1、HCN中C的化合价?
HCN分子结构式为H-C≡N,电负性(吸电子能力) N>C>H,则碳氮三键的电子对偏向原子,N为-3价,碳在这里为+3;但碳氢单键的电子偏向碳,电子指定给碳,碳就得到了1个电子,这部分碳显-1;氢就为+1.碳两部分加起来:+3+(-1)=+2,就是+2价.
2、KSCN中硫为-2价,则C为多少价?
C为+4价,N为-3,S为-2
注:硫氰化氢H—S—C≡N,异硫氰酸H—N=C=S两种。但元素化合价相同。
3、NaBH4中氢的化合价?
NaBH4为离子化合物,BH4-为四面体结构 ,化合价可认为B只有+3,H为-1价。
可见,若能写出结构式,则可据电负性分析电子对的偏向与偏移,标出化合价
4、SiH4中H的化合价?
H为-1价,电负性:Si—1.9,H—2.2,即电子对偏向电负性大的原子一边。
注:NH3中N-3,H+1;
NH4+中N-3,H+1;
CH4中C-4,H+1.
5、Na2S2O8中硫的化合价?
7、草酸中碳的化合价?
其实,无机物与有机物是相通的,分析方法可借用。
8、关于碳元素的化合价
碳原子的最外层上的电子数目为4,最多有四次成键的机会。有机物中的碳原子能且只能成键4次。
(1)碳元素只有同氢元素结合时才显负价,即C—H中C为-1价,故甲烷中碳为-4价。
(2)碳元素同其它非金素元素结合时都显正价,如:C—X中C为+1价,C—O中C为+1价,C—N中C为+1价,C=O中C为+2价,C≡N中C为+3价。所以,H-C≡N中C为+2价。
(3)碳原子与碳原子相结合时均为0价,即C—C、C=C、C≡C中全为0价。形成CH3CH3、CH2=CH2、CH≡CH后,碳的化合价分别为:-3、-2、-1.
总结归纳:根据有机物的分子结构确定C元素的化合价。
根据有机物的分子式计算C元素的表观化合价。
9、SiHCl3中的化合价,CHCl3呢?CH2Cl2呢?
通过下表的化合价:Cl>C>H>Si,知道CH4中C为-4,SiH4中Si为+4.
SiHCl3中H为-1价,Si为+4价,分子中原子的连接方式CH4中4个C-H,共用电子对都偏向C,那么C就是-4价 而在CCl4中,共用电子对都偏离C,那么C就是+4价,在CHCl3中,1个C-H,共用电子对都偏向C,那么C就是-1价;还有3个C-Cl键,共用电子对都偏离C,那么C就是+3价 ,加起来C就是+2价。
CH2Cl2呢?2个C-H,共用电子对都偏向C,那么C就是-2价;还有2个C-Cl键,共用电子对都偏离C,那么C就是+2价,加起来C就是0价。
总之,主要靠结构式、电负性帮助我们判断元素的化合价!
附电负性表:
10.如何判断NCl3中各元素的化合价?
N、Cl的电负性相同,如何判断NCl3 中各 元素的化合价呢?基于NCl3 的水解产物来看:若不考虑NH3 被HClO氧化,NCl3水解的总反应可表示为:NCl3+3H2 O==NH3 +3HClO (实际反应可能要复杂些,与反应的酸碱性环境有关) 酸性环境:2NCl3 +3H2O==N2 +3HClO
N、Cl的电负性相同,如何判断NCl3中各 元素的化合价呢?
