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  4. 化石燃料燃料的利用和新能源的开发 化学式的写法和意义

为缓解能源紧张状况,国家页岩气十二五规划出台.(1)页岩气与天然气的主要成份都是甲烷,甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为______.天然气与煤、______合称为三大化石燃料.(

一、题文

为缓解能源紧张状况,国家页岩气十二五规划出台.
(1)页岩气与天然气的主要成份都是甲烷,甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为______.天然气与煤、______合称为三大化石燃料.
(2)页岩气开发将改变我国现在的能源格局,为环境保护带来积极影响.下列环境问题与燃煤没有直接关系的是______(填字母).
A.酸雨  B.温室效应  C.臭氧层破坏  D.可吸入颗粒物增加
(3)二氧化碳是导致温室效应的气体之一,根据所学知识回答下列问题
①从组成角度看:二氧化碳是由______组成的,世界上形形色色的物质都是由一百余种元素经过不同组合而形成的.
②从微粒角度看:一个二氧化碳分子是由______构成的.

考点提示:化石燃料,燃料的利用和新能源的开发 ,化学式的写法和意义

二、答案

(1)甲烷在空气中燃烧的生成二氧化碳和水,反应的化学方程式为:CH4+2O2
 点燃 
.
 
CO2+2H2O.
天然气、煤、石油合称为三大化石燃料.
故答案为:CH4+2O2
 点燃 
.
 
CO2+2H2O;石油.
(2)A、煤燃烧生成二氧化硫,随雨水降落下来,形成酸雨,故酸雨与燃煤有直接关系;
B、煤燃烧的产物是二氧化碳,二氧化碳是形成温室效应的主要气体,故温室效应与燃煤有直接关系;
C、臭氧层破坏主要是氟利昂的排放造成的,和燃煤没有直接关系;
D、煤不完全燃烧会产生固体小颗粒,造成可吸入颗粒物增多,故不符合题意;
故选C.
(3)①物质属于宏观概念,元素也属于宏观概念,所以解释物质用元素来解释,二氧化碳是由碳元素和氧元素组成;
②一个二氧化碳分子是由一个碳原子和两个氧原子构成的.
故答案为:①碳元素和氧元素;②一个碳原子和两个氧原子.

三、考点梳理

知名教师分析,《为缓解能源紧张状况,国家页岩气十二五规划出台.(1)页岩气与天然气的主要成份都是甲烷,甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为______.天然气与煤、______合称为三大化石燃料.(》这道题主要考你对 化石燃料燃料的利用和新能源的开发 化学式的写法和意义 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:化石燃料,燃料的利用和新能源的开发 ,化学式的写法和意义

考点名称:化石燃料
  •  概念:
    化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。化石燃料包括煤(工业的粮食),石油(工业的血液)和天然气,是不可再生能源。
  •  煤:
     ①煤是固体燃料,其最大的缺点是燃烧速率慢,利朋效率低,且不适用于多数运输业作动力源,还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境三方面综合考虑,适宜在煤产地搞热电联产,提高煤炭转换成电能的比重.住城市发展煤气或液化燃料。煤的综合利用煤是我国主要的化石能源,占90%以上,煤的综合利用措施主要有下列三条:
    a.煤的气化:目前主要是煤在高温下与水蒸气的反应。产物为燃料气,又可作化工原料。主要产品有CO、CH4、H2等。
    b.煤的焦化:也称煤的干馏,是在隔绝空气的条件下加强热.使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途:焦炭:金属冶炼;煤焦油:重要的化工原料;焦炉气:含有CO、CH4、H2等,既可作燃料又是重要的化工原料。
    c. 煤的液化:煤发生化学反应,分裂为小分子,利用催化剂向小分子中加入氯元素.得到与石油产品成分相近的燃料油,是一项人造石油的技术。

    ②煤气:
    a.煤气的形成:煤气作为一种生活燃料,在一些城市被使用.煤气通常情况下是利用煤与水蒸气在高温条件反应生成的:C+H2OCO+H:煤气的主要成分是CO,但同时含有H2、CH4等其他可燃性气体
    b.煤气中报警物质的特性:由于煤气的主要成分CO是一种无色、无味的有毒气体,当煤气泄漏时不易察觉,会危害人体健康甚至危及生命。为了安全起见,通常在煤气中加入一些持殊的物质,如乙硫醇(C2H5SH)。乙硫醇具有特殊刺激性气味,当煤气泄漏时,可以使人很快警觉,并马上采取措施,防止发生爆炸、火灾和中毒事故;同时,乙硫醇在煤气燃烧过称中可以充分燃烧不仪煤气.其他可燃性气体如天然气、液化石油气中通常也加入少量报警物质。

