2.1.1 化学键 离子键和共价键（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（鲁科版2019，鲁琼）

第1节　化学键与物质构成 第1课时　化学键　离子键和共价键 [核心素养发展目标]　1.了解化学键的概念，认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质，培养“宏观辨识与微观探析”的能力。2.理解离子键、共价键的概念及其本质，能用电子式表示其形成过程，通过分析推理得出离子键和共价键的形成条件，建立认知模型，揭示成键规律，培养“证据推理与模型认知”的能力。 一、化学键 1．人类对构成物质的微粒之间的结合方式的认识 19世纪初，贝采里乌斯提出电化二元学说；19世纪70年代，范托夫提出甲烷分子的四面体假说；20世纪20年代，路易斯提出共价键电子对理论。 2．物质的构成 物质是由分子、原子、离子等微观粒子构成的。 (1)氧气、氢气、氯化氢、水等物质由分子构成。 (2)金刚石、石墨、铁、铜等物质由原子构成。 (3)氯化钠、氢氧化钠等物质由离子构成。 3．化学键 (1)化学键 思考　水加热至100 ℃会变成水蒸气，而加热至2 200 ℃以上时会分解，上述两种变化克服微粒间的相互作用是什么？这两种变化说明什么？ 提示　加热至100 ℃克服水分子间的相互作用，而加热至2 200 ℃以上时克服水分子内氢原子和氧原子之间的相互作用。说明水分子之间的相互作用要比水分子内氢原子、氧原子之间的相互作用弱得多。 类似于水分子中氢原子和氧原子之间存在着很强的相互作用，这种相邻原子间的强相互作用称为化学键。 (2)化学反应的实质 化学反应中化学键断裂和形成案例分析： 化学反应 断裂的化学键 形成的化学键 2H2＋O22H2O H和H之间的化学键，O和O之间的化学键 H和O之间的化学键 H2＋Cl22HCl H和H之间的化学键，Cl和Cl之间的化学键 H和Cl之间的化学键 N2＋3H22NH3 N和N之间的化学键，H和H之间的化学键 N和H之间的化学键 结论：化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学键的断裂与形成伴随着能量的变化，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成会释放能量。 1．判断正误 (1)“相邻”原子间存在的相互作用都是化学键(　×　) (2)原子间强的“相互作用”只是原子间的相互吸引(　×　) (3)任何物质中都存在化学键(　×　) (4)只要存在化学键断裂的变化就是化学变化(　×　) 2．下列关于化学键的说法不正确的是(　　) A．化学键是一种作用力 B．化学反应过程中，反应物分子内化学键断裂，生成物分子中的化学键形成 C．单质分子中均不存在化学键 D．化学键可以使离子相结合，但不可以使原子相结合 答案　CD 解析　化学键是相邻的两个或多个原子之间的一种强烈的相互作用，因此化学键属于作用力，A正确；化学反应的过程就是原子重新组合的过程，在这个过程中，反应物分子内化学键断裂，生成物分子中的化学键形成，B正确；大多数单质分子中存在化学键，例如氢气等，C错误。 3. (2023·河南信阳高一期中)从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是(　　) A．变化时有电子的得失 B．变化过程中有化学键的断裂和形成 C．变化时释放出能量 D．变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了 答案　C 解析　化学反应的过程就是原子重新组合的过程，所以变化过程中有化学键的断裂和形成，B正确；变化时释放出能量不一定是化学变化，如浓硫酸稀释过程中放出大量的热，C错误；化学反应的过程就是原子重新组合的过程，在这个过程中原子的种类和数目没有改变，分子种类可能增加，也可能减少，所以分子种类的改变一定是化学变化，D正确。 4．下列变化需要破坏化学键的是__________(填序号，下同)，属于化学变化的是__________。 ①HCl气体溶于水　②干冰(固态CO2)气化为二氧化碳气体　③NaCl固体受热熔化　④Al＋He―→P＋n　⑤加热HI气体使之分解　⑥石墨固体金刚石固体 答案　①③⑤⑥　⑤⑥ (1)理解“化学键”概念四注意 ①“相邻”是指化学键的作用范围很小，只在直接相邻的两个或多个原子间存在。 ②“原子”指广义的原子，不仅指原子，也包括阴、阳离子。 ③“相互作用”既包括吸引作用，又包括排斥作用。 ④“强相互作用”表示原子间较强的相互作用，原子间较弱的相互作用不是化学键，破坏化学键需要较高的能量。 (2)理解化学反应实质两注意 ①只有化学键断裂而无化学键形成的过程不是化学变化，如HCl溶于水和NaCl熔化都不是化学变化。 ②反应物转化为生成物时，原子的数目没有改变，原子的种类也没有改变，只是原子间的结合方式(即化学键) 发生了改变。 二、离子键和共价键 1．离子键 (1)离子键的形成过程 形成过程 概念 构成微粒 实质 阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键 阴离子和阳离子 静电作用 (2)离子键的存在 ①活泼金属与活泼非金属化合时，一般都能形成离子键。 ②金属阳离子与某些带电荷的原子团之间(如Na＋与OH－、SO等)能形成离子键。 (3)离子键形成过程的表示方法 ①电子式：一种由元素符号和用于表示该元素原子最外层电子的“·”或“×”组成的式子。 ②用电子式表示NaCl中离子键形成过程：。 思考1　CaCl2中存在离子键，请分析CaCl2成键方式，并用电子式表示其形成过程。 提示　Ca是活泼金属，形成化合物时易失去2个电子形成Ca2＋，Cl是活泼非金属，易得到1个电子形成稳定的Cl－，阴、阳离子之间通过静电作用形成离子键。 2．共价键 (1)共价键的形成过程 形成过程 概念 构成微粒 实质 原子之间通过共用电子形成的化学键 原子 共价键的实质是共用电子对与成键原子的静电作用 (2)共价键的存在 一般情况，非金属元素原子之间形成共价键，如O2、SO2、OH－、NH等。 (3)共价键形成过程表示方法(以HCl形成为例)：。 思考2　CH4分子中存在共价键，请分析CH4成键方式，并用电子式表示其形成过程。 提示　碳原子既不易得电子也不易失电子，与氢原子通过共用电子形成稳定结构，即碳原子最外层8个电子，氢原子最外层2个电子的稳定结构。。 (4)共价键形成的常见分子的空间结构 物质 空间结构示意图 共价键间夹角 分子结构 CO2 180° 直线形 H2O 104.5° 角形 NH3 107.3° 三角锥形 CH4 109°28′ 正四面体形 拓展视野 共价键类型 (1)极性键：由不同元素的两个原子形成的共价键，如氢氧键、氮氢键。 (2)非极性键：由同种元素的两个原子形成的共价键，如氢氢键、氯氯键。 用电子式表示物质形成过程时，未正确使用“―→”连接，而用“===”；左边是原子的电子式，右边是化合物的电子式，离子化合物形成时，一般用“”表示电子的转移，共价化合物形成时，相同原子可以合并。如：。 1．判断正误 (1)离子键的实质就是阴、阳离子间的静电吸引(　×　) (2)金属和非金属原子形成的化学键一定是离子键(　×　) (3)两种非金属元素形成的化合物不可能含有离子键(　×　) (4)离子键与共价键的本质都是静电作用(　√　) (5)H2O2中既含有极性键，又含有非极性键(　√　) 2．如图是Na与Cl2反应生成NaCl的卡通示意图，下列结论不正确的是(　　) A．Na与Cl2的反应为氧化还原反应 B．NaCl中的化学键为离子键 C．离子键的形成过程一定伴随着电子的得失 D．活泼金属单质与活泼非金属单质反应一般形成离子键 答案　C 解析　Na与Cl2的反应过程中有电子得失，是氧化还原反应，A项正确；由图示可知，Na＋与Cl－之间形成离子键，B项正确；溶液中的Na＋与Cl－在结晶过程中形成NaCl晶体，该过程也形成离子键，但不存在电子得失，C项错误。 3．下列每组物质中含有的化学键类型相同的是(　　) A．MgO、HCl、H2O、NaOH B．Cl2、Na2S、CaF2、SO2 C．HBr、CO2、CH4、CS2 D．O2、N2、O3、He 答案　C 解析　MgO含有离子键，HCl含有共价键，H2O含有共价键，NaOH含有离子键和共价键，故A不符合题意；Cl2含有共价键，Na2S含有离子键，CaF2含有离子键，SO2含有共价键，故B不符合题意；HBr、CO2、CH4、CS2分子中含有的化学键都是共价键，故C符合题意；O2含有共价键，N2含有共价键，O3含有共价键，He中不存在化学键，故D不符合题意。 4．如图所示2个甲分子反应生成1个丙分子和3个乙分子，下列判断不正确的是(　　) A．甲分子为三角锥形 B．该反应为分解反应 C．乙分子中含有离子键 D．甲、乙、丙三种分子中只含共价键 答案　C 解析　根据质量守恒，2个甲分子反应生成1个丙分子和3个乙分子，1个乙分子中含有2个A原子，一种物质生成两种物质，该反应类型是分解反应，故B正确；乙分子是两个A原子形成的单质，两个A原子之间的化学键一定是共价键，故C不正确。 5．试分析下列各种情况下微粒间作用力的变化情况(填“离子键”或“共价键”)。 (1)NaCl溶于水时破坏__________。 (2)HCl溶于水时破坏__________。 (3)NaOH和HCl反应时形成________和______。 (4)CaCl2和Na2CO3反应时，被破坏的化学键是__________，形成的化学键是__________。 (5)Na2O2熔化时被破坏的化学键是________；溶于水时被破坏的化学键是________。 答案　(1)离子键　(2)共价键　(3)离子键　共价键　(4)离子键　离子键　 (5)离子键　离子键和共价键 离子键与共价键的比较 化学键 离子键 共价键 成键实质 阴、阳离子之间的静电作用 原子之间通过共用电子形成 成键元素 一般是活泼金属元素和活泼非金属元素 一般是非金属元素 成键微粒 阴、阳离子 原子 成键条件 活泼金属与活泼非金属化合时，易发生电子的得失形成离子键 非金属元素的原子最外层电子未达到饱和状态，相互间通过共用电子形成共价键 断键条件(举例) 发生化学反应、溶于水或熔融时电离 影响因素 离子半径越小、离子所带电荷数越多，离子键越强 原子半径越小、共用电子数越多，共价键越强 6．用电子式表示下列物质的形成过程。 (1)MgCl2：______________________________________________________________________； (2)Na2O：______________________________________________________________________； (3)H2S：________________________________________________________________________。 答案　(1) (2) (3) 题组一　化学键的概念、化学变化的实质 1．(2023·山东枣庄高一期中)下列关于化学键的叙述正确的是(　　) A．化学键通常是指相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用 B．两个原子之间的相互作用叫做化学键 C．化学键存在于原子之间，也存在于分子之间 D．离子之间不能形成离子键 答案　A 解析　化学键通常是指相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，故A正确、B错误；化学键只存在于原子之间，不存在于分子之间，故C错误。 2．(2022·济宁高一检测)家中的暖水瓶使用时间长了会在瓶内产生水垢，实验兴趣小组分析该水垢的主要成分为碳酸钙，根据盐的性质，该小组提出了用醋酸除去该水垢，下列有关该反应的叙述不正确的是(　　) A．该反应属于化学变化 B．该反应中有化学键的断裂 C．该反应过程中有化学键的生成 D．反应物中所有的化学键都发生了断裂 答案　D 题组二　离子键与共价键的概念、形成及判断 3．下列叙述错误的是(　　) A．带相反电荷的离子之间的相互作用称为离子键 B．某主族元素原子最外层只有一个电子，它与卤素原子结合时所形成的化学键不一定是离子键 C．金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键 D．只由非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键 答案　D 解析　A项，带相反电荷的离子就是阴、阳离子，相互作用就是静电作用，正确；B项，主族元素原子最外层只有一个电子，可以是氢原子，它和卤素原子结合，如HF、HCl、HBr、HI等，所形成的化学键均为共价键，若主族元素是Li、Na、K等，则和卤素原子结合所形成的化学键均为离子键，正确；C项，金属元素与非金属元素化合时可能形成离子键，如NaCl、MgCl2等，也可能形成共价键，如AlCl3等，正确；D项，非金属元素形成的化合物中可能含有离子键，如铵盐等，错误。 4．下列用电子式表示物质的形成过程，正确的是(　　) A． B． C. D． 答案　D 解析　HCl的电子式为，NaBr的电子式为，MgF2的电子式为。 5．下列哪一组元素的原子间容易形成离子键(　　) 元素 a b c d e f g M层电子数 1 2 3 4 5 6 7 A.a和c B．a和f C．d和g D．c和g 答案　B 解析　由原子a～g的M层电子数可知，M层即为原子的最外层，元素a～g均为第3周期元素，a为活泼的金属元素，f为活泼的非金属元素，所以a与f形成的化学键为离子键。 6．(2023·北京一零一中高一期中)下列物质中，既含有离子键又含有共价键的是(　　) A．H2SO4 B．Mg(OH)2 C．BaCl2 D．Na2O 答案　B 解析　H2SO4分子中只存在共价键，故A错误；BaCl2中钡离子和氯离子之间只存在离子键，故C错误；Na2O中钠离子和氧离子之间只存在离子键，故D错误。 7．