【元素符号】国际上统一采用的表示元素的化学符号,一般用元素拉丁文名称的第一个字母(大写)来表示,如:氢H、氧O。有些元素的拉丁文名称第一个字母相同,则在第一个字母后加上另一个字母(小写字)以示区别,例如:钙Ca、铜Cu、氯Cl。自人工合成104、105号元素后,由于元素的命名未取得国际上的公认,为统一起见,有关国际会议建议104号以后的新元素按原子序数的拉丁文数字命名,104、105、106、107号元素分别以Unq、Unp、Unh、Uns表示。元素符号除表示元素外,还有量的含义,即表示该元素的一个原子、表示该元素的原子量,例如O,表示氧元素,也表示氧元素的一个原子,又表示它的原子量为15.9994。
【说明】
1. 通常用元素的拉丁文名称的第一个字母(大写)来表示。 例如,碳(Carbonium)元素用C表示。如果几种元素名称的第一个字母相同,就在第一个字母(必须大写)后面加上元素名称中另 一个字母(必须小写)以示区别。例如,钙(Calcium)元素用Ca表示,铜(Cuprum)元素用Cu表示。
2. 1978年届际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)所属 无机化学命名委员会通过“原子序数大于100的元素命名建议”。 它的命名法如下:
(1)用下列表示数目的词根,由元素的原子序数确定元素的名称。
0:nil 1 : un 2:bi
3:tri 4: quad 5:pent
6:hex 7:sept 8:oct
9:enn
(2)将表示数目的词根按原子序数相联,再加词尾ium,就得该元素的名称。例如,原子序数为104的元素名称是Unnil- quadium,即un.+ nil+quad
(3)元素符号由组成元素名称的代表数字中的三个词根的第一个字母表示,如104号元素的符号是Unq。
(4)下面列出一些元素的名称和符号。
原子序数 元素名称 元素符号
101 Unnilunium Unu (即 Md)
102 Unnilbium Unb(即 No)
103 Unniltrium Unt (即 Lr)
104 Unnilquadium Unq
105 Unnilpentium Unp
106 Unnilhexium Unh
107 Unnilseptium Uns
,108 Unniloctium Uno
.109 Unnilennium Une
110 Ununnilium Uun
注:当bi或tri出现在ium以前时,省去前二者中的那个i。当enn出现在nil以前时,省去enn中最后那个n。
3.元素符号表示一种元素,还可以表示这种元素的一个原 子。在热化学方程式中,元素符号还表示这种元素的1摩原子。 大多数固态单质也常用元素符号表示。
第一周期元素:1 氢(qīng) 2 氦(hài)
第二周期元素:3 锂(lǐ) 4 铍(pí) 5 硼(péng) 6 碳(tàn) 7 氮(dàn) 8 氧(yǎng) 9 氟(fú) 10 氖(nǎi)
第三周期元素:11 钠(nà) 12 镁(měi) 13 铝(lǚ) 14 硅(guī) 15 磷(lín) 16 硫(liú) 17 氯(lǜ) 18 氩(yà)
第四周期元素:19 钾(jiǎ) 20 钙(gài) 21 钪(kàng) 22 钛(tài) 23 钒(fán) 24 铬(gè) 25 锰(měng) 26 铁(tiě) 27 钴(gǔ) 28 镍(niè) 29 铜(tóng) 30 锌(xīn) 31 镓(jiā) 32 锗(zhě) 33 砷(shēn) 34 硒(xī) 35 溴(xiù) 36 氪(kè)
第五周期元素:37 铷(rú) 38 锶(sī) 39 钇(yǐ) 40 锆(gào) 41 铌(ní) 42 钼(mù) 43 锝(dé) 44 钌(liǎo) 45 铑(lǎo) 46 钯(bǎ) 47 银(yín) 48 镉(gé) 49 铟(yīn) 50 锡(xī) 51 锑(tī) 52 碲(dì) 53 碘(diǎn) 54 氙(xiān)