    石油的综合利用:
    ①石油是由多种物质组成的混合物,没有同定的组成和性质,根据组成石油的各组分的沸点不同,可从石油中分离出不同的燃料,如汽油、煤油、液化石油气等,

    ②石油分馏产品及用途
    溶剂油——溶剂
    汽油—一汽车燃料
    航空煤油一一飞机燃料
    柴油一—拖拉机、轮船燃料
    润滑油一一润滑剂
    石蜡——蜡烛
    沥青——筑路
    石油不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资源。使石油中的大分子断裂为小分子.小分子重新组合成大分子,从而把石油转化为工农业、医疗、化工等产品,因此把石油称怍“工业的血液”。石油化学工业不同于石油分离,石油化学工业是石油发生复杂的反应,从而生成各种产品,是化学变化。

    天然气:
    天然气的主要成分是甲烷,主要含碳、氢两种元素。天然气里的甲烷是在隔绝空气的情况下,主要由植物残体分解而生成的。有石油的地方,一般就有天然气。天然气是一种重要的气体燃料。但其贮藏量是有限的。
    甲烷的组成
    甲烷是由碳、氢两种元素组成的化合物,其化学式为CH4,是一种最简单的有机物,其中含氢元素的质量分数为25%,是氢元素含量最高的有机物。

    甲烷的性质
    a. 物理性质:无色,无味的气体,极难溶于水,它的密度比空气小。
    b. 化学性质——可燃性
    纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯,然后再换一个内壁有石灰水的小烧杯。
    现象:烧杯内壁有水珠生成,烧杯内壁的石灰水变浑浊。
    结论:甲烷中含有碳元素和氢元素,是由碳和氢两种元素组成的化合物,化学式为CH4。
    化学方程式:CH4+O2CO2+H2O
    c. 当甲烷与氧气或空气混合后,点燃就有发生爆炸的危险(按体积计算爆炸极限为5%—15%),所以在煤矿的矿井里必须采取通风,严禁烟火等安全措施,以防甲烷和空气等混合发生爆炸。
  • 煤,石油,天然气的区别
    石油天然气
    形成古代植物被埋在地下经过一系列复杂变化而形成古代植物遗骸在地壳中经过复杂变化而形成
    元素组成主要含C;少量含:H、N、S、O等主要含C、H,少量含S、N、O主要含C、H,主要成分是CH4
    类别混合物(由有机物和无机物组成)混合物(多种有机物)混合物
    形态黑色固体,有光泽,人称“黑色金子”,无固定的熔点,沸点,具有可燃性粘稠液体,黑色或棕色,不溶于水,密度比水小,无固定的熔点,沸点无色无味气体,密度比空气小,极难溶于水
    性质焦炭,煤焦油、煤气等石油溶剂油,汽油,航空煤油,煤油,柴油等易燃烧,产生明亮的蓝色火焰,化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O
  • 化石燃料燃烧与环境的关系:
    化石燃料燃烧产生的物质
    化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质.其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时,会产生二氧化硫等污染空气的气体,燃料燃烧不充分,会产生一氧化碳和碳粒,加上未燃烧的碳氢化合物,如果直接排放到空气中必然对空气造成污染化石燃料燃烧时排放出的物质有:
    a.一氧化碳:
    b.碳氢化合物;
    c.碳粒和尘粒;
    d.二氧化碳

    煤燃烧产生的有害物质
    由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种,所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等.这些气体溶于水会形成酸雨,酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。当煤未充分燃烧时,会产生一氧化碳,一氧化碳是夺气的污染物。煤在燃烧时,会散出固体小颗粒(未燃烧的碳粒),造成对空气的粉尘污染。家庭里用煤炉烧煤时,常常会闻到一股激性气味,并看到炉口上方蓝色火焰、这种刺激气昧是烧煤时产生的二氧化硫的气味,蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。二氧化碳的大量排放,超过自然界的消耗能力,就会引起温室效应,会使大气变暖,陆地减少。

