探究化学式试题的解题思路

刘四方

化学式是初中化学中一种重要的符号语言工具，它用符号和数字准确地描述、记录了物质的组成信息，是学好化学必备的基础知识和工具。由于涉及化学式的中考试题很多，且这类试题能够很好地考查学生对有关基本概念的理解以及运用化学语言分析解决问题的思路和方法，因此，有关化学式的考查历来是必考的重点内容之一。本文现就化学式在中考中考查的基本方式进行全面盘点和例析，总结解题思路，以供读者参考。

一、直接考查化学式的意义

关于纯净物、元素、分子、原子之间的关系如下：

对由分子构成的物质和由原子直接构成的物质，其化学式的含义可归纳如下：

例1 “水是生命的源泉”。下面对水的化学式（H2O）意义的理解，错误的是（ ）

A.水是一种氧化物

B.水是由氢、氧两种元素组成的

C.水分子中含有氢、氧两种原子

D.水分子中含有两个氢原子、一个氧原子

解析：根据水的化学式H2O可知，水是由氢和氧两种元素组成的；根据氧化物定义（由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物）可判断，水属于氧化物；H2O还表示1个水分子，分子是由原子构成的；1个水分子中含有2个氢原子和1个氧原子。

答案：D

二、根据物质名称判断化学式的正误

化合物化学式的一般书写规律：金属在前，非金属在后，氧化物中氧在后，原子个数不能漏，正负化合价代数和为0。要特别注意的是，对于具有可变价态的金属元素，在化合物中，显高价时则直呼元素名称，显低价时则在元素名称前加“亚”字，如铁有+2和+3两种价态，FeCl3读作氯化铁，而FeCl2则读作氯化亚铁。

例2 下列物质的化学式书写正确的是（ ）

A.氧化铁：FeO

B.甲烷：CH4

C.氯化铵：NH3Cl

D.硝酸：NO3

解析：在化合物中，铁元素有+2和+3两种价态，氧化铁中铁元素显+3价，氧元素显-2价，故其化学式为Fe2O3，而FeO中的铁元素显+2价，读作氧化亚铁；甲烷的化学式为CH4；氯化铵中含有铵根离子NH+4，其化学式为NH4Cl；硝酸中氢元素显+1价，硝酸根显-1价，其化学式为HNO3。

答案：B

三、根据化学式计算元素的化合价

元素的化合价是元素的原子在化合时表现出来的性质，在化合物中，元素正负化合价代数和为0，对于化合物AmBn，有：元素A的化合价×m+元素B的化合价×n=0。

例3 著名科学家张存浩获2013年度“国家最高科学技术奖”。他研究的火箭燃料常用的氧化剂是高氯酸铵（NH4ClO4），其中氮元素的化合价为-3，则氯元素的化合价是（ ）

A.-1 B.+3

C.+5D.+7

解析：本题已知高氯酸铵的化学式为NH4ClO4，在此化合物中，氢元素为+1价，氧元素为-2价，氮元素为-3价，设氯元素的化合价为x，根据化合物中元素正负化合价代数和为0，有：（-3）+（+1）×4+x+（-2）×4=0，x=+7。

答案：D

四、考查化学式的确定

1.根据元素化合价推断陌生物质化学式

例4 稀土元素铕（Eu）是激光及原子能应用的重要材料。已知氯化铕的化学式为EuCl3，则氧化铕的化学式为（ ）

A.EuOB.Eu2O3

C.Eu3O2D.EuO3

解析：写出氧化铕的化学式的前提是知道铕元素的化合价。已知氯化铕的化学式为EuCl3，氯元素显-1价，设铕的化合价为x，根据化合物中元素正负化合价代数和为0，有：x+（-1）×3=0，x=+3。则氧化铕中铕元素显+3价，氧元素显-2价，可得出氧化铕的化学式为Eu2O3。

