内容正文:
专题5 微观结构与物质的多样性
第二单元 微粒之间的相互作用力
第2课时 化学键、分子间作用力
教学目标
1.掌握化学键的概念。
2.知道分子间作用力、氢键与物质性质的关系。
重点和难点
重点:理解分子间作用力和氢键存在于物质的分子之中,但二者都不属于化学键。
难点:掌握化学键、分子间作用力和氢键的比较。
◆知识点一 化学键
1、概念:物质中 的原子或离子之间存在的 的 叫做化学键。
2、类型: 和 是两种常见的化学键。
即学即练
1.下列既有共价键的断裂,又有离子键的形成的是
A.盐酸和氢氧化钠溶液反应 B.氯化氢气体溶解于水
C.氯化氢气体遇到氨气产生“白烟” D.电解熔融氯化钠
2.下列物质中,既含有离子键又含有极性共价键的盐是
A. B. C. D.
3.下列物质中,所含化学键的类型与KHS完全相同的是
A. B.NaOH C. D.
◆知识点二 分子间作用力
1.概念
分子间存在着将分子 在一起的作用力,叫做分子间作用力。
如:要使水分解,需要先破坏水分子内部存在的 ;若使液态水汽化,需要加热克服水分子之间存在的 ;二者相比较,难易程度是 。
2.主要特征
①广泛存在于 之间;
②分子间作用力比化学键 ;
③由分子构成的物质,其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要由 的大小决定。
3.氢键
(1)氢键是一种 的分子间作用力。水分子之间的氢键是一个水分子中的氢原子与另一个水分子的氧原子间形成的 。
(2)水分子之间的氢键对水的物理性质的影响:
①水的熔、沸点 。
②水的比热容 。
③水结成冰后,密度 。
特别提醒
化学键、分子间作用力和氢键的比较
相互作用
化学键
分子间作用力
氢键
存在范围
相邻原子(离子)之间
分子之间
某些氢化物分子之间如H2O等
作用力比较
强
很弱
比化学键弱,比分子间作用力强
影响范围
物质的物理性质及化学性质
物质的物理性质
物质的物理性质
即学即练
1.下列说法正确的是
A.碘晶体受热转变成碘蒸气,破坏了碘原子间的化学键
B.将某种化合物溶于水,若能导电说明这种化合物是离子化合物
C.受热分解生成和,既破坏了离子键,也破坏了共价键
D.只含有共价键的物质是共价化合物
2.Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Q与Z同主族,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是
A.单质氧化性:Q<Z B.最高价含氧酸的酸性:Z>Y
C.简单氢化物的沸点:Z>Q D.熔点:X的单质>X的氧化物
3.下列说法正确的是
A.干冰的升华过程中,需克服共价键和分子间作用力
B.NH4Cl属于离子化合物,该物质中只存在离子键
C.在N2、CO2和CaCl2中,都存在共价键
D.Na2O2露置于潮湿空气中既有旧离子键和共价键的破坏,又有新离子键和共价键的形成
一、分子间作用力(范德华力)及其对物质性质的影响
1、定义
把分子聚集在一起的作用力,叫做分子间作用力,又称范德华力
2、 证明分子间作用力的存在
降低气体的温度时,气体分子的平均动能逐渐减小。随着温度降低,分子间的距离逐渐减小,最后凝聚在一起,形成液态或固体。在这个过程中,分子由不规则运动的混乱状态转变为有规则排列,这个事实证明分子间存在着相互作用
3、主要特征
①广泛存在于分子之间
②只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力,如固体和液体物质中
③分子间作用力的能量远远小于化学键
④由分子构成的物质,其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要由分子间作用力的大小决定
4、范德华力对物质性质的影响
范德华力影响物质的物理性质,主要包括熔点、沸点。一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子量越大,范德华力越大,克服范德华力所需消耗的能量越大,物质的熔、沸点就越高
实践应用
1.下列说法正确的是
A.MgF2晶体中的化学键是共价键
B.某物质在熔融态能导电,则该物质中一定含有离子键
C.N2和Cl2两种分子中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
D.干冰溶于水生成碳酸的过程只需克服分子间作用力
2.下列说法正确的是
A.离子晶体中一定存在离子键,分子晶体中一定存在共价键
B.Na投入到水中,有共价键的断裂与形成
C.N2和NCl3两种化合物中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
D.常温常压下,H2O与NH3的状态不同可以说明H2O的热稳定性更好
3.下列说法中,能用键能的大小作为主要依据来解释的是
A.常温常压下,氯单质呈气态,而溴单质呈液态
B.硝酸是挥发性酸,而硫酸是难挥发性酸
C.稀有气体一般较难发生化学反应
D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定
二、氢键及其对物质性质的影响
1、氢键的形成
当氢原子与非金属性很大的F、O、N原子形成H—F、H—O、H—N共价键时,由于F、O、N的非金属性比氢大得多,致使这些共价键的电子对会强烈的偏向F、O、N原子的一边,会使F、O、N原子带有“少量的负电荷”,而氢原子带有“少量的正电荷”
2、氢键的定义
由已经与非金属性很强的原子(N、O、F)形成共价键的氢原子(如:水分子中的氢)与另一个分子中非金属性很强的原子(如:水中的氧)之间的作用力。氢键是比分子间作用力强的分子间作用,但它不是化学键,仍属于分子间作用力的范畴
3、 氢键表示方法
X—H…Y(X、Y可相同或不同,一般为F、O、N)“—”表示共价键,“…”表示氢键
如:HF 分子间的氢键可表示为:F—H…F—H
4、氢键对物质性质的影响
①分子间有氢键的物质熔化或汽化时,除了要克服纯粹的分子间作用力外,还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键,所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高。如:HF、H2O、NH3沸点反常
②溶解性:若溶质分子和溶剂H2O分子之间可以形成氢键,则物质的溶解度增大
如:NH3极易溶于水就是因为NH3分子与H2O分子之间形成氢键,还有水以乙醇可以任意比例互溶
实践应用
1.下列关于化学键的说法中正确的是
A.化学键是一种分子之间的作用力
B.化学键包括离子键、共价键、氢键
C.化学键可以使离子相结合,也可以使原子相结合
D.化学反应过程中,反应物一定有共价键断裂
2.下列说法不正确的是
A.ⅠA族与ⅦA族元素彼此可形成离子化合物,也可形成共价化合物
B.化学键可存在于相邻的原子之间,也可存在于相邻的分子之间
C.共价键可存在于共价化合物中,也可存在于单质分子中
D.离子化合物中可能有极性共价键,也可能有非极性共价键
3.有四个系列同族元素的物质,101.3 kPa 时测定的部分沸点(℃)数据如下表所示:
①
He -268.8
Ne-249.5
(a)-185.8
Kr-151.7
②
F2 -187.0
Cl2 -33.6
(b)58.7
I2
③
(c)
HCl-84.0
HBr -67.0
HI
④
CH4 -161.0
SiH4 -112.0
GeH4 -90.0
(d) -52.0
对应表中内容,下列叙述中正确的是
A.系列①物质均为非金属单质,都含有共价键
B.系列②物质的沸点逐渐升高是因为共价键越来越牢固
C.系列③物质的还原性依次减弱
D.沸点顺序:(c) >HI
三、化学键与化学反应
1、化学键与化学反应:旧化学键的断裂和新化学键的形成是化学反应的本质,是反应中能量变化的根本
2、物质的溶解或熔化与化学键变化
(1)离子化合物的溶解或熔化过程:离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子,离子键被破坏
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴、阳离子,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等
③某些共价化合物溶于水后,其分子内的共价键不被破坏,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
(3)单质的溶解过程:某些活泼的非金属单质溶于水后,能与水反应,其分子内的共价键被破坏,如Cl2、F2等
3、化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响:金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高,就是因为其中的共价键很强,破坏时需消耗很多的能NaCl等部分离子化合物,也有很强的离子键,故熔点也较高
(2)对化学性质的影响:N2分子中有很强的共价键,故在通常状况下,N2很稳定,H2S、HI等分子中的共价键较弱,故它们受热时易分解
4、化学键的存在
5、键的强弱与成键粒子的关系
(1)离子键的强弱与阴、阳离子半径大小以及电荷数的多少有关。离子半径越小,电荷数越多,其离子键的作用就越强
(2)共价键的强弱与成键双方原子核间距有关。原子半径越小,原子间核间距就越小,共价键就越牢固,作用就越强
(3)离子键的强弱影响该离子化合物的熔、沸点、溶解性等;共价键的强弱往往会影响分子的稳定性或一些物质熔、沸点的高低
实践应用
1.下列过程中化学键被破坏的是
①碘升华②溴蒸气被木炭吸附③酒精溶于水④HCl气体溶于水⑤MgCl2溶解于水
A.全部 B.②③④⑤ C.④⑤ D.⑤
2.下列解释正确的是
A.H2O很稳定是因为水分子之间存在氢键
B.NaCl固体熔化时破坏离子键,干冰熔化时破坏共价键
