浅谈高中化学中“化合价”的问题

摘要：在高中化学中，化合价几乎贯穿整个学习过程，特别在氧化还原反应和电化学基础的学习中，化合价占据着重要的地位，准确标出相应元素的化合价，是学习相关知识必备的能力。

关键词：化合价；共价键；共用电子对

在高中化学中，化合价的应用非常广泛，比如在氧化还原反应中，化学方程式的配平，氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的判断、电子转移的数目等，都必须用到元素的化合价。另外，电化学中，电极反应式的书写、电路中转移电子的情况、电极质量变化等的计算依据都是化合价，化合价是学习相关知识的基础。涉及化合价的题型在高考中经常出现，比如2016年全国Ⅱ卷中直接考查NaClO2中Cl的化合价，2013年全国Ⅰ卷中也考查了LiCoO2中Co的化合价。针对以上问题，我们可以从以下几个方面处理化合价问题：

一、 记住常规元素的化合价，变价元素根据正负化合价代数和为零计算

初中化学中我们已经学过大部分元素的化合价，比如碱金属元素在化合物中的化合价为+1价，氧元素在化合物中的常见化合价为-2价，根据物质中正负化合价代数和为零即可算出NaClO2中Cl的化合价为+3价，LiCoO2中Co的化合价也是+3价。

二、 根据元素的非金属性确定物质中的化合价

在元素周期表中，同一周期，随着原子序数增大，元素非金属性逐渐增强，同一主族，随着原子序数递增，元素的非金属性逐渐减弱，在两种非金属元素形成共价键时，共用电子对偏向非金属性强的元素，所以非金属性强的元素显负价，非金属性弱的元素显正化合价，比如反应BrCl+H2O

HBrO+HCl，如果对化合价规律不熟悉，容易得出HBrO是氧化产物，而HCl是还原产物的结论，实际上在BrCl中Br非金属性比Cl弱，Cl为-1价，Br为+1价，所以该反应为非氧化还原反应，不存在氧化产物与还原产物。

在某些离子中，也存在类似的情况，如CN-中，因为N元素的非金属性更强，所以N为-3价，C为+2价，在反应2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O中，N2和CO2都是氧化产物。还有一个非常典型的例子，一般情況下，O元素的价态为-2价，在过氧化物中也会出现-1价，但在O和F形成的化合物中，F显-1价，O的价态为+2价，如反应H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2中，O2是还原产物。

三、 根据共价化合物中价键情况确定化合价

在共价化合物中，元素化合价往往跟元素参与成键的数目有关，即与共用电子对数有关。比如CO2中，C参与形成四对共用电子，且共用电子对偏向O而偏离C，所以C显+4价，每个氧原子参与两个共价键，所以O显-2价。

类似的例子还有很多，比如NH3中N显-3价，H显+1价。根据上面的方法，能够确定大多数共价化合物中元素的化合价，但是，如果仅仅根据成键数目，部分化合物中元素价态并不符合此规律，比如在H2O2中，O仍然参与两个共价键，但O的化合价为-1价，N2H4中N参与三个共价键，但N显-2价，类似的例子还有很多，最典型的就是有机物中碳元素的价态，有的是整数，如CH4中C显-4价，HCOOH中C显+2价，有的算出来是分数，如C3H8中，C的价态为-83价，甚至在部分有机物中，C元素的价态出现了0价，如C6H6O6，C2H4O2中，C均为0价，为什么出现以上情况呢？

我们仔细分析可以发现，上述物质有一个共同特点，都是既含极性键，又含非极性键，非极性键中共用电子对不发生偏移，所以不会导致原子带电，也就可以理解为非极性键与元素化合价无关，化合价只与偏移的共用电子对数有关，比如N2H4中，每个氮原子参与3个价键，但只有N—H键中共用电子对发生偏移，所以N就是-2价而非-3价。同样的方式可以看出CH3CH2CH3中中间的C显-2价，两端的C显-3价，-83价为其平均价态。

四、 一些特殊的化合价

在中学化学中，除了上述提到的这些情况外，还存在一些较为特殊的情况，比如Fe3O4，部分资料解释为铁Fe显+83价，实际上应该将Fe3O4，改为FeO·Fe2O3，所以Fe3O4，中一个Fe显+2价，另外两个Fe显+3价，类似的Pb3O4，也可以改为2PbO·PbO2。Li2Ti5O15中有7个氧原子显-2价，其余8个显-1价，即存在四个过氧键。

参考文献：

[1]北京师范大学无机化学教育室等编.无机化学[M].北京：高等教育出版社，2013（4）：349-354.

[2]人民教育出版社等编.普通高中课程标准实验教科书化学2（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007（3）：13-15.

[3]曲一线.5年高考真题详解[M].北京：首都师范大学出版社，2017（5）：5-12.

作者简介：许建松，云南省曲靖市，曲靖市第一中学。