第5章 第28讲 化学键（教师用书word）-【步步高】2024年高考化学大一轮复习讲义（鲁科版 闽粤皖京豫）

第28讲　化学键 [复习目标]　1.了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。2.了解共价键的类型及键参数。 考点一　化学键与化合物类型　电子式 1．化学键及类型 2．三种化学键的比较 化学键 离子键 共价键 金属键 形成 阴、阳离子间通过静电作用形成 原子间通过共用电子形成 金属阳离子与自由电子间的强的作用 特征 无方向性、饱和性 有方向性、饱和性 无方向性、饱和性 表示方式(电子式) — 强弱比较 阴阳离子半径的大小、离子所带电荷数的多少 键能和键长 金属离子半径的大小及所带电荷数的多少 存在 离子化合物(离子晶体) 单质(稀有气体除外)、共价化合物、部分离子化合物 金属单质、合金 3.离子化合物和共价化合物 项目 离子化合物 共价化合物 定义 含有离子键的化合物 只含有共价键的化合物 构成微粒 阴、阳离子 原子 化学键类型 一定含有离子键，可能含有共价键 只含有共价键 4.化学键的表示方法——电子式 (1)概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。 (2)电子式的书写 ①原子：Na Na，Cl 。 ②简单离子：Na＋ Na＋，F－ 。 ③复杂离子：NH ，OH－ 。 ④离子化合物：MgCl2， Na2O ，Na2O2。 ⑤非金属单质及共价化合物：N2 ， H2O ，H2O2 。 (3)用电子式表示化合物的形成过程 ①离子化合物 如NaCl：。 ②共价化合物 如HCl：。 一、化学键与物质类别的关系 1．一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F，其中NF3的空间结构与NH3相似。下列有关说法错误的是(　　) A．除F2单质外，反应物和生成物均为共价化合物 B．NF3中各原子均满足8电子稳定结构 C．NF3中只含极性共价键 D．NH4F中既含有离子键又含有共价键 答案　A 解析　NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。 2．现有下列物质：①NaCl　②Na2O　③Na2O2　④NaOH　⑤AlCl3　⑥H2O　⑦N2　⑧NH4Cl ⑨CO2　⑩H2O2 (1)只含离子键的物质有________(填序号，下同)，只含共价键的物质有__________。 (2)属于离子化合物的有__________，其中含非极性键的离子化合物有__________，含有非极性键的共价化合物有__________。 答案　(1)①②　⑤⑥⑦⑨⑩　(2)①②③④⑧　③　⑩ 判断离子化合物和共价化合物的三种方法 二、电子式的规范书写 3．判断下列电子式书写是否正确 (1)氮气，N⋮⋮N(　　)；氨气，(　　) (2)氯化钠，(　　)；HF，(　　) (3)过氧化氢，(　　)；次氯酸，(　　) (4)CaBr2，(　　)；CaC2， (　　) 答案　(1)×　×　(2)×　×　(3)√　×　(4)√　× 4．写出下列微粒的电子式。 (1)—OH_______________________________________________________________________， H3O＋________________________________________________________________________。 (2)H2S________________________________________________________________________， N2H4________________________________________________________________________。 (3)NaH________________________________________________________________________， NaBH4________________________________________________________________________。 答案　(1)　 (2)　 (3)　 考点二　共价键及其参数 1．共价键的本质及特征 共价键是原子间通过共用电子形成的化学键，其特征是具有方向性和饱和性。 2．分类 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 σ键 轨道“头碰头”重叠 π键 轨道“肩并肩”重叠 形成共价键的电子对是否偏移 极性键 共用电子对发生偏移 非极性键 共用电子对不发生偏移 原子间共用电子对的数目 单键 原子间有一对共用电子对 双键 原子间有两对共用电子对 三键 原子间有三对共用电子对 3.键参数 (1)概念 (2)键参数对分子性质的影响 ①键能越大，键长越短，分子越稳定。 ② 1．共价键的成键原子只能是非金属原子(　　) 2．在任何情况下，都是σ键比π键强度大(　　) 3．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成(　　) 4．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转(　　) 5．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍(　　) 6．分子的稳定性与分子间作用力的大小无关(　　) 答案　1.×　2.×　3.√　4.√　5.×　6.√ 一、共价键的类型及数目判断 1．分析下列物质中含有哪些不同类型的共价键，在对应的空格处打“√”(σ键、π键需填写1 mol该物质所含σ键、π键的物质的量)。 