基于NCl3的水解产物来看:若不考虑NH3被HClO氧化,NCl3水解的总反应可表示为:NCl3+3H2O==NH3+3HClO (实际反应可能要复杂些,与反应的酸碱性环境有关) 酸性环境:2NCl3+3H2O==N2+3HClO+3HCl 碱性环境:2NH3+HClO+OH-==N2H4+Cl-+2H2O 最终NH3被HClO氧化为N2或N2H4。
反应机理
比较N、Cl的非金属性:
1、NH3能形成分子间氢键而HCl分子间没有氢键(或只有很弱的氢键)可以证实:N的非金属性略强于Cl,因此,NCl3中N为-3价,Cl为+1价。
2、元素非金属性的强弱判据:
①不同元素对应简单气态氢化物的稳定性
②最高价氧化物对应的水化物的酸性
③置换反应
但是,由酸性:HClO4>HNO3,得出非金属性:Cl>N,这一结论是不严谨的。这种方法大部分时候只适用于同周期或同主族元素非金属性强弱的比较。
比较N、Cl的电负性:
高中各版本化学教材所引用的电负性数据,都是沿用徐光宪《物质结构简明教程》的 数据表,表中列出的N和Cl的鲍林(L. Pauling)电负性均为3.0。
实际上,对同一个概念,标度不同,其数值也会不同。电负性数据表历史上常用 的有3种系统:1932年——鲍林标度、1934年——马利肯标度、1957年——阿莱﹣罗周标度。虽然最常使用的电负性定义仍然是鲍林电负性标度,但其适用范围不广,且在预言化学反应或化学键的极性时会偶尔失效,因此化学家们不断发展出了新的电负性标度。
在阿莱-罗周电负性标度中,χN=3.07>χCl=2.83;
在一种新的电负性标度—轨道电负性(χO)标度中,N和Cl的轨道电负性χO分别约为3.19和 3.10;
2019年的《美国化学会志》刊发了 瑞典化学家Martin Rahm、加拿大化学家 Tby Zng、以及1981年诺奖得主Roald Hoffmann提出基于价电子平均结合能的 电负性标度。其中,N和Cl的电负性分别 为16.9和16.3;
基于价电子平均结合能的电负性标度中部分元素的电负性数据
2021年的《自然-通讯》中刊发了 两名俄罗斯化学家Artem Oganov和 Christian Tantardini对鲍林电负性进行 修订后的电负性数据,N和Cl的电负性 分别为3.56和3.50。
2021年Artem oganov等修正后的鲍林电负性数据
结论:N的电负性略强于Cl。因此,NCl3中N为-3价,Cl为+1价。
11. HFO中O元素的化合价
1971年之前,人们从经验主义的观点出发,运用类比思维,认为在HClO中氯呈+1价,而氟无正价,所以次氟酸(HFO)不可能存在。说什么F2与水反应的方程式不能写成:F2+ H2O = HF + HFO。
但在1971年,科学家让氟气缓缓通过碎冰末,结果得到了少量次氟酸,说明上述反应是可以成立的。由于氟的电负性比氧大,自然不能认为HFO中氟元素的化合价如HClO中氯一样为+1。
那么,如何理解HFO中氟元素的化合价呢?
让我们从化合价(氧化数)的原始概念出发分析一下:根据价键理论,HFO的结构应该是F—O—H,氧原子分别跟氟原子、氢原子形成一对共用电子,这样分子内各原子均满足最外层的稳定结构。
根据氟、氧、氢的电负性可知,氟、氧原子间的电子对偏向于氟,故氟为-1价,而氧对氟显+1价;同时,氧、氢原子间的电子对偏向于氧,故氢为+1价,而氧对氢显-1价。综合考虑,氧的化合价(氧化数)为0。
HFO被发现后,有人根据HFO中氟元素的氧化数为-1提出该酸不能称为次氟酸,而应该叫“氟氧酸”。
12.CuFeS₂中铜、铁到底几价?
2018年海南省高考化学试题19一II(14分)黄铜矿是主要的炼铜原料,CuFeS2是其中铜的主要存在形式。回答下列问题:
(4)四方晶系CuFeS2的晶胞结构如右图所示。
①Cu+的配位数为 4 ,S2-的配位数为 4 。
这题中CuFeS2明显指出Cu为+1价,Fe为+3价。
13.金属有负化合价吗?
近来看到一位网络名师讲化合价,重点强调“金属绝对没有负化合价”。那么果真如此吗?我们一般根据“电负性”判断化合价正负,所以先看一下电负性表。
《鲁科版物质结构与性质》
从表中看出铂系元素电负性均大于H,ⅠB族的金电负性最大(2.4),这些金属电负性大于H的电负性(2.1)。那么貌似金的氢化物中Au就应该显负价,这是真的吗?另外电负性最小的金属是铯(0.7,钫具有放射性不作考虑),根据经验规律电负性差值1.7会形成离子化合物,那么金与铯电负性差值刚好1.7,那么金与铯会形成离子化合物吗?请看相关资料:
《无机化学第2版》;编者:周德凤 袁亚莉
铂系及金的氢化物应该属于“金属型氢化物”。由于金电负性大于H,所以其氢化物应该属于②的情况比较合理,也就是说金的氢化物中金显示负价。再看一下,金与铯的化合物,没有在大学教材查到其资料。在百度百科中查到下列资料:
《百度百科》
据此资料,显然金不但应该显负价而且还形成了阴离子。不但电负性较大的铂系及金可能会显负价。即使一些非常活泼的金属如碱金属某些特定情况下也会显负价。例如碱金属在墓穴物中就会形成阴离子:
根据上述分析,我们知道金属遇到一些电负性较小的元素及在某些特殊反应物情况下是可以显示负化合价了。
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