C.卤素单质从上到下熔沸点升高是因为它们的组成和结构相似,从上到下其摩尔质量增大,分子间的范德华力增大
D.液氨常用作制冷剂是因为NH3极易溶解于水
3.下列说法不正确的是( )
A.AlCl3在溶解过程中有共价键被破坏
B.由分子构成的物质,均存在共价键
C.DNA中的碱基互补配对和羊毛制品水洗再晒干后变形都与氢键有关
D.SnH4的沸点比SiH4高是因为SnH4之间的分子间作用力更大
考点一 化学键
【例1】已知反应,下列说法正确的是
A.离子化合物可能含有共价键
B.该反应只涉及极性共价键的断裂和生成
C.由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D.用电子式表示的形成为
解题要点
1、 化学键
(1)定义:相邻原子间的强相互作用称为化学键。
(2)化学反应的实质
化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学变化中还伴随着能量的变化,旧化学键断裂需要吸收能量,新化学键形成会释放能量。
注意:(1)化学键中的相互作用是“吸引”和“排斥”相平衡的一种结果,不能理解为相互吸引。
(2)在化学反应的过程中只是原子间的结合方式发生了改变,而原子的种类和个数不会改变。
【变式1-1】为原子序数依次增大的短周期主族元素,且的主族序数等于的主族序数之和;的最外层电子数比层电子数多一个;与可形成原子数之比为的分子。下列说法错误的是
A.简单离子半径:
B.W与X能形成含有非极性键的化合物
C.受到氢键的影响,最简单氢化物的稳定性:
D.W、X、Y三种元素组成的化合物溶于水可能仅破坏共价键
【变式1-2】下列分子的结构式、化学键类型、空间构型的说法均正确的有
分子化学式
结构式
化学键类型
空间构型
A
HClO
H—Cl—O
极性键
直线形
B
CO2
O=C=O
极性键
直线形
C
H2O
H—O—H
非极性键
直线形
D
CH4
H—H—C—H—H
非极性键
正方形
A.A B.B C.C D.D
考点二 化学键与物质性质
【例2】下列有关微粒之间相互作用的说法正确的是
A.含有离子键的化合物一定是离子化合物,含有共价键的化合物一定是共价化合物
B.升华时破坏了共价键
C.只由非金属元素形成的化合物不可能含有离子键
D.属于共价化合物,溶于水能电离出和,破坏共价键
解题要点
化学键与物质的性质
(1) 化学键与熔、沸点之间的关系
①有些物质熔化时,需要破坏化学键,消耗较多的能量,所以它们的熔、沸点较高,如氯化钠、金刚石、二氧化硅等。
②有些物质熔化时,不需要破坏化学键,消耗较少的能量,所以它们的熔、沸点较低,如氧气、氮气、一氧化碳等。
(2) 化学键与物质的稳定性的关系
有些物质中的化学键很强,很难被破坏,化学性质很稳定,如氮气等。
(3) 极性键与非极性键
不同元素的两个原子形成共价键时,它们吸引共用电子的能力不同,共用电子将偏向吸引电子能力较强的一方,所形成的共价键是极性共价键,简称极性键。同种元素的两个原子形成共价键时,它们吸引共用电子的能力相同,所形成的共价键是非极性共价键,简称非极性键。
【变式2-1】下列各组物质中,化学键类型相同、固体熔化时破坏的作用力也相同的是
A.Na2O、Na2O2 B.MgCl2、(NH4)2SO4
C.CO2、SiO2 D.CO2、CH4
【变式2-2】下表是元素周期表的一部分,请按要求回答问题:
(1)元素①~⑦中,原子半径最大的是 (填元素符号)。元素⑦的最高价氧化物对应的水化物的化学式是 。
(2)元素⑤与⑦形成的离子化合物电子式是 。元素①与⑦形成的化合物溶解时破坏的化学键的类型是 。
(3)元素④在周期表中的位置是 。元素⑤与⑥的最高价氧化物的水化物中,碱性较强的是 (填化学式)。
(4)元素②与③的+2价氧化物均为汽车尾气的主要成分,两者在一定条件下反应生成的气体可参与大气循环。写出该反应的化学方程式,并用双线桥法标出该反应电子转移的方向和数目: 。
考点三 物质变化过程中化学键是否被破坏的判断
【例3】下列物质溶于水,仅破坏共价键的是
A.乙醇溶于水 B.溶于水 C.溶于水 D.溶于水
解题要点
1、离子化合物
离子化合物在溶解或熔化过程中,离子键被破坏,发生电离,生成阴、阳离子。
2、共价化合物
【变式3-1】下列变化过程中,只破坏共价键的是
A.I2升华 B.NaCl颗粒被粉碎
C.HCl溶于水得盐酸 D.NH4Cl晶体加热分解
【变式3-2】下列叙述中,不正确的是
A.HCl溶于水时要破坏离子键
B.CCl4和NH3都是只含有极性键的共价化合物
C.Na2O2是含有非极性键的离子化合物
D.CaO和NaCl晶体熔化时要破坏离子键
考点四 分子间作用力
【例4】已知可直接把氧化为,下列说法正确的是
A.的阴、阳离子个数比为
B.气体在时液化是因为破坏了共价键
C.中和之间通过静电引力结合在一起
D.该反应同时有离子键、极性共价键、非极性共价键的断裂
解题要点
基本规律
(1)分子间存在一种把分子聚集在一起的作用力,叫做分子间作用力,又称范德华力。
(2)由分子构成的物质,其熔、沸点等物理性质主要由分子间作用力大小决定。组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。
【变式4-1】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,四种元素形成的某种化合物(如图所示)是一种优良的防龋齿剂(可用于制含氟牙膏),其中W、X位置相邻,Z元素的内层电子数之和为最外层电子数的2倍。下列说法错误的是
A.Z的最高价氧化物对应的水化物为中强酸
B.W、Y形成的化合物Y2W在熔融状态下能够导电
C.X、Y形成的化合物为强电解质
D.X、W、Z对应的单质熔沸点:X>W>Z
【变式4-2】几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表。下列叙述正确的是
元素符号
X
Y
Z
W
Q
原子半径
160
143
70
66
102
主要化合物
+2
+3
+5、—3
—2
+6、—2
A.X、Y元素的金属性X<Y
B.一定条件下,W单质与Q的常见单质直接生成QW3
C.Z的最高价氧化物对应的水化物是一种弱酸
D.氢化物的沸点H2W>H2Q
考点五 氢键
【例5】下列叙述正确的有
①氢键是共价键的一种
②某化合物在熔融态时能导电,则该化合物一定是离子化合物
③单质分子中不存在化学键,化合物的分子中才存在化学键
④离子化合物中一定含有离子键,共价化合物中一定没有离子键
⑤H、D、T互为同位素,、、互为同素异形体
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
解题要点
(1)定义:HF、H2O、NH3 的沸点在同族有反常现象,是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用,这种相互作用叫氢键 。
(2)氢键不是化学键,通常把氢键看作是一种特殊的分子间作用力。氢键比化学键强,比范德华力弱。
(3)分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高,水分子间的氢键可使其密度在固态时低于液态时的密度。
【变式5-1】下列说法正确的是
A.干冰熔化时破坏了共价键
B.液态HI受热分解过程中,只破坏分子间作用力
C.水在液态时,除了单个水分子,还有几个水分子通过氢键结合而形成的缔合水分子(H2O)n的存在
D.NaHSO4溶于水时,离子键被破坏,共价键不受影响
【变式5-2】按要求回答下列问题(请用序号填空)
I、下列各物质中①He;②NH3;③H2O2;④CaO;⑤C(金刚石);⑥Na2O2;⑦Al2O3;⑧MgCl2;⑨KOH;
既含离子键又含共价键的物质是 ;属于碱性氧化物的是 ;不存在化学键的物质是 ;分子间可形成氢键的是 。
Ⅱ、请将所选下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上(每一项只填写一种最主要的方法)。
①溶解 ②蒸馏 ③干馏 ④分馏 ⑤电解 ⑥萃取 ⑦过滤
(1)将海水淡化 ;
(2)从海水得到的无水MgCl2中提取金属镁 ;
(3)从海水提溴获得的溴水中,用苯提取溴单质 。
基础达标
1.科技创新引领我国走向科技强国之路。下列说法不正确的是
A.C919大型客机机身采用的铝锂合金比纯金属铝的硬度更大
B.清华科研团队研发“太极”光芯片推动人工智能算力革新,芯片的主要成分是
C.“天和”核心舱用的镁合金涂层中自愈缓蚀剂2-巯基苯并噻唑属于有机化合物
D.我国科研人员通过元素替代等方法,使用二氧化钛高效光解制取,该过程涉及极性键的断裂
2.下列过程中共价键未被完全破坏的是
A.碘晶体升华 B.溴蒸气被木炭吸附
C.醋酸溶于水 D.氯化氢气体溶于水
3.下列物质含有非极性键的是
A.HCl B. C. D.NaBr
4.下列有关化学键的说法不正确的是
A.H2S分子中只含有极性共价键
B.KHSO4在水中电离时只破坏离子键
C.仅含有共价键的物质不一定是共价化合物
D.碘单质升华、凝华过程中化学键没有发生变化
5.化学键是一种强相互作用,它存在于
A.分子或原子团中的所有原子之间 B.构成物质的所有微粒之间
C.物质中近邻的原子或离子之间 D.分子之间
6.下列物质中含有离子键的是
A. B. C. D.HCl
7.下列说法正确的是
A.碘晶体受热转变成碘蒸气,吸收的热量用于克服碘原子间的化学键
B.固体溶于水,既破坏了离子键,也破坏了共价键
C.将某种化合物溶于水,若能导电说明这种化合物是离子化合物
D.只含有共价键的物质是共价化合物
8.下列变化:①I2升华;②烧碱熔化;③NaCl溶于水;④HCl溶于水;⑤O2溶于水;⑥NH4HCO3受热分解。其中仅共价键被破坏的是
A.①④ B.①⑥ C.④ D.⑤⑥
9.下列说法正确的有
A.硫酸氢钠晶体加热至熔融态破坏了离子键
B.干冰升华破坏了共价键
C.冰融化破坏了氢键和离子键
D.氯化氢溶于水破坏了离子键
