淺談高中化學(xué)中“化合價(jià)”的問題

摘要：在高中化學(xué)中，化合價(jià)幾乎貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過程，特別在氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)中，化合價(jià)占據(jù)著重要的地位，準(zhǔn)確標(biāo)出相應(yīng)元素的化合價(jià)，是學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)必備的能力。

關(guān)鍵詞：化合價(jià)；共價(jià)鍵；共用電子對

在高中化學(xué)中，化合價(jià)的應(yīng)用非常廣泛，比如在氧化還原反應(yīng)中，化學(xué)方程式的配平，氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的判斷、電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目等，都必須用到元素的化合價(jià)。另外，電化學(xué)中，電極反應(yīng)式的書寫、電路中轉(zhuǎn)移電子的情況、電極質(zhì)量變化等的計(jì)算依據(jù)都是化合價(jià)，化合價(jià)是學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)。涉及化合價(jià)的題型在高考中經(jīng)常出現(xiàn)，比如2016年全國Ⅱ卷中直接考查NaClO2中Cl的化合價(jià)，2013年全國Ⅰ卷中也考查了LiCoO2中Co的化合價(jià)。針對以上問題，我們可以從以下幾個(gè)方面處理化合價(jià)問題：

一、 記住常規(guī)元素的化合價(jià)，變價(jià)元素根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零計(jì)算

初中化學(xué)中我們已經(jīng)學(xué)過大部分元素的化合價(jià)，比如堿金屬元素在化合物中的化合價(jià)為+1價(jià)，氧元素在化合物中的常見化合價(jià)為-2價(jià)，根據(jù)物質(zhì)中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零即可算出NaClO2中Cl的化合價(jià)為+3價(jià)，LiCoO2中Co的化合價(jià)也是+3價(jià)。

二、 根據(jù)元素的非金屬性確定物質(zhì)中的化合價(jià)

在元素周期表中，同一周期，隨著原子序數(shù)增大，元素非金屬性逐漸增強(qiáng)，同一主族，隨著原子序數(shù)遞增，元素的非金屬性逐漸減弱，在兩種非金屬元素形成共價(jià)鍵時(shí)，共用電子對偏向非金屬性強(qiáng)的元素，所以非金屬性強(qiáng)的元素顯負(fù)價(jià)，非金屬性弱的元素顯正化合價(jià)，比如反應(yīng)BrCl+H2O

HBrO+HCl，如果對化合價(jià)規(guī)律不熟悉，容易得出HBrO是氧化產(chǎn)物，而HCl是還原產(chǎn)物的結(jié)論，實(shí)際上在BrCl中Br非金屬性比Cl弱，Cl為-1價(jià)，Br為+1價(jià)，所以該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，不存在氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物。

在某些離子中，也存在類似的情況，如CN-中，因?yàn)镹元素的非金屬性更強(qiáng)，所以N為-3價(jià)，C為+2價(jià)，在反應(yīng)2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O中，N2和CO2都是氧化產(chǎn)物。還有一個(gè)非常典型的例子，一般情況下，O元素的價(jià)態(tài)為-2價(jià)，在過氧化物中也會(huì)出現(xiàn)-1價(jià)，但在O和F形成的化合物中，F(xiàn)顯-1價(jià)，O的價(jià)態(tài)為+2價(jià)，如反應(yīng)H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2中，O2是還原產(chǎn)物。

三、 根據(jù)共價(jià)化合物中價(jià)鍵情況確定化合價(jià)

在共價(jià)化合物中，元素化合價(jià)往往跟元素參與成鍵的數(shù)目有關(guān)，即與共用電子對數(shù)有關(guān)。比如CO2中，C參與形成四對共用電子，且共用電子對偏向O而偏離C，所以C顯+4價(jià)，每個(gè)氧原子參與兩個(gè)共價(jià)鍵，所以O(shè)顯-2價(jià)。

類似的例子還有很多，比如NH3中N顯-3價(jià)，H顯+1價(jià)。根據(jù)上面的方法，能夠確定大多數(shù)共價(jià)化合物中元素的化合價(jià)，但是，如果僅僅根據(jù)成鍵數(shù)目，部分化合物中元素價(jià)態(tài)并不符合此規(guī)律，比如在H2O2中，O仍然參與兩個(gè)共價(jià)鍵，但O的化合價(jià)為-1價(jià)，N2H4中N參與三個(gè)共價(jià)鍵，但N顯-2價(jià)，類似的例子還有很多，最典型的就是有機(jī)物中碳元素的價(jià)態(tài)，有的是整數(shù)，如CH4中C顯-4價(jià)，HCOOH中C顯+2價(jià)，有的算出來是分?jǐn)?shù)，如C3H8中，C的價(jià)態(tài)為-83價(jià)，甚至在部分有機(jī)物中，C元素的價(jià)態(tài)出現(xiàn)了0價(jià)，如C6H6O6，C2H4O2中，C均為0價(jià)，為什么出現(xiàn)以上情況呢？

我們仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)，上述物質(zhì)有一個(gè)共同特點(diǎn)，都是既含極性鍵，又含非極性鍵，非極性鍵中共用電子對不發(fā)生偏移，所以不會(huì)導(dǎo)致原子帶電，也就可以理解為非極性鍵與元素化合價(jià)無關(guān)，化合價(jià)只與偏移的共用電子對數(shù)有關(guān)，比如N2H4中，每個(gè)氮原子參與3個(gè)價(jià)鍵，但只有N—H鍵中共用電子對發(fā)生偏移，所以N就是-2價(jià)而非-3價(jià)。同樣的方式可以看出CH3CH2CH3中中間的C顯-2價(jià)，兩端的C顯-3價(jià)，-83價(jià)為其平均價(jià)態(tài)。

四、 一些特殊的化合價(jià)

在中學(xué)化學(xué)中，除了上述提到的這些情況外，還存在一些較為特殊的情況，比如Fe3O4，部分資料解釋為鐵Fe顯+83價(jià)，實(shí)際上應(yīng)該將Fe3O4，改為FeO·Fe2O3，所以Fe3O4，中一個(gè)Fe顯+2價(jià)，另外兩個(gè)Fe顯+3價(jià)，類似的Pb3O4，也可以改為2PbO·PbO2。Li2Ti5O15中有7個(gè)氧原子顯-2價(jià)，其余8個(gè)顯-1價(jià)，即存在四個(gè)過氧鍵。

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作者簡介：許建松，云南省曲靖市，曲靖市第一中學(xué)。