第六周期元素:55 铯(sè) 56 钡(bèi) 57 镧(lán) 58 铈(shì) 59 镨(pǔ) 60 钕(nǚ) 61 钷(pǒ) 62 钐(shān) 63 铕(yǒu) 64 钆(gá) 65 铽(tè) 66 镝(dī) 67 钬(huǒ) 68 铒(ěr) 69 铥(diū) 70 镱(yì) 71 镥(lǔ) 72 铪(hā) 73 钽(tǎn) 74 钨(wū) 75 铼(lái) 76 锇(é) 77 铱(yī) 78 铂(bó) 79 金(jīn) 80 汞(gǒng) 81 铊(tā) 82 铅(qiān) 83 铋(bì) 84 钋(pō) 85 砹(ài) 86 氡(dōng)
第七周期元素:87 钫(fāng) 88 镭(léi) 89 锕(ā) 90 钍(tǔ) 91 镤(pú) 92 铀(yóu) 93 镎(ná) 94 钚(bù) 95 镅(méi) 96 锔(jú) 97 锫(péi) 98 锎(kāi) 99 锿(āi) 100 镄(fèi) 101 钔(mén) 102 锘(nuò) 103 铹(láo) 104 鑪(lú) 105
【定义】
1.用价键表示分子各个直接相连原子的结合次序和电子的 共用情况,这种式子叫做结构式。
2.化学式的一种,用元素符号通过价键相互连接表示物质分子中原子的排列顺序和结合方式的式子。
【说明】
1.结构式是一种化学式。它用短线“一”代表一对共用电子, 该短线叫做价键。结构式是表示物质分子的化学结构的式子,并不表示分子的空间结构,例如甲烷分子的空间结构是正四面体。
2.结构式比电子式能更方便地表示原子间的连接顺序,因此 用结构式表示有机物分子就显得十分重要。
3.结构式在一定程度上反映分子的结构和性质。例如,下式既表示丙烯分子中电子的共用情况和C、H原子间的连接顺序, 又表示该分子内含有一个碳碳双键(>C=C<),因而具有烯烃的性质。 -
4.在有机化舍物中同分异构现象比较普遍D用分子式不能区别分子组成相同而结构相异的物质。例如,分子式是C2H4O2的化合物有以下两种:
【原子结构示意图】又叫原子结构简图。用以表示原子的核电荷数和核外电子在各电子层上的排布的图式。例如,钠的原子结构示意图是
圆圈及其中数字表示钠原子核及核内有11个质子,弧线表示电子层(钠有3个电子层),弧线上的数字表示该电子层的电子数(钠原子K层有2个电子,L层有8个电子,M层有1个电子)。原子结构示意图比较直观,易为初学者接受。但不能把弧线看作原子核外电子运行的固定轨道。
【定义】表示原子或离子最外层电子结构的式子。原子的电子式是在元素符号的周围用小黑点(或×)表示原子的最外层电子,例如钠原子的电子式为Na·。离子的电子式与原子的电子式的写法略有不同,简单阳离子是由原子失去最外层电子后形成的,一般用离子符号表示,例如Na+ 、Mg2+ 。简单阴离子和带电的原子团的电子式必须加方括号,并在括号的右上角标出该离子所带电荷的电性和电量,
例如氢氧根离子的电子式为
运用电子式还可以表示共价化合物分子、离子化合物以及烃基和官能团等结构,例如NH3、C2H2、Na2O2、Na+ 、—C2H5、-OH的电子式分别为:
由多个原子组成的化合物或基团的电子式中,元素符号周围小黑点的总数应该等于电子式中所有原子最外层电子数之和。
【说明】
1.电子式是美国科学家路易斯(Gilbert Newton Lewis,1875~1946)首先提出的,所以又叫路易斯式。
2.电子式一般只适用于表示主族元素的原子或离子,以及由它们构成的离子化合物和共价化合物。
3.用电子式可以比较简便和形象地表示离子化合物和共价分子的形成过程。
【定义】表示电解质离解成自由离子的式子。
【说明】
1.强电解质(强碱、强酸和大部分盐类)在水溶液中完全电离。它的电离方程式用=或→表示。
NaOH=Na+ +OH- 或NaOH→Na+ +OH-
2.硫酸是强电解质,一级电离完全,而二级电离不完全(K2=1.2×10-2 ),所以硫酸的电离方程式是
H2SO4=H+ +HSO4-
HSO4- H+ +SO42-
在中学化学教学中简化为H2SO4=2H+ +SO42-
