二元离子化合物(含过渡金属与罗马数字)Binary Ionic Compounds (Including Transition Metals and Roman Numerals)

大思想 · 结构与性质(SAP)AP 科学实践 1 · 模型与表征约 35 分钟

学习目标

  • 说出常见阳离子和单原子阴离子的英文名,判断哪些金属的名称要写罗马数字
  • 由化学式求出金属离子的电荷,写出二元离子化合物的英文名(Stock 命名法)
  • 由英文名写出化学式,并说出对应的中文名

前置知识

  • 化合物的命名(1.5.4)
  • 离子键与离子化合物(2.4.1)

为什么要专门学英文名?

AP 考试和英文教材里,物质几乎只用英文名出现:题目说“a solution of iron(III) chloride”,不会给你化学式。读到这个名字,你得立刻写出 FeCl₃,还要知道铁是 +3 价。1.5.4 节学过最基本的规则:读的顺序和中文相反,单原子阴离子以 -ide 结尾,铁这样的金属要加罗马数字。这一章把英文命名系统地学完,这一节先学由一种金属和一种非金属组成的二元离子化合物。

阳离子的名称

电荷固定的金属: 名称就是元素名,不加任何标记。

阳离子英文名中文名
ⅠA 族:Li⁺、Na⁺、K⁺lithium、sodium、potassium锂离子、钠离子、钾离子
ⅡA 族:Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺magnesium、calcium、barium镁离子、钙离子、钡离子
Al³⁺、Zn²⁺、Ag⁺aluminum、zinc、silver铝离子、锌离子、银离子

电荷可变的金属: 大多数过渡金属,以及锡、铅,常见的电荷不止一种。英文名在元素名后面紧跟一个括号,括号里用罗马数字写出这个离子的电荷,这叫Stock 命名法Stock system,读作“iron two”“iron three”。

离子Stock 名称旧名中文名
Fe²⁺iron(II)ferrous亚铁离子
Fe³⁺iron(III)ferric铁离子
Cu⁺copper(I)cuprous亚铜离子
Cu²⁺copper(II)cupric铜离子
Sn²⁺tin(II)stannous亚锡离子
Sn⁴⁺tin(IV)stannic锡离子
Pb²⁺lead(II)plumbous铅离子

旧名用拉丁词根,-ous 表示较低的电荷,-ic 表示较高的电荷,现在的教材和 AP 都用 Stock 名称,但旧名偶尔还会在试剂瓶上看到。中文的办法是:两种价态中较低的一种加“亚”。注意汞的 +1 价离子比较特殊,是两个汞原子连在一起的 Hg₂²⁺,叫 mercury(I)(亚汞离子)。

单原子阴离子的名称

单原子阴离子的英文名是把元素名的词尾换成 -ide;电荷可以由族序数推出(2.2.6 节):

族阴离子英文名中文名
ⅦA(17)F⁻、Cl⁻、Br⁻、I⁻fluoride、chloride、bromide、iodide氟离子、氯离子、溴离子、碘离子
ⅥA(16)O²⁻、S²⁻oxide、sulfide氧离子、硫离子
ⅤA(15)N³⁻、P³⁻nitride、phosphide氮离子、磷离子

由化学式写英文名

二元离子化合物的英文名 = 阳离子名 + 阴离子名。遇到电荷可变的金属,要先由化学式求出它的电荷:

  1. 阴离子的总电荷。 阴离子的电荷是固定的,乘以个数,就是负电荷的总数。
  2. 金属离子的电荷。 化合物不带电,正电荷总数等于负电荷总数,再除以金属原子的个数。
  3. 写名称。 把这个电荷写成罗马数字,放进括号。

例如 Fe₂O₃:3 个 O²⁻ 共带 6 个单位负电荷,2 个铁离子共带 6 个单位正电荷,每个是 Fe³⁺,英文名是 iron(III) oxide,中文名是氧化铁。

反过来,由英文名写化学式,就用 1.5.3 节的方法:先写出两种离子和它们的电荷,再交叉、约简,使正负电荷抵消。

先看化学式选英文名,再切换到看英文名选化学式;每题答完都会给出推理过程:

动手试试:二元离子化合物的命名练习(注意哪些金属要写罗马数字)