答案：B

2.根据信息迁移推断同类陌生物质化学式

此类试题的呈现方式往往是给出一个已知物质的名称和化学式，要求考生将名称和化学式建立起对应关系并从中获取命名规律和书写方法。其解题的一般思路为：

例5 （1）分析KClO3中氯酸根的构成和化合价，写出氯酸钙的化学式：

（2）分析过氧化氢（H2O2）和过氧化钠（Na2O2）中氧元素的化合价，写出过氧化钙的化学式：

解析：本题是已知化学式信息，从物质分类上书写同类陌生物质的化学式。（1）根据题干信息“分析KClO3中氯酸根的构成和化合价”，可知氯酸钾KClO3中含有原子团“ClO3”，其化合价为-1，由于氯酸钙和氯酸钾属于同类物质——氯酸盐，则氯酸钙中也应含有原子团“ClO3”，则氯酸钙的化学式为Ca（ClO3）2。（2）同理，根据信息“分析过氧化氢（H2O2）和过氧化钠（Na2O2）中氧元素的化合价”，可知在过氧化物中氧元素为-1价，则过氧化钙的化学式为CaO2。

答案：（1）Ca（ClO3）2 （2）CaO2

3.根据质量守恒定律确定化学式

根据质量守恒定律可知，化学反应前后原子的种类、质量和个数均不变。根据原子的种类不变，可知元素的种类不变，继而确定未知物质中元素的种类；根据原子的种类和数目不变，继而确定未知物质分子构成中所含有的原子种类和原子个数。

例6 “硝酸”是高中化学将要学习的物质，浓硝酸见光会发生化学变化，其化学方程式为4HNO3光照4NO2↑+2H2O+X↑，则X的化学式为

解析：本题是根据化学方程式求一种未知生成物的化学式，即要确定未知生成物的元素组成，以及分子中所含元素的原子个数。由所给化学方程式可知，反应前含有4个H、4个N和12个O，反应后含有4个H、4个N和10个O，根据化学反应前后元素的种类、原子的种类和原子的个数均不变，推知一个X的分子中含有2个氧原子，故X的化学式为O2。

答案：O2

五、根据化学式计算相对分子质量

化学式为AmBn的物质的相对分子质量（Mr）等于化学式中各原子的相对原子质量的总和，即Mr（AmBn）=Ar（A）×m+Ar（B）×n。需要说明的是，由于电子质量很小，可以忽略，原子（或原子团）得失电子后形成离子（或根）的质量可看作不变，因此，离子（或根）的相对质量直接用构成离子（或根）的原子的相对质量表示。

例7 佛山西樵山是岭南名山，有“天然氧吧”之美誉。山林里空气中的自由电子附着在氧分子上形成负氧离子（O-2），被称为“空气维生素”。O-2的相对分子质量是（ ）

A.16B.32

C.32gD.33

解析：负氧离子（O-2）是空气中的自由电子附着在一个氧分子上形成的阴离子，带一个单位的负电荷。由于电子的质量很小，只有质子或中子质量的1/1836，因而电子的质量可以忽略不计，所以O-2的相对分子质量即为两个原子的相对原子质量之和，即为16×2=32。

答案：B

六、考查化学式的计算

1.利用元素守恒和相对分子质量确定物质的化学式

如果某物质燃烧只生成二氧化碳和水，则该物质中肯定含有碳元素和氢元素，是否含有氧元素，必须根据元素质量守恒来进行计算推导。其依据是比较二氧化碳中碳元素质量和水中氢元素质量之和与该物质质量，即可判断是否含有氧元素，再根据相对原子质量求出各元素的原子个数比，从而确定物质的化学式。

例8 某市自来水有股奇怪的味道，经专家多轮综合检测，基本认定引起此次异味的主要物质是邻叔丁基苯酚。将30g邻叔丁基苯酚完全燃烧，生成88gCO2和25.2gH2O（无其他产物）。已知邻叔丁基苯酚的相对分子质量为150，求：

（1）30g邻叔丁基苯酚中含有碳元素

（2）邻叔丁基苯酚的化学式为

解析：（1）根据质量守恒定律可知，生成物二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素分别与30g邻叔丁基苯酚中的碳元素和氢元素的质量相等，故碳元素的质量为88g×1244=24g；氢元素质量为25.2g×218=2.8g。（2）由于二氧化碳中碳元素和水中氢元素质量之和24g+2.8g=26.8g

答案：（1）24 2.8 （2）C10H14O

2.联系生活实际，以商品标签为载体考查化学式的计算

计算元素的质量比时，必须将元素的相对原子质量与元素的原子个数相乘。在计算元素质量或物质质量时，要紧紧抓住元素的质量分数计算表达式：某元素的质量分数=某元素的质量物质的质量×100%=某元素的相对原子质量×原子个数物质的相对分子质量×100%，已知其中的两个量便可求出第三个量。

