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化学式与命名：HSC 化学练习考试

透过这份 tutorgum 原创、满分 50 分的 NSW HSC 化学练习考试，检验你对离子与共价化合物化学式及命名的理解。内容包括限时评量条件、原创试题、完整详解及详细评分指引。

6 分钟阅读

这份 tutorgum 原创练习试卷旨在测试你运用化合价、氧化数及 IUPAC 命名法，书写与命名离子化合物及共价化合物的能力。内容涵盖化学式的构建、可变氧化数、多原子离子，以及离子化合物与分子化合物之间命名惯例的差异。

本试卷依据 2017 年版 NSW HSC Chemistry 课纲编制，供学生复习使用。这是一份针对特定主题的评量，而非完整课程考试。所有题目均为 tutorgum 原创练习题，并非 NESA 官方题目、认可题目、历届试题或预测试题。

01考试说明

评量条件

项目条件
建议阅读时间5 分钟
建议作答时间60 分钟
总分50 分
所需设备科学计算机及元素周期表
笔记及网际网路不允许使用
作答过程在适当情况下，须展示计算过程及电荷平衡步骤

评量的课纲内容

本试卷评量以下内容：

  • 运用化合价及离子电荷书写离子化合物的化学式。
  • 按照 IUPAC 命名惯例命名离子化合物。
  • 使用氧化数及罗马数字标示具有可变氧化数的金属。
  • 使用数字前缀书写共价分子化合物的化学式及名称。
  • 区分离子化合物与分子化合物。
  • 在构建及命名化合物时使用多原子离子。

不包含的内容

本试卷不评量酸类命名、有机化合物命名、化学反应方程式、化学计量或其他化学模组的内容。

参考资料

以下多原子离子可在整份试卷中使用。

离子名称化学式电荷
铵离子（Ammonium）\(\ce{NH4+}\)+1
硝酸根离子（Nitrate）\(\ce{NO3-}\)-1
碳酸根离子（Carbonate）\(\mathrm{CO_{3}}^{2-}\)-2
硫酸根离子（Sulfate）\(\mathrm{SO_{4}}^{2-}\)-2
磷酸根离子（Phosphate）\(\mathrm{PO_{4}}^{3-}\)-3

请采用以下假设：

  • 除非明确标示电荷，否则所有化合物均为电中性。
  • 中性化合物中所有元素的氧化数总和为零。
  • 本试卷所涉及的化合物中，氧的氧化数为 -2。
  • 卤化物离子的电荷为 -1。
  • 本试卷所涉及的化合物中，第 1 族金属的电荷为 +1，第 2 族金属的电荷为 +2，而铝的电荷为 +3。
  • 书写离子化合物的化学式时，使用最简整数比。
  • 若金属可能具有一种以上的氧化数，离子化合物名称中须使用罗马数字。

