簡(jiǎn)述化合價(jià)知識(shí)在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

鄭暉

摘要：高中化學(xué)的題型繁雜多樣，而解題方法過(guò)于單一，導(dǎo)致高中化學(xué)的解題效率低下?；蟽r(jià)是化學(xué)元素的基本屬性之一，貫穿于整個(gè)高中化學(xué)學(xué)習(xí)的全過(guò)程，巧妙運(yùn)用化合價(jià)能夠有效提高高中化學(xué)的解題效率。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);解題效率;化合價(jià);巧妙運(yùn)用

中圖分類號(hào)：G634.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1578（2019）01-0233-01

高中化學(xué)往往是大多數(shù)高中生的學(xué)習(xí)覺得困難的學(xué)科之一，因?yàn)楦咧谢瘜W(xué)涉及原子序數(shù)、電極反應(yīng)、化學(xué)方程式和化學(xué)產(chǎn)物等多種化學(xué)知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)且靈活多樣，由此衍生出多種不同的題型?；蟽r(jià)作為化學(xué)元素的基本屬性之一，在高中化學(xué)知識(shí)體系中占有重要地位，很多的化學(xué)題型往往涉及到化合價(jià)知識(shí)的運(yùn)用。為此，在高中化學(xué)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生巧妙運(yùn)用化合價(jià)知識(shí)解題，既有助于提高學(xué)生的解題效率，培養(yǎng)靈活變通的思維能力，也有助于學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)。

1.化合價(jià)在原子序數(shù)確定中的巧妙運(yùn)用

原子序數(shù)的確定對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)算是比較簡(jiǎn)單的一類題型，因?yàn)楦咧谢瘜W(xué)教師通常都會(huì)要求學(xué)生記憶元素周期表中前20位元素的原子序數(shù)，學(xué)生只要從中找出符合題目要求的元素即可。因此，學(xué)生常直接嘗試將自己記憶下來(lái)來(lái)的元素一一代人來(lái)驗(yàn)證，雖然一般都能得到正確答案，但卻浪費(fèi)了大量時(shí)間，降低了解題效率。從化合價(jià)角度來(lái)看，主族元素的最高化合價(jià)、主族序數(shù)及其原子最外層電子數(shù)相等，且原子序數(shù)為偶數(shù)的元素的常見化合價(jià)也是偶數(shù)，巧妙運(yùn)用這些規(guī)律，能夠快速確定原子序數(shù)。

[例1]若短周期中的兩種元素可以形成原子個(gè)數(shù)比為2：3的化合物，則這兩種元素的原子序數(shù)之差不可能是（）。

A.1 B.3 C.5 D.6

簡(jiǎn)析：解本題時(shí)，若用常規(guī)的方法分析，則需羅列出所有符合題意的可能的化學(xué)式，再逐一排除，從而得出正確的答案，該方法繁瑣費(fèi)時(shí)，若羅列的化學(xué)式不全面，也易于造成判斷失誤。由題意若令化學(xué)式為X₂Y₃，則X的化合價(jià)為+3價(jià)，Y的化合價(jià)為-2價(jià)，由“價(jià)奇序奇、價(jià)偶序偶”的規(guī)律，X的原子序數(shù)為奇數(shù)，Y的原子序數(shù)為偶數(shù)，則X與Y的原子序數(shù)之差只能為奇數(shù)，從而快速推得正確答案為D。該方法是在總結(jié)大量的化合價(jià)奇偶性與原子序數(shù)奇偶性相一致的基礎(chǔ)上所得的普遍規(guī)律，避免了多次代人和驗(yàn)證，有效提高了原子序數(shù)確定類化學(xué)題的解題效率。

2.化合價(jià)在電極反應(yīng)式判斷中的巧妙運(yùn)用

在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素的化合價(jià)升高，正極發(fā)生還原反應(yīng)，元素的化合價(jià)降低;而在電解池中，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素的化合價(jià)升高，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，元素的化合價(jià)降低，如果忽視化合價(jià)的變化，往往會(huì)造成判斷的錯(cuò)誤。

[例2]鎳氫電池（NiMH）目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池在充電過(guò)程中的總反應(yīng)方程式是：Ni（OH）₂+M=NiOOH+MH，充電過(guò)程中陰極的電極反應(yīng)式：H2O+M+e^-=MH+OH^-，由該電極反應(yīng)式，有的同學(xué)認(rèn)為H₂O中的H被M還原，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？

簡(jiǎn)析：有的同學(xué)憑直覺認(rèn)為，MH中M呈+1價(jià)，H呈-1價(jià)，從而認(rèn)為題意中的說(shuō)法是正確的，其實(shí)，充電時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，化合價(jià)降低，不可能出現(xiàn)H₂O中的H由+1變?yōu)?1價(jià)，化合價(jià)降低，而M的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，化合價(jià)升高的情況，也即 MH中的M和H的化合價(jià)只能均為0價(jià)。忽視化合價(jià)變化在電化學(xué)知識(shí)中的運(yùn)用，易于導(dǎo)致判斷失誤。

