,如果不想花心思記化合價,就把所有有可能的化合價,全都羅列出來,進行常規推算就可以了。

不過要記得所有數字,相加等於0。

好啦,祝你們玩的愉快,再見。

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