· 口诀:「磷价步步行,负三磷化氢;零价是单质,三五氧化物。」 (-3在PH?;0在P?;+3在P?O?;+5在P?O??)
· 铁 Fe: +2, +3 (常见)
· 口诀:「亚铁正二价,铁正三价来。」 (FeO亚铁+2, Fe?O?铁+3)
· 铜 Cu: +1, +2
· 口诀:「亚铜正一价,铜正二价在。」 (Cu?O亚铜+1, CuO铜+2)
凌凡并没有满足于仅仅记住这些口诀。他一边抄录、默念,一边在脑海中调动他的“元素宇宙”观念去理解这些价态背后的“为什么”。
为什么氯有-1, +1, +3, +5, +7这些价态?
因为氯是第VIIA族,最外层7个电子。为了达到8电子稳定结构,它最多可以“抢夺”1个电子,显示-1价(如NaCl)。当它与电负性更强的氧结合时(氧是“规则制定者”,通常-2价),氯反而会“失去”电子。由于它最外层电子排布是3s23p?,失去电子时,可以依次失去p轨道的电子(+1),再失去s轨道的电子(+7),中间则是不稳定价态。口诀“奇舞”形象地概括了这种奇数跳跃的特点。
为什么硫有-2, 0, +4, +6?
硫是第VIA族,最外层6电子。可以得到2个电子显-2价(如H?S);也可以与同种元素结合显0价(S单质);与氧结合时,由于氧的强电负性,硫可以部分或全部失去最外层的6个电子,分别显+4(如SO?,失去4个)和+6价(如SO?,失去6个)。
为什么铁有+2, +3价?
铁是过渡元素(d区),电子排布复杂,次外层的d电子也能参与成键,所以价态多变。+2价是失去最外层两个4s电子,+3价是再失去一个3d电子,结构都相对稳定。
通过这种方式,口诀不再是无根的浮萍,而是深深扎根于他对原子结构和周期律的理解之中。口诀是“术”,是快速应用的技巧;而“元素宇宙”观是“道”,是理解其所以然的根本。
掌握了这些规则和口诀后,凌凡开始进行大量的练习。
判断 H?SO? 中 S 的化合价:
H(+1) * 2 = +2
O(-2) * 4 = -8
根据代数和为零:S+ (+2) + (-8) = 0 => S = +6。 符合口诀“六氧中分”。
判断 KMnO? 中 Mn 的化合价:
K(+1)
O(-2) * 4 = -8
代数和为零:Mn+ (+1) + (-8) = 0 => Mn = +7。
判断 Fe?O? 的价态:
O(-2) * 4 = -8
设三个Fe总价态为+x,则 +x + (-8) = 0 => x = +8。
平均价态+8/3? 不对,Fe?O?是FeO·Fe?O?的混合,其中两个Fe是+3价,一个是+2价,总价态 (+3)*2 + (+2) = +8。 这让他理解了平均价态和实际价态的区别。
每判断一个,他不仅用口诀和规则快速得出答案,更有意识地去验证和理解。速度越来越快,信心也越来越足。
他甚至开始尝试自己编一些口诀,来记忆一些特殊的原子团(根)的化合价:
「铵根正一氢氧负一;硝酸硫酸碳酸负二记;磷酸负三莫忘记。」
(NH??+1; OH? -1; NO?? -1; SO?2? -2; CO?2? -2; PO?3? -3)
当这些口诀和规则渐渐内化,凌凡感觉自己在面对化学式时,仿佛有了一套自动运行的解码程序。元素不再是一个个孤立的符号,而是带着各自“价态”标签的、遵循着严格“社交规则”的个体。它们相互组合,电荷平衡,共同构建出稳定的物质分子或晶体。
他的“元素宇宙”,从此不仅有星辰坐标,更有了清晰明确的“星际交往法则”。
化合价,这把曾经觉得沉重无比的钥匙,如今已被他熟练握在手中,即将为他打开通往化学方程式和物质性质的大门。
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(逆袭法典·化学篇·笔记三)
· 核心地位: 化合价是书写化学式、理解化学键、配平方程式的基础,是元素的“社交规则”。
· 判定体系: 建立系统性的化合价判定体系:
1. 根本原则: 化合物中元素正负化合价代数和为零。
2. 定锚点: 熟记H(+1), O(-2)等不变价元素。
3. 口诀辅助: 利用精炼口诀记忆可变价元素的常见价态(如氯、硫、氮、铁等)。
4. 原子团价态: 记忆常见原子团(根)的整体价态。
· 理解支撑: 口诀需与“元素宇宙”观(原子结构、周期律)结合,理解价态成因,避免机械记忆。
· 熟练应用: 通过大量练习,将规则和口诀转化为快速、准确的直觉判断能力。
· 成果: 能快速判断绝大多数常见物质中元素的化合价,为后续学习扫清障碍。
· 警句: 化合价非无序,实为元素依结构本性而行之社交礼法。掌其规律,记其口诀,辅以理解,则万千物质组成,皆可条分缕析,尽在掌握。
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