10.、、、、、六种短周期主族元素,其原子序数依次增大。是形成化合物种类最多的元素,、能形成两种液态化合物和,、同主族,元素的周期序数与主族序数相等。根据以上信息,回答下列问题:
(1)元素在周期表中的位置为 ,、、三种元素的原子半径由大到小顺序为 (用原子符号表示)。
(2)化合物、性质比较:热稳定性: ;沸点: (填“”或“”)。
(3)物质由、两种元素组成,的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,则分子的电子式为: ,将通入溴的四氧化碳溶液中,发生反应的化学方程式为 。
(4)的单质和化合物是一种用途很广的材料。写出单质与氧化铁高温加热制取铁的化学方程式: 。
(5)向溶液中通入适量的单质后,取少量反应后的溶液,往其中滴加少许淀粉溶液,现象是: 。
综合应用
11.下列有关微粒之间作用力判断不正确的是
A.氯化氢中的H-Cl键:离子键 B.水中的H-O键:极性键
C.氯气中的Cl-Cl键:非极性键 D.冰块中的氢键:分子间作用力
12.下列物质含有极性键的是
A.Na2O B.NH3 C.F2 D.KF
13.下列说法正确的是
A.碘晶体受热转变成碘蒸气,吸收的热量用于克服碘原子间的共价键
B.溶于水的过程中有共价键的断裂和离子键的形成
C.加热融化时只破坏了该物质中的离子键
D.分子比分子稳定,因为分子间存在氢键
14.CO2加氢转化为燃料是实现CO2减排的一个重要策略,我国科学家在调控CO2加氢反应的选择性方面取得新进展,其过程的示意图如下。下列说法不正确的是
A.H2O分子中化学键为离子键
B.该反应中有碳氢键形成
C.反应中既有化学键的断裂,也有化学键的生成
D.忽略反应条件,总反应为CO2+4H2=CH4+2H2O
15.下列说法正确的是
A.、、由气态到固态,是因为共价键越来越强
B.HI溶于水能电离出、,所以HI是离子化合物
C.的性质很稳定,与水分子间存在氢键有关
D.化合物中含有离子键、非极性共价键
16.一定条件下,、都能与形成笼状结构的水合物晶体,与形成的水合物晶体俗称“可燃冰”(结构如图所示)。下列说法正确的是
A.、、都是含极性键的共价化合物
B.可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成共价键
C.水分子间存在范德华力,故水分子高温下也很稳定
D.的空间结构呈正四面体形,、的空间结构呈形
17.下列物质中含有共价键、范德华力和氢键的是
A.碘 B.氢氧化钠 C.液态氦 D.冰水
18.元素周期表是化学学习、研究和应用的一种重要工具。
周期
ⅠA
0
1
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
2
a
b
3
c
d
e
f
4
g
h
(1)减少化石燃料使用有利于实现“碳中和”。碳元素在周期表的位置为 。
(2)c与e形成的简单化合物类型为 (填“共价化合物”或“离子化合物”)。
(3)f元素最高化合价为 ,b的简单氢化物沸点比e的简单氢化物沸点 。
(4)c元素最高价氧化物水化物与d元素最高价氧化物水化物反应的离子方程式为 。
(5)e、f、h三种元素最高价氧化物水化物中,酸性最强的是 (用化学式表示)。
(6)镓(Ga)及其化合物应用广泛,常用于半导体、合金材料等工业。下列有关Ga元素的说法正确的是___________。
A.Ga属于金属元素 B.碱性
C.Ga原子半径小于Al原子 D.Ga单质性质不如Al单质活泼
19.现有短周期元素的数据(注:1pm=10-12m,铍的原子半径为111pm)。
a
b
c
d
e
f
g
h
i
原子半径/pm
66
160
152
99
110
143
186
70
77
最高正化合价
+2
+1
+7
+5
+3
+1
+5
+4
最低化合价
-2
-1
-3
-3
-4
(1)上述元素处于第2周期的有 (用元素符号表示);制备f单质的化学方程式为 。
(2)e的单质有黑色单质e1,有白色(黄色)单质e2,e1与e2互为 ;e2的化学结构类似石墨,则e1中存在的作用力为 ;一个e2分子有4个e原子,呈四面体构型,则一个e2分子中有 个非极性共价键。
(3)35d与37d互为 ;写出d原子与b原子反应生成bd2的形成过程 。
(4)i、h、a三元素与H元素形成的i2H5ha2有两种不同结构的原因是 。
20.A、B、C、D均是短周期元素,A和B同周期, B和C同族,A元素族序数是周期数的三倍,B原子最外层电子数是内层电子数的二倍,B与A能生成化合物BA2,C与A生成化合物CA2, A的阴离子与D的阳离子电子层结构相同,都与氖原子的电子层结构相同,D 的单质与A 的单质在不同条件下反应,可生成D2A或D2A2。请回答
(1)写出元素符号A: ,B: ,C: 。
(2)D2A的电子式 ,
(3)D2A2的化学式 ,灼烧该化合物火焰呈 色。
(4)C在元素周期表中的位置是 ,其原子结构示意图为 。
(5)比较A、B简单氢化物的沸点 ;原因 。
拓展培优
21.下列每组物质发生转化时所克服的作用力属于同种类型的是
A.碘和干冰的升华 B.氯化钠的熔化与冰的融化
C.氯化氢和酒精溶于水 D.二氧化硅和生石灰的熔化
22.下列说法正确的有几句( )
①离子键与共价键的本质都是静电作用 ②任何物质中都存在化学键 ③氢键是极弱的化学键 ④离子键就是阴、阳离子之间的静电吸引力 ⑤活泼金属与活泼非金属化合时能形成离子键 ⑥任何共价键中,成键原子成键后均满足稳定结构 ⑦验证化合物是否为离子化合物的实验方法是可以看其熔化状态下能否导电 ⑧两种非金属元素形成的化合物不可能含有离子键 ⑨化学键断裂,一定发生化学变化
A.1 B.2 C.3 D.4
23.下列关于化学键的叙述:①化学键只存在于分子之间;②两个非金属元素原子间只能形成共价键;③化学键是一种静电作用;④化学键是相邻原子之间强烈的相互吸引;⑤离子化合物可能含有共价键;⑥共价化合物中可能含有离子键;⑦金属元素和非金属元素之间只能形成离子键。正确的共有几项
A.5 B.4 C.3 D.2
24.已知A、B、C、D、E五种短周期主族元素的原子序数依次增大,A是元素周期表中原子半径最小的,C与A同主族;A与B、D、E所形成的常见化合物在常温下均呈气态,在周期表中D与E左右相邻,B的最高价氧化物的水化物与其氢化物反应生成盐,且B的核电荷数与E的最外层电子数相同。请回答下列问题:
(1)C的离子结构示意图是 。
(2)A、B、E可组成一种化合物,其原子个数之比为4:1:1,该化合物中存在的化学键类型 。
(3)D2E2分子的结构式为 ;C与D同主族短周期元素原子形成个数比为1:1的化合物,其电子 式 。
(4) BE3在常温下是一种淡黄色的液体,遇水即发生水解可生成一种具有漂白性的物质和一种有刺激性气味气体,写出该反应的方程式 ;
(5)下列事实能证明D与E非金属性强弱的是 (选填字母序号)。
A.常温下,D的单质呈固态,E的单质呈气态
B.E的氢化物的稳定性强于D的氢化物
C.E与D形成的化合物中,D呈正价
D.E的氢化物的沸点高于D的氢化物
25.短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大,且只有C为金属元素。A、C位于同一主族,B的最外层电子数是次外层的3倍,B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等。请回答下列问题:
(1)D 在元素周期表中的位置是 ,其最高价氧化物对应水化物的名称为 。
(2)A、B、C三种元素组成的化合物的电子式为 ,其中含有的化学键类型为 ;该化合物与 D 单质发生化学反应的离子方程式为 。当反应中转移0.2 mol电子时,参加反应的D单质的体积(标准状况)为
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专题5 微观结构与物质的多样性
第二单元 微粒之间的相互作用力
第2课时 化学键、分子间作用力
教学目标
1.掌握化学键的概念。
2.知道分子间作用力、氢键与物质性质的关系。
重点和难点
重点:理解分子间作用力和氢键存在于物质的分子之中,但二者都不属于化学键。
难点:掌握化学键、分子间作用力和氢键的比较。
◆知识点一 化学键
1、概念:物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用叫做化学键。
2、类型:离子键和共价键是两种常见的化学键。
即学即练
1.下列既有共价键的断裂,又有离子键的形成的是
A.盐酸和氢氧化钠溶液反应 B.氯化氢气体溶解于水
C.氯化氢气体遇到氨气产生“白烟” D.电解熔融氯化钠
【答案】C
【详解】A.盐酸和氢氧化钠溶液反应生成水和氯化钠,反应中H+和OH-结合形成H2O(共价键形成),但HCl和NaOH在溶液中已完全离解为离子,反应过程没有新的共价键断裂,且生成的Na+和Cl-仍以离子形式存在,未形成新的离子键,A错误;
B.氯化氢溶解于水时,HCl分子离解为H+和Cl-,断裂了共价键,但此过程未形成新的化学键(如离子键),仅涉及物理溶解,B错误;
C.氯化氢与氨气反应生成NH4Cl固体,HCl和NH3中的共价键断裂,同时和Cl-通过离子键结合形成离子晶体,此过程既有共价键断裂,又有离子键形成,C正确;
D.电解熔融NaCl时,Na+和Cl-的离子键被破坏,生成Na(含金属键)和Cl2(含共价键),未涉及共价键的断裂,仅有离子键的断裂,D错误;
故选C。
2.下列物质中,既含有离子键又含有极性共价键的盐是
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.NaOH是离子化合物,Na+与OH-之间以离子键结合;在OH-中H、O原子之间以离子键结合,但属于碱而非盐,A不符合题意;
B.Na2SO4是盐,含有Na+与的离子键,内部S与O之间为极性共价键,B符合题意;
C.CaCl2是盐,仅含Ca2+与Cl-的离子键,无共价键,C不符合题意;
D.Na2O2是离子化合物,2个Na+与之间以离子键结合;在中2个O原子之间以非极性共价键结合,D不符合题意;
