内容正文:
主题五物质的结构与性质
第一讲 化学键
|内|容|与|目|标|
1.了解化学键的分类及存在的物质类别。
2.了解共价键的本质、特征、分类和键参数。
3.了解键参数的应用。
4.掌握电子式的书写。
5.了解化合物的类型及含有的化学键。
逐点清(一) 化学键
系统教材·固本强基
1.化学键的定义及分类
2.离子键和共价键的比较
项目
离子键
共价键
非极性键
极性键
成键
粒子
成键
实质
阴、阳离子间的静电作用(含引力、斥力)
共用电子对不偏向任何一方
共用电子对偏向一方原子
形成
条件
非金属性强的元素与金属性强的元素经得失电子,形成离子键
同种元素原子之间成键
不同种元素原子之间成键
存在
离子化合物如NaCl、
KCl、MgCl2、CaCl2等
非金属单质如H2、Cl2等;某些共价化合物如H2O2或离子化合物如Na2O2
共价化合物如HCl、CH4或离子化合物如NaOH
3.化学键与物质类别的关系
(1)离子化合物与共价化合物
化合物
类型
定义
与物质分类的关系
举例
离子
化合物
含有 的化合物
包括强碱、绝大多数盐及活泼金属的氧化物
NaOH、NaCl、
NH4Cl、Na2O2、
Na2O等
共价
化合物
只含有 的化合物
包括酸、弱碱、极少数盐、气态氢化物、非金属氧化物、大多数有机物等
H2SO4、NH3·H2O、
AlCl3、H2S、SO2、
CH3COOH等
(2)化学键与物质类别的关系
基本能力自查
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)所有物质中都存在化学键 ( )
(2)化学键是相邻离子或原子间的强烈的作用力,既包括静电吸引力,又包括静电排斥力 ( )
(3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键 ( )
(4)离子化合物中可能含有共价键,共价化合物中一定不含离子键 ( )
(5)非金属元素的两个原子之间形成的一定是共价键,但多个原子间也可能形成离子键 ( )
(6)(2023·江苏卷)CaH2晶体中存在Ca与H2之间的强烈相互作用 ( )
(7)(2024·江苏卷)H2O2中既含离子键又含共价键 ( )
2.共价键只存在于共价化合物中吗?熔融状态的共价化合物能否导电?
3.碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是 。
4.下列说法中错误的是 ,错误的并说明原因。
①在氯化镁中,镁离子和氯离子之间、两个氯离子之间存在着静电吸引作用
②CO2和H2O反应的产物是离子化合物
③离子化合物中一定不含共价键
④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
⑤金属钠与水的反应中断裂的化学键包括离子键和共价键
⑥已知氯化铝为共价化合物,那么氯化铝只有在熔融状态下才能够导电
迁移应用·深化学习
题点(一) 离子键、共价键
1.(2025·高碑店市第三中学段考)下列物质发生变化时,所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是 ( )
A.干冰和氯化铵分别受热变为气体
B.液溴和干冰分别受热变为气体
C.二氧化硅和铁分别受热熔化
D.食盐和氯化氢分别溶解在水中
2.(2025·宁德市福鼎第四中学月考)下列选项中的两种元素易形成离子键的是 ( )
A.1s22s22p63s23p1和1s22s22p63s23p5
B.1s22s22p63s2和1s22s22p4
C.1s22s22p2和1s22s22p63s23p4
D.1s22s22p63s23p2和1s22s22p4
题点(二) 化学键与物质类别的关系
3.下表物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全正确的一组是 ( )
选项
A
B
C
D
物质
MgCl2
CO2
H2O2
NaOH
化学键
类型
离子键、
共价键
共价键
离子键
离子键
化合物
类型
离子
化合物
共价
化合物
离子
化合物
离子
化合物
4.有以下8种物质:①Ne ②HCl ③P4 ④H2O2
⑤Na2S ⑥NaOH ⑦Na2O2 ⑧NH4Cl
请用上述物质的序号填空:
(1)不存在化学键的是 。
(2)只存在极性共价键的是 。
(3)只存在非极性共价键的是 。
(4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是 。
(5)只存在离子键的是 。
(6)既存在离子键又存在共价键的是 。
(7)属于离子化合物的是 。
逐点清(二) 电子式
系统教材·固本强基
1.电子式的概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的 的式子。
2.电子式的书写
(1)书写方法
原子
把原子的最外层电子全部排列在元素符号周围
金属阳离子
金属阳离子的电子式就是其离子符号
非金属阴离子
将得到的电子也都标在元素符号周围,并将符号用“[ ]”括上,右上角标出所带的电荷数
离子化合物
分别画出阴、阳离子的电子式,同种离子不相邻
共价化合物
(或单质)
书写时将共用电子对画在两原子之间,每个原子最外层的未成键电子也应画出
(2)常见物质电子式的书写示例
①原子:Na: ,Cl: 。
②简单离子:Na+: ,F-: 。
③复杂离子:N: ,OH-: 。
④离子化合物:MgCl2: ,
Na2O: ,Na2O2: 。
⑤非金属单质及共价化合物:O2: ,
H2O: ,H2O2: 。
