探究化學(xué)式試題的解題思路

劉四方

化學(xué)式是初中化學(xué)中一種重要的符號(hào)語(yǔ)言工具，它用符號(hào)和數(shù)字準(zhǔn)確地描述、記錄了物質(zhì)的組成信息，是學(xué)好化學(xué)必備的基礎(chǔ)知識(shí)和工具。由于涉及化學(xué)式的中考試題很多，且這類試題能夠很好地考查學(xué)生對(duì)有關(guān)基本概念的理解以及運(yùn)用化學(xué)語(yǔ)言分析解決問(wèn)題的思路和方法，因此，有關(guān)化學(xué)式的考查歷來(lái)是必考的重點(diǎn)內(nèi)容之一。本文現(xiàn)就化學(xué)式在中考中考查的基本方式進(jìn)行全面盤點(diǎn)和例析，總結(jié)解題思路，以供讀者參考。

一、直接考查化學(xué)式的意義

關(guān)于純凈物、元素、分子、原子之間的關(guān)系如下：

對(duì)由分子構(gòu)成的物質(zhì)和由原子直接構(gòu)成的物質(zhì)，其化學(xué)式的含義可歸納如下：

例1 “水是生命的源泉”。下面對(duì)水的化學(xué)式（H2O）意義的理解，錯(cuò)誤的是（ ）

A.水是一種氧化物

B.水是由氫、氧兩種元素組成的

C.水分子中含有氫、氧兩種原子

D.水分子中含有兩個(gè)氫原子、一個(gè)氧原子

解析：根據(jù)水的化學(xué)式H2O可知，水是由氫和氧兩種元素組成的；根據(jù)氧化物定義（由兩種元素組成，其中一種是氧元素的化合物）可判斷，水屬于氧化物；H2O還表示1個(gè)水分子，分子是由原子構(gòu)成的；1個(gè)水分子中含有2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子。

答案：D

二、根據(jù)物質(zhì)名稱判斷化學(xué)式的正誤

化合物化學(xué)式的一般書寫規(guī)律：金屬在前，非金屬在后，氧化物中氧在后，原子個(gè)數(shù)不能漏，正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0。要特別注意的是，對(duì)于具有可變價(jià)態(tài)的金屬元素，在化合物中，顯高價(jià)時(shí)則直呼元素名稱，顯低價(jià)時(shí)則在元素名稱前加“亞”字，如鐵有+2和+3兩種價(jià)態(tài)，F(xiàn)eCl3讀作氯化鐵，而FeCl2則讀作氯化亞鐵。

例2 下列物質(zhì)的化學(xué)式書寫正確的是（ ）

A.氧化鐵：FeO

B.甲烷：CH4

C.氯化銨：NH3Cl

D.硝酸：NO3

解析：在化合物中，鐵元素有+2和+3兩種價(jià)態(tài)，氧化鐵中鐵元素顯+3價(jià)，氧元素顯-2價(jià)，故其化學(xué)式為Fe2O3，而FeO中的鐵元素顯+2價(jià)，讀作氧化亞鐵；甲烷的化學(xué)式為CH4；氯化銨中含有銨根離子NH+4，其化學(xué)式為NH4Cl；硝酸中氫元素顯+1價(jià)，硝酸根顯-1價(jià)，其化學(xué)式為HNO3。

答案：B

三、根據(jù)化學(xué)式計(jì)算元素的化合價(jià)

元素的化合價(jià)是元素的原子在化合時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，在化合物中，元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，對(duì)于化合物AmBn，有：元素A的化合價(jià)×m+元素B的化合價(jià)×n=0。

例3 著名科學(xué)家張存浩獲2013年度“國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”。他研究的火箭燃料常用的氧化劑是高氯酸銨（NH4ClO4），其中氮元素的化合價(jià)為-3，則氯元素的化合價(jià)是（ ）

A.-1 B.+3

C.+5D.+7

解析：本題已知高氯酸銨的化學(xué)式為NH4ClO4，在此化合物中，氫元素為+1價(jià)，氧元素為-2價(jià)，氮元素為-3價(jià)，設(shè)氯元素的化合價(jià)為x，根據(jù)化合物中元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，有：（-3）+（+1）×4+x+（-2）×4=0，x=+7。