故选B。
3.下列物质中,所含化学键的类型与KHS完全相同的是
A. B.NaOH C. D.
【答案】B
【详解】A.含离子键(钠离子和过氧根离子间)和O-O非极性共价键,共价键类型与KHS不同,A不符合题意;
B.NaOH含离子键(钠离子和氢氧根离子间)和O-H极性共价键,键类型与KHS完全一致,符合条件,B符合题意;
C.仅含离子键,无共价键,C不符合题意;
D.为共价化合物,仅含共价键,D不符合题意;
故选B。
◆知识点二 分子间作用力
1.概念
分子间存在着将分子聚集在一起的作用力,叫做分子间作用力。
如:要使水分解,需要先破坏水分子内部存在的共价键;若使液态水汽化,需要加热克服水分子之间存在的分子间作用力;二者相比较,难易程度是使水分解大于使液态水汽化。
2.主要特征
①广泛存在于分子之间;
②分子间作用力比化学键弱得多;
③由分子构成的物质,其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要由分子间作用力的大小决定。
3.氢键
(1)氢键是一种特殊的分子间作用力。水分子之间的氢键是一个水分子中的氢原子与另一个水分子的氧原子间形成的分子间作用力。
(2)水分子之间的氢键对水的物理性质的影响:
①水的熔、沸点较高。
②水的比热容较大。
③水结成冰后,密度变小。
特别提醒
化学键、分子间作用力和氢键的比较
相互作用
化学键
分子间作用力
氢键
存在范围
相邻原子(离子)之间
分子之间
某些氢化物分子之间如H2O等
作用力比较
强
很弱
比化学键弱,比分子间作用力强
影响范围
物质的物理性质及化学性质
物质的物理性质
物质的物理性质
即学即练
1.下列说法正确的是
A.碘晶体受热转变成碘蒸气,破坏了碘原子间的化学键
B.将某种化合物溶于水,若能导电说明这种化合物是离子化合物
C.受热分解生成和,既破坏了离子键,也破坏了共价键
D.只含有共价键的物质是共价化合物
【答案】C
【详解】A.碘晶体受热转变成碘蒸气,吸收的热量用于克服碘分子间的范德华力,A错误;
B.将某种化合物溶于水,若能导电不能说明这种化合物是离子化合物,如HCl溶于水能导电,但HCl是共价化合物,B错误;
C.受热分解生成和,既破坏了离子键,也破坏了中的共价键,C正确;
D.只含有共价键的物质可能是单质,如H2中只含共价键,D错误;
故选C。
2.Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Q与Z同主族,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是
A.单质氧化性:Q<Z B.最高价含氧酸的酸性:Z>Y
C.简单氢化物的沸点:Z>Q D.熔点:X的单质>X的氧化物
【答案】B
【详解】根据分析可知,Q为O元素,X为Al元素,Y为Si元素,Z为S元素,则
A.主族元素同周期从左向右非金属性逐渐增强,同主族从上到下非金属性逐渐减弱,则单质氧化性:S<O,故A错误;
B.非金属性越强最高价含氧酸的酸性越强,S的非金属性强于Si,则最高价含氧酸的酸性:S>Si,故B正确;
C.Q的简单氢化物分子间含有氢键,导致其沸点较高,则简单氢化物的沸点:S<O,故C错误;
D.Al的熔点低于氧化铝的熔点,故D错误;
故选B。
3.下列说法正确的是
A.干冰的升华过程中,需克服共价键和分子间作用力
B.NH4Cl属于离子化合物,该物质中只存在离子键
C.在N2、CO2和CaCl2中,都存在共价键
D.Na2O2露置于潮湿空气中既有旧离子键和共价键的破坏,又有新离子键和共价键的形成
【答案】D
【详解】A.干冰升华,固态二氧化碳变为气态二氧化碳,只需克服分子间作用力,不需要克服共价键,A错误;
B.NH4Cl属于离子化合物,该物质中存在离子键和共价键,B错误;
C.在N2、CO2 都存在共价键,CaCl2中只有离子键,C错误;
D.Na2O2露置于潮湿空气中会与水反应生成氢氧化钠,也会与二氧化碳反应生成碳酸钠,既有旧离子键和共价键的破坏,又有新离子键和共价键的形成,D正确;
故选D。
一、分子间作用力(范德华力)及其对物质性质的影响
1、定义
把分子聚集在一起的作用力,叫做分子间作用力,又称范德华力
2、 证明分子间作用力的存在
降低气体的温度时,气体分子的平均动能逐渐减小。随着温度降低,分子间的距离逐渐减小,最后凝聚在一起,形成液态或固体。在这个过程中,分子由不规则运动的混乱状态转变为有规则排列,这个事实证明分子间存在着相互作用
3、主要特征
①广泛存在于分子之间
②只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力,如固体和液体物质中
③分子间作用力的能量远远小于化学键
④由分子构成的物质,其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要由分子间作用力的大小决定
4、范德华力对物质性质的影响
范德华力影响物质的物理性质,主要包括熔点、沸点。一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子量越大,范德华力越大,克服范德华力所需消耗的能量越大,物质的熔、沸点就越高
实践应用
1.下列说法正确的是
A.MgF2晶体中的化学键是共价键
B.某物质在熔融态能导电,则该物质中一定含有离子键
C.N2和Cl2两种分子中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
D.干冰溶于水生成碳酸的过程只需克服分子间作用力
【答案】C
【详解】A.MgF2晶体中的化学键是离子键,故A错误;
B.某物质在熔融态能导电,比如金属熔融态能导电,但金属物质中一定不含有离子键,故B错误;
C.N2和Cl2两种分子中,每个原子的核外最外层都有8电子稳定结构,故C正确;
D.干冰溶于水生成碳酸的过程破坏了范德华力和共价键,故D错误。
综上所述,答案为C。
2.下列说法正确的是
A.离子晶体中一定存在离子键,分子晶体中一定存在共价键
B.Na投入到水中,有共价键的断裂与形成
C.N2和NCl3两种化合物中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
D.常温常压下,H2O与NH3的状态不同可以说明H2O的热稳定性更好
【答案】B
【详解】A.分子晶体中不一定存在共价键,如稀有气体中不含化学键,故A错误;
B.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,水中H-O键断裂,并形成H-H键,故B正确;
C.N2中N原子之间形成三键,达到8电子稳定结构,但是N2属于单质,NCl3中N和Cl之间各共用一对电子,两者均具有8电子稳定结构,故C错误;
D.H2O与NH3都属于分子晶体,它们在常温常压下的状态与分子间作用力有关,与共价键无关,所以与热稳定性无关,故D错误;
答案选B。
3.下列说法中,能用键能的大小作为主要依据来解释的是
A.常温常压下,氯单质呈气态,而溴单质呈液态
B.硝酸是挥发性酸,而硫酸是难挥发性酸
C.稀有气体一般较难发生化学反应
D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定
【答案】D
【详解】A.常温常压下,氯单质呈气态,而溴单质呈液态是由于Cl2的相对分子质量小于Br2的,导致Cl2的分子间作用力小于Br2,与化学键无关,A不合题意;
B.硝酸的分子间作用力小,沸点低,是挥发性酸,硫酸的分子间作用力大,沸点高,是不挥发性酸,与键能无关,B不合题意;
C.稀有气体为单原子分子,原子都形成稳定结构,稀有气体一般难于发生化学反应,与键能无关,C不合题意;
D.氮气分子中N≡N的键能很大,比氧气分子中的O=O键能大,分子很稳定,故空气中氮气的化学性质比氧气稳定,与键能有关,D符合题意;
故答案为:D。
二、氢键及其对物质性质的影响
1、氢键的形成
当氢原子与非金属性很大的F、O、N原子形成H—F、H—O、H—N共价键时,由于F、O、N的非金属性比氢大得多,致使这些共价键的电子对会强烈的偏向F、O、N原子的一边,会使F、O、N原子带有“少量的负电荷”,而氢原子带有“少量的正电荷”
2、氢键的定义
由已经与非金属性很强的原子(N、O、F)形成共价键的氢原子(如:水分子中的氢)与另一个分子中非金属性很强的原子(如:水中的氧)之间的作用力。氢键是比分子间作用力强的分子间作用,但它不是化学键,仍属于分子间作用力的范畴
3、 氢键表示方法
X—H…Y(X、Y可相同或不同,一般为F、O、N)“—”表示共价键,“…”表示氢键
如:HF 分子间的氢键可表示为:F—H…F—H
4、氢键对物质性质的影响
①分子间有氢键的物质熔化或汽化时,除了要克服纯粹的分子间作用力外,还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键,所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高。如:HF、H2O、NH3沸点反常
②溶解性:若溶质分子和溶剂H2O分子之间可以形成氢键,则物质的溶解度增大
如:NH3极易溶于水就是因为NH3分子与H2O分子之间形成氢键,还有水以乙醇可以任意比例互溶
实践应用
1.下列关于化学键的说法中正确的是
A.化学键是一种分子之间的作用力
B.化学键包括离子键、共价键、氢键
C.化学键可以使离子相结合,也可以使原子相结合
D.化学反应过程中,反应物一定有共价键断裂
【答案】C
【详解】A.化学键是相邻原子或离子之间的强烈的相互作用,分子间作用力为范德华力,故A错误;
B.氢键属于分子间作用力,化学键包含离子键、共价键、金属键,故B错误;
C.化学键是相邻原子或离子之间的强烈的相互作用,所以化学键可以使离子相结合,也可以使原子相结合,故C正确;
D.化学反应过程中,可能只是断裂离子键,如电解熔融的氯化钠,故D错误;
故选C。
2.下列说法不正确的是
A.ⅠA族与ⅦA族元素彼此可形成离子化合物,也可形成共价化合物
B.化学键可存在于相邻的原子之间,也可存在于相邻的分子之间
C.共价键可存在于共价化合物中,也可存在于单质分子中
D.离子化合物中可能有极性共价键,也可能有非极性共价键
【答案】B
【详解】A.ⅠA族与ⅦA族元素彼此可形成离子化合物例如氯化钠,也可形成共价化合物例如氯化氢,A正确;
B. 化学键可存在于相邻的原子之间,但分子之间没有化学键、分子间可存在于分子间的作用力,B不正确;
C. 共价键可存在于共价化合物中例如二氧化硅、氯化氢等,也可存在于单质分子中例如氯气、金刚石等,C正确;
D. 离子化合物中可能有极性共价键例如氢氧化钠等强碱、氯化铵等含有多核离子的盐,也可能有非极性共价键例如过氧化钠,D正确;
答案选B。
3.有四个系列同族元素的物质,101.3 kPa 时测定的部分沸点(℃)数据如下表所示:
①
He -268.8
Ne-249.5
(a)-185.8
Kr-151.7
②
F2 -187.0
Cl2 -33.6
(b)58.7
I2
③
(c)
HCl-84.0
HBr -67.0
HI
④
CH4 -161.0
SiH4 -112.0
GeH4 -90.0
(d) -52.0
对应表中内容,下列叙述中正确的是
A.系列①物质均为非金属单质,都含有共价键