    减少煤燃烧污染的措施
    a.燃烧低硫优质煤,或是采用燃料脱硫技术.减少SO2的排放;
    b.尽量使燃料完全燃烧;
    c.减少化石燃料的使用,开发新能源:
    d.植树造林;
    e.变分散供热为集中供热。

    汽车用燃料燃烧对空气的影响及减少空气污染的措施
    燃料燃烧对空气的影响减少空气污染的措施
    汽车用燃料的燃烧汽车使用的燃料 (汽油或柴油)燃烧产生的尾气中,主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等①改进发动机的燃烧方式,使汽油或柴油充分燃烧;②使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质;④使用无铅汽油。禁止含铅物喷排放,同时在管理上加入检测尾气的力度等
  • 化石燃料的使用与开发:
    现有的化石燃料是有限的,而且是不可再生的,每种化石燃料都确有用尽的时候。下表是我同1998年探明的化石燃料储量及产量和使用年限
    探明储量年产量使用年限
    石油32.7亿吨1.6亿约20年
    天然气1.37×104亿立方米217亿立方米约63年
    1145亿吨12.4亿约92年
    从表中数据可以看出,节约能源是完全有必要的,也是十分重要的
    节约能源,充分利用能源,使燃料充分燃烧,可从以下两个方面着手:
    ①燃烧时要有足够的空气;
    ②燃料与空气要有足够大的接触面积,充足的空气才能使燃料尽可能完全燃烧,与空气充分接触才能使其反应快,对能量的利用损失小,
考点名称:燃料的利用和新能源的开发
  • 新能源:
         在合理开发、综合利用化石能源的同时,积极开发氢能、核能.太阳能、生物质能(沼气)、风能、水能、地热能、潮汐能等新型能源,以应对能源危机,减轻环境污染,促进社全可持续发展.
  • 几种常见的新能源: 
    (1)车用乙醇汽油
    将乙醇液体中含有的水进一步除去,再添加适量的变性剂可形成变性燃料乙醇,将其与汽油以一定的比例混合形成乙醇汽油。酒精中不含氮、硫等元素,因此它完全燃烧后排放的尾气中污染物少,有利于保护环境,所以乙醇汽油是较清浩的能源。掺有10%乙醇的汽油燃烧可使CO排放量减少30%,碳氢化合物排放量减少10%,这种燃料不仅可以节省石油资源和有效地减少汽车尾气的污染,还可以促进农业生产。目前在我国的一城市正在逐步推广使用乙醇汽油。

    (2)氢能
    ①氢气作为未来理想能源的优点
    a.氢气的来源广泛,可以由水制得。
    b.氢气燃烧的热值比化石燃料高(如下图).大约是汽油热值的二倍。
    c.最突出的优点是燃烧产物是水,不污染环境因此氢能源具有广阔的开发前景。
    ②氢气的性质
    a.氢气的物理性质:通常情况下,氢气是无色、无味的气体,难溶于水,密度是0.089g/L,比空气密度小,是最轻的气体。
    b.氢气的化学性质:氢气的可燃性:纯净的氢气在空气中能安静地燃烧,这个反应的化学方程式为2H2+O22H2O,现象为:产生淡监色火焰,放山热量氢气的还原性:氢气在加热条下,能跟某些金属氧化物反应,夺取金属氧化物中的O,因此,氢气具有还原性,即能使金属的氧化物失去O而还原为金属,氢气是一种重要的还原剂。
    如氢气还原氧化铜:H2+CuOCu+H2O
    现象:黑色固体粉末逐渐变为红色,试管内壁有水珠产生。
    ③氢能源的开发
    a. 电解水的方法:消耗电量太多,成本高,不经济,不能大规模地制取氢气。
    b. 理想的制氢方法:寻找合适的光分解催化剂,使水在太阳光的照射下分解产生氢气、
    ④氢气的储存:由于氢气是一种易燃易爆的气体,难液化,储存和运输不方便也不安全。如何储存氢气是氢能源开发研究的又一关键问题。目前,人们发现某些金属合金如Ti—Fe、Ti—Mn、La—Ni等具有储氢功能。其中La—Ni合金在常温、0.152MPa下就能放出氢气,已用于氢能汽车和燃料电池中氢气的储存,新型储氢型合金材料的研制和实际应用对氢能源开发具有重要意义

