多原子离子Polyatomic Ions

大思想 · 结构与性质(SAP)AP 科学实践 1 · 模型与表征约 40 分钟

学习目标

  • 记住常见多原子离子的化学式、电荷和英文名
  • 用 per-、-ate、-ite、hypo- 和 hydrogen- 的规律推出含氧酸根的名称,并和中文的“高、亚、次、氢”对应
  • 写出含多原子离子的化合物的英文名和化学式(必要时加括号)

前置知识

  • 化合价与常见原子团(1.5.2)
  • 二元离子化合物(2.5.1)

sulfide、sulfite、sulfate,差一个词尾就是不同的东西

Na₂S、Na₂SO₃、Na₂SO₄ 的英文名分别是 sodium sulfide、sodium sulfite、sodium sulfate。三个名字只差一个词尾,却是三种完全不同的物质。1.5.2 节学过几种常见的原子团,英文叫多原子离子polyatomic ion:由几个原子组成、整体带电荷的离子。AP 考试不提供多原子离子表,常见的那些都要记住。好在它们的名字有规律可循,这一节把规律和要背的表一起学。

名称里的规律

1. -ate 和 -ite: 同一种元素的两种含氧酸根,氧原子较多的叫 -ate,少一个氧的叫 -ite,电荷相同。中文里 -ite 对应“亚”:

  • NO₃⁻ nitrate(硝酸根)、NO₂⁻ nitrite(亚硝酸根)
  • SO₄²⁻ sulfate(硫酸根)、SO₃²⁻ sulfite(亚硫酸根)

2. per- 和 hypo-: 氯、溴、碘的含氧酸根有四种,比 -ate 多一个氧的加前缀 per-(中文“高”),比 -ite 少一个氧的加前缀 hypo-(中文“次”)。四种的电荷都是 −1:

离子英文名中文名
ClO₄⁻perchlorate高氯酸根
ClO₃⁻chlorate氯酸根
ClO₂⁻chlorite亚氯酸根
ClO⁻hypochlorite次氯酸根

3. hydrogen-: 在多原子阴离子上加一个 H⁺,名称前加 hydrogen,电荷少 1 个单位:CO₃²⁻ → HCO₃⁻ hydrogen carbonate(碳酸氢根);PO₄³⁻ → HPO₄²⁻ hydrogen phosphate(磷酸氢根)→ H₂PO₄⁻ dihydrogen phosphate(磷酸二氢根)。HCO₃⁻ 的旧名 bicarbonate 至今还很常用,小苏打就叫 sodium bicarbonate。

4. 例外: 多原子离子大多是阴离子,名字以 -ate 或 -ite 结尾;但 OH⁻ hydroxide(氢氧根)、CN⁻ cyanide(氰根)、O₂²⁻ peroxide(过氧根)以 -ide 结尾,NH₄⁺ ammonium(铵根)是阳离子。还有几个要单独记:MnO₄⁻ permanganate(高锰酸根)、CrO₄²⁻ chromate(铬酸根)、Cr₂O₇²⁻ dichromate(重铬酸根)、CH₃COO⁻ acetate(乙酸根)。

下面是要背的多原子离子。先勾选“隐藏名称自测”,看着化学式说出名称,再点一下核对;也可以让它随机考你:

动手试试:要背的多原子离子(可以隐藏名称自测,点一下翻开)

氯的含氧酸根

含硫的

含氮的

含碳的

含磷的

含金属的

其他

乙酸根(醋酸根)CH₃COO⁻ 在美国教材里也常写成 C₂H₃O₂⁻。

同一种元素的含氧酸根:氧原子越多,前缀越“高”

ClO₄⁻O O O Operchlorate · 高氯酸根
ClO₃⁻O O Ochlorate · 氯酸根
ClO₂⁻O Ochlorite · 亚氯酸根
ClO⁻Ohypochlorite · 次氯酸根

溴、碘也一样:BrO₃⁻ 是 bromate(溴酸根),IO₄⁻ 是 periodate(高碘酸根)。硫、氮只有 -ate 和 -ite 两种:SO₄²⁻ 是 sulfate,SO₃²⁻ 是 sulfite。-ate 只表示“这一族里最常见的那一种”,不代表固定的氧原子数:sulfate 有 4 个 O,nitrate 只有 3 个。

含多原子离子的化合物

命名的方法和二元离子化合物一样:阳离子名 + 阴离子名,多原子离子的名称原样保留,不改词尾。写化学式时也一样要让正负电荷抵消,只是多出一条:多原子离子不止一个时,要先加括号,再在括号外写下标。

化学式英文名中文名
Ca(NO₃)₂calcium nitrate硝酸钙
(NH₄)₂SO₄ammonium sulfate硫酸铵
Al₂(SO₄)₃aluminum sulfate硫酸铝
Fe(OH)₃iron(III) hydroxide氢氧化铁
NaHCO₃sodium hydrogen carbonate碳酸氢钠
Na₂HPO₄sodium hydrogen phosphate磷酸氢二钠