B.系列②物质的沸点逐渐升高是因为共价键越来越牢固
C.系列③物质的还原性依次减弱
D.沸点顺序:(c) >HI
【答案】D
【详解】A.系列①物质为稀有元素的单质,单原子分子,分子内不存在共价键,A错误;
B.系列②物质的沸点逐渐升高是因为分子间作用力,与共价键无关,B错误;
C.HX的还原性随核电荷数的递增,还原性增强,C错误;
D.(c)是HF,和HI都是分子晶体,相对分子质量越大,则分子间作用力越大,沸点越高,但由于HF分子间存在氢键,沸点异常较高,则沸点:(c)>HI,D正确;
故选:D。
三、化学键与化学反应
1、化学键与化学反应:旧化学键的断裂和新化学键的形成是化学反应的本质,是反应中能量变化的根本
2、物质的溶解或熔化与化学键变化
(1)离子化合物的溶解或熔化过程:离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子,离子键被破坏
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴、阳离子,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等
③某些共价化合物溶于水后,其分子内的共价键不被破坏,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
(3)单质的溶解过程:某些活泼的非金属单质溶于水后,能与水反应,其分子内的共价键被破坏,如Cl2、F2等
3、化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响:金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高,就是因为其中的共价键很强,破坏时需消耗很多的能NaCl等部分离子化合物,也有很强的离子键,故熔点也较高
(2)对化学性质的影响:N2分子中有很强的共价键,故在通常状况下,N2很稳定,H2S、HI等分子中的共价键较弱,故它们受热时易分解
4、化学键的存在
5、键的强弱与成键粒子的关系
(1)离子键的强弱与阴、阳离子半径大小以及电荷数的多少有关。离子半径越小,电荷数越多,其离子键的作用就越强
(2)共价键的强弱与成键双方原子核间距有关。原子半径越小,原子间核间距就越小,共价键就越牢固,作用就越强
(3)离子键的强弱影响该离子化合物的熔、沸点、溶解性等;共价键的强弱往往会影响分子的稳定性或一些物质熔、沸点的高低
实践应用
1.下列过程中化学键被破坏的是
①碘升华②溴蒸气被木炭吸附③酒精溶于水④HCl气体溶于水⑤MgCl2溶解于水
A.全部 B.②③④⑤ C.④⑤ D.⑤
【答案】C
【详解】①碘升华是碘固体变为碘气体,化学键没有破坏,破坏了范德华力;②溴蒸气被木炭吸附,没有破坏化学键,破坏了范德华力;③酒精溶于水形成酒精水溶液,没有破坏化学键;④HCl气体溶于水,在水的作用下电离出氢离子和氯离子,破坏了化学键;⑤MgCl2溶解于水,破坏了离子键,因此化学键被破坏的是④⑤,故C符合题意。综上所述,答案为C。
2.下列解释正确的是
A.H2O很稳定是因为水分子之间存在氢键
B.NaCl固体熔化时破坏离子键,干冰熔化时破坏共价键
C.卤素单质从上到下熔沸点升高是因为它们的组成和结构相似,从上到下其摩尔质量增大,分子间的范德华力增大
D.液氨常用作制冷剂是因为NH3极易溶解于水
【答案】C
【详解】A.H2O很稳定是因为H-O键能较大,不易断裂,与分子间的作用力氢键无关,A错误;
B.NaCl固体熔化时破坏离子键,干冰熔化时破坏分子间的作用力,不会破坏共价键,B错误;
C.卤素单质均属于分子晶体,从上到下其摩尔质量增大,分子间的范德华力增大,熔沸点依次升高,C正确;
D.液氨常用作制冷剂是因为氨易液化,液氨气化过程中会吸收大量的热,D错误;答案选C。
3.下列说法不正确的是( )
A.AlCl3在溶解过程中有共价键被破坏
B.由分子构成的物质,均存在共价键
C.DNA中的碱基互补配对和羊毛制品水洗再晒干后变形都与氢键有关
D.SnH4的沸点比SiH4高是因为SnH4之间的分子间作用力更大
【答案】B
【详解】A.AlCl3是共价化合物,在溶解过程中有共价键被破坏形成铝离子和氯离子,故A正确;
B.稀有气体是由分子构成的物质,但稀有气体属于单原子分子,不存在化学键,故B错误;
C.DNA中含有O元素、N元素,其电负性较大,DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的,羊毛的主要成分为蛋白质,蛋白质分子中含有O元素、N元素,与水分子之间形成氢键,破坏了蛋白质的螺旋结构,所以羊毛制品水洗再晒干后变形与氢键有关,故C正确;
D.SnH4和SiH4都属于分子结晶且SnH4的相对分子质量大于SiH4,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高,SnH4的沸点比SiH4高,故D正确;答案选B。
考点一 化学键
【例1】已知反应,下列说法正确的是
A.离子化合物可能含有共价键
B.该反应只涉及极性共价键的断裂和生成
C.由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D.用电子式表示的形成为
【答案】A
【详解】A.含有离子键的化合物为离子化合物,只含有共价键的化合物为共价化合物,则离子化合物可能含有共价键,A项正确;
B.氯化铵是由氨气和氯化氢化合而成的离子化合物,其中铵根离子和氯离子之间是离子键,氮原子和氢原子是共价键,则该反应涉及极性共价键的断裂和离子键、极性共价键的生成,B项错误;
C.由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物,如氯化铵,C项错误;
D.用电子式表示HCl的形成为:,D项错误;答案选A。
解题要点
1、 化学键
(1)定义:相邻原子间的强相互作用称为化学键。
(2)化学反应的实质
化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学变化中还伴随着能量的变化,旧化学键断裂需要吸收能量,新化学键形成会释放能量。
注意:(1)化学键中的相互作用是“吸引”和“排斥”相平衡的一种结果,不能理解为相互吸引。
(2)在化学反应的过程中只是原子间的结合方式发生了改变,而原子的种类和个数不会改变。
【变式1-1】为原子序数依次增大的短周期主族元素,且的主族序数等于的主族序数之和;的最外层电子数比层电子数多一个;与可形成原子数之比为的分子。下列说法错误的是
A.简单离子半径:
B.W与X能形成含有非极性键的化合物
C.受到氢键的影响,最简单氢化物的稳定性:
D.W、X、Y三种元素组成的化合物溶于水可能仅破坏共价键
【答案】C
【详解】A.电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,简单离子半径:X(N3-)>Y(O2-)>Z(Al3+),故A正确;
B.W与X可以能形成N2H4,其为含有非极性键的化合物,故B正确;
C.氢键影响熔、沸点,不影响氢化物的稳定性,氢化物的稳定性与元素非金属性强弱有关,故C错误;
D.W(H)、X(N)、Y(O)三种元素组成的化合物NH3•H2O溶于水电离出铵根和氢氧根,共价键被破坏,故D正确;
故选C。
【变式1-2】下列分子的结构式、化学键类型、空间构型的说法均正确的有
分子化学式
结构式
化学键类型
空间构型
A
HClO
H—Cl—O
极性键
直线形
B
CO2
O=C=O
极性键
直线形
C
H2O
H—O—H
非极性键
直线形
D
CH4
H—H—C—H—H
非极性键
正方形
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.HClO是共价分子,结构式为H—O—Cl,含极性键,分子呈V形,故A错误;
B.二氧化碳是共价分子,结构式为O=C=O,含极性键,分子呈直线形,故B正确;
C.水是共价分子,结构式为H—O—H,含极性键,分子呈V形,故C错误;
D.甲烷是共价分子,结构式为,含极性键,分子呈正四面体形,故D错误;
故选B。
考点二 化学键与物质性质
【例2】下列有关微粒之间相互作用的说法正确的是
A.含有离子键的化合物一定是离子化合物,含有共价键的化合物一定是共价化合物
B.升华时破坏了共价键
C.只由非金属元素形成的化合物不可能含有离子键
D.属于共价化合物,溶于水能电离出和,破坏共价键
【答案】D
【详解】A.含有共价键的化合物也可能是离子化合物,如NH4Cl,A错误;
B.I2升华破坏的是分子间作用力,B错误;
C.只有非金属元素形成的化合物也可能是离子化合物,含有离子键,如NH4Cl,C错误;
D.HCl是共价化合物,溶于水可以电离出H+和Cl-,破坏的是H-Cl共价键,D正确;
答案选D。
解题要点
化学键与物质的性质
(1) 化学键与熔、沸点之间的关系
①有些物质熔化时,需要破坏化学键,消耗较多的能量,所以它们的熔、沸点较高,如氯化钠、金刚石、二氧化硅等。
②有些物质熔化时,不需要破坏化学键,消耗较少的能量,所以它们的熔、沸点较低,如氧气、氮气、一氧化碳等。
(2) 化学键与物质的稳定性的关系
有些物质中的化学键很强,很难被破坏,化学性质很稳定,如氮气等。
(3) 极性键与非极性键
不同元素的两个原子形成共价键时,它们吸引共用电子的能力不同,共用电子将偏向吸引电子能力较强的一方,所形成的共价键是极性共价键,简称极性键。同种元素的两个原子形成共价键时,它们吸引共用电子的能力相同,所形成的共价键是非极性共价键,简称非极性键。
【变式2-1】下列各组物质中,化学键类型相同、固体熔化时破坏的作用力也相同的是
A.Na2O、Na2O2 B.MgCl2、(NH4)2SO4
C.CO2、SiO2 D.CO2、CH4
【答案】D
【详解】A.Na2O只含有离子键,Na2O2含有离子键和非极性键,化学键类型不同,A错误;
B.MgCl2只含有离子键,(NH4)2SO4含有离子键和极性键,化学键类型不同,B错误;
C.CO2、SiO2都只含有共价键,CO2固体熔化时破坏范德华力,SiO2固体熔化时破坏共价键,C错误;
D.CO2、CH4都只含有共价键,CO2、CH4固体熔化时破坏范德华力,D正确;
故选D。
【变式2-2】下表是元素周期表的一部分,请按要求回答问题:
(1)元素①~⑦中,原子半径最大的是 (填元素符号)。元素⑦的最高价氧化物对应的水化物的化学式是 。
(2)元素⑤与⑦形成的离子化合物电子式是 。元素①与⑦形成的化合物溶解时破坏的化学键的类型是 。
(3)元素④在周期表中的位置是 。元素⑤与⑥的最高价氧化物的水化物中,碱性较强的是 (填化学式)。
(4)元素②与③的+2价氧化物均为汽车尾气的主要成分,两者在一定条件下反应生成的气体可参与大气循环。写出该反应的化学方程式,并用双线桥法标出该反应电子转移的方向和数目: 。
【答案】(1) (2) 共价键
(3) 第二周期ⅥA族 NaOH (4)
【详解】(1)一般而言,电子层数多的半径大,当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则元素①~⑦中,原子半径最大的是Na。元素⑦即Cl元素,其最高价氧化物对应的水化物的化学式为。
