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离子是原子失去或得到电子后形成的带电粒子。当钠原子失去一个电子时,形成带正电的钠离子。当氯原子得到一个电子时,形成带负电的氯离子。理解离子的形成过程是掌握离子粒子数计算的基础。
离子中质子数和电子数存在明确的数量关系。对于阳离子,电子数等于质子数减去电荷数。对于阴离子,电子数等于质子数加上电荷数。例如钠离子有11个质子,失去1个电子,所以有10个电子。氯离子有17个质子,得到1个电子,所以有18个电子。
现在我们通过三个经典例题来练习简单离子的粒子数计算。第一题,铁离子Fe三价正离子含有26个质子,根据公式电子数等于质子数减去电荷数,得到23个电子。第二题,硫离子S二价负离子有18个电子,质子数等于电子数减去电荷数,注意负电荷要变号,得到16个质子。第三题,铝离子Al三价正离子质子数为13,电子数等于13减3等于10。
复杂离子是由多个原子构成但整体带电的粒子。例如硫酸根离子由一个硫原子和四个氧原子组成,整体带负二价电荷。铵根离子由一个氮原子和四个氢原子组成,整体带正一价电荷。硝酸根离子由一个氮原子和三个氧原子组成,整体带负一价电荷。这些复杂离子在化学反应中作为一个整体参与。
复杂粒子的计算需要掌握分步计算法。以氯化钙为例,先分解为钙离子和氯离子,钙离子有20个质子18个电子,每个氯离子有17个质子18个电子,总质子数为54个,总电子数也是54个。对于硫酸铵这样的复杂化合物,要先分解为铵根离子和硫酸根离子,再分别计算各离子的粒子数,最后统计总数。解题关键是分步计算,注意离子个数比例。