(3)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物:左边是原子的电子式,用标明电子转移(得失)方向,右边是离子化合物的电子式,中间用“”连接
如NaCl:。
②共价化合物:左边是原子的电子式,相同原子的电子式可合并,右边是共价化合物的电子式,中间用“”连接
如HCl: 。
基本能力自查
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”,并写出正确答案)。
(1)氮气:N︙︙N ;
氨气:H︰︰H 。
(2)氯化钠:Na[︰︰] ;
HF:H+[︰︰]- 。
(3)过氧化氢:H︰︰︰H ;
次氯酸:H︰︰︰ 。
(4)CaBr2:[︰︰]-Ca2+[︰︰]- ;
CaC2:Ca2+[︰C︙︙C︰]-2
___________________________ 。
2.写出下列物质的电子式。
(1)Cl2: 、H2: ______ 。
(2)S2-: 、: 、
C: 。
(3)H2O2: 、NH4H: 。
(4)C2H2: 、CO2: 。
(5)—NH2: 、—OH: 。
(6)Ca(OH)2: 、
(NH4)2S: 。
迁移应用·深化学习
牛刀小试
1.下列表达正确的是 ( )
A.NH4H的电子式为[H︰︰H]+H-
B.H2S的电子式可表示为H+[︰︰]2-H+
C.乙醇的官能团电子式为[︰︰H]-
D.Na2O的电子式为Na+[︰︰]2-Na+
2.下列用电子式表示离子化合物形成过程正确的是 ( )
A.2Na+O2-Na+[︰︰]2-Na+
B.2Na+F22Na+[︰︰]-
CMg+2︰︰Mg2+[︰︰
D.
3.化学用语是学习化学的基础工具,下列化学用语描述正确的是 ( )
A.硫的原子结构示意图:
B.H2O的电子式:H+[︰︰]2-H+
C.CO2的结构式:
D.用电子式表示K2S的形成过程:
4.(2025·福建德化县校级月考)氮化钠(Na3N)是科学家制备的一种重要的化合物,它与水作用可产生两种碱性物质,其中一种为NH3·H2O,请回答下列问题:
(1)氮化钠(Na3N)和水反应的化学方程式为 。
(2)Na3N的电子式是 ,该化合物由 键形成。
(3)Na3N与盐酸反应生成 种盐,其电子式是 。
(4)比较Na3N中两种微粒的半径:r(Na+) (填“>”“=”或“<”)r()。
练后补强
谨记电子式书写常见的四大误区
(1)混淆离子化合物与共价化合物的电子式。
如NaCl错写成Na︰︰,H2O错写成H+[︰︰]2-H+。
(2)漏写未参与成键的电子对。
如CCl4错写为Cl︰︰Cl,NH3错写为H︰︰H。
(3)错写分子中原子的结合方式。
如HClO中H应与O相结合,而错写成H︰︰︰。
(4)误合并离子。
如Na2S的电子式错写成N[︰︰]2-。
自我补给
逐点清(三) 共价键及其键参数
系统教材·固本强基
1.共价键的本质及特征
共价键是原子间通过 所形成的相互作用,其特征是具有方向性和 。
2.共价键的分类
(1)根据成键原子轨道重叠方式可分为σ键和π键
①σ键和π键的形成过程
σ
键
H2的s-s σ键的形成
HCl的s-p σ键的形成
Cl2的p-p σ键的形成
π
键
p-p π键的形成
大
π
键
苯分子中的6个碳原子都以σ键与氢原子结合,每个碳原子再以2个σ键与其他碳原子结合,组成一个正六边形碳环,每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的2p轨道,这六个轨道相互平行,形成了一个以6个碳原子为中心的大π键,这种结构使任意两个相邻碳原子间共价键的键能和核间距离完全相同
基本能力自查
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)σ键能单独形成,而π键一定不能单独形成 ( )
(2)在任何情况下,都是σ键比π键强度大 ( )
(3)H与O形成分子式是H2O而不是H3O的原因是共价键有饱和性 ( )
(4)气体单质中一定存在σ键,可能存在π键 ( )
(5)ss σ键与sp σ键的电子云形状对称性相同 ( )
(6)(2024·甘肃卷)N2O中σ键和大π键的数目不相等 ( )
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其原因。
3.有以下物质:①HF ②Cl2 ③H2O
④N2 ⑤C2H4 ⑥C2H6 ⑦H2
⑧H2O2 ⑨H—C≡N。只含有σ键的是 (填序号,下同);既含有σ键又含有π键的是 ;其中只含有σ键且含有σ键数量相等的是 ;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是 。
②σ键与π键的比较
键型
σ键
π键
成键方向
沿轴方向“头碰头”
平行或“肩并肩”
电子云形状
轴对称
镜面对称
牢固程度
键强度大,不易断裂
键强度较小,容易断裂
旋转
旋转
旋转
成键判
断规律
共价单键全是σ键,共价双键中一个是σ键,另一个是π键;共价三键中一个是σ键,另两个是π键
(2)根据共价键是否有极性可分为 (简称极性键)和 (简称非极性键)。
极性键产生的原因是成键的两个原子电负性不同,共用电子对向电负性大的元素偏移,造成共价键正、负电中心不重合。非极性键成键的元素相同。
(3)根据成键原子形成共用电子对的数目可分为共价单键、共价双键和共价三键。
3.键参数
(1)概念
键能
在1×105 Pa、298 K条件下,断开 AB(g)分子中的化学键,使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量
键长
构成化学键的两个原子的
键角
在多原子分子中,两个 的夹角
(2)键参数对分子性质的影响
①键能越 ,键长越 ,分子越稳定。