物质 极性键 非极性键 σ键 π键 单键 双键 三键 N2 C2H4 SiO2 BF3 HCN 答案　 物质 极性键 非极性键 σ键 π键 单键 双键 三键 N2 √ 1 mol 2 mol √ C2H4 √ √ 5 mol 1 mol √ √ SiO2 √ 4 mol 0 √ BF3 √ 3 mol 0 √ HCN √ 2 mol 2 mol √ √ 二、键能、键长与物质稳定性 2．Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是______________________________________________ ______________________________________________________________________________。 答案　Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键，不易形成双键或三键 3．硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/ (kJ·mol－1) 365 413 336 226 318 452 (1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是________________________________ ______________________________________________________________________________。 答案　(1)C—C和C—H的键能较大，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si和Si—H的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成 (2)C—H的键能大于C—O，C—H比C—O稳定。而Si—H的键能却小于Si—O，所以Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O 1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)钠与N、O、Cl分别形成的化合物中只含有离子键(2018·全国卷Ⅱ，10B改编)(　×　) (2)1 mol乙烷和1 mol乙烯中，化学键数相同(2018·全国卷Ⅲ，8D)(　×　) (3)Na2O2与ClO2均含有非极性共价键(2018·全国卷Ⅲ，13C改编)(　×　) (4)氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物(2017·天津，5B)(　√　) (5)甲基的电子式：(2020·浙江7月选考，5D)(　√　) (6)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。B3N3H6的熔点主要取决于所含化学键的键能 (2020·山东，7A)(　×　) (7)键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6(2020·山东，4A)(　√　) (8)28 g C2H4分子中含有的σ键数目为4NA( 2022·辽宁，3B)(　×　) 2. (2022·北京，9)由键能数据大小，不能解释下列事实的是(　　) 化学键 C—H Si—H C==O C—O Si—O C—C Si—Si 键能/ (kJ·mol－1) 411 318 799 358 452 346 222 A.稳定性：CH4>SiH4 B．键长：C==O<C—O C．熔点：CO2<SiO2 D．硬度：金刚石>晶体硅 答案　C 解析　键能越大， 键长越短，分子越稳定，CO2是分子晶体，熔点由分子间作用力决定，与化学键无关；金刚石、晶体硅都是共价晶体，共价晶体中键能越大，晶体的硬度越大。 3．[2020·浙江7月选考，26(1)(2)](1)气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)CaCN2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构，CaCN2的电子式是________。 答案　(1)原子半径：F＜Cl，键能：F—H＞Cl—H (2) 解析　(1)同一主族元素，从上到下，原子半径逐渐增大，即原子半径：F＜Cl，原子半径越小，化学键的键长越短，键能越大，气态氢化物热稳定性越大。 课时精练 1．“珍珠项链靠线穿，芝麻成球靠糖粘；微观粒子聚一起，全靠一种超魔力”，这种超魔力实际就是化学键。下列关于化学键的说法错误的是(　　) A．CO和O生成具有极性共价键的CO2 B.既含极性键，又含非极性键 C．只含H、N、O三种元素的化合物，可能形成含有共价键的离子化合物，也可能形成共价化合物 D．含有离子键的物质不可能是单质 答案　B 解析　CO2中C与O形成极性共价键；中只含有极性键；H、N、O可以形成NH4NO3，为离子化合物，也可以形成HNO3，为共价化合物；离子键的形成必须有阴、阳离子。 2．下列表达正确的是(　　) A．HClO的电子式为 B．H2S的电子式可表示为 C．用电子式表示Na2O的形成过程： D．BaCl2的电子式为 答案　D 解析　HClO分子中，氧原子分别与氢原子和氯原子形成共价键，电子式为，故A错误；H2S是共价化合物，电子式可表示为，故B错误；用电子式表示Na2O的形成过程时，2个Na＋不能合并，正确的表达方式为，故C错误；BaCl2是离子化合物，电子式为，故D正确。 3．在下列变化中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是(　　) A．将NH3通入水中 B．氢氧化钠熔化 C．将HBr通入水中 D．硫酸氢钾溶于水 答案　D 解析　NH3通入水中生成NH3·H2O，只破坏了共价键，A不符合题意；NaOH熔化后电离生成Na＋、OH－，只破坏了离子键，B不符合题意；HBr通入水中发生电离，只破坏了共价键，C不符合题意；KHSO4溶于水电离出K＋、H＋和SO，既破坏了离子键又破坏了共价键，D符合题意。 4．