    (3)生物质能
    指太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽用之不竭,是一种可再生能源。通常包括木材,森林废弃物,农业废弃物,水生植物,油料植物,工业有机废弃物,动物粪便等。具有可再生性、低污染性、分布广泛、总量丰富等特性。
    ①沼气是有机物质在厌氧条件下经过微生物发酵而生成的一种可燃性气体,其主要成分是CH4。
    ②沼气的制取
    把秸秆、杂草、人类粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就可以产生甲烷。如图:

    ③发展沼气的意义:解决农村生活的燃料问题,提高农家肥的肥效。减少污染物的排放,保护环境。

    (4)其他的新能源
    随着社会对能量的需求量越来越大,化学反应提供的能量已经不能满足人类的需求。目前,人们正在开发和利用的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能和潮汐能等。
    ①太阳能:地球上最根本的能源是太阳能。太阳能的利用一是通过集热器进行光热转换,如太阳能热水器.二是通过光电池直接转化为电能,如太阳能电池
    ②核能:来源于原子核的变化,这类变化叫核反应。核反应过程中由于原子核的变化,而伴随着巨大的能量变化,所以核能也叫原子能。
    ③风能:利用风力进行发电、扬帆助航等技术,也是一种可以再生的清洁能源
    ④地热能:地壳深处的温度比地面高得多,利用地下热量也时进行发电
    ⑤海洋能:在地球与长阳、月亮等的相互作用下海水不停地运动。站在海滩上,可以看到滚滚海浪,在其中蕴藏着潮汐能、波浪能、温差能,这些能量总称海洋能。

  • 沼气与天然气的区别:
    沼气和天然气的主要成分一样,都是CH4,但沼气并不是天然气。天然气是化石能源,属于不可再生能源,沼气是可再生能源。

    节能:
    (1)解决人类能源短缺的途径
    ①节约能源;
    ②开发利用新能源,

    (2)节约能源的途径
    ①充分燃烧燃料:如使煤粉碎或气化后燃烧;
    ②充分利用热能:如综合利用;
    ③变废物为能源:如沼气。

    (3)节能标志

    中国节能标志由“energy”的第一个字母e构成一个圆形图案,中间包含了一个变形的汉字“节”.寓意为 “节能”。缺口的外圆又构成“China”的第1个字母 “C”.“节”的上半部分简化成一段古长城的形状,与下半部构成一个烽火台的图案,一起象征着中国。“节” 的下部又是“能”的汉语拼音第1个字母“N”,整个图案中包含了中英文,有利于与国际接轨。
  • 可燃冰:
       可燃冰是甲烷水合物,外观像冰。它由甲烷分子和水分子组成,还含有少量二氧化碳等其他气体。可燃冰在低温高压条件下形成,1体积可燃冰可储载100 一200倍体积的甲烷气体,具有能量高、热值大等优点。目前发现的可燃冰储量大约是化石燃料总和的2 倍,它将成为替代化石燃料的新能源。但是,可燃冰埋藏于海底的岩石中,目前开采在技术上还存在很大困难。如果在开采时甲烷气体大量泄漏到大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。

    燃料电池:

        燃料电池是一种化学电池,它将物质发生化学反应时释放出的能量直接转变为电能。燃料电池与普通化学电池不一样,它工作时需要外界连续地向其供给燃料和氧化剂。正是由于它是把燃料进行化学反应释放出的能量变为电能输出,所以被称为燃料电池-- 燃料电池在结构上与蓄电池相似,由正极、负极和电解液组成.两极多是由钦、镍等惰性微孔材料制成,它们确利于气体燃料及空气或氧气通过,但不参与化学反应。以氢氧燃料电池为例,电池工作时,从负极将氢气输送进去,从正极将氧气输送进去,氢气和氧气在电池内部发生电化学反应,使燃料的化学能转变为电能。除了氢气,甲烷、煤气等也可作为燃料电池的燃料。目前。已研制成功铝空气燃料电池,它是用纯铝作负极,空气作正极,铝空气电池可以代替汽油提供汽车动力,这种电池还能用于收音机、照明设备、野营炊具、野外作业工具等。燃料电池具有能量转化率高,对环境污染小,工作时安静且无机械磨损等许多优点,在汽车、通信等许多方面得到了应用。

    氢能源循环体系:
         下图是一种最理想的氧能源循环体系,太阳能和水是用之不竭的,而且价格低廉。极需研究的是寻找合适的光分解催化剂,它能在光照下使水的分解速率加快。当然,氢发电机的反应器和燃料电池也是需要研究的领域。实现这一良性循环.将使人类可以各取所需地消耗电能。