答案：D

四、考查化學(xué)式的確定

1.根據(jù)元素化合價(jià)推斷陌生物質(zhì)化學(xué)式

例4 稀土元素銪（Eu）是激光及原子能應(yīng)用的重要材料。已知氯化銪的化學(xué)式為EuCl3，則氧化銪的化學(xué)式為（ ）

A.EuOB.Eu2O3

C.Eu3O2D.EuO3

解析：寫出氧化銪的化學(xué)式的前提是知道銪元素的化合價(jià)。已知氯化銪的化學(xué)式為EuCl3，氯元素顯-1價(jià)，設(shè)銪的化合價(jià)為x，根據(jù)化合物中元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，有：x+（-1）×3=0，x=+3。則氧化銪中銪元素顯+3價(jià)，氧元素顯-2價(jià)，可得出氧化銪的化學(xué)式為Eu2O3。

答案：B

2.根據(jù)信息遷移推斷同類陌生物質(zhì)化學(xué)式

此類試題的呈現(xiàn)方式往往是給出一個(gè)已知物質(zhì)的名稱和化學(xué)式，要求考生將名稱和化學(xué)式建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系并從中獲取命名規(guī)律和書寫方法。其解題的一般思路為：

例5 （1）分析KClO3中氯酸根的構(gòu)成和化合價(jià)，寫出氯酸鈣的化學(xué)式：

（2）分析過(guò)氧化氫（H2O2）和過(guò)氧化鈉（Na2O2）中氧元素的化合價(jià)，寫出過(guò)氧化鈣的化學(xué)式：

解析：本題是已知化學(xué)式信息，從物質(zhì)分類上書寫同類陌生物質(zhì)的化學(xué)式。（1）根據(jù)題干信息“分析KClO3中氯酸根的構(gòu)成和化合價(jià)”，可知氯酸鉀KClO3中含有原子團(tuán)“ClO3”，其化合價(jià)為-1，由于氯酸鈣和氯酸鉀屬于同類物質(zhì)——氯酸鹽，則氯酸鈣中也應(yīng)含有原子團(tuán)“ClO3”，則氯酸鈣的化學(xué)式為Ca（ClO3）2。（2）同理，根據(jù)信息“分析過(guò)氧化氫（H2O2）和過(guò)氧化鈉（Na2O2）中氧元素的化合價(jià)”，可知在過(guò)氧化物中氧元素為-1價(jià)，則過(guò)氧化鈣的化學(xué)式為CaO2。

答案：（1）Ca（ClO3）2 （2）CaO2

3.根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定化學(xué)式

根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類、質(zhì)量和個(gè)數(shù)均不變。根據(jù)原子的種類不變，可知元素的種類不變，繼而確定未知物質(zhì)中元素的種類；根據(jù)原子的種類和數(shù)目不變，繼而確定未知物質(zhì)分子構(gòu)成中所含有的原子種類和原子個(gè)數(shù)。

例6 “硝酸”是高中化學(xué)將要學(xué)習(xí)的物質(zhì)，濃硝酸見(jiàn)光會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，其化學(xué)方程式為4HNO3光照4NO2↑+2H2O+X↑，則X的化學(xué)式為

解析：本題是根據(jù)化學(xué)方程式求一種未知生成物的化學(xué)式，即要確定未知生成物的元素組成，以及分子中所含元素的原子個(gè)數(shù)。由所給化學(xué)方程式可知，反應(yīng)前含有4個(gè)H、4個(gè)N和12個(gè)O，反應(yīng)后含有4個(gè)H、4個(gè)N和10個(gè)O，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類、原子的種類和原子的個(gè)數(shù)均不變，推知一個(gè)X的分子中含有2個(gè)氧原子，故X的化學(xué)式為O2。

答案：O2

五、根據(jù)化學(xué)式計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量

化學(xué)式為AmBn的物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量（Mr）等于化學(xué)式中各原子的相對(duì)原子質(zhì)量的總和，即Mr（AmBn）=Ar（A）×m+Ar（B）×n。需要說(shuō)明的是，由于電子質(zhì)量很小，可以忽略，原子（或原子團(tuán)）得失電子后形成離子（或根）的質(zhì)量可看作不變，因此，離子（或根）的相對(duì)質(zhì)量直接用構(gòu)成離子（或根）的原子的相對(duì)質(zhì)量表示。

例7 佛山西樵山是嶺南名山，有“天然氧吧”之美譽(yù)。山林里空氣中的自由電子附著在氧分子上形成負(fù)氧離子（O-2），被稱為“空氣維生素”。O-2的相對(duì)分子質(zhì)量是（ ）