中文名的规律是:含氧酸根的盐叫“某酸某”,氢氧化物叫“氢氧化某”。像 Na₂HPO₄ 和 NaH₂PO₄ 这样容易混淆的,中文名会把金属的个数也写出来:磷酸氢二钠、磷酸二氢钠。

再用含多原子离子的化合物练一练,注意括号:

动手试试:含多原子离子的化合物的命名练习

例题 1:由化学式写名称

写出 Fe₂(SO₄)₃ 和 NH₄NO₃ 的英文名。

分步解析
  1. 先认出多原子离子。 Fe₂(SO₄)₃ 中的阴离子是 SO₄²⁻,sulfate;NH₄NO₃ 中是 NH₄⁺(ammonium)和 NO₃⁻(nitrate),两个都是多原子离子。

  2. 求铁的电荷。 括号外的 3 表示有 3 个 SO₄²⁻。设铁离子的电荷为 x:

    2x+3×(−2)=0,x=+32x + 3 \times (-2) = 0, \qquad x = +3

    是 Fe³⁺。

  3. 写名称。 Fe₂(SO₄)₃ 是 iron(III) sulfate(硫酸铁);NH₄NO₃ 是 ammonium nitrate(硝酸铵)。

  4. 注意。 多原子离子的名称不变,也不加表示个数的前缀;铁有多种电荷,要写罗马数字,铵根和硝酸根不用。

例题 2:由名称写化学式

写出 calcium phosphate 和 potassium dichromate 的化学式。

分步解析
  1. calcium phosphate:写出离子。 Ca²⁺ 和 PO₄³⁻。

  2. 配个数。 电荷数 2 和 3 的最小公倍数是 6:3 个 Ca²⁺、2 个 PO₄³⁻。磷酸根不止一个,要加括号:

    3×(+2)+2×(−3)=0CaX3(POX4)X2\begin{gathered} 3 \times (+2) + 2 \times (-3) = 0 \\ \boxed{\ce{Ca3(PO4)2}} \end{gathered}
  3. potassium dichromate。 K⁺ 和 Cr₂O₇²⁻,需要 2 个 K⁺:

    2×(+1)+(−2)=0KX2CrX2OX7\begin{gathered} 2 \times (+1) + (-2) = 0 \\ \boxed{\ce{K2Cr2O7}} \end{gathered}

    中文名重铬酸钾。重铬酸根只有一个,不用加括号。

  4. 常见错误。 改动多原子离子内部的下标,比如把 Ca₃(PO₄)₂ 写成 Ca₃P₂O₈,或者把 Cr₂O₇ 中的 2 当成“2 个离子”。多原子离子是一个整体,只能在括号外写个数。

练一练:这种多原子离子带什么电荷?
  1. nitrate
  2. sulfate
  3. phosphate
  4. ammonium
  5. carbonate
  6. hydrogen carbonate
  7. permanganate
  8. dichromate
  9. hypochlorite

常见误区

误区 1:“Na₂SO₄ 叫 sodium sulfide。” sulfide 是单原子的 S²⁻。Na₂SO₄ 中是多原子离子 SO₄²⁻,叫 sulfate,所以是 sodium sulfate。看到 -ide 要想到“只有一种元素”(hydroxide、cyanide、peroxide 是少数例外)。

误区 2:“多原子离子不止一个时,直接在后面加下标。” 硝酸钙写成 CaNO₃₂ 是错的,那个 2 会被看成乘在 O 上。要写成 Ca(NO₃)₂。也不能把它合并成 CaN₂O₆,那样就看不出里面是两个硝酸根了。

误区 3:“-ite 比 -ate 少一个电荷。” -ite 比 -ate 少的是一个氧原子,电荷不变:SO₄²⁻ 和 SO₃²⁻ 都是 −2,NO₃⁻ 和 NO₂⁻ 都是 −1。

即时小测

ammonium phosphate 的化学式是?

KClO₃ 的英文名是?

小结

  • 同一种元素的含氧酸根:per-…-ate、-ate、-ite、hypo-…-ite,氧原子依次减少、电荷不变;中文对应“高、(正)、亚、次”。
  • 加一个 H⁺ 就在名称前加 hydrogen,电荷少 1 个单位:HCO₃⁻、HSO₄⁻、HPO₄²⁻、H₂PO₄⁻。
  • 含多原子离子的化合物:阳离子名 + 阴离子名;化学式中多原子离子不止一个时要加括号,离子内部的下标不能改。
通往 AP(以后再看)

AP 考试的公式表上没有多原子离子表,题目却会直接用 sodium hypochlorite、potassium permanganate、ammonium nitrate 这样的名称。本节的表要熟记到看见名称就能写出化学式和电荷,后面的反应方程式、溶解度和酸碱都离不开它。

练一练这一章:2.5 · 命名法(英文命名为重点) · 10 道题

这节课有错误、讲得不清楚,或者你有建议?

反馈 / 报错

类型

只会收到你写的内容、所在页面和你自愿留下的联系方式,不收集姓名或其他个人信息(防刷屏只保存 IP 的加密摘要,不存 IP 本身)。