请回答所有题目。各部分所分配的分数代表该部分预期的作答深度。

02试题

第 1 题（8 分）

写出以下各种离子化合物的化学式。

第 2 分的题目须展示电荷平衡的计算过程。

(a) 氮化钙（Calcium nitride）。（1 分）

(b) 硫酸铝（Aluminium sulfate）。（2 分）

(c) 氧化铁(III)（Iron(III) oxide）。（2 分）

(d) 碳酸铵（Ammonium carbonate）。（2 分）

(e) 硫化钾（Potassium sulfide）。（1 分）

第 2 题（8 分）

写出以下各种离子化合物完整的 IUPAC 名称。

如有需要，请加入罗马数字。

(a) \(\ce{Na2S}\)（1 分）

(b) \(\ce{CoBr2}\)（2 分）

(c) \(\ce{Cr2(SO4)3}\)（2 分）

(d) \(\ce{(NH4)2S}\)（2 分）

(e) \(\ce{Al2O3}\)（1 分）

第 3 题（10 分）

本题评量共价分子化合物的命名及化学式书写惯例。

(a) 写出五氧化二氮（Dinitrogen pentoxide）的化学式。（2 分）

(b) 写出六氟化硫（Sulfur hexafluoride）的化学式。（2 分）

(c) 写出一氧化碳（Carbon monoxide）的化学式。（1 分）

(d) 写出 \(\ce{PCl3}\) 正确的分子化合物名称。（2 分）

(e) 写出 \(\ce{N2O4}\) 正确的分子化合物名称。（2 分）

(f) 写出 \(\ce{CBr4}\) 正确的分子化合物名称。（1 分）

第 4 题（8 分）

本题评量氧化数及其在离子化合物命名中的应用。

(a) 计算 \(\ce{Fe2O3}\) 中铁的氧化数，并展示计算过程。（2 分）

(b) 判定 \(\ce{CuCl}\) 中铜的氧化数，然后写出该化合物完整的 Stock 命名法名称。（2 分）

(c) 写出磷酸钴(III)（Cobalt(III) phosphate）的化学式。（2 分）

(d) 计算 \(\ce{V2O5}\) 中钒的氧化数，然后写出该化合物完整的 Stock 命名法名称。（2 分）

第 5 题（8 分）

一名学生正在复习离子化合物与分子化合物之间的差异。

(a) 将 \(\ce{MgO}\) 分类为离子化合物或分子化合物。提供一项支持此分类的结构特征。（1 分）

(b) 将 \(\ce{CO2}\) 分类为离子化合物或分子化合物。提供一项支持此分类的结构特征。（1 分）

(c) 硝酸铵的化学式为 \(\ce{NH4NO3}\)。

将此化合物分类为离子化合物或分子化合物。指出其中存在的正离子及负离子，并解释为甚么它只含有非金属元素，却不代表它是分子化合物。（3 分）

(d) 写出 \(\ce{N2O3}\) 正确的分子化合物名称。

解释为甚么「氮氧化物」（nitrogen oxide）这个名称不足以明确识别此化合物。（3 分）

第 6 题（8 分）

假设有一种虚构金属 X，它能形成两种不同的正离子：

  • \(\mathrm{X}^{2+}\)
  • \(\mathrm{X}^{3+}\)

此金属会与硫酸根离子 \(\mathrm{SO_{4}}^{2-}\) 结合，形成电中性的离子化合物。

(a) 写出硫酸 X(II)（X(II) sulfate）的化学式。（2 分）

(b) 写出硫酸 X(III)（X(III) sulfate）的化学式。（2 分）

(c) 对于 (b) 部分的化合物，写出金属离子与硫酸根离子的最简整数比，并证明该化学式单位的总电荷为零。（2 分）

(d) 如果 X 代表铁，写出 (a) 及 (b) 部分所形成化合物的完整 IUPAC 名称。（2 分）

03详解与评分指引

第 1 题详解

(a) 氮化钙

钙会形成 \(\mathrm{Ca}^{2+}\) 离子，而氮会形成 \(\mathrm{N}^{3-}\) 离子。

正电荷与负电荷的总量必须互相抵销。

2 和 3 的最小公倍数为 6，因此我们需要三个钙离子及两个氮化物离子。

化学式为：

\[ \boxed{\ce{Ca3N2}} \]

评分标准：

  • 化学式正确，得 1 分。

(b) 硫酸铝

铝会形成 \(\mathrm{Al}^{3+}\) 离子，而硫酸根离子为 \(\mathrm{SO_{4}}^{2-}\)。

为了平衡电荷，我们需要两个铝离子及三个硫酸根离子：

\[ 2(+3)+3(-2)=0 \]

因此，化学式为：

\[ \boxed{\ce{Al2(SO4)3}} \]

请注意硫酸根外面的括号。因为有三个完整的硫酸根离子，所以数字 3 必须作用于整个多原子离子。

评分标准：

  • 正确平衡铝离子与硫酸根离子的电荷，得 1 分。
  • 化学式正确，包括括号的使用，得 1 分。

(c) 氧化铁(III)

罗马数字 III 表示铁的氧化数为 +3。

因此：

  • 铁：\(\mathrm{Fe}^{3+}\)
  • 氧化物离子：\(\mathrm{O}^{2-}\)

3 和 2 的最小公倍数为 6。

我们需要两个铁离子及三个氧化物离子：

\[ 2(+3)+3(-2)=0 \]

化学式为：

\[ \boxed{\ce{Fe2O3}} \]

评分标准：

  • 正确写出电荷比例，得 1 分。
  • 化学式正确，得 1 分。

(d) 碳酸铵

铵离子是一种电荷为 +1 的多原子离子：

\[ \ce{NH4+} \]

碳酸根离子的电荷为 -2：

\[ \mathrm{CO_{3}}^{2-} \]

需要两个铵离子才能平衡一个碳酸根离子。

\[ 2(+1)+(-2)=0 \]

化学式为：

\[ \boxed{\ce{(NH4)2CO3}} \]

括号是必要的，因为这里有两个完整的铵离子。

评分标准：

  • 离子比例正确，得 1 分。
  • 化学式正确，包括括号的使用，得 1 分。

(e) 硫化钾

钾会形成 \(\mathrm{K}^{+}\) 离子，而硫化物会形成 \(\mathrm{S}^{2-}\) 离子。

两个钾离子可以平衡一个硫化物离子。

化学式为：

\[ \boxed{\ce{K2S}} \]