    太阳能的利用方式:
    日前太阳能的利用方式是光热转换和光电转换两种方式。
    (1)光热转换方式
    太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的,集热器也就是太阳能热水器。它的板芯由涂了吸热材料的铜片制成,封装存玻璃钢外壳中。铜片只是导热体,进行光热转化的是吸热涂层,这是特殊的有机高分子化合物。封装材料也很讲究,既要有高透光率,又要有良好的绝热性:随涂层、材料、封装技术和热水器的结构设计等不同,终端使用温岌较低的在200℃以下,可供生活热水、取暖等;中等温在存200~800℃之间,可供烹调、工业用热等;高温的可达800℃以上。可以供发电站使用。20世纪70年代石油危机之后,这类热水器曾有蓬勃发展,特别是在美国、以色列、日本、澳人利亚等国家,安装家用太阳能热水器的件它很多 (1()%~35%)。20世纪80年在美国已建成若干示范性的太阳能热发电站,用特殊的抛物面反光镜聚集热量获得高温蒸汽送到发电机进行发电。

    (2)光电转换方式
    太阳能也可通过光电池直接变成电能,这就是太阳能电池。其具有安全可靠、无噪、无污染、:不需燃料、无需架设输电网、规模可大叫可小等优点,但需要占用较大的面积。因此比较适合阳光充足的边远地区的农牧民或边防部队使用。已有使用价值的光电池种类不少.如多晶硅(Si蜥)、单晶硅(掺入少量硼、砷)、碲化镉 (cdTe)、础化铜钢(culnSe)等都是制造光电池的半导体材料,它们能吸收光子使电子定向流动而形成电流光电池应用范围很广,大的可用于微波中继站、卫星地面站、农村电话系统,小的可用于太阳能手表、太阳能计算器、太阳能充电器等,这些产品已有广大市场。

    有关能源的几种常见概念:
    (1)一级和二级能源
    一级能源是直接开采或直接被利用的能源.如煤、石油、天然气、水能等
    二级能源是由一级能源转化产生的能源,如水电、火电、酒精等汽油、柴油等石油产品都是由石油分馏产生的,因此属于二级能源

    (2)绿色能源和清洁能源
    绿色能是指对环境无影或影响很小的能源:如:电能、光能、潮汐能、氢能等
    清洁能源是指使用时不产生污染环境的物质,但产物排放过多会对环境有影响的能源,如乙醇、甲烷等燃料燃烧产生的CO2,空气中CO2过多会产生温室效应

    (3)可再生能源和不可再生能源
    通过大自燃的循环可不断转化的能源称为可再生能源。如水能、氢能、乙醇等,要通过几百万年才能形成的能源、用一点少一点,这样的能源称为不可再生能源.如化石燃料

    (4)化学能、物理能、核能
    化学能:通过化学反应中获得的能量,如化石燃料和其他燃料燃烧产生的能量。
    物理能:不通过化学反应直接获得的能量.如水能、地热能、潮汐能、风能。
    核能:通过原子核变化获得的能量,如原子弹、氢弹爆炸释放的能量,核反应堆中产生的能量。
考点名称:化学式的写法和意义
  • 概念:
    用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子,叫做化学式。如可用O2,H2O,MgO分别表示氧气、水、氧化镁的化学式。

    对概念的理解:
    (1)混合物不能用化学式表示,只有纯净物才能用化学式表示。
    (2)每一种纯净物只有一个化学式,但一个化学式有可能用来表示不同的物质。如氧气的化学式是O2,没有别的式子再能表示氧气;P既是红磷的化学式,也是白磷的化学式。
    (3)纯净物的化学式不能臆造,化学式可通过以下途径确定:
    ①科学家通过进行精确的定量实验,测定纯净物中各元素的质量比,再经计算得出。
    ②已经确定存在的物质可根据化合价写出。

    书写规则:
    1.单质化学式的写法:
    首先写出组成单质的元素符号,再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。稀有气体是由原子直接构成的,通常就用元素符号来表示它们的化学式。金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂,习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。
    2.化合物化学式的写法:
    首先按正前负后的顺序写出组成化合物的所有元素符号,然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。一定顺序通常是指:氧元素与另一元素组成的化合物,一般要把氧元素符号写在右边;氢元素与另一元素组成的化合物,一般要把氢元素符号写在左边;金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物,一般要把非金属元素符号写在右边。直接由离子构成的化合物,其化学式常用其离子最简单整数比表示。