(2)元素⑤(Na)与⑦(Cl)形成的离子化合物为NaCl,其电子式为。元素①(H)与⑦(Cl)形成的化合物为HCl,溶解时H-Cl键被破坏,化学键的类型为共价键。
(3)元素④为O,O为8号元素,在周期表中的位置是第二周期ⅥA族。
(4)元素②与③的+2价氧化物为CO、NO,两者在一定条件下反应生成的CO2、N2可参与大气循环,反应的化学方程式为,可用双线桥法标出其中电子转移的方向和数目:。
考点三 物质变化过程中化学键是否被破坏的判断
【例3】下列物质溶于水,仅破坏共价键的是
A.乙醇溶于水 B.溶于水 C.溶于水 D.溶于水
【答案】D
【详解】A.乙醇溶于水,破坏了水之间的氢键,形成了水和酒精之间的新氢键,A错误;
B.溶于水,破坏离子键,B错误;
C.溶于水,氧气溶于水为物理变化,没有化学键的断裂,C错误;
D.溶于水仅破坏共价键,D正确;
故选D。
解题要点
1、离子化合物
离子化合物在溶解或熔化过程中,离子键被破坏,发生电离,生成阴、阳离子。
2、共价化合物
【变式3-1】下列变化过程中,只破坏共价键的是
A.I2升华 B.NaCl颗粒被粉碎
C.HCl溶于水得盐酸 D.NH4Cl晶体加热分解
【答案】C
【详解】A. I2升华破坏的是分子间作用力,共价键没有破坏,A不符合题意;
B.NaCl颗粒被粉碎破坏的是离子键,B不符合题意;
C.HCl是共价化合物,溶于水在水分子的作用下电离成H+和Cl-,破坏的是共价键,C符合题意;
D.NH4Cl晶体加热分解产生的氨气和HCl气体,分解过程中既破坏了离子键又破坏了共价键,D不符合题意;
答案选C。
【变式3-2】下列叙述中,不正确的是
A.HCl溶于水时要破坏离子键
B.CCl4和NH3都是只含有极性键的共价化合物
C.Na2O2是含有非极性键的离子化合物
D.CaO和NaCl晶体熔化时要破坏离子键
【答案】A
【详解】A.HCl为分子晶体,溶于水破坏共价键,故A错误;
B.CCl4中含有C-Cl极性键,NH3中含有N-H极性键,则CCl4和NH3都是只含有极性键的共价化合物,故B正确;
C.Na2O2含有离子键和O-O非极性键,是含有非极性键的离子化合物,故C正确;
D.CaO和NaCl是离子晶体,存在离子键,晶体熔化时要破坏离子键,故D正确。
故选:A。
考点四 分子间作用力
【例4】已知可直接把氧化为,下列说法正确的是
A.的阴、阳离子个数比为
B.气体在时液化是因为破坏了共价键
C.中和之间通过静电引力结合在一起
D.该反应同时有离子键、极性共价键、非极性共价键的断裂
【答案】D
【详解】A.阴离子为,阴、阳离子个数比为1:2,A错误;
B.气体在时液化,分子无变化,分子间的间隔变小,共价键未被破坏,B错误;
C.中和之间通过静电作用(包括静电引力和静电斥力)结合在一起, C错误;
D.该反应同时有离子键(和之间)、极性共价键(的S与O之间)、非极性共价键(的两个O之间)的断裂,D正确;
故选D。
解题要点
基本规律
(1)分子间存在一种把分子聚集在一起的作用力,叫做分子间作用力,又称范德华力。
(2)由分子构成的物质,其熔、沸点等物理性质主要由分子间作用力大小决定。组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。
【变式4-1】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,四种元素形成的某种化合物(如图所示)是一种优良的防龋齿剂(可用于制含氟牙膏),其中W、X位置相邻,Z元素的内层电子数之和为最外层电子数的2倍。下列说法错误的是
A.Z的最高价氧化物对应的水化物为中强酸
B.W、Y形成的化合物Y2W在熔融状态下能够导电
C.X、Y形成的化合物为强电解质
D.X、W、Z对应的单质熔沸点:X>W>Z
【答案】D
【详解】A.Z的最高价氧化物对应的水化物为磷酸,磷酸为中强酸,A正确;
B.W、Y形成的化合物Y2W(Na2O)为活泼金属和活泼非金属形成的离子化合物,在熔融状态下能够导电,B正确;
C.X、Y形成的化合物为NaF,属于强电解质,C正确;
D.氧气、氟气和磷单质均为分子晶体,通常磷单质呈固态、氧气和氟气呈气态,所以X、W、Z对应的单质熔沸点最高的是Z(磷),D错误;
答案为D。
【变式4-2】几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表。下列叙述正确的是
元素符号
X
Y
Z
W
Q
原子半径
160
143
70
66
102
主要化合物
+2
+3
+5、—3
—2
+6、—2
A.X、Y元素的金属性X<Y
B.一定条件下,W单质与Q的常见单质直接生成QW3
C.Z的最高价氧化物对应的水化物是一种弱酸
D.氢化物的沸点H2W>H2Q
【答案】D
【详解】A.同周期元素,从左到右金属性依次减弱,则镁元素的金属性强于铝元素,故A错误;
B.一定条件下,硫单质在氧气在燃烧只能生成二氧化硫,不能生成三氧化硫,故B错误;
C.氮元素的最高价氧化物对应的水化物是硝酸,硝酸是强酸,故C错误;
D.水分子间能形成氢键,硫化氢分子间不能形成氢键,水分子间的作用力强于硫化氢,则水的沸点高于硫化氢,故D正确;
故选D。
考点五 氢键
【例5】下列叙述正确的有
①氢键是共价键的一种
②某化合物在熔融态时能导电,则该化合物一定是离子化合物
③单质分子中不存在化学键,化合物的分子中才存在化学键
④离子化合物中一定含有离子键,共价化合物中一定没有离子键
⑤H、D、T互为同位素,、、互为同素异形体
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
【答案】B
【详解】①氢键属于分子间作用力,不属于化学键,①错误;
②共价化合物在熔融态以分子存在,离子化合物在熔融态以离子存在,所以某化合物熔融态能导电,该化合物一定是离子化合物,②正确;
③单质分子中可能存在化学键,如H2存在氢原子之间的共价键,也可能不存在化学键,如稀有气体中没有化学键,化合物的分子一定存在化学键,③错误;
④离子化合物是通过离子键相互作用而形成的,所以离子化合物中一定含有离子键,共价化合物通过共价键相互作用而形成的,所以共价化合物中一定含有共价键,④正确;
⑤H、D、T互为同位素,、、为同种单质,不是同素异形体,⑤错误;
所以②④正确,故选B。
解题要点
(1)定义:HF、H2O、NH3 的沸点在同族有反常现象,是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用,这种相互作用叫氢键 。
(2)氢键不是化学键,通常把氢键看作是一种特殊的分子间作用力。氢键比化学键强,比范德华力弱。
(3)分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高,水分子间的氢键可使其密度在固态时低于液态时的密度。
【变式5-1】下列说法正确的是
A.干冰熔化时破坏了共价键
B.液态HI受热分解过程中,只破坏分子间作用力
C.水在液态时,除了单个水分子,还有几个水分子通过氢键结合而形成的缔合水分子(H2O)n的存在
D.NaHSO4溶于水时,离子键被破坏,共价键不受影响
【答案】C
【详解】A.干冰熔化时只破坏了分子间作用力,未破坏共价键,A错误;
B.液态HI受热分解过程中会生成氢气和碘单质,破坏了分子间作用力和共价键,B错误;
C.水分子间可形成氢键,故液态水中存在缔合水分子,C正确;
D.NaHSO4溶于水电离成钠离子、氢离子、硫酸根离子,故不仅离子键被破坏,有共价键也有被破坏,D错误;
故选C。
【变式5-2】按要求回答下列问题(请用序号填空)
I、下列各物质中①He;②NH3;③H2O2;④CaO;⑤C(金刚石);⑥Na2O2;⑦Al2O3;⑧MgCl2;⑨KOH;
既含离子键又含共价键的物质是 ;属于碱性氧化物的是 ;不存在化学键的物质是 ;分子间可形成氢键的是 。
Ⅱ、请将所选下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上(每一项只填写一种最主要的方法)。
①溶解 ②蒸馏 ③干馏 ④分馏 ⑤电解 ⑥萃取 ⑦过滤
(1)将海水淡化 ;
(2)从海水得到的无水MgCl2中提取金属镁 ;
(3)从海水提溴获得的溴水中,用苯提取溴单质 。
【答案】 ⑥⑨ ④ ① ②③ ② ⑤ ⑥
【详解】I、①He是单原子分子,不含化学键;
②NH3是共价化合物,只含有共价键,分子间可形成氢键;
③H2O2是共价化合物,只含有共价键,分子间可形成氢键;
④CaO是离子化合物,只含有离子键,属于碱性氧化物;
⑤C(金刚石)属于原子晶体,只含有共价键;
⑥Na2O2属于离子化合物,既含有离子键又含有共价键,不属于碱性氧化物;
⑦Al2O3是离子化合物,只含有离子键,属于两性氧化物;
⑧MgCl2是离子化合物,只含有离子键;
⑨KOH属于碱,既含有离子键又含有共价键;
综上所述,既含离子键又含共价键的物质是⑥⑨;属于碱性氧化物的是④;不存在化学键的物质是①;分子间可形成氢键的是②③。
Ⅱ、①溶解 蒸馏 ③干馏 ④分馏 电解萃取 ⑦过滤
(1)将海水淡化可以用蒸馏法,故填②;
(2)从海水得到的无水MgCl2中提取金属镁,工业上通过电解熔融的氯化镁得以实现,故填⑤;
(3)溴易溶于苯而不易溶于水,故从溴水中提取溴单质可以用苯萃取,故填⑥。
基础达标
1.科技创新引领我国走向科技强国之路。下列说法不正确的是
A.C919大型客机机身采用的铝锂合金比纯金属铝的硬度更大
B.清华科研团队研发“太极”光芯片推动人工智能算力革新,芯片的主要成分是
C.“天和”核心舱用的镁合金涂层中自愈缓蚀剂2-巯基苯并噻唑属于有机化合物
D.我国科研人员通过元素替代等方法,使用二氧化钛高效光解制取,该过程涉及极性键的断裂
【答案】B
【详解】A.铝锂合金属于合金,合金的硬度通常比其成分金属更大,A正确;
B.芯片的主要成分是硅单质(Si),而非二氧化硅(SiO2),B错误;
C.2-巯基苯并噻唑含碳元素且结构复杂,属于有机化合物,C正确;
D.水分子中的O-H键为极性键,光解水时需断裂该键,D正确;
答案选B。
2.下列过程中共价键未被完全破坏的是
A.碘晶体升华 B.溴蒸气被木炭吸附
C.醋酸溶于水 D.氯化氢气体溶于水
【答案】C
【详解】A.碘升华是物理变化,破坏分子间作用力,I2分子内的共价键未被破坏,A不合题意;
B.溴蒸气被木炭吸附是物理吸附,Br2分子内的共价键未被破坏,B不合题意;
C.醋酸溶于水时部分电离,部分CH3COOH分子解离为CH3COO⁻和H⁺,但大部分仍以分子形式存在,共价键未被完全破坏,C符合题意;
D.HCl溶于水完全电离为H⁺和Cl⁻,共价键被完全破坏,D不合题意;
故答案为:C。
3.下列物质含有非极性键的是
A.HCl B. C. D.NaBr
【答案】C
【详解】A.HCl中H原子与Cl原子之间形成极性键,A不符合题意;
B.He为单原子分子,无化学键,B不符合题意;
C.F2中F原子之间形成非极性共价键,C符合题意;
D.NaBr中Na+与Br﹣通过离子键结合,D不符合题意;
故选C。
4.下列有关化学键的说法不正确的是
A.H2S分子中只含有极性共价键
B.KHSO4在水中电离时只破坏离子键
C.仅含有共价键的物质不一定是共价化合物
D.碘单质升华、凝华过程中化学键没有发生变化
【答案】B
