高中化學氧化還原反應、電化學、結構化學、有機化學中很多問題涉及“化合價”.這一基礎化學知識看似很簡單,但很容易出錯.若化合價判斷錯了,后面的推導和計算無法進行.下面筆者將結合典例談談其判斷技巧及應用,以幫助學生落實基礎,提高判斷化合價的速度和準確率.
1.2 利用“代數(shù)和”確定化合價
化合物化合價代數(shù)和為0,若僅有一種元素的化合價未知,可用“代數(shù)和”來確定.
例2 判斷下列物質(zhì)中某元素的化合價.
(1)Na2S2O8 中氧元素的化合價.
(2)[Co(NH3)5Cl]Cl2 中Co元素的化合價.
(3)羥基(OH)中氧元素的化合價.
解析
(1)硫元素最高價為+6價,不可能為+7價,Na2S2O8 含-1價、-2價2種氧,設-1價氧有x 個,則代數(shù)和為2+6×2-x-2(8-x)=0,得x=2,即Na2S2O8 中有2個氧為-1價、6個氧為-2價.
(2)Cl為-1價、NH3 為0價,由于化合物化合價代數(shù)和為0,故Co為+3價,注意內(nèi)界、外界的Cl均不可漏掉.
(3)H 為+1價,由于自由基化合價代數(shù)和為0,故O 為-1價,不能誤認為是-2價.
1.3 利用“整體法”確定化合價
例3 酞菁與鈷酞菁的結構如圖1所示,鈷酞菁分子中鈷離子的化合價為______.
解析
把酞菁當作一個整體,鈷酞菁分子比前者少2個+1價H、多1個鈷離子,所以鈷離子的化合價為+2價.
例4 RCH2OH→RCHO→RCOOH 的轉(zhuǎn)化中,化合價如何變化?
解析
把“RCHO”當作一個整體,除含“RCHO”原子團外,醇中還有2個+1價H、酸中還有1個-2價O,則“RCHO”原子團在醇中顯-2價、醛中顯0 價、酸中顯+2 價,故RCH2OH → RCHO、RCHO→RCOOH均升高2價.值得注意的是,有機物若減少2個H 或增加1個O,化合價升高2價,反之則降低2價.
1.4 利用“斷鍵法”確定化合價
ABn 型配合物中心離子或原子化合價的判斷方法:先將金屬原子A 與配體B之間的配位鍵斷開,若ABn 型配合物中心離子或原子化合價的判斷方法:先將金屬原子A 與配體B之間的配位鍵斷開,若
例5 請判斷下列物質(zhì)中中心離子的化合價.
解析
(1)先將Cu與C 之間配位鍵斷開,配原子“C”僅有3個σ鍵,不滿足8電子結構,則均需要補上1個負電荷,而整體帶1個單位的負電荷,故Cu為+3價.
(2)先將Cr與O、N 之間配位鍵斷開,配原子“N”連有3個σ鍵、還有1對孤電子對,滿足8電子結構,不需要補上負電荷;而“O”僅有1個σ鍵,不滿足8電子結構,則3個“O”均需要補上1個負電荷,而整體是中性的,故Cr為+3價.
2 應用
2.1 判斷反應類型
例6 化學燙發(fā)巧妙利用了頭發(fā)中蛋白質(zhì)發(fā)生化學反應實現(xiàn)對頭發(fā)的“定型”,其變化過程如圖2所示,①→②屬于______反應,藥劑A 具有______性,藥劑B具有______性(填“氧化”或“還原”).
解析
由“整體法”分析.將①中原子當作一個整體,②在① 的基礎上增加若干個+1 價H,故①→②化合價降低,屬于還原反應,藥劑A 具有還原性;反之藥劑B具有氧化性.