A.16B.32

C.32gD.33

解析：負(fù)氧離子（O-2）是空氣中的自由電子附著在一個(gè)氧分子上形成的陰離子，帶一個(gè)單位的負(fù)電荷。由于電子的質(zhì)量很小，只有質(zhì)子或中子質(zhì)量的1/1836，因而電子的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，所以O(shè)-2的相對(duì)分子質(zhì)量即為兩個(gè)原子的相對(duì)原子質(zhì)量之和，即為16×2=32。

答案：B

六、考查化學(xué)式的計(jì)算

1.利用元素守恒和相對(duì)分子質(zhì)量確定物質(zhì)的化學(xué)式

如果某物質(zhì)燃燒只生成二氧化碳和水，則該物質(zhì)中肯定含有碳元素和氫元素，是否含有氧元素，必須根據(jù)元素質(zhì)量守恒來(lái)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)。其依據(jù)是比較二氧化碳中碳元素質(zhì)量和水中氫元素質(zhì)量之和與該物質(zhì)質(zhì)量，即可判斷是否含有氧元素，再根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量求出各元素的原子個(gè)數(shù)比，從而確定物質(zhì)的化學(xué)式。

例8 某市自來(lái)水有股奇怪的味道，經(jīng)專家多輪綜合檢測(cè)，基本認(rèn)定引起此次異味的主要物質(zhì)是鄰叔丁基苯酚。將30g鄰叔丁基苯酚完全燃燒，生成88gCO2和25.2gH2O（無(wú)其他產(chǎn)物）。已知鄰叔丁基苯酚的相對(duì)分子質(zhì)量為150，求：

（1）30g鄰叔丁基苯酚中含有碳元素

（2）鄰叔丁基苯酚的化學(xué)式為

解析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，生成物二氧化碳中的碳元素和水中的氫元素分別與30g鄰叔丁基苯酚中的碳元素和氫元素的質(zhì)量相等，故碳元素的質(zhì)量為88g×1244=24g；氫元素質(zhì)量為25.2g×218=2.8g。（2）由于二氧化碳中碳元素和水中氫元素質(zhì)量之和24g+2.8g=26.8g

答案：（1）24 2.8 （2）C10H14O

2.聯(lián)系生活實(shí)際，以商品標(biāo)簽為載體考查化學(xué)式的計(jì)算

計(jì)算元素的質(zhì)量比時(shí)，必須將元素的相對(duì)原子質(zhì)量與元素的原子個(gè)數(shù)相乘。在計(jì)算元素質(zhì)量或物質(zhì)質(zhì)量時(shí)，要緊緊抓住元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算表達(dá)式：某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=某元素的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量×100%=某元素的相對(duì)原子質(zhì)量×原子個(gè)數(shù)物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量×100%，已知其中的兩個(gè)量便可求出第三個(gè)量。

圖1例9 碘元素對(duì)青少年智力發(fā)育影響很大，加碘鹽通常在食鹽中加碘酸鉀（KIO3）。圖1是超市銷售的一種加入碘鹽標(biāo)簽上的部分文字說(shuō)明。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

（1）食用“碘鹽”屬于

（填“純凈物”或“混合物”）。

（2）KIO3中鉀、碘、氧三種元素的質(zhì)量比為

（3）每袋該食鹽中含KIO3的質(zhì)量為

（4）中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦：一個(gè)18歲的青年每天攝入碘元素的質(zhì)量為0.15mg。假設(shè)碘的來(lái)源僅靠這種加碘食鹽，該青年每天攝入這種食鹽應(yīng)為

解析：（1）由食鹽標(biāo)簽可知，食用“碘鹽”含有氯化鈉（NaCl）、碘酸鉀（KIO3），故屬于混合物。（2）KIO3中鉀、碘、氧三種元素的質(zhì)量比為39∶127∶（16×3）=39∶127∶48。（3）每袋該食鹽中碘元素的質(zhì)量為0.5kg×20mg/kg=10mg。碘酸鉀中碘元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12739+127+16×3×100%=59.3%，則每袋該食鹽中含KIO3的質(zhì)量為10mg59.3%=16.9mg。（4）該青年每天應(yīng)攝入這種食鹽：0.15mg20mg/kg=0.0075kg=7.5g。

答案：（1）混合物 （2）39∶127∶48 （3）16.9mg （4）7.5

七、設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)考查數(shù)據(jù)的處理和化學(xué)式的推導(dǎo)

