巧用化合价提高高中化学解题效率探析

罗来叶

(贵州省都匀第一中学 558000)

1 化合价的相关概述

化合价是化学学习中，最基础的知识之一，也是学生学习化学知识必须具备的技能.化合价主要是指某种元素的一个原子和其他化学元素的原子在化合过程中表现出来的特征、性质.一般情况下化合价的价数与该元素原子在反应中达到稳定结构后得到或失去的电子数相等，如果该原子是得到电子，则记作“-”价，如果该原子失去电子，则记作“+”价.

化合价是化学键能力形成的体现，其体现了多个元素化合后的稳定性质，一般情况下单质元素化合价被记作“0”，也就是当元素通过游离的状态存在时，没有与其他元素化合，是无法体现出化合价性质的.教师在日常教学中需要指引学生充分理解化合价的内涵，并且要灵活的应用化合价知识来解决化学问题，掌握更加简单的化学解题方式，实现对化学知识的灵活把控.

2 高中化学解题中化合价的作用

2.1 判断化学式书写正确性

化学式是通过化学元素符号、数字组合将物质结构表达出来的式子，每种物质都对应有化学式，如二氧化碳—CO2、氢氧化钠—NaOH等.在判断化学式书写是否正确时，用到的方法有很多，但是通过化合价判断，其过程更加简单直观.在化学式中化合价为“0”其本质在于正化合价数与负化合价数相同，书写化学式需要将正价元素写在前面，负价元素写在后面，如CO2、SO2，这种规律可以让学生在解决化学问题时寻找更加清晰的解题思路.借助化合价知识，能让学生快速地在化学计算中建立等式，有助于减少学生的解题时间.

2.2 结合化学式逆向推理化合价

化学式、化合价之间具有互为求导的关系，高中生在解决化学问题时，如果对化合价知识缺乏良好的认知，那么在解题中很容易出现思维混乱，胡乱解题的情况.对此高中化学教师需要指导学生对化合价知识有充分的了解，要意识到元素化合价是由元素核外电子相互化合的数据所决定，同一种元素在不同质量、与不同元素化合的情况下，反应得到物质存在一定差异，如铁元素在化学反应中会产生FeO、Fe2O3、Fe3O4等不同物质，其性质也存在一定的差异.如果高中生片面地借助化合价来掌握化学式知识，难免会遇到一定问题，甚至会出现很多地方不理解的情况.对此高中化学教师可以指导学生从化学式中深入了解每个元素的化合价，从而加深学生对化学知识的理解.

例如：高锰酸钾的化学式是KMnO4，是一种强氧化剂，呈黑紫色；锰酸钾的化学式是K2MnO4，是一种灰黑色、墨绿色的物质.为了清楚高锰酸钾与锰酸钾形成时的化学反应状况，需要选指出锰元素的化合价.

在这个问题中，对学生来说并没有太大的难度，学生根据化学式中化合价总数是0，然后找出熟悉的化合价，就可以计算出来.氧元素为-2价，钾元素为+1价，在高锰酸钾中，锰元素的化合价是+7价；在锰酸钾中，锰元素的化合价是+6价.

从本质上看，这属于比较常见的化学解题思想，能延伸出很多种解题方法，如在化学式中学生遇到了自己不熟悉的元素，那么就需要先对化学式的组成形式进行观察分析，结合化学式中化合价为0的规律，将未知元素的化合价计算出来.化学式和化合价本身具有一定的互通性，高中化学教师可以指导学生将这种内在关系看作是已知条件，特别是在复杂的化学式中，其更容易帮助学生了解未知元素.

例1 某种新型化学物质Y2Ba4Cu6O13是以CuO、BaCO3、YaOb为原料合成，其具有超导性、高温性，如果在该物质合成过程中各化学元素的化合价没有发生变化，求出钇元素的化合价及YaOb的化学式.

在这个问题中，学生由于对钇元素、钡元素比较陌生，但是结合题目中的信息，则可将钡元素化合价求出，然后在代入到Y2Ba4Cu6O13中，就可以将钇元素的化合价求出来.结合题目中的信息可以求出钡元素的化合价是+2价，设钇元素化合价是x则，根据化学式Y2Ba4Cu6O13可以得出x×2+2×4+2×6+(-2)×13=0，从而得出x=+3，则3a=2b，因此YaOb的化学式是Y2O3.