评分标准：

  • 化学式正确，得 1 分。

第 1 题总分：8 分

第 2 题详解

(a) \(\ce{Na2S}\)

钠是第 1 族金属，会形成电荷为 +1 的离子。硫则会形成电荷为 -2 的硫化物离子。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{硫化钠}} \]

评分标准：

  • 名称正确，得 1 分。

(b) \(\ce{CoBr2}\)

溴化物离子的电荷为 -1。

这里有两个溴化物离子，因此总负电荷为 -2。

由于化合物是电中性的，钴的氧化数必须为 +2。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{溴化钴(II)}} \]

罗马数字 II 用来标示钴的氧化数。

评分标准：

  • 正确判定钴的氧化数为 +2，得 1 分。
  • 完整名称正确，得 1 分。

(c) \(\ce{Cr2(SO4)3}\)

每个硫酸根离子的电荷为 -2。

三个硫酸根离子所提供的总电荷为：

\[ 3(-2)=-6 \]

这个化合物中有两个铬原子，因此它们的氧化数总和必须为 +6。

所以，每个铬的氧化数为 +3。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{硫酸铬(III)}} \]

评分标准：

  • 正确计算出铬的氧化数为 +3，得 1 分。
  • 完整名称正确，得 1 分。

(d) \(\ce{(NH4)2S}\)

此化合物含有铵离子及硫化物离子。

正离子是铵离子，而负离子是硫化物离子。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{硫化铵}} \]

不需要使用罗马数字，因为铵离子的电荷是固定的。

评分标准：

  • 正确命名铵离子，得 1 分。
  • 正确命名硫化物离子，并写出完整化合物名称，得 1 分。

(e) \(\ce{Al2O3}\)

在此化合物中，铝具有固定的 +3 氧化数，而氧会形成氧化物离子。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{氧化铝}} \]

由于铝在本试卷所考虑的化合物中具有固定电荷，因此不需要使用罗马数字。

评分标准：

  • 名称正确，得 1 分。

第 2 题总分：8 分

第 3 题详解

共价分子化合物使用数字前缀命名，以表示各种元素的原子数量。

本题涉及的前缀包括：

原子数量前缀
1Mono
2Di
3Tri
4Tetra
5Penta
6Hexa

请记住，当第一个元素只有一个原子时，通常不会使用前缀 mono-。第二个元素的名称则会以 -ide 结尾。

(a) 五氧化二氮（Dinitrogen pentoxide）

前缀 di- 表示有两个氮原子。

前缀 pent- 表示有五个氧原子。

因此：

\[ \boxed{\ce{N2O5}} \]

评分标准：

  • 正确判断原子数量，得 1 分。
  • 化学式正确，得 1 分。

(b) 六氟化硫（Sulfur hexafluoride）

硫前面没有前缀，因此代表有一个硫原子。

前缀 hexa- 表示有六个氟原子。

因此：

\[ \boxed{\ce{SF6}} \]

评分标准：

  • 正确判断原子数量，得 1 分。
  • 化学式正确，得 1 分。

(c) 一氧化碳（Carbon monoxide）

碳前面没有前缀，因此代表有一个碳原子。

Monoxide 表示有一个氧原子。

因此：

\[ \boxed{\ce{CO}} \]

请注意，即使第一个元素省略了 mono-，monoxide 中仍然保留 mono-。

评分标准：

  • 化学式正确，得 1 分。

(d) \(\ce{PCl3}\)

第一个元素是磷。

这里有三个氯原子，因此第二个元素须使用前缀 tri-，并将名称结尾改为 -ide。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{三氯化磷}} \]

评分标准：

  • 正确识别磷元素，得 1 分。
  • 正确使用 trichloride 命名三个氯原子，得 1 分。

(e) \(\ce{N2O4}\)

这里有两个氮原子，因此使用前缀 di-。

这里有四个氧原子，因此使用前缀 tetra-。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{四氧化二氮}} \]

请注意，正确拼法是 tetroxide，而不是 tetraoxide。为了方便发音，前缀最后的母音会被省略。

评分标准：

  • 第一个元素及其前缀正确，得 1 分。
  • 第二个元素及其前缀正确，得 1 分。

(f) \(\ce{CBr4}\)

这里有一个碳原子及四个溴原子。

正确名称为：

\[ \boxed{\text{四溴化碳}} \]