    化学式的读法:

    一般是从右向左叫做“某化某”,如“CuO”叫氧化铜。当一个分子中原子个数不止一个时,还要指出一个分子里元素的原子个数,如“P2O5”叫五氧化二磷。有带酸的原子团要读成“某酸某”如“CuSO4”叫硫酸铜,还有的要读“氢氧化某”,如“NaOH”叫氢氧化钠。“氢氧化某”是碱类物质,电离出来的负电荷只有氢氧根离子。
  • 化学式的意义:
    (1)由分子构成的物质
    化学式的含义以H2O为例
    质的含义宏观①表示一种物质
    ②表示物质的元素组成
    ①表示水
    ②表示水是由氢、氧两种元素组成的
    微观①表示物质的一个分子
    ②表示组成物质每个分子的原子种类和数目
    ③表示物质的一个分子中的原子总数
    ①表示一个水分子
    ②表示一个水分子是由两个氧原子和一个氧原子构成的
    ③表示一个水分子中含有三个原子
    量的含义①表示物质的相对分子质量
    ②表示组成物质的各元素的质量比
    ③表示物质中各元素的质量分数
    ①H2O的相对分子质R =18
    ②H2O中氢元素和氧元素质量比为1:8
    ③H2O中氢元素的质量分数=100%=11.1%

    (2)由原子构成的物质(以Cu为例)
    宏观:
    表示该物质:铜
    表示该物质由什么元素组成:铜由铜元素组成
    微观:表示该物质的一个原子—一个铜原子。
  • 化学式和化合价的关系:
    (1)根据化学式求化合价
    ①已知物质的化学式,根据化合价中各元素的正负化合价代数和为0的原则确定元素的化合价。
    标出已知、未知化合价:
    列出式子求解:(+1)×2+x×1+(-2)×3=0 x=+4
    ②根据化合价原则,判断化学式的正误,如判断化学式KCO3是否正确
    标出元素或原子团的化合价
    计算正负化合价代数和是否为0:(+1)×1+(-2)×1=-1≠0,所以给出的化学式是错误的,正确的为K2CO3
    ③根据化合价原则,计算原子团中某元素的化合价,如计算NH4+中氮元素的化合价和H2PO4-(磷酸二氢根)中磷元素的化合价。
    由于NH4+带一个单位的正电荷,不是电中性的,因此各元素的化合价代数和不为多,而是等于+1. 设氮元素的化合价为x
    x+(+1)×4=+1 x=-3
    所以在NH4+中,氮元素的化合价为-3. 同理H2PO4-带一个单位的负电荷、不是电中性的、因此各元素的化合价代数和不为零,而是-1.
    设磷元素的化合价为y
    (+1)×2+y+(-2)×4=-1 y=+5 所以在H2PO4-中磷元素的化合价为+5.
    ④根据化合价原则,确定物质按化合价的排序。如H2S,S,SO2,H2SO4四种物质中均含有硫元素,并且硫元素的化合价在四种物质中分别为:-2,0, +4,+6,故这四种物质是按硫元素的化合价由低到高的顺序排列的。

    (2)根据化合价写化学式
    根据化合物中化合价的代数和等于0的原则,已知元素的化合价可以推求实际存在物质的化学式,主要方法有两种:
    ①最小公倍数法

    步骤举例
    一般把正价元素的符号(或原子团)写在左边,负价元素的符号(或原子团)写在右边,并把化合价写在元素符号(或原子团)的正上方
    求出两种元素化合价绝对位的最小公倍数,然后求出每种元素的原子个数=因为|-2|×|+3|=6,所以Al原子个数为6/3=2,O原子个数=6/2=3
    将原子个数写在相应元素符号的正下角Al2O3
    检验各种元素正负化合价的代数和是否为0,确定化学式的正确性(+3)×2+(-2)×3=0,所以该化学式正确。

    ②交叉法
    步骤例1 硫酸铜例2 氧化钙
    排列分析名称,确定元素符号(或原子团)的顺序铝 硫酸根
    Al  SO4
    钙 氧
    Ca  O
    标价标上化合价 、  、
    约简将化合价的绝对值约成最简整数比 、
    交叉将整数交叉写在元素符号(或原子团)的右下角
    检验根据正负化合价代数和是否为0,检验正误(+3)×2+(-2)×3=0(+2)+(-2)=0

    确定化学式的几种方法:
    1. 根据化合价规则确定化学式
    例1:若A元素的化合价为+m,B元素的化合价为-n,已知m与n都为质数,求A,B两元素化合后的物质的化学式。
    解析:由题意知正、负化合价的最小公倍数为m ·n,A的原子个数为(m·n)/m=n,B的原子个数为 (m·n)/n=m
    答案:所求化学式为AnBm.