【详解】A.H2S分子中H与S通过极性共价键结合,且分子中无其他类型的化学键,A正确;
B.KHSO4在水中电离生成K+和,进一步离解为H+和,需破坏离子键和共价键,B错误;
C.仅含共价键的物质可能是单质(如O2)或共价化合物(如CO2),C正确;
D.碘升华/凝华是物理变化,仅分子间作用力发生改变,I2分子内共价键未变化,D正确;
故选B。
5.化学键是一种强相互作用,它存在于
A.分子或原子团中的所有原子之间 B.构成物质的所有微粒之间
C.物质中近邻的原子或离子之间 D.分子之间
【答案】C
【详解】A.化学键是相邻原子或离子间的强相互作用,而非所有原子之间,A错误;
B.构成物质的微粒间可能仅有分子间作用力,如稀有气体分子,并非所有微粒间都有化学键,B错误;
C.化学键存在于物质中相邻(近邻)的原子或离子之间,如HCl中H与Cl形成共价键,NaCl中和间形成离子键,C正确;
D.分子之间的作用力一般为范德华力或氢键,它们并非化学键,化学键存在于物质中相邻(近邻)的原子或离子之间,D错误;
故选C。
6.下列物质中含有离子键的是
A. B. C. D.HCl
【答案】C
【详解】A.H2由两个H原子通过共价键结合,不含离子键,A错误;
B.CO2中C和O均为非金属,通过共价键结合,不含离子键,B错误;
C.MgCl2中Mg(金属)与Cl(非金属)通过电子转移形成Mg2⁺和Cl⁻,以离子键结合,C正确;
D.HCl中H和Cl均为非金属,通过共价键结合,不含离子键,D错误;
故选C。
7.下列说法正确的是
A.碘晶体受热转变成碘蒸气,吸收的热量用于克服碘原子间的化学键
B.固体溶于水,既破坏了离子键,也破坏了共价键
C.将某种化合物溶于水,若能导电说明这种化合物是离子化合物
D.只含有共价键的物质是共价化合物
【答案】B
【详解】A.碘晶体受热转变成碘蒸气,吸收的热量用于克服碘分子间的分子间作用力,不克服碘原子间的化学键,故A错误;
B.硫酸氢钠在溶液中电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,则硫酸氢钠固体溶于水时,既破坏了离子键,也破坏了共价键,故B正确;
C.氯化氢溶于水能电离出氢离子和氯离子,水溶液能导电,则将某种化合物溶于水,若能导电不能说明这种化合物是离子化合物,故C错误;
D.非金属单质氯气分子中含有共价键,则只含有共价键的物质不一定是共价化合物,故D错误;
故选B。
8.下列变化:①I2升华;②烧碱熔化;③NaCl溶于水;④HCl溶于水;⑤O2溶于水;⑥NH4HCO3受热分解。其中仅共价键被破坏的是
A.①④ B.①⑥ C.④ D.⑤⑥
【答案】C
【详解】①I2升华仅破坏分子间作用力,即范德华力;②烧碱熔化仅破坏离子键;③NaCl溶于水,仅破坏离子键;④HCl溶于水,仅破坏极性键;⑤O2溶于水仅破坏分子间作用力,即范德华力;⑥NH4HCO3受热分解,既破坏离子键,又破坏极性键;则仅破坏共价键的是④;
答案选C。
9.下列说法正确的有
A.硫酸氢钠晶体加热至熔融态破坏了离子键
B.干冰升华破坏了共价键
C.冰融化破坏了氢键和离子键
D.氯化氢溶于水破坏了离子键
【答案】A
【详解】A.硫酸氢钠加热至熔融态电离出钠离子和硫酸氢根离子,破坏了离子键,共价键不变,故A正确;
B.干冰升华是物理变化,不破坏共价键,破坏了分子间作用力(范德华力),故B错误;
C.冰→水属于状态变化,破坏了氢键和分子间作用力(范德华力),共价键未被破坏,故C错误;
D.氯化氢由分子构成,不含离子键,氯化氢溶于水破坏了共价键,故D错误;
故选A。
10.、、、、、六种短周期主族元素,其原子序数依次增大。是形成化合物种类最多的元素,、能形成两种液态化合物和,、同主族,元素的周期序数与主族序数相等。根据以上信息,回答下列问题:
(1)元素在周期表中的位置为 ,、、三种元素的原子半径由大到小顺序为 (用原子符号表示)。
(2)化合物、性质比较:热稳定性: ;沸点: (填“”或“”)。
(3)物质由、两种元素组成,的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,则分子的电子式为: ,将通入溴的四氧化碳溶液中,发生反应的化学方程式为 。
(4)的单质和化合物是一种用途很广的材料。写出单质与氧化铁高温加热制取铁的化学方程式: 。
(5)向溶液中通入适量的单质后,取少量反应后的溶液,往其中滴加少许淀粉溶液,现象是: 。
【答案】 第三周期ⅦA族 溶液变蓝
【详解】(1) F为:Cl,在元素周期表中的位置为:第三周期ⅦA族;B为:C,C为:O,E为:S,同周期主族元素的原子半径,从左向右递减,下周期半径大于上一周期,所以原子半径由大到小为:,答案为:第三周期ⅦA族;;
(2)O和S同主族,非金属性O>S,非金属性越强,简单氢化物越稳定,所以稳定性:;水可以形成分子间氢键,使其熔沸点升高,所以沸点:,答案为:;;
(3) 物质由、两种元素组成,的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,则为乙烯,其电子式为:;乙烯和溴的四氯化碳发生加成反应,化学方程式为:,答案为:;;
(4) D为:Al,与氧化铁高温加热发生铝热反应制取铁,反应的化学方程式为:;
(5) F为:Cl,氯气和碘化钾溶液发生氧化还原反应生成单质碘,单质碘遇淀粉变蓝,现象为:溶液变蓝,答案为:溶液变蓝。
综合应用
11.下列有关微粒之间作用力判断不正确的是
A.氯化氢中的H-Cl键:离子键 B.水中的H-O键:极性键
C.氯气中的Cl-Cl键:非极性键 D.冰块中的氢键:分子间作用力
【答案】A
【详解】A.氯化氢是共价化合物,由HCl分子构成,在HCl分子中,H和Cl通过极性共价键H-Cl结合,而不是通过离子键结合形成,A错误;
B.水分子中的H-O键由电负性差异较大的H和O原子形成,H-O属于极性共价键,B正确;
C.Cl2分子中两个Cl原子属于同种元素,因此Cl-Cl键属于非极性共价键,C正确;
D.冰块中的氢键是水分子间的相互作用力,属于分子间作用力,D正确;
故合理选项是A。
12.下列物质含有极性键的是
A.Na2O B.NH3 C.F2 D.KF
【答案】B
【详解】A.Na2O由Na+和O2-通过离子键结合,不含极性键,A错误;
B.NH3中N与H通过极性共价键结合,B正确;
C.F2中F与F通过非极性共价键结合,C错误;
D.KF由K+和F-通过离子键结合,不含极性键,D错误;
故选B。
13.下列说法正确的是
A.碘晶体受热转变成碘蒸气,吸收的热量用于克服碘原子间的共价键
B.溶于水的过程中有共价键的断裂和离子键的形成
C.加热融化时只破坏了该物质中的离子键
D.分子比分子稳定,因为分子间存在氢键
【答案】C
【详解】A.碘晶体受热转变成碘蒸气,碘分子不变,碘原子间的共价键没有断裂,吸收的热量用于克服分子间作用力,故A错误;
B.溶于水生成硫酸,硫酸是共价化合物,没有离子键的形成,故B错误;
C.加热融化时电离为Na+、,只破坏了该物质中的离子键,故C正确;
D.分子比分子稳定,因为分子内的H-O键比H-S键键能大,与氢键无关,故D错误;
选C。
14.CO2加氢转化为燃料是实现CO2减排的一个重要策略,我国科学家在调控CO2加氢反应的选择性方面取得新进展,其过程的示意图如下。下列说法不正确的是
A.H2O分子中化学键为离子键
B.该反应中有碳氢键形成
C.反应中既有化学键的断裂,也有化学键的生成
D.忽略反应条件,总反应为CO2+4H2=CH4+2H2O
【答案】A
【详解】A.为共价化合物,分子中化学键为极性共价键,A错误;
B.该反应中生成了甲烷,所以有C-H键生成,B正确;
C.化学反应过程中既有化学键的断裂,也有化学键的生成,C正确;
D.由图示可知反应物为和,生成物为和,故总反应为,D正确;
故选A。
15.下列说法正确的是
A.、、由气态到固态,是因为共价键越来越强
B.HI溶于水能电离出、,所以HI是离子化合物
C.的性质很稳定,与水分子间存在氢键有关
D.化合物中含有离子键、非极性共价键
【答案】D
【详解】A.Cl2、Br2、I2均为分子晶体,相对分子质量越大、沸点越大,则Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高,是因为分子间作用力越来越大,与共价键无关,故A错误;
B.HI溶于水能电离出、,但HI是共价化合物,故B错误;
C.H2O的稳定性与氢键无关,与化学键有关,故C错误;
D.化合物中钠离子和间含有离子键、内N和N原子间存在非极性共价键,故D正确;
故选:D。
16.一定条件下,、都能与形成笼状结构的水合物晶体,与形成的水合物晶体俗称“可燃冰”(结构如图所示)。下列说法正确的是
A.、、都是含极性键的共价化合物
B.可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成共价键
C.水分子间存在范德华力,故水分子高温下也很稳定
D.的空间结构呈正四面体形,、的空间结构呈形
【答案】A
【详解】A.水中的键,甲烷中的键,二氧化碳中的键,都是极性键,而且都是共价化合物,A正确;
B.水分子间通过氢键形成分子笼,把甲烷分子包裹在分子笼里,分子间不会形成共价键,甲烷分子与水分子没有形成共价键,B错误;
C.水分子间存在范德华力与水的稳定性无关,水稳定是因为O-H键牢固,C错误;
D.二氧化碳是直线形,D错误;
故选A。
17.下列物质中含有共价键、范德华力和氢键的是
A.碘 B.氢氧化钠 C.液态氦 D.冰水
【答案】D
【详解】A.碘含有共价键和范德华力,A不符合;
B.氢氧化钠含有离子键和共价键,B不符合;
C.液态氦只含有范德华力,C不符合;
D.冰水含有共价键、范德华力和氢键,D符合;
故选D。
18.元素周期表是化学学习、研究和应用的一种重要工具。
周期
ⅠA
0
1
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
2
a
b
3
c
d
e
f
4
g
h
(1)减少化石燃料使用有利于实现“碳中和”。碳元素在周期表的位置为 。
(2)c与e形成的简单化合物类型为 (填“共价化合物”或“离子化合物”)。
(3)f元素最高化合价为 ,b的简单氢化物沸点比e的简单氢化物沸点 。
(4)c元素最高价氧化物水化物与d元素最高价氧化物水化物反应的离子方程式为 。
(5)e、f、h三种元素最高价氧化物水化物中,酸性最强的是 (用化学式表示)。
(6)镓(Ga)及其化合物应用广泛,常用于半导体、合金材料等工业。下列有关Ga元素的说法正确的是___________。
A.Ga属于金属元素 B.碱性
C.Ga原子半径小于Al原子 D.Ga单质性质不如Al单质活泼
【答案】(1)第二周期第ⅣA族
(2)离子化合物
(3) +7 高
(4)Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-
(5)HClO4
(6)AB
【详解】(1)碳元素的原子序数为6,位于第二周期ⅣA族。
(2)c与e形成的简单化合物为硫化钠,属于离子化合物。
(3)f为Cl,最外层7个电子,f元素最高化合价为+7,b为O,e为S,水分子间有氢键,则b的简单氢化物沸点比e的简单氢化物沸点高。