3.化合價(jià)在化學(xué)方程式配平中的巧妙運(yùn)用

化學(xué)方程式的配平是化學(xué)方程式書寫的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在此之前，一般需要通過(guò)元素守恒法則確定化學(xué)方程式兩邊化合物的元素組成，再根據(jù)原子守恒法則確定兩邊化合物的原子組成，但這種方法有一定的局限性，因?yàn)樵谂淦竭^(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)同一元素同時(shí)出現(xiàn)在多種化合物中的情況，導(dǎo)致配平化學(xué)方程式時(shí)這些化合物的系數(shù)互相干擾，學(xué)生易受此困擾，無(wú)法順利配平化學(xué)方程式。從化合價(jià)的角度來(lái)看，無(wú)論化合物的原子組成比例如何變化，其化學(xué)式中正化合價(jià)總數(shù)總等于負(fù)化合價(jià)總數(shù)，即各元素的得失電子數(shù)相同，利用這一規(guī)律，可以求出反應(yīng)前后元素的最小公倍數(shù)，進(jìn)而確定電子得失數(shù)，再根據(jù)原子守恒法則配平化學(xué)方程式。

[例3]配平化學(xué)方程式NaIO₃+NaHSO₃→NaHSO₄+Na₂SO₄+I₂+H₂O。

解析：該題與普通的化學(xué)方程式配平題有所不同，Na、S、H和O四種元素同時(shí)存在于NaIO₃、NaHSO₃、NaHSO₄、Na₂SO₄和H₂O等多種化合物中，配平化學(xué)方程式時(shí)，NaHSO₄和Na₂SO₄的系數(shù)同時(shí)受NaIO₃和NaHSO₃的影響，H2O的系數(shù)也要根據(jù)這些化合物的系數(shù)來(lái)確定，所以直接用原子守恒法則依次配平各原子是很難一次性使化學(xué)反應(yīng)方程式前后各原子數(shù)量保持一致的，需要再次進(jìn)行多次訓(xùn)算，浪費(fèi)大量解題時(shí)間。若根據(jù)化合價(jià)法則，先根據(jù)NaHSO₃中S的化合價(jià)由+4價(jià)升到NaHSO₄、Na₂SO₄中的+6價(jià)，失2個(gè)電子;NaIO₃中I的化合價(jià)由+5價(jià)降低到I₂中的0價(jià)，得5個(gè)電子，故S和I兩種原子的最小公倍數(shù)是2×5=10，進(jìn)而得出NaIO₃的系數(shù)為2，NaHSO₃的系數(shù)為5，再根據(jù)原子守恒法則即可計(jì)算出NaHSO₄Na₂SO₄、I₂和H₂O的系數(shù)分別為3、2、1和1，最終配平化學(xué)方程式2NaIO₃+5%HSO₃→3NaHSO₄+2Na₂SO₄+I₂+H₂O。該法巧妙運(yùn)用化合價(jià)法則直接確定了反應(yīng)物的系數(shù)，避免了二次計(jì)算的問(wèn)題，提高了化學(xué)方程式配平類化學(xué)題的解題效率。

4.化合價(jià)在化學(xué)產(chǎn)物計(jì)算中的巧妙運(yùn)用

化學(xué)產(chǎn)物的計(jì)算一直是守恒法的典型應(yīng)用題型，主要是根據(jù)原子守恒和質(zhì)量守恒將化學(xué)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算得出化學(xué)產(chǎn)物，但有些化學(xué)產(chǎn)物的涉及的數(shù)學(xué)計(jì)算非常復(fù)雜，如果按部就班地計(jì)算，需要耗費(fèi)大量時(shí)間，而且需要學(xué)生具備較強(qiáng)的運(yùn)算能力，保證運(yùn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，不利于解題效率的提高。從化合價(jià)的角度來(lái)看，化學(xué)反應(yīng)前后雖然元素的化合價(jià)可能發(fā)生變化，但化合物的正化合價(jià)總數(shù)總?cè)缘扔谪?fù)化合價(jià)總數(shù)，也就是說(shuō)，反應(yīng)物的得電子數(shù)和失電子數(shù)相同。利用這一原理，可以快速確定反應(yīng)物之間的關(guān)系，再結(jié)合已知條件，更容易計(jì)算出反應(yīng)產(chǎn)物，提高解題效率。

總之，在高中化學(xué)教學(xué)中，巧妙運(yùn)用化合價(jià)，能夠快速、準(zhǔn)確地確定原子序數(shù)、判斷電極反應(yīng)式、配平化學(xué)方程式、計(jì)算化學(xué)產(chǎn)物，進(jìn)而提高高中化學(xué)的解題效率。

參考文獻(xiàn)：

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