    2. 根据质量守恒定律确定化学式
    例2:根据反应方程式2XY+Y2==2Z,确定Z 的化学式
    解析:根据质量守恒定律,反应前后原子种类不变,原子数目没有增减,反应前有两个X原子,四个Y原子,则两个Z分子含有两个X原子和四个Y原子。
    答案:z的化学式为XY2

    3. 利用原子结构特征确定化学式
    例3:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,求X、Y两元素所形成的化合物的化学式。
    解析:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,X原子易得1个电子,Y原子易失2个电子,根据电子得失相等可求化合物的化学式为YX2

    4.利用元素质量比确定化学式:
    例4:有一氮的氧化物,氮、氧两元素的质量比为7: 4,求此氧化物的化学式。
    解析:设此氧化物的化学式为NxOy,根据xN:yO =7:4 得14x:16y=7:4,即x:y=2:1。
    答案:所求氧化物的化学式为N2O。

    5. 利用化学式中所含原子数、电子数确定化学式
    例5:某氮氧化合物分子中含有3个原子,23个电子,求此化合物的化学式。
    解析:设此化合物的化学式为NxOy,则
    x+y=3
    7x+8y=23
    解得x=1,y=2
    答案:所求化学式NO2

    利用化学式的变形比较元素的原子个数:

    例:质量相等的SO2和SO3分子中,所含氧原子的个数比为?
    解析:SO2的相对分子质量为64,SO3的相对分子质量为80,二者的最小公倍数是320,二者相对分子质量相等时物质的质量相同,转化为分子个数SO2 为320/64=5,SO3为320/80=4,即5SO2与4SO3质量相同,所以含氧原子的个数比为(5×2):(4×3)=10:12=5:6。
    四、利用守恒法进行化学式计算:
    例:由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质构成的混合物中,硫元素的质量分数为32%,则混合物中氧元素的质量分数为?
     解析:在Na2S,Na2SO3,Na2SO4中,钠原子与硫原子的个数比是恒定的,都是2:1,因而混合物中钠、硫元素的质量比(或质量分数比)也是恒定的。设混合物中钠元素的质量分数为x,可建立如下关系式。
    Na ——S
    46  32
    x   32%
    46/32=x/32%
    解得x=46%
    混合物中氧元素的质量分数为1-32%-46%=22%。

    利用平均值法判断混合物的组成

    找出混合物中各组分的平均值(包括平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等),再根据数学上的平均值原理,此平均值总是介于组成中对应值的最大值与最小值之间,由此对混合物的组分进行推理判断。
    例:某气休可能由初中化学中常见的一种或多种气体组成,经测定其中只含C,O两种元素,其质量比为3:8,则该气体可能是?
    解析:由题给条件知,该气体只含C,O两种元素,而这两种元素组成的气体可能是CO2、CO,O2。CO2中C,O两种元素的质量比是3:8,CO中C,O两种元素的质量比是3:4,O2中C,O两种元素的质量比是0 (因C的质量为0)。题中给出该气体中C,O两种元素的质量比是3:8,故符合题意的气体组成为:CO2或 CO,O2或CO,O2,CO2。

    利用关系式法解题技巧:
    关系式法是根据化学式所包含的各种比例关系,找出已知量之间的比例关系,直接列比例式进行计算的方法。
    例: 多少克(NH4)2SO4与42.4g尿素CO(NH2)2所含的氮元素质量相等?
    设与42.4g尿素中所含氮元素质量相等的(NH4)2SO4的质量为x
    (NH4)2SO4——2N——CO(NH2)2
      132         60
       x         42.4g
    132/x=60/42.4g
    x=93.28
  • 化学式前和化学式中数字的含义:
    ①化学式前面的数字表示粒子(原子、分子)数目;
    ②离子符号前的数字表示离子的数目;
    ③化学式石一下角的数字表示该粒子中对应原子或原子团的数目;
    ④离子符号右上角的数字表示该离子所带电荷数。

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