(4)c元素最高价氧化物水化物与d元素最高价氧化物水化物反应,即氢氧化钠与氢氧化铝反应生成四羟基合铝酸钠,离子方程式为:Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-。
(5)e、f、h三种元素最高价氧化物对应水化物的酸为H2SO4、HClO4、HBrO4,非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,三种元素中Cl的非金属性最强,即HClO4酸性最强。
(6)A. Ga位于第四周期ⅢA族,与Al属于同一主族、位于铝下方,同主族从上到下元素金属性递增,Ga属于金属元素,A正确;
B. 金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,碱性,B正确;
C. 同一主族元素,由于从上到下原子核外电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,Ga原子半径大于Al原子,C不正确;
D. 结合选项A可知Ga单质金属性比Al单质活泼,D不正确;
选AB。
19.现有短周期元素的数据(注:1pm=10-12m,铍的原子半径为111pm)。
a
b
c
d
e
f
g
h
i
原子半径/pm
66
160
152
99
110
143
186
70
77
最高正化合价
+2
+1
+7
+5
+3
+1
+5
+4
最低化合价
-2
-1
-3
-3
-4
(1)上述元素处于第2周期的有 (用元素符号表示);制备f单质的化学方程式为 。
(2)e的单质有黑色单质e1,有白色(黄色)单质e2,e1与e2互为 ;e2的化学结构类似石墨,则e1中存在的作用力为 ;一个e2分子有4个e原子,呈四面体构型,则一个e2分子中有 个非极性共价键。
(3)35d与37d互为 ;写出d原子与b原子反应生成bd2的形成过程 。
(4)i、h、a三元素与H元素形成的i2H5ha2有两种不同结构的原因是 。
【答案】 O、Li、N、C 同素异形体 共价键、范德华力 6 同位素 C2H5NO2存在同分异构体(所含官能团不同)
【详解】(1)上述元素处于第2周期的有O、Li、N、C;制备Al单质的化学方程式为。
(2)同种元素的不同单质互为同素异形体;e1化学结构与石墨类似,则e1中存在的作用力为共价键、范德华力;一个e2分子有4个e原子,呈四面体构型,e2分子为P4,则一个P4分子中有6个非极性共价键。
(3)35Cl与37Cl的质子数相同,中子数不同,互为同位素;Cl原子与Mg原子反应生成MgCl2的形成过程为。
(4) C2H5NO2分子中,若官能团为硝基,则该有机物为硝基乙烷,若含氨基和羧基,该有机物为氨基乙酸。
20.A、B、C、D均是短周期元素,A和B同周期, B和C同族,A元素族序数是周期数的三倍,B原子最外层电子数是内层电子数的二倍,B与A能生成化合物BA2,C与A生成化合物CA2, A的阴离子与D的阳离子电子层结构相同,都与氖原子的电子层结构相同,D 的单质与A 的单质在不同条件下反应,可生成D2A或D2A2。请回答
(1)写出元素符号A: ,B: ,C: 。
(2)D2A的电子式 ,
(3)D2A2的化学式 ,灼烧该化合物火焰呈 色。
(4)C在元素周期表中的位置是 ,其原子结构示意图为 。
(5)比较A、B简单氢化物的沸点 ;原因 。
【答案】 O C Si Na2O2 黄色 第三周期IVA族 H2O > CH4 水分子间形成氢键,加大了分子间作用力
【详解】(1)由上述分析可知,A为O,B为C,C为Si,故答案为O;C;Si;
(2)D2A为Na2O,电子式为,故答案为;
(3)D2A2的化学式为Na2O2,灼烧该化合物火焰呈黄色,故答案为Na2O2;黄色;
(4)C为Si,元素周期表中的位置是第三周期IVA族,原子结构示意图为,故答案为第三周期IVA族;;
(5)A为O元素,B为C元素,A、B简单氢化物分别为H2O、CH4,由于水分子间形成氢键,加大了分子间作用力,所以沸点H2O>CH4,故答案为H2O>CH4;水分子间形成氢键,加大了分子间作用力。
拓展培优
21.下列每组物质发生转化时所克服的作用力属于同种类型的是
A.碘和干冰的升华 B.氯化钠的熔化与冰的融化
C.氯化氢和酒精溶于水 D.二氧化硅和生石灰的熔化
【答案】A
【详解】A. 碘和干冰升华时克服的作用力都是分子间作用力,A项符合;
B. NaCl熔化时克服的作用力是离子键,冰融化时克服的作用力是分子间作用力,B项不符合;
C. 氯化氢溶于水克服的作用力是共价键,酒精溶于水克服的作用力是分子间作用力,C项不符合;
D. 是由原子构成的共价化合物,熔化时克服的作用力是共价键,CaO是离子化合物,熔化时克服的作用力是离子键,D项不符合;
故选A。
22.下列说法正确的有几句( )
①离子键与共价键的本质都是静电作用 ②任何物质中都存在化学键 ③氢键是极弱的化学键 ④离子键就是阴、阳离子之间的静电吸引力 ⑤活泼金属与活泼非金属化合时能形成离子键 ⑥任何共价键中,成键原子成键后均满足稳定结构 ⑦验证化合物是否为离子化合物的实验方法是可以看其熔化状态下能否导电 ⑧两种非金属元素形成的化合物不可能含有离子键 ⑨化学键断裂,一定发生化学变化
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【详解】①离子键与共价键均为化学键,本质都是静电作用,①正确;
②在稀有气体的晶体中,不存在化学键,只存在分子间作用力,②错误;
③氢键不是化学键,而是分子间作用力的一种,③错误;
④离子键就是阴、阳离子之间的静电作用力,包含引力和斥力,④错误;
⑤活泼金属与活泼非金属化合时能形成离子键,⑤正确;
⑥在BF3分子中,B原子周围有6个电子,而原子稳定结构的核外电子数是8,⑥错误;
⑦离子化合物在融化的状态下都可以导电,故可以用该方法验证化合物是否为离子化合物,⑦正确;
⑧两种非金属元素形成的化合物中可能含有离子键,例如NH4H等,⑧错误;
⑨化学键断裂,不一定新物质生成,比如NaCl在水中的电离,该过程不属于化学变化,⑨错误;
故上述正确的是①⑤⑦,即正确的有3个,故选C。
23.下列关于化学键的叙述:①化学键只存在于分子之间;②两个非金属元素原子间只能形成共价键;③化学键是一种静电作用;④化学键是相邻原子之间强烈的相互吸引;⑤离子化合物可能含有共价键;⑥共价化合物中可能含有离子键;⑦金属元素和非金属元素之间只能形成离子键。正确的共有几项
A.5 B.4 C.3 D.2
【答案】C
【详解】①项错误,化学键存在于原子、离子之间,如离子键、共价键等;
②项正确,非金属原子间通过共用电子形成共价键;
③项正确,化学键本质是静电作用(吸引与排斥);
④项错误,化学键是强烈的相互作用,非单一吸引;
⑤项正确,如NaOH含离子键和共价键;
⑥项错误,共价化合物不含离子键;
⑦项错误,如AlCl3为共价化合物;
综上,②③⑤正确,共3项,答案选C。
24.已知A、B、C、D、E五种短周期主族元素的原子序数依次增大,A是元素周期表中原子半径最小的,C与A同主族;A与B、D、E所形成的常见化合物在常温下均呈气态,在周期表中D与E左右相邻,B的最高价氧化物的水化物与其氢化物反应生成盐,且B的核电荷数与E的最外层电子数相同。请回答下列问题:
(1)C的离子结构示意图是 。
(2)A、B、E可组成一种化合物,其原子个数之比为4:1:1,该化合物中存在的化学键类型 。
(3)D2E2分子的结构式为 ;C与D同主族短周期元素原子形成个数比为1:1的化合物,其电子 式 。
(4) BE3在常温下是一种淡黄色的液体,遇水即发生水解可生成一种具有漂白性的物质和一种有刺激性气味气体,写出该反应的方程式 ;
(5)下列事实能证明D与E非金属性强弱的是 (选填字母序号)。
A.常温下,D的单质呈固态,E的单质呈气态
B.E的氢化物的稳定性强于D的氢化物
C.E与D形成的化合物中,D呈正价
D.E的氢化物的沸点高于D的氢化物
【答案】 钠离子结构示意图 离子键、(极性)共价键 Cl-S-S-Cl NCl3+3H2O=3HClO+NH3↑ BC
【详解】20、试题分析:A、B、C、D、E五种短周期主族元素的原子序数依次增大,A是元素周期表中原子半径最小的,A为氢;B的最高价氧化物的水化物与其氢化物反应生成盐,B为氮;B的核电荷数与E的最外层电子数相同,E为氯;在周期表中D与E左右相邻,D为硫;C与A同主族,C为钠;(1) 钠的离子结构示意图是; ⑵A、B、E可组成一种化合物,其原子个数之比为4:1:1,该化合物为NH4Cl,存在的化学键类型为离子键、极性共价键。 ⑶D2E2是S2Cl2,结构式为Cl-S-S-Cl;C与D同主族短周期元素原子形成个数比为1:1的化合物是过氧化钠,其电子式。⑷BE3(NCl3),遇水即发生水解可生成一种具有漂白性的物质和一种有刺激性气味气体,写出该反应的方程式NCl3+3H2O=3HClO+NH3↑;
(5) A.常温下,D的单质呈固态,E的单质呈气态,描述的是物理性质,错误; B.E的氢化物的稳定性强于D的氢化物,非金属性:氯>硫;正确;C.氯与硫形成的化合物中,硫呈正价,说明共用电子对偏向氯,氯更活泼,正确; D.E的氢化物的沸点高于D的氢化物,描述的是物理性质,错误;故选BC。
25.短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大,且只有C为金属元素。A、C位于同一主族,B的最外层电子数是次外层的3倍,B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等。请回答下列问题:
(1)D 在元素周期表中的位置是 ,其最高价氧化物对应水化物的名称为 。
(2)A、B、C三种元素组成的化合物的电子式为 ,其中含有的化学键类型为 ;该化合物与 D 单质发生化学反应的离子方程式为 。当反应中转移0.2 mol电子时,参加反应的D单质的体积(标准状况)为
【答案】 3周期VIIA族 高氯酸 离子键和(极性)共价键 Cl2 + 2 OH - = Cl-+ ClO-+ H2O 4.48 L
【详解】短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大。 B的最外层电子数是次外层的3倍,则B为8号氧元素。B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等,则C为11号元素钠、D为17号氯元素。A、C位于同一主族,且只有C为金属元素,则A只能是1号氢元素。
(1)氯在元素周期表中的位置是第3周期VIIA族,其最高价氧化物对应水化物的名称为高氯酸。
(2)A、B、C三种元素组成的化合物是氢氧化钠,其电子式为,该化合物为离子化合物,钠离子与氢氧根之间以离子键结合,氢和氧两个原子间以极性共价键结合。该化合物与氯气发生反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子方程式为Cl2 + 2 OH - = Cl-+ ClO-+ H2O。
由离子方程式可知,反应中电子转移的数目是1,所以当反应中转移0.2 mol电子时,参加反应的氯气的物质的量为0.2mol,在标准状况下所占的体积为4.48 L。
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