元素化合價教學探討
2012-04-29 00:00:00唐運華
中學教學參考·理科版 2012年1期
一、元素化合價的重要性
化學式是化學教學中最基本的化學用語，只有學好了化學式，才能學好化學方程式，才能讓學生更有興趣地持續學習化學。化學式是一種用化學元素符號和數字組合表示物質組成的式子。如NaCl、MgCl2、HCl、H2O分別表示氯化鈉、氯化鎂、氯化氫和水等。如果僅要求學生記住幾種常見物質的化學式并不是很難的，但隨著學習的深入，涉及的物質越來越多，如果沒有正確理解元素的化合價，就不能用科學的方法掌握化學式的書寫。
二、初步了解化合物形成的機理
以NaCl為例子，探究NaCl的形成過程。
提出問題：為什么氯化鈉是一個鈉原子結合一個氯原子而不是兩個鈉原子結合一個氯原子呢？
復習：讓學生分別畫出鈉原子、氯原子和氖原子、氬原子的原子結構示意圖。
穩定電子層結構理論的建立：
（1）氖氣和氬氣是比較穩定的物質，這是一個客觀事實。它們都是由原子直接構成的。
（2）以氖原子和氬原子的核外電子排布示意圖為例說明：通常狀況下，原子能穩定存在的核外電子排布特征是最外電子層上有8個電子(當最外電子層為第一電子層時，穩定結構是2個電子)。
鈉原子和氯原子穩定性分析：
（1）以金屬鈉與水劇烈反應的實驗說明：鈉原子通常情況下是很不穩定的。
（2）以鈉原子的原子結構示意圖分析通常情況下鈉原子不能穩定存在的原因。鈉原子有三個電子層，最外電子層上僅有1個電子，極易失去最外電子層上的1個電子而形成穩定電子層結構（即使其次外電子層變成最外電子層），從而使失去1個電子的鈉原子穩定存在。
（3）以氯原子的原子結構示意圖分析通常情況下氯原子不能穩定存在的原因。氯原子有三個電子層，最外電子層上有7個電子，極易獲得1個電子而形成穩定電子層結構（即使最外電子層變成8個電子），從而使獲得一個電子的氯原子也變成穩定結構而存在。
鈉原子和氯原子形成穩定化合物機理分析：
通過原子結構示意圖（或電子式），直觀形象化地展示氯化鈉形成的過程。
由示意圖分析，只有當1個鈉原子和1個氯原子結合時，才能使鈉原子和氯原子都恰好形成穩定電子層結構而穩定存在。形成的Na+和Cl-通過靜電引力形成了穩定的氯化鈉分子。
三、元素化合價概念的建立
從NaCl形成的分析過程可知：原子與原子間結合形成化合物時，必須按照一定數目比才能形成穩定的化合物。
提出問題：原子與原子間結合形成化合物時，是按照什么樣的數目比關系形成穩定化合物的？
化合價概念引入：
（1）把某個原子在化學反應中能夠提供或獲得電子的數目定為該元素的化合價數值。
（2）把提供電子的元素的化合價定為正價。
（3）把獲得電子的元素的化合價定為負價。
因此，鈉元素的化合價就是+1，寫成Na+1，鎂元素的化合價就是+2，寫成Mg+2，氯元素的化合價就是-1，寫成Cl-1。依照這樣的方式去尋找其他元素的化合價，就可以得出課本83頁中的表4-6一些常見元素和根的化合價。需要說明的是，由于初中階段知識的局限性，一些較大的原子在形成化合物時得失電子的情況比較復雜，所以有些元素出現了多種化合價。至此，化合價概念正式引入。
找規律：通過對NaCl、HCl、H2O等物質中元素化合價變化規律的分析可知：在化合物中，各元素化合價的代數和為零。再通過數學上的最小公倍數法，于是便可得出在化合物中各種元素的原子個數比的數目關系。當元素以單質形式存在時，由于不存在化合的問題，因此，單質中元素的化合價定為零。
四、學習效果檢查
1．試確定下列元素的化合價。
A.K B.Ca C.O D.F
2．寫出下列物質的化學式。
A.氧化鉀 B.氧化鈣
C.氟化鉀 D.氟化鈣
3．試確定下列氯元素的化合價。
A.NaCl B.Cl2
C.NaClOD.NaClO2
(責任編輯 廖銀燕）