例题 1:两种铜的氧化物

写出 CuO 和 Cu₂O 的英文名和中文名。

分步解析
  1. 思路。 铜有 +1、+2 两种常见电荷,名称里要写出铜离子的电荷。电荷由“化合物整体不带电”推出来:氧离子是 O²⁻。

  2. CuO:设铜离子的电荷为 x。

    x+(−2)=0,x=+2x + (-2) = 0, \qquad x = +2

    是 Cu²⁺:copper(II) oxide,中文名氧化铜(黑色)。

  3. Cu₂O:2 个铜离子平分 O²⁻ 的电荷。

    2x+(−2)=0,x=+12x + (-2) = 0, \qquad x = +1

    是 Cu⁺:copper(I) oxide,中文名氧化亚铜(砖红色)。

  4. 常见错误。 看到 Cu₂O 有 2 个 Cu 就写 copper(II)。罗马数字写的是一个离子的电荷,不是原子个数。

例题 2:由名称写化学式

写出 lead(II) iodide 和 chromium(III) oxide 的化学式。

分步解析
  1. lead(II) iodide:先写出离子。 罗马数字 (II) 说明铅离子是 Pb²⁺;iodide 是 I⁻。

  2. 让电荷相加为 0。 一个 Pb²⁺ 要 2 个 I⁻:

    (+2)+2×(−1)=0PbIX2\begin{gathered} (+2) + 2 \times (-1) = 0 \\ \boxed{\ce{PbI2}} \end{gathered}

    中文名碘化铅,是亮黄色的沉淀。

  3. chromium(III) oxide。 Cr³⁺ 和 O²⁻,电荷数 3 和 2 的最小公倍数是 6:需要 2 个 Cr³⁺、3 个 O²⁻:

    2×(+3)+3×(−2)=0CrX2OX3\begin{gathered} 2 \times (+3) + 3 \times (-2) = 0 \\ \boxed{\ce{Cr2O3}} \end{gathered}
  4. 方法。 交叉电荷数(把一个离子的电荷数写成另一个离子的下标)是一种快捷写法,写完要化成最简整数比,并用“电荷相加为 0”检查。

练一练:化合物中金属离子带几个单位正电荷?
  1. FeCl₃
  2. CuO
  3. Cu₂O
  4. SnO₂
  5. PbI₂
  6. Cr₂O₃
  7. MnCl₂
  8. SnCl₄
  9. CuCl

常见误区

误区 1:“罗马数字表示金属原子的个数。” 罗马数字是一个金属离子的电荷。Fe₂O₃ 中有 2 个铁原子,名称却是 iron(III) oxide;SnO₂ 中只有 1 个锡原子,名称是 tin(IV) oxide。

误区 2:“所有金属的名称都要加罗马数字。” 只有电荷可变的金属才加。NaCl 是 sodium chloride,写成 sodium(I) chloride 是错的;Zn²⁺、Ag⁺ 的电荷也是固定的,ZnO 就是 zinc oxide。

误区 3:“离子化合物也用 di-、tri- 这样的前缀。” Fe₂O₃ 不能叫 diiron trioxide,CaCl₂ 也不能叫 calcium dichloride。离子化合物中离子的个数由电荷决定,名称里不用写;前缀只用于两种非金属组成的分子化合物(2.5.3 节)。

即时小测

Cu₂O 的英文名是?

tin(IV) chloride 的化学式是?

小结

  • 二元离子化合物的英文名 = 阳离子名 + 阴离子名;单原子阴离子以 -ide 结尾。
  • ⅠA、ⅡA 族金属和 Al、Zn、Ag 的电荷固定,名称不写罗马数字;电荷可变的金属(Fe、Cu、Sn、Pb、Cr、Mn 等)要在括号里用罗马数字写出离子的电荷。
  • 由化学式写名称:先用阴离子的总电荷求出金属离子的电荷;由名称写化学式:写出两种离子,使正负电荷抵消。
通往 AP(以后再看)

AP 的题目常常只给物质的英文名,例如“solid iron(III) oxide reacts with aluminum”,你要自己写出 Fe₂O₃ 和 Al。AP U1.8 还要求根据元素在周期表中的位置推测主族元素离子的电荷,这正是写出阴离子化学式的依据。

练一练这一章:2.5 · 命名法(英文命名为重点) · 10 道题

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