评分标准：

  • 名称正确，得 1 分。

第 3 题总分：10 分

第 4 题详解

(a) \(\ce{Fe2O3}\) 中铁的氧化数

我们已知：

  • 氧的氧化数为 -2。
  • 此化合物是电中性的。
  • 其中有两个铁原子及三个氧原子。

设铁的氧化数为 \(x\)。

所有元素的氧化数总和必须等于零：

\[ 2x+3(-2)=0 \]

展开：

\[ 2x-6=0 \]

\[ 2x=6 \]

\[ \boxed{x=+3} \]

因此，铁的氧化数为 +3。

评分标准：

  • 正确列出氧化数方程式，得 1 分。
  • 计算出 +3，得 1 分。

(b) \(\ce{CuCl}\) 的氧化数及名称

氯化物的氧化数为 -1。

由于此化合物是电中性的，铜的氧化数必须为 +1。

\[ x+(-1)=0 \]

\[ x=+1 \]

正确的 Stock 命名法名称为：

\[ \boxed{\text{氯化铜(I)}} \]

罗马数字 I 表示铜的氧化数为 +1。

评分标准：

  • 正确判定铜的氧化数为 +1，得 1 分。
  • Stock 命名法名称正确，得 1 分。

(c) 磷酸钴(III)的化学式

钴(III)表示钴离子的电荷为 +3：

\[ \mathrm{Co}^{3+} \]

磷酸根离子的电荷为 -3：

\[ \mathrm{PO_{4}}^{3-} \]

两者的电荷可以按照 1:1 的比例互相抵销。

\[ (+3)+(-3)=0 \]

因此，化学式为：

\[ \boxed{\ce{CoPO4}} \]

评分标准：

  • 正确判断离子电荷及比例，得 1 分。
  • 化学式正确，得 1 分。

(d) \(\ce{V2O5}\) 的氧化数及名称

氧的氧化数为 -2。

设钒的氧化数为 \(x\)。

此化合物是电中性的：

\[ 2x+5(-2)=0 \]

\[ 2x-10=0 \]

\[ 2x=10 \]

\[ \boxed{x=+5} \]

因此，钒的氧化数为 +5。

正确的 Stock 命名法名称为：

\[ \boxed{\text{氧化钒(V)}} \]

评分标准：

  • 正确计算出氧化数为 +5，得 1 分。
  • Stock 命名法名称正确，得 1 分。

第 4 题总分：8 分

第 5 题详解

(a) \(\ce{MgO}\) 的分类

\(\ce{MgO}\) 是一种离子化合物。

镁是金属，而氧是非金属。此化合物由带正电及带负电的离子所组成。

评分标准：

  • 正确指出此化合物是离子化合物，并提供适当的支持特征，得 1 分。

(b) \(\ce{CO2}\) 的分类

\(\ce{CO2}\) 是一种分子化合物（共价化合物）。

碳和氧都是非金属。它们透过共价键形成化合物，而不是由金属离子与非金属离子组合而成。

评分标准：

  • 正确指出此化合物是分子化合物，并提供适当的支持特征，得 1 分。

(c) \(\ce{NH4NO3}\) 的分类

硝酸铵是一种离子化合物。

它含有两种多原子离子：

正离子：

\[ \ce{NH4+} \]

这是铵离子。

负离子：

\[ \ce{NO3-} \]

这是硝酸根离子。

虽然这两种离子都只含有非金属元素，但它们带有电荷。此化合物是由带正电的铵离子与带负电的硝酸根离子之间的静电吸引力所形成。

因此，它应归类为离子化合物，而非分子化合物。

这是一个重要的例外，说明简单的「金属加非金属」判断规则并非适用于所有情况。由于多原子离子的存在，即使化合物完全不含金属元素，仍然可以是离子化合物。

评分标准：

  • 正确指出铵离子是正离子，得 1 分。
  • 正确指出硝酸根离子是负离子，得 1 分。
  • 正确解释为甚么此化合物虽然只含非金属元素，仍然属于离子化合物，得 1 分。

(d) \(\ce{N2O3}\) 的命名

此化合物含有两个氮原子及三个氧原子。

前缀 di- 表示有两个氮原子。

前缀 tri- 表示有三个氧原子。

因此，正确的分子化合物名称为：

\[ \boxed{\text{三氧化二氮}} \]

「氮氧化物」（nitrogen oxide）这个名称不够明确，因为氮和氧可以形成多种不同的分子化合物。

例如，\(\ce{NO}\)、\(\ce{NO2}\) 及 \(\ce{N2O3}\) 中的氮原子与氧原子数量各不相同。

数字前缀可以明确指出该化合物的确切组成。

评分标准：

  • 正确写出名称「三氧化二氮」，得 1 分。
  • 正确解释数字前缀的用途，得 1 分。
  • 解释为甚么「氮氧化物」这个名称具有歧义，得 1 分。

第 5 题总分：8 分

第 6 题详解

本题综合运用化合价、电荷平衡及离子化合物命名的知识。

金属 X 可以形成两种不同的离子：

\[ \mathrm{X}^{2+} \qquad \mathrm{X}^{3+} \]