②
4.(鲁科选2 P47 T6改编)结合表中数据简要分析和解释有关事实。
化学键
键能/(kJ·mol-1)
C—C
347
C—H
413
C—O
358
Si—Si
226
Si—H
323
Si—O
368
(1)硅与碳同族,也有一系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,分析其原因。
(2)SiH4的稳定性小于CH4的稳定性,更易生成氧化物,分析其原因。
自我备注
迁移应用·深化学习
题点(一) 共价键及其分类
1.(2025·北京市密云区期末)氯仿(CHCl3)是一种常用麻醉剂,保存不慎易被氧化产生剧毒物光气():2CHCl3+O22HCl+2COCl2,下列说法不正确的是 ( )
A.CHCl3分子为含极性键的非极性分子
B.CHCl3分子中含有4个σ键
C.COCl2分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
D.使用前可用硝酸银稀溶液检验氯仿是否变质
2.(2024·湖南卷)下列化学用语表述错误的是 ( )
A.NaOH的电子式:Na+[︰︰H]-
B.异丙基的结构简式:
C.NaCl溶液中的水合离子:
D.Cl2分子中σ键的形成:
3.含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族。
(1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于 (填“σ”或“π”)键,从化学键是否具有极性来看属于 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 。
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
题点(二) 键参数的应用
4.由键能数据大小,不能解释下列事实的是 ( )
化学键
C—H
Si—H
CO
C—O
键能/(kJ·mol-1)
411
318
799
358
化学键
Si—O
C—C
Si—Si
键能/(kJ·mol-1)
452
346
222
A.稳定性:CH4>SiH4
B.键长:CO<C—O
C.熔点:CO2<SiO2
D.硬度:金刚石>晶体硅
5.(2024·江西卷)科学家发现宇宙中存在100多种星际分子。下列关于星际分子说法正确的是 ( )
A.分子的极性:SiH4>NH3
B.键的极性:H—Cl>H—H
C.键角:H2O>CH4
D.分子中三键的键长:HC≡N>HC≡CH
逐点清(四) 大π键
1.含义
在一个具有平面(或直线)结构的多原子分子中,如果彼此相邻的3个或多个原子中有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道,那么这些轨道可以相互重叠,形成多中心π键。这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,或共轭大π键,简称大π键。
2.大π键的形成条件
形成大π键的条件
这些原子多数处于同一平面上
这些原子有相互平行的p轨道
p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍
3.大π键表示符号
,m表示相互平行的p轨道的数目,n表示相互平行的p轨道里的电子数。理论计算证明n<2m时可形成大π键,解题时可作为验证大π键书写正误的方法。
4.常见的大π键
分子(离子)
C6H6(苯)
CO2
O3
大π键
(2个)
(2个)
分子(离子)
N
大π键
5.大π键共用电子数分析方法
(1)大π键中共用电子的数目等于垂直于分子或离子平面的p轨道中的电子数目总和。
(2)判断出中心原子的杂化方式,并画出价电子轨道表示式。未参与成键的杂化轨道,优先填充两个电子,形成孤电子对,杂化轨道中的电子不参与形成大π键。
(3)根据配位原子的价层电子轨道表示式,判断配位原子中未参与成键且垂直该分子或离子平面的p轨道中电子数目(单电子优先形成π键)。
牛刀小试
1.吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大π键,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据 (填标号)。
A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
2.(2023·山东卷·节选)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO2中存在大π键()。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为 ;O—Cl—O键角 Cl—O—Cl键角(填“>”“<”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因: __________________________________。
3.经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
R中阴离子中的σ键总数为 个。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则中的大π键应表示为 。
4.分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则中的大π键应表示为 。
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