3. 弱电解质(弱酸、弱碱和个别盐类)在水溶液中仅部分电离,分子和离子之间存在电离平衡。所以电离方程式中常用表示。
例如,醋酸的电离方程式是:
CH3COOHCH3COO- +H+
4.在电离方程式中,阳离子带的正电荷总数和阴离子带的负电荷总数的绝对值相等。
5.电解质在水溶液中电离出的离子,都以水合离子的形式存在。例如,电离出的H+ 离子主要以H3O+ ([H·H2O]+ )等形式存在于水溶液中。由于不能确定水分子的数目,有时用符号H+ (aq)表不水合的氢离子。为了简便,在通常的电离方程式中仍然用简单离子符号书写,如H+ 、K+ 、Cl- 等。
6.在水溶液中,强电解质完全电离,用等号表示,例如:
弱电解质部分电离,存在电离平衡,用可逆号表示,例如:
多元弱酸的电离是分步进行的,以第一步为主,例如:
多元弱碱的电离也是分步进行的,一般简化为一步,例如:
注意区别:①强酸的酸式盐和弱酸的酸式盐表示方法不同,例如:
②复盐和络盐表示方法不同,例如:
多数离子化合物在熔化时也能发生电离,表示方法如下:
【电极反应式】在电化学装置中,表示原子或离子在电极上得失电子,发生氧化或还原反应的式子。例如,Zn、Cu、稀H2SO4组成的原电池,电极反应式如下:
负极:Zn—2e-=Zn2+ (氧化反应)
正极:2H+ +2e-=H2↑ (还原反应)
再如,用石墨做电极,电解硝酸银溶液的电极反应式如下:
阳极:4OH-—4e-=2H2O+O2↑ (氧化反应)
阴极:4Ag++4e-=4Ag (还原反应)注意:写电极反应式时,两个电极上得失电子总数必须相等。将两个电极反应式相加,可得到总反应式,例如,上述电解硝酸银溶液的总反应式如下:
【定义】
1.标明伴随化学反应放出或吸收热量的化学方程式,叫做热化学方程式。
2.表示化学反应和热效应关系的化学方程式,叫做热化学方程式。
例如:
2H2(气)+O2(气)=2H2O(气);ΔH=-483.6千焦/摩尔
2H2(气)+O2(气)=2H2O(液);ΔH=-517.6千焦/摩尔
【说明】
书写热化学方程式时应注意:
①热化学方程式的系数只表示各反应物和生成物的物质的量,不表示微粒数,必要时,系数可用分数表示。
②化学反应的热效应与反应物和生成物的状态有关(如上例),书写时必须将每种物质的状态注在化学式后面。
③ΔH为焓变,如果放热用“-”表示,吸热用“+”表示;数值的多少必须与化学方程式中所表示的物质的量对应。
④化学反应的热效应还与外界条件有关,应在方程式的等号上注明温度和压强。若不注明,则表示温度为298K、压强为1.013×105 帕。
【离子方程式】用实际参加反应的离子符号表示离子反应的式子。它不仅表示一定物质间的某个反应,而且表示了所有同一类型的离子反应。
书写离子方程式的基本步骤为:
①写出有关反应的化学方程式。
②可溶性的强电解质(强酸、强碱、可溶性盐)用离子符号表示,其它物质仍用分子式表示。微溶的强电解质应看其是否主要以自由离子形式存在,例如,石灰水中的Ca(OH)2写离子符号,石灰乳中的Ca(OH)2用分子式表示。
③删去两边未参加反应的离子。
④检查式子两边的各种原子的个数及电荷数是否相等。
各种类型的离子方程式可按下列方法书写:①络合反应、盐类的水解反应应直接写离子方程式。例如,氯化铁溶液跟硫氰化钾溶液反应:
Fe3+ +SCN- [Fe(SCN]2+
碳酸钠水解:
②简单的复分解反应可直接写出离子方程式。注意:当反应物一边或生成物一边有多种物质需用分子式表示时,应当写全,不可遗漏。例如,氢氧化钡与硫酸铵溶液共热:
可溶性酸式盐跟强碱的反应比较复杂,应按基本步骤书写,否则易出错误。例如,磷酸二氢钙溶液与足量烧碱溶液反应,以下离子方程式是错误的:
应先写出化学方程式:
3Ca(H2PO4)2+12NaOH=Ca3(PO4)2↓+12H2O+4Na3PO4
再删去Na+ :
③氧化还原类型的离子反应应按基本步骤书写,否则会出现多种错误。例如,铁跟氯化铁溶液反应,以下写法是错误的(两边电荷不等):
Fe+Fe3+ = 2Fe2+
应先写出化学方程式:Fe+2FeCl3= 3FeCl2
再删去未反应的Cl- :Fe+2Fe3+ = 3Fe2+