3 化合价在高中化学解题中的应用路径

3.1 化合价在化学式书写中的应用

在写化学式时，需要充分考虑到正负化合价总数相等，并且要将正价元素写在化学式前，负价元素写在化学式后.在化学式书写中，通过化合价的应用可以在很大程度上缩短学生的解题时间.

例2 某金属Y的最高化合价是+m，最高价氧化物所对应的水化物化学式中有b个氧原子，试写出该金属最高价氧化物水化物化学式？

在处理本题时，由于题目中并没有给出具体的氢、氧原子的具体数据，而是用字母表示，学生在解题时会被题目信息弄得不知所措，难以形成正确的解题思路，通过化合价的巧妙应用，可以帮助学生顺利的完成解题.

在题目中给出金属最高价氧化物的水化物化学式中氧子数量是b，学生需要计算出含氧酸中氢原子的数量，通过化合价，可以得出m+n(H)=2b，这里氢原子的个数用n(H)表示，得出n(H)=2b-m，从而写出该金属最高价氧化物水化物化学式是H2b-mYOb.

在解题中学生根据化学式正价数、负价数相等的规律，对化学式中涉及到的元素价数进行整合分析，构建方程，将化学式中各个元素的原子个数计算出来，完成解题.

3.2 化合价在确定原子序数中的应用

高中化学教师在指导学生确定化学式中原子序数时，也可以借助化合价，一般主族元素最高化合价和主族序数及最外层电子数一样，当化学元素原子序数为偶数时，化学元素的常见化合价也为偶数.教师指引学生可以利用这一规律处理相应的化学问题，以此提高解题效率.

例3A、B两种短周期元素通过化学反应可以形成化合物AB4，已知A、B元素的原子序数分别是m、n，则m、n的关系是( ).

A.n+5=mB.m-13=n

C.n-11=mD.m+8=n

在此问题中，学生在解题过程中可以尝试利用化合价知识.如果A为+4价，那么B就是-1价，如果A是-4价，那么B就是+1价，也就说A、B的化合价不会同为奇数或者偶数，两者只能是一奇一偶，从而得出答案为选项中A、B、C.

3.3 化合价在计算化学产物的应用

在解决金属与水、酸反应的相关问题时，教师可以指导学生利用规律“在反应中金属单质物质的量乘以化合价等于两倍的氢气物质的量”完成解题，其可以引导学生更加高效率的进行解题.学生在解题过程中，要注意将反应物质化合价变成生成物化合价.

例4 硝酸与金属A发生反应，假设生成的还原产物只有一种，并且还原的硝酸物质的量和参加反应的金属A比例为1∶2，则还原产物为( ).

A.NO B.NO2C.N2D.N2O

学生在解决这一问题时，就可以用到化合价知识.一般情况下，常见金属化合价为+1价、+2价、+3价，硝酸与金属在反应过程中，得到的电子数等于失去的电子数，如果硝酸还原产物氮元素化合价是a，则氮元素得到的电子数为1×(5-a)，金属失去电子数为2x(x为金属化合价)，即2x=1×(5-a).金属化合价分别是+1价、+2价、+3价时，a的值分别是3、1、-1，从而得出最终答案是N2O.D项正确.

3.4 化合价在氧化还原反应中的应用

在氧化还原反应中，组成物质的元素价态改变是很常见的现象，在实践中为了引导学生能够更好地解决氧化还原反应问题，教师就可以指引学生灵活的应用化合价知识.特别是在氧化还原反应方程式配平上，通过化合价的应用可以获得良好的效果，能显著提高学生的解题效率.

例5 已知

是制取氯气反应的化学方程式，试将其配平.

在解决此问题时，学生必须用到化合价的知识，而由于部分学生对元素价态变化规律不太了解，在配平时会感觉比较困难.在本题中，有一部分氯原子变成了0价，还有一部分氯原子保持-1价，部分学生会感觉难度比较高.通过观察锰原子，可以发现其价态从原来的+7价变为+2价，化合价降低5.氯原子有一部分价态不变，有一部分升高，对氯气进行分析，氯离子变成氯气时化合价从-1价升至0价，在氯气中有2个氯离子，对此在氯气上标升2，寻找标记的升2与降5两个数的最小公倍数为10，得出在高锰酸钾前面写2，氯气前面写5，结合原子守恒原则进行配平，得出

5Cl2↑+8H2O+2MnCl2+2KCl

在解决这类问题时，教师需要指导学生先找出参与氧化还原反应的主要物质，然后找出发生价态变化的元素，确定单一变量及具体数目，找出变量的最小公倍数，这样就可以顺利地完成化学方程式配平.