图1例9 碘元素对青少年智力发育影响很大，加碘盐通常在食盐中加碘酸钾（KIO3）。图1是超市销售的一种加入碘盐标签上的部分文字说明。请回答下列问题。

（1）食用“碘盐”属于

（填“纯净物”或“混合物”）。

（2）KIO3中钾、碘、氧三种元素的质量比为

（3）每袋该食盐中含KIO3的质量为

（4）中国营养学会推荐：一个18岁的青年每天摄入碘元素的质量为0.15mg。假设碘的来源仅靠这种加碘食盐，该青年每天摄入这种食盐应为

解析：（1）由食盐标签可知，食用“碘盐”含有氯化钠（NaCl）、碘酸钾（KIO3），故属于混合物。（2）KIO3中钾、碘、氧三种元素的质量比为39∶127∶（16×3）=39∶127∶48。（3）每袋该食盐中碘元素的质量为0.5kg×20mg/kg=10mg。碘酸钾中碘元素的质量分数为12739+127+16×3×100%=59.3%，则每袋该食盐中含KIO3的质量为10mg59.3%=16.9mg。（4）该青年每天应摄入这种食盐：0.15mg20mg/kg=0.0075kg=7.5g。

答案：（1）混合物 （2）39∶127∶48 （3）16.9mg （4）7.5

七、设计探究实验考查数据的处理和化学式的推导

在定量测定实验中，往往测出的数据不是纯物质的质量，而是先称量反应前反应容器和反应物的总质量，再称量反应后反应容器和剩余固体的质量（可能反应完全，也可能反应不完全），遇到这样的测定数据时，最常用的处理方法是采用称量前后的质量差得出某一纯净物的质量（或某一元素的质量），即使用“差量法”来求解。差量法解题的关键是抓住造成差量的实质，即根据题意确定“理论差量”，再根据题目提供的“实际差量”，列出正确的比例式，求出答案。

例10 为探究气体X的组成，某兴趣小组进行图2所示实验（固定装置未画出）。

图2【资料在线】

（1）加热条件下，气体X能与氧化铜反应生成铜、水和氮气。

（2）碱石灰为固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，不与气体X反应。无水氯化钙可吸收气体X。

（3）本实验条件下，氮气的密度为1.15g·L-1，装置内空气中的水与二氧化碳对相关数据测定的影响可忽略不计。

【实验步骤】

（1）连接仪器，并检查装置气密性。

（2）取一定量氧化铜，准确称得其质量为2.40g。

（3）按图示装入药品，测量并记录相关数据Ⅰ。

（4）连接A、B、C装置，将气体X缓缓通入一段时间后，连接上D装置，读数后开始加热。当A装置中氧化铜反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃管冷却，再次测量并记录相关数据Ⅱ。

【相关数据】

【回答问题】

（1）分析实验测量的数据，生成水的质量为

g，氧化铜中氧元素的质量为

g。由此推知，气体X中一定

（填“有”或“没有”）氧元素。

（2）通过计算推导出气体X的化学式。

解析：（1）装置B的作用是吸收生成的水，所以装置B的质量增加值则为生成水的质量，即m（H2O）=Δm=102.54g-102.00g=0.54g。玻璃管中原为氧化铜，反应结束后其成分为铜单质，所以其质量减少值则为氧化铜中氧元素的质量，即m（O）=Δm=52.40g-51.92g=0.48g。根据装置B测出的水的质量以及水的化学式（H2O），可求出生成的水中氧元素的质量：0.54g×1618=0.48g，与氧化铜中氧元素的质量相等，说明在气体X中没有氧元素。（2）根据上述分析可知，该气体中只含氮元素和氢元素，根据氮气的质量可求出其中氮元素的质量，根据生成水的质量可求出其中氢元素的质量。然后根据氮元素与氢元素的质量比求出气体中氮、氢两种元素的原子个数比，即可确定其化学式。

答案：（1）0.54 0.48 没有

（2）设该气体的化学式为NxHy。

14xy=0.2435L×1.15g·L-10.54g-0.48g

x∶y=1∶3

所以该气体的化学式为NH3。

通过上述例析，不难发现，中考中对化学式的考查还在不断地延伸和拓展，考查的方式也在不断地推陈出新，对能力的要求也越来越高，但万变不离其宗，考查的根本目的都离不开对化学式含义的正确理解以及运用化合价正确书写化学式。只有熟悉考点、掌握方法，才能手到摛来、应用自如。