关于σ键和π键的形成过程，下列说法不正确的是(　　) A．HCl分子中的σ键为两个s轨道“头碰头”重叠形成 B．N2分子中的π键为p-p π键，π键不能绕键轴旋转 C．CH4中的碳原子为sp3杂化，4个sp3杂化轨道分别与氢原子s轨道形成σ键 D．乙烯(CH2==CH2)中的碳碳之间形成了1个σ键和1个π键 答案　A 解析　HCl分子中的σ键由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠形成，故A错误；N2分子中p轨道与p轨道通过“肩并肩”重叠形成p-p π键，π键为镜面对称，不能绕键轴旋转，故B正确；CH4中的碳原子为sp3杂化，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与氢原子s轨道重叠，形成C—H σ键，故C正确；CH2==CH2中的碳碳之间形成双键，双键中有1个σ键和1个π键，故D正确。 5．下列有关化学键类型的叙述正确的是(　　) A．化合物NH5所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，则1 mol NH5中含有5NA个N—H σ键(NA表示阿伏加德罗常数的值) B．乙烯酮的结构简式为CH2==C==O，其分子中含有极性共价键和非极性共价键，且σ键与π键数目之比为1∶1 C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C) D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键 答案　D 6．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是(　　) A．键角是描述分子空间结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C．C==C键能等于C—C键能的2倍 D．因为O—H的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强 答案　C 解析　C==C由一个σ键和一个π键构成，C—C为σ键，二者键能不是2倍的关系，C项错误；原子半径：O＞F，键长：O—H＞H—F，键能：H—O＜H—F，形成化学键时放出的能量：H—O＜H—F，化学键H—F更稳定，O2、F2跟H2反应的能力F2更强，D项正确。 7．我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO＋O2CO2＋H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．CO2只含有非极性共价键 B．0.5 mol HCHO含有1 mol σ键 C．HCHO、CO2分子中只含有σ键 D．H2O中含有极性键 答案　D 解析　CO2中只含有碳氧极性键，A错误；根据结构式可知，0.5 mol HCHO含有1.5 mol σ键，B错误；HCHO、CO2分子中既含有σ键，又含有π键，C错误；H2O中含有氢氧极性键，D正确。 8．在NH3和NH4Cl存在的条件下，以活性炭为催化剂，用H2O2氧化CoCl2溶液来制备化工产品[Co(NH3)6]Cl3，下列表述正确的是(　　) A．中子数为32，质子数为27的钴原子：Co B．H2O2的电子式： C．NH3和NH4Cl的化学键类型相同 D．[Co(NH3)6]Cl3中Co元素的化合价是＋3 答案　D 解析　A项，中子数为32，质子数为27的钴元素，质量数为27＋32＝59，表示为Co，错误；B项，H2O2为共价化合物，电子式为，错误；C项，NH3中只存在共价键，NH4Cl中既存在离子键又存在共价键，二者化学键类型不同，错误；D项，[Co(NH3)6]Cl3中，NH3整体为0价，Cl元素为－1价，所以Co元素的化合价为＋3，正确。 9．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似，下列叙述正确的是(　　) A．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C≡C的键长 C．分子中既有极性键，又有非极性键 D．分子中含有2个σ键和4个π键 答案　C 解析　氰气性质与卤素相似，能和氢氧化钠溶液发生反应，故A错误；同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以氰分子中C≡N的键长小于C≡C的键长，故B错误；该分子的结构式为N≡C—C≡N，该分子中含有3个σ键、4个π键，故D错误。 10.二茂铁[(C5H5)2Fe]分子是一种金属有机配合物，是燃料油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示，下列说法正确的是(　　) A．二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5H)之间为离子键 B．1 mol环戊二烯()中含有σ键的数目为5NA C．分子中存在π键 D．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2 答案　C 解析　含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键，所以二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5H)之间为配位键，故A错误；一个环戊二烯()分子中含有σ键的数目为11，则1 mol环戊二烯()中含有σ键的数目为11NA，故B错误；碳碳双键之间存在π键，所以该分子中存在π键，故C正确；铁原子核外有26个电子，铁原子失去最外层两个电子变为亚铁离子，根据构造原理可知，亚铁离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，故D错误。 11．