硫酸根离子的电荷为 -2：

\[ \mathrm{SO_{4}}^{2-} \]

(a) 硫酸 X(II) 的化学式

X(II) 的电荷为 +2。

硫酸根的电荷为 -2。

每种离子各需要一个，便足以形成电中性的化合物：

\[ (+2)+(-2)=0 \]

因此：

\[ \boxed{\ce{XSO4}} \]

评分标准：

  • 正确判断离子比例为 1:1，得 1 分。
  • 化学式正确，得 1 分。

(b) 硫酸 X(III) 的化学式

X(III) 的电荷为 +3。

硫酸根的电荷为 -2。

3 和 2 的最小公倍数为 6。

因此，我们需要：

  • 两个 X 离子，总电荷为 +6。
  • 三个硫酸根离子，总电荷为 -6。

化学式为：

\[ \boxed{\ce{X2(SO4)3}} \]

由于这里有三个完整的硫酸根离子，因此必须使用括号。

评分标准：

  • 正确判断离子比例为 2:3，得 1 分。
  • 化学式正确，包括括号的使用，得 1 分。

(c) 离子比例及电荷验证

根据化学式：

\[ \ce{X2(SO4)3} \]

每三个硫酸根离子对应两个金属离子。

最简整数比为：

\[ \boxed{2:3} \]

我们可以透过计算总电荷，验证此化合物是否为电中性：

\[ 2(+3)+3(-2) \]

\[ =+6-6 \]

\[ \boxed{=0} \]

因此，此化学式是电中性的。

评分标准：

  • 比例 2:3 正确，得 1 分。
  • 正确证明总电荷为零，得 1 分。

(d) 两种铁化合物的命名

如果 X 代表铁，这两种金属离子分别为：

  • \(\mathrm{Fe}^{2+}\)，铁(II)。
  • \(\mathrm{Fe}^{3+}\)，铁(III)。

硫酸根在两种化合物中的名称都维持不变。

因此：

对于 (a) 部分：

\[ \ce{FeSO4} \]

\[ \boxed{\text{硫酸铁(II)}} \]

对于 (b) 部分：

\[ \ce{Fe2(SO4)3} \]

\[ \boxed{\text{硫酸铁(III)}} \]

罗马数字可以区分铁的不同氧化数。如果没有使用罗马数字，名称便无法清楚指出所描述的是哪一种铁化合物。

评分标准：

  • 正确写出硫酸铁(II)，得 1 分。
  • 正确写出硫酸铁(III)，得 1 分。

第 6 题总分：8 分

04最终分数总览

题目评量技能分数
1书写离子化合物的化学式8
2离子化合物的命名8
3共价化合物的化学式及命名法10
4氧化数及 Stock 命名法8
5离子化合物与分子化合物的区分8
6化合价与化学式构建的综合应用8
总分50

05检查你的理解

批改试卷后，请特别留意自己犯错的类型。不同的错误通常反映出你在不同知识范畴中的理解不足。

常见错误应复习的内容
离子化合物的下标错误平衡正电荷与负电荷
多原子离子缺少括号含有重复多原子离子的化学式书写方法
遗漏罗马数字识别可变氧化数
氧化数计算错误将氧化数总和设为零
在离子化合物中使用数字前缀区分离子化合物与分子化合物的命名法
分子化合物名称缺少前缀判断共价化合物中的原子数量
将铵盐与分子化合物混淆识别多原子离子

最后检核表

在完成本主题的学习之前，请确保自己能够：

  • [ ] 将离子化合物的名称转换为正确的化学式。
  • [ ] 使用最简整数比平衡离子电荷。
  • [ ] 当多原子离子出现多于一次时，正确使用括号。
  • [ ] 计算中性化合物中金属的氧化数。
  • [ ] 在离子化合物名称中正确使用罗马数字。
  • [ ] 使用数字前缀，将共价分子化合物的名称转换为化学式。
  • [ ] 使用正确的数字前缀命名共价化合物。
  • [ ] 解释为甚么有些只含非金属元素的化合物仍然属于离子化合物。

能够有信心地双向转换–从名称转换为化学式，以及从化学式转换为名称–是本主题最重要的技能。请练习这两种转换方式，而不只是背诵一系列化合物名称。