书写离子方程式时要注意以下几点:
(1)把易溶的强电解质写成离子形式,难溶物质、弱电解质以及气体、单质、氧化物都用化学式表示,再删去没有参加反应的离子。
(2)书写离子方程式时要遵循质量守恒定律和离子电荷守恒(即离子方程式两边离子的电荷总数相同)的原则。例如,Fe2+ +Cl2=Fe3+ +2Cl- 是错的,应改正为2Fe2+ +Cl2=2Fe3+ +2Cl-
(3)盐类水解是酸碱中和反应的逆反应,一般不能进行到底,所以盐类水解的离子方程式常用表示。
3.固体电解质之间的反应,如用固体Ca(OH)2和固体NH4Cl制取NH3的反应,一般不用离子方程式,而用化学方程式表系。
【核外电子排布式】表示原子核外电子在每个电子层中各个亚层排布情况的式子。书写电子排布式时,要从左向右按电子层能量递增的顺序排列;每个电子层中的亚层是按s p d f能量递增的顺序排列;各电子亚层上的电子数标在亚层符号的右上角。
例如氮原子的电子排布式为1s22s22p3,它表示氮原子核外7个电子的排布情况,第一电子层(1s2)2个、第二电子层(2s22p3)5个。铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,铁原子核外26个电子,第一电子层(1s2)2个、第二电子层(2s22p6)8个、第三电子层(3s23p63d6)14个、第四电子层(4s2)2个。
电子排布式的书写顺序与电子填入轨道的顺序不同,电子填入轨道的顺序是按能级递增的顺序,例如铁原子的8个价电子是先进入能量较低的4s能级,后进入能量较高的3d能级。铁原子的电子排布式是按电子层顺序先写3d6,后写4s2。
已知元素的核外电子排布式,便可推断元素的原子序数、核外电子总数、价电子构型以及它在周期表中的位置。元素所在的周期数等于电子排布式中最高的电子层数,元素所在的族数等于价电子数,例如氮元素处在第2周期、ⅤA族,铁元素处在第4周期、Ⅷ族。
【离子反应】电解质在溶液里所发生的离子间的反应。有两类情况:
(1)电解质在溶液里发生的离子互换反应,属于非氧化-还原反应,反应发生的条件是生成物之一是难溶物质,易挥发性物质或极难电离的物质,这类离子反应的特征一般是朝着减小离子浓度的方向进行。
例如:Ag++Cl- = AgCl↓
(2)属于氧化-还原反应的离子反应,
例如:Zn+2H+ =Zn2+ +H2↑
【定义】电解质溶解于水或受热熔化,离解出自由移动离子,这叫做电离。
【说明】
1.电解质的电离有两种情况:
(1)离子化合物的电解质(属于离子晶体),它们是由阴、阳离子构成的。这些离子通过静电作用在空间按一定方式有规则地紧密排列。在固体中,这些离子不能自由移动,只能在自己的平衡位置附近作振动,所以固态的离子晶体在常温下不能导电。当受热熔化时,这些离子随着温度的升高而运动加快,克服离子电荷间的引力,产生能自由移动的离子,因而熔融的离子晶体能导电。当离子晶体溶解在水里时,在水分子的作用下发生异性取向吸引,阴、阳离子之间的引力削弱,最后晶格破坏,阴、阳离子分别跟水形成水合离子而进入溶液,成为能自由移动的离子,因此离子化合物的水溶液能导电。
(2)共价化合物的电解质(属于分子晶体),如氯化氢、醋酸等,它们不含有离子,因此不论是固态还是液态,都不存在能自由移动的离子。只有当它们溶解于水时,在水分子的作用下才发生电离,生成能自由移动的水合阴离子和水合阳离子。例如,氯化氢在水溶液里全部电离成水合氢离子和水合氯离子。在水分子的作用下,醋酸分子只有部分电离,大部分醋酸分子仍以分子状态存在于溶液中。
2.除上述电离外,中性气体分子或原子在高能粒子碰撞或高射线辐照下也会失去部分电子而分别成为分子离子或离子。
【定义】在水溶液中全部电离的电解质叫做强电解质,部分电离的电解质叫做弱电解质。
【说明】
1. 强酸、强碱和绝大多数可溶性的盐在水溶液里都能全部电离,它们都是强电解质。弱酸、弱碱在水溶液里只能部分电离,它们都是弱电解质。
2. 从化合物结构来看,有典型离子键的化合物(如强碱和大部分盐类),以及那些在水分子作用下能完全离子化的强极性键化合物(如硫酸、硝酸、盐酸等强酸)都属于强电解质。在水溶液里仅部分离子化的极性化合物(如醋酸、氢硫酸、氨水等弱酸、弱碱)和部分由共价键结合的盐类[如Pb(Ac)2、HgCl2、Hg(CN)2]都属 于弱电解质。