(2022·安徽合肥高一期中)下列各组中每种物质都既有离子键又有共价键的一组是(　　) A．NaOH、H2CO3、(NH4)2SO4 B．MgO、Na2SO4、HNO3 C．Na2O2、LiOH、Na3PO4 D．HCl、Al2O3、MgF2 答案　C 解析　H2CO3中只有共价键，故A错误；MgO中只有离子键，HNO3中只有共价键，故B错误；HCl中只有共价键，Al2O3、MgF2中只有离子键，故D错误。 8．(2023·华东师大二附中高一期中)下列关于碳酸钙热分解的说法正确的有(　　) ①有离子键的破坏　②有离子键的生成　③有共价键的破坏　④有共价键的生成 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 答案　D 解析　碳酸钙分解生成氧化钙和CO2，钙离子与碳酸根离子间的离子键破坏，①正确；碳酸钙分解有CaO生成，有离子键的生成，②正确；碳酸钙分解时碳酸根离子中的共价键被破坏，③正确；碳酸钙分解生成CO2，有共价键的生成，④正确。 9~12题有一个或两个选项符合题目要求。 9．下列反应过程中，同时有离子键和共价键断裂和形成的是(　　) A．2H2＋O22H2O B．NH3＋HCl===NH4Cl C．8NH3＋3Cl26NH4Cl＋N2 D．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 答案　D 解析　反应2H2＋O22H2O中只有共价键的断裂和形成，所以A项不符合题意；反应NH3＋HCl===NH4Cl中有共价键的断裂和形成，有离子键的形成，但没有离子键的断裂，所以B项不符合题意；反应8NH3＋3Cl26NH4Cl＋N2中有共价键的断裂和形成，有离子键的形成，但没有离子键的断裂，所以C项不符合题意；反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑中同时有离子键和共价键的断裂和形成，所以D项符合题意。 10．北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质是由3个K＋和1个C构成的化合物，具有良好的超导性。下列有关分析正确的是(　　) A．K3C60中只有离子键 B．K3C60中含有离子键和共价键 C．该晶体在熔融状态下能导电 D．C60与12C互为同素异形体 答案　BC 解析　K3C60中K＋和C之间形成离子键，C中C原子和C原子之间形成共价键，A项错误、B项正确；根据题给信息，该晶体在熔融状态下能导电，C项正确；C60属于单质，12C属于原子，而同素异形体指的是单质，D项错误。 11．某分子的球棍模型如图所示。已知分子中所有原子的最外层均达到稳定结构，原子间以单键相连。下列有关说法错误的是(　　) A．X原子可能为第ⅤA族元素 B．Y原子一定为第ⅠA族元素 C．该分子只含共价键 D．从圆球的大小分析，该分子可能为N2H4 答案　B 解析　A项，由球棍模型可知X形成3个共价键，则X最外层含有5个电子，则X原子可能为第ⅤA族元素，正确；B项，Y形成1个共价键，且最外层达到稳定结构，则Y原子最外层含有7个电子或1个电子，则Y原子为第ⅦA族元素或第ⅠA族元素，错误；C项，该分子中只含有X—Y及X—X共价键，正确；D项，H原子半径小于N原子半径，据模型中圆球的大小分析，该分子可能为N2H4，正确。 12．将等物质的量的硫酸和氢氧化钠反应后所得到的溶液蒸干，可得到NaHSO4固体。下列关于NaHSO4的说法正确的是(　　) A．NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是1∶2 B．NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1 C．NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键 D．NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键 答案　CD 解析　NaHSO4固体中阳离子(Na＋)和阴离子(HSO)的个数比是1∶1，A、B项错误；NaHSO4固体溶于水时电离成Na＋、H＋和SO，破坏的是离子键和共价键，D项正确。 13.如图为元素周期表的一部分，已知A、B、C、D均为短周期元素，A与D的原子序数之和是C的原子序数的1.5倍。 (1)写出A、B、C、D的元素符号： A________、B________、C________、D________。 (2)A、D两种元素的简单气态氢化物相互反应的化学方程式为__________________________，现象为______________，生成物中存在的化学键有___________________________________。 (3)①A与D形成的化合物M中各原子均满足8电子稳定结构，写出M的化学式：__________，空间结构与A的简单气态氢化物相似，则M的空间结构为____________________________。 ②用电子式表示B的简单气态氢化物的形成过程：___________________________________。 答案　(1)N　O　S　Cl　(2)NH3＋HCl===NH4Cl　产生白烟　离子键、共价键　 (3)①NCl3　三角锥形　② 解析　A、B、C、D均为短周期元素，根据其位置可判断A和B是第2周期元素，C和D是第3周期元素。设A的原子序数是x，则B的原子序数是x＋1，C的原子序数是x＋9，D的原子序数是x＋10，A与D的原子序数之和是C的原子序数的1.5倍，所以x＋x＋10＝1.5(x＋9)，解得x＝7，所以A、B、C、D分别是N、O、S、Cl元素。(2)A、D两种元素的简单气态氢化物分别是氨和氯化氢，二者反应的化学方程式为NH3＋HCl===NH4Cl，现象为产生白烟，产物氯化铵为离子化合物，该化合物中存在的化学键有离子键和共价键。(3)①M的化学式为NCl3，M的空间结构为三角锥形。②B的简单气态氢化物是H2O，含有共价键，形成过程用电子式表示为。 14．按要求回答下列问题： (1)下列各种物质：①H2O　②NH3　③KOH　④Na2O2　⑤MgCl2　⑥Ne　⑦KNO3 不存在化学键的是______(填序号，下同)；只存在离子键的是________。 (2)下列变化过程：①碘的升华　②KCl固体溶于水 ③Cl2溶于水　④HBr气体溶于水　⑤烧碱熔化 ⑥氯化铵受热分解 化学键没有被破坏的是________；仅破坏离子键的是________；仅破坏共价键的是________，既破坏离子键，又破坏共价键的是________。 (3)若用短线“—”代替共用电子对，可将电子式改写成结构式，则NH3的结构式为______________。 (4)Na2O2的电子式为______________________。 (5)等物质的量的下列物质中含有的共价键数目最多的是________(填字母)。 A．CaBr2 B．NH3 C．NH4Cl D．HClO 答案　(1)⑥　⑤　(2)①　②⑤　③④　⑥　(3) 　(4)　(5)C 解析　(5)A项，CaBr2中无共价键；B项，1 mol NH3中含有3 mol共价键；C项，1 mol NH4Cl中含有4 mol共价键；D项，1 mol HClO中含有2 mol共价键。 15．为了清理路面积雪，人们常使用一种融雪剂，其主要成分的化学式为XY2，X、Y均为周期表前20号元素，其阳离子和阴离子的电子层结构相同，且1 mol XY2含有54 mol电子。 (1)该融雪剂的化学式是________，该物质中的化学键类型是________，电子式是________。 (2)元素D、E原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，D与Y相邻。 ①D的离子结构示意图是________。 ②D与E能形成一种结构类似于CO2的三原子分子，且每个原子均达到8e－稳定结构，化学键类型为________(填“离子键”“非极性共价键”或“极性共价键”)。 (3)W是与D同主族的短周期元素，Z是第3周期金属性最强的元素，Z的单质在W的常见单质中反应时有两种产物，不加热时生成________，其化学键类型为________；加热时生成________，其化学键类型为________________________________________________。 答案　(1)CaCl2　离子键　 (2)①　②极性共价键　(3)Na2O　离子键　Na2O2　离子键和非极性共价键 解析　(1)融雪剂XY2中阳离子和阴离子的电子层结构相同且1 mol XY2含有54 mol 电子，则1 mol X2＋和1 mol Y－中均含有18 mol电子，故X是Ca元素，Y是Cl元素，XY2是CaCl2。 (2)元素D、E原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，D与Y相邻，则D是S元素，E是C元素。D与E能形成一种结构类似于CO2的三原子分子，且每个原子均达到8e－稳定结构，该化合物是CS2，含有极性共价键。(3)W是与D同主族的短周期元素，Z是第3周期金属性最强的元素，则W是O元素，Z是Na元素。Na和O2在不加热时生成Na2O，含有离子键；在加热时生成Na2O2，含有离子键和非极性共价键。 学科网（北京）股份有限公司 $$