在定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，往往測(cè)出的數(shù)據(jù)不是純物質(zhì)的質(zhì)量，而是先稱量反應(yīng)前反應(yīng)容器和反應(yīng)物的總質(zhì)量，再稱量反應(yīng)后反應(yīng)容器和剩余固體的質(zhì)量（可能反應(yīng)完全，也可能反應(yīng)不完全），遇到這樣的測(cè)定數(shù)據(jù)時(shí)，最常用的處理方法是采用稱量前后的質(zhì)量差得出某一純凈物的質(zhì)量（或某一元素的質(zhì)量），即使用“差量法”來(lái)求解。差量法解題的關(guān)鍵是抓住造成差量的實(shí)質(zhì)，即根據(jù)題意確定“理論差量”，再根據(jù)題目提供的“實(shí)際差量”，列出正確的比例式，求出答案。

例10 為探究氣體X的組成，某興趣小組進(jìn)行圖2所示實(shí)驗(yàn)（固定裝置未畫出）。

圖2【資料在線】

（1）加熱條件下，氣體X能與氧化銅反應(yīng)生成銅、水和氮?dú)狻?/p>

（2）堿石灰為固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，不與氣體X反應(yīng)。無(wú)水氯化鈣可吸收氣體X。

（3）本實(shí)驗(yàn)條件下，氮?dú)獾拿芏葹?.15g·L-1，裝置內(nèi)空氣中的水與二氧化碳對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)定的影響可忽略不計(jì)。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

（1）連接儀器，并檢查裝置氣密性。

（2）取一定量氧化銅，準(zhǔn)確稱得其質(zhì)量為2.40g。

（3）按圖示裝入藥品，測(cè)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)Ⅰ。

（4）連接A、B、C裝置，將氣體X緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間后，連接上D裝置，讀數(shù)后開(kāi)始加熱。當(dāng)A裝置中氧化銅反應(yīng)完全，停止加熱，繼續(xù)通入氣體X至玻璃管冷卻，再次測(cè)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)Ⅱ。

【相關(guān)數(shù)據(jù)】

【回答問(wèn)題】

（1）分析實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)，生成水的質(zhì)量為

g，氧化銅中氧元素的質(zhì)量為

g。由此推知，氣體X中一定

（填“有”或“沒(méi)有”）氧元素。

（2）通過(guò)計(jì)算推導(dǎo)出氣體X的化學(xué)式。

解析：（1）裝置B的作用是吸收生成的水，所以裝置B的質(zhì)量增加值則為生成水的質(zhì)量，即m（H2O）=Δm=102.54g-102.00g=0.54g。玻璃管中原為氧化銅，反應(yīng)結(jié)束后其成分為銅單質(zhì)，所以其質(zhì)量減少值則為氧化銅中氧元素的質(zhì)量，即m（O）=Δm=52.40g-51.92g=0.48g。根據(jù)裝置B測(cè)出的水的質(zhì)量以及水的化學(xué)式（H2O），可求出生成的水中氧元素的質(zhì)量：0.54g×1618=0.48g，與氧化銅中氧元素的質(zhì)量相等，說(shuō)明在氣體X中沒(méi)有氧元素。（2）根據(jù)上述分析可知，該氣體中只含氮元素和氫元素，根據(jù)氮?dú)獾馁|(zhì)量可求出其中氮元素的質(zhì)量，根據(jù)生成水的質(zhì)量可求出其中氫元素的質(zhì)量。然后根據(jù)氮元素與氫元素的質(zhì)量比求出氣體中氮、氫兩種元素的原子個(gè)數(shù)比，即可確定其化學(xué)式。

答案：（1）0.54 0.48 沒(méi)有

（2）設(shè)該氣體的化學(xué)式為NxHy。

14xy=0.2435L×1.15g·L-10.54g-0.48g

x∶y=1∶3

所以該氣體的化學(xué)式為NH3。

通過(guò)上述例析，不難發(fā)現(xiàn)，中考中對(duì)化學(xué)式的考查還在不斷地延伸和拓展，考查的方式也在不斷地推陳出新，對(duì)能力的要求也越來(lái)越高，但萬(wàn)變不離其宗，考查的根本目的都離不開(kāi)對(duì)化學(xué)式含義的正確理解以及運(yùn)用化合價(jià)正確書寫化學(xué)式。只有熟悉考點(diǎn)、掌握方法，才能手到摛來(lái)、應(yīng)用自如。