3.由强极性键形成的分子不一定都是强电解质。例如,氟化氢是弱电解质。氢氟酸是相当弱的酸,在稀溶液中仅发生部分电离。
4.电解质的强弱不是绝对的。溶剂的性质能影响电解质的强弱。例如,氯化锂和碘化钾都是离子型晶体,在水溶液中它们是强电解质,而在醋酸或丙酮中却变成弱电解质。
【实验式】 定义用元素符号表示化合物中各元素的原子(或离子)比, 这种式子叫做实验式(又叫最简式)。
说明
1. 非分子型化合物只能用实验式表示它的组成。例如, CaCl2是氯化钙的实验式,它仅表示氯化钙晶体中钙离子和氯离 子的比是1:2。
2. 有机化合物中的不同化合物,往往会有相同的实验式。例 如,甲醛(HCHO)、乙酸(CH3COOH)和葡萄糖(CsHGOs)的实验式都是CH2O。实验式相同的不同化合物,具有相同的元素质量比。
3. 已知化合物的分子量和最简式,可设求出这种化合物的分子式。例如乙酸的最简式是:CH2O (式量为30),分子量是60。 (CH20)n=60,11=60/30=2,所以乙酸的分子式是 C2H402。
【定义】
1.用元素符号表示物质组成的式子,叫做化学式。
2.用化学符号表示物质组成的式子,叫做化学式。
【说明】
1.化学式包括实验式(又叫最简式)、分子式和结构式等,这 是化学式的广义含义。有时又把实验式叫做化学式,这是化学式 的狭义含义。
2.定义1是初中刚学化学式时的定义,定义2更确切。
3.分子式仅适用于分子型化合物。例如,氧气、二氧化碳、硫酸、乙烯等可用分子式02、C02、H2S04、C2H4等表示。非分子型化合物不宜用分子式表示,只能用实验式表示。例如,氯化钠、硫 酸钾、氢氧化钡等都是离子化合物,并不存在单个的分子,只能用实验式NaCl、K2S04、Ba(OH)2等表示。这时经常把这些实验式叫做化学式。
4.按分子式对各原子相对原子质量(旧称原子量)进行加和的结果,称为相对分子质量(过去称分子量)。按化学式对各原子 相对原子质量进行加和的结果,则称为式量。
5.在初中化学教学中,不能区别各种物质是分子型化合物还是非分子型化合物,所以常统称为化学式。
6.对磷、硫、铜、铁等的固体单质(除碘外),常用元素符号表 示它的化学式。
【定义】
1.用分子式表示化学反应的式子。
2.用化学式表示化学反应的式子。
【说明】
1.化学方程式也叫化学反应式。
2.书写化学方程式时,必须反映事实,不能臆造,并应遵循质量守恒定律。
3.有的物质是由原子构成的,有的物质由离子构成,这些物质只有化学式而没有分子式。所以上述定义的第二种表述比第一种表述更确切。为此,我国中学化学教材中已开始用第二种表述替代原教材的第一种表述。
4.化学方程式中左边的反应物和右边的生成物中间以→或=相连,两边各种元素原子的总数应该相等。用可逆符号表示可逆反应,在讨论化学平衡时使用。用可逆符号
表示双向反应。
5.化学方程式不仅表明反应物和生成物,还表明它们之间发生反应时的计量关系。例如,
CO+O2=2CO2
质量比:56: 32: 88
物质的量的比:2:1: 2
气体体积比:2: 1 :2(相同状况下)
6.化学方程式中还有热化学方程式、离子方程式等。
化学教学中应注意不宜把化学方程式简称为方程式。
【定义】在水溶液中或在熔融状态下能够导电的化合物叫做电解质,在上述状况下不能导电的化合物叫做非电解质。
【说明】
1. 电解质在上述情况下所以能导电,是因为电解质发生电离 而生成能自由移动的离子。非电解质的溶液和液态的共价化合物不发生电离,不存在自由移动的离子,所以不导电。
2. 一切酸、碱、盐都是电解质。大部分有机化合物是非电解 质。水是很弱的电解质。
3. 极性共价化合物的酸类不含有离子。在水溶液里,它们在水分子的作用下电离出自由移动的离子,故能导电。在熔化状态下,它们仍以分子形式存在,所以不能导电。
4. 有些电解质(如水)发生很微弱的电离,在一般实验中不易测出它的导电性。所以根据导电性来判别电解质和非电解质有时不很准确。