从实验测得不同物质中O—O之间的键长和键能数据如下表，其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据键长规律推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律是(　　) O—O O O O2 O 键长/pm 149 128 121 112 键能/(kJ·mol－1) x y z＝494 w＝628 A.成键时电子数越多，键能越大 B．键长越长，键能越小 C．成键所用的电子数越少，键能越大 D．成键时电子对越偏移，键能越大 答案　B 解析　电子数由多到少的顺序为O>O>O2>O，键能大小顺序为w>z>y>x，A项错误；这些微粒都是O原子成键，共用电子对无偏移，D项错误。 12．MoO3可以催化1,2-丙二醇()获得多种有机物，其反应历程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．转化过程中涉及非极性共价键断裂与形成 B．反应过程中Mo形成共价键的数目始终保持不变 C．如果原料是乙二醇，则主要有机产物是乙二醛和乙烯 D．Cu催化氧化1,2-丙二醇所得产物与MoO3催化时相同 答案　A 解析　历程③中有碳碳单键断裂，历程④中有碳碳双键形成，A正确；Mo周围形成共价键数目有6个、4个两种情况，B错误；根据题中信息可知，由历程③反应生成和，由历程④反应生成CH3CH==CH2，若乙二醇为原料历程③反应生成，由历程④反应生成CH2==CH2，C 错误；Cu催化氧化1,2-丙二醇生成物为，与MoO3催化产物不同，错误。 13．A、B、C、D、E为短周期主族元素，且原子序数依次增大，质子数之和为39，B、C同周期，A、D同主族，A、C常温下能形成两种液态化合物A2C和A2C2，E元素的周期数与主族序数相等。请用化学用语回答下列问题： (1)B元素在元素周期表中的位置为______________；由A、C、D三种元素组成的化合物中含有的化学键为________________________________________________________________。 (2)写出BC2的电子式：_________________________________________________________。 (3)元素E的单质与元素D的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (4)常温下，A2C与元素D的单质反应后，所得溶液的pH________(填“<”“＝”或“>”)7。 (5)元素D的单质在一定条件下，能与A单质化合生成一种化合物DA，灼烧该化合物时，火焰呈________色， DA能与水反应放出氢气，若将1 mol DA和1 mol E单质混合加入足量的水，充分反应后生成的气体在标准状况下的体积是________L。 答案　(1)第2周期第ⅣA族　离子键、共价键 (2) (3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (4)>　(5)黄　56 解析　(1)由题给信息分析可知，B为C元素，位于周期表中第2周期第ⅣA族；由H、O、Na三种元素组成的化合物为NaOH，含有的化学键为离子键、共价键。(2)BC2为CO2，属于共价化合物，其电子式为。(3)Al与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。(4)H2O与Na单质反应生成NaOH和氢气，所得溶液呈碱性，pH>7。(5)D为Na，A为H，化合物DA是NaH，含钠元素的化合物灼烧时，火焰呈黄色，NaH和水反应的化学方程式为NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，则该反应中消耗1 mol NaH生成1 mol NaOH和1 mol H2，若将1 mol NaH和1 mol Al混合加入足量的水，另外还发生反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，则又生成1.5 mol H2，故充分反应后总共生成2.5 mol H2，生成的气体在标准状况下的体积是22.4 L·mol－1×2.5 mol＝56 L。 14．(1)1 mol苯酚分子中含有的σ键数目为________。1 mol苯酚钠中含有的σ键数目为________。 (2)1 mol化合物A()中含有的σ键数目为________。 (3)[Cu(CH3CN)4]＋是非常稳定的络合离子，配体中σ键和π键个数之比为________。 (4)1 mol碳酸二乙酯(DEC，)中含有σ键的数目为______。 (5)1 mol [Ni(NH3)6]SO4中σ键的数目为________。 答案　(1)13NA　12NA　(2)24NA　(3)5∶2 (4)17NA　(5)28NA 解析　(3)配体CH3CN中含有3个C—H、1个C—C和1个C≡N，故1 mol CH3CN中含有5NA σ键、2NA π键，σ键与π键个数之比为5∶2。 15．含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。 (1)CH4中的化学键从形成过程来看，属于______(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于______键。 (2)已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。 (3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为________。 (4)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________(填字母)。 A．4个σ键 B．2个σ键、2个π键 C．2个σ键、1个π键 D．3个σ键、1个π键 答案　(1)σ　极性　(2)1∶1　(3)30　(4)D 学科网（北京）股份有限公司 $$