内容正文:
化学键 化学反应规律
第2章
第1节
化学键与物质构成
学习目标 重点难点
1.认识构成物质的微粒之间存在相互作用,结合典型实例认识离子键和共价键,建立化学键概念。
2.知道分子存在一定的空间结构。
3.认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。 重点 1.离子键、共价键、离子化合物、共价化合物的概念。
2.电子式的书写。
难点 从微粒间相互作用的视角,认识化学反应的本质。
第一课时 化学键 离子键和共价键
目录
新知探究(一)——化学键
新知探究(二)——化学键的类型
课时跟踪检测
5
新知探究(一)
化学键
1.物质的构成
物质是由_____、______、_____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。
分子
原子
离子
2.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。
3.化学键
(1)定义:_____原子间的____________称为化学键。
(2)类型:分为_______和________。
(3)化学反应的实质
①实质:_________的断裂和__________的形成。
相邻
强相互作用
离子键
共价键
旧化学键
新化学键
②实例
化学反应 断裂的键 形成的键
2H2+O2 2H2O H—H、O===O H—O
H2+Cl2 2HCl H—H、Cl—Cl H—Cl
N2+3H2 2NH3 N≡N、H—H N—H
③化学键变化与能量的关系
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_____,新化学键形成会_____能量。
能量
释放
[微点拨] 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相互作用达到一定强度才能看作化学键。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)任何物质中都存在化学键。( )
(2)“相邻”原子间存在的相互作用都是化学键。( )
(3)单质分子中均不存在化学键。( )
(4)水分子之间存在的相互作用不属于化学键。( )
(5)化学反应过程中,反应物的化学键断裂,生成物的化学键形成。( )
[题点多维训练]
×
×
×
√
√
2.下列关于化学键的叙述正确的是 ( )
A.两个原子之间的相互作用叫化学键
B.化学键既存在于相邻原子之间,又存在于相邻分子之间
C.化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强相互作用
D.离子之间不能形成化学键
√
解析:化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强相互作用,故A错误、C正确;化学键只存在于相邻的两个或多个原子之间,故B错误;离子之间可形成离子键,属于化学键的一种,故D错误。
3.从化学键的观点看,化学反应的实质是“旧化学键断裂,新化学键形成”,据此你认为下列变化属于化学变化的是 ( )
A.碘升华
B.NaCl熔化
C.HCl溶于水
D.电解熔融的Al2O3制取Al
√
解析: A.碘升华只是状态发生变化,无化学键的断裂,是物理变化,故不符合;B.NaCl熔化只存在化学键断裂,无化学键形成,不是化学变化,故不符合;C.HCl溶于水只存在化学键断裂,无化学键形成,不是化学变化,故不符合;D.电解熔融的Al2O3制Al过程中,有旧化学键断裂和新化学键形成,属于化学变化,故符合。
4.(1)举例说明:存在化学键断裂的变化不一定是化学变化。
________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________
化学变化中,旧化学键断裂和新化学键形成是一个统一体,只有旧化学键断裂而无新化学键形成的变化不是化学变化,如HCl溶于水和NaCl熔化都存在化学键被破坏的情况,但都不属于化学变化。
(2)100 ℃时,液态水变为水蒸气,2 200 ℃以上时,水会分解生成H2和O2,上述两种变化克服的微粒间的相互作用相同吗?简述理由。
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
两种变化克服的微粒间的相互作用不相同。液态水变为水蒸气,克服的是水分子间较弱的作用力,而水在2 200 ℃以上发生分解,克服的是水分子内部H和O之间的化学键。
5.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 ③NaCl固体受热熔化 AlHe Pn ⑤加热HI气体使之分解 ⑥石墨固体
金刚石固体
①③⑤⑥
⑤⑥
新知探究(二)
化学键的类型
1.离子键
(1)形成过程
如NaCl的形成过程如图:
①氯原子获得1个电子达到8电子稳定结构而形成Cl-,钠原子失去1个电子达到8电子稳定结构而形成Na+。
②钠原子最外层的一个电子转移到氯原子最外层上,形成带正电荷的Na+和带负电荷的Cl-,带相反电荷的两种离子通过静电作用形成稳定的化合物——氯化钠。
(2)概念:阴、阳离子之间通过___________形成的化学键。
(3)构成微粒:______________。
(4)成键元素:一般情况下,_________ 元素原子与___________元素原子间易形成离子键。
(5)用电子式表示NaCl中离子键的形成过程:___________________。
静电作用
阴离子和阳离子
活泼金属
活泼非金属
2.共价键
(1)形成过程
如HCl分子的形成过程如图:
①氢原子需获得1个电子达到稳定结构,氯原子需获得1个电子达到稳定结构。
②氢原子和氯原子各提供1个电子组成 ____共用电子,使两原子最外电子层都达到稳定结构并产生强烈的相互作用,从而形成了HCl分子。
(2)概念:______间通过____________形成的化学键。
(3)构成微粒:_____。
(4)成键元素:一般情况下,_________ 元素原子间形成共价键。
1对
原子
共用电子
原子
非金属
(5)共价键的存在
①除稀有气体外的分子内存在共价键;
②有些由原子构成的物质,如碳原子通过_______直接形成金刚石。
(6)共价键形成过程表示方法(以HCl形成为例):
H·+·︰ H︰︰。
共价键
(7)常见共价键形成分子的空间结构
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
[微思考]
金属元素原子与非金属元素原子间形成的化学键一定是离子键吗?非金属元素原子之间形成的化学键一定是共价键吗?
提示:不一定。如AlCl3中Al与Cl之间形成共价键;不一定,如NH4Cl中存在离子键。
3.离子键与共价键的比较
离子键 共价键
成键实质 阴、阳离子之间的静电作用 形成共用电子
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
续表
成键的
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 非金属元素的原子间通过共用电子形成共价键
影响
因素 离子半径越小,离子电荷数越多,离子键越强 原子半径越小,共用电子对数越多,共价键越牢固
形成过
程举例 Na2O:
NH3:··+3H× H
√
1.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
[题点多维训练]
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;Na+与Cl-之间形成离子键,B项正确;NaCl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;活泼非金属单质与活泼金属单质反应后形成的化合物中的化学键一般为离子键,D项正确。
2.下列关于共价键的说法错误的是 ( )
A.原子间通过共用电子形成的化学键是共价键
B.原子间形成共价键后使成键原子都达到8电子稳定结构
C.非金属元素(稀有气体除外)形成的单质分子中都存在共价键
D.同种元素、不同种元素的原子间都可能形成共价键
√
3.下列关于共价键和离子键的说法不正确的是 ( )
A.共价键是原子间通过共用电子形成的化学键
B.离子键是阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键
C.共价键与离子键不可能出现在同一种物质中
D.单质分子内可能存在共价键,离子键一定存在于化合物中
√
解析:NH4Cl中N与Cl-之间是离子键,N中N与H之间则是共价键,C错误。
4.下列各组物质中,化学键类型完全相同的是 ( )
A.HI和NaI B.Na2O2和NaOH
C.NaCl和CO2 D.H2S和CCl4
√
解析:HI含有共价键,NaI含有离子键,化学键类型不同,A错误; Na2O2含有离子键和非极性共价键,NaOH含有离子键和极性共价键,化学键类型不同,B错误;NaCl含有离子键,CO2含有共价键,化学键类型不同,C错误;H2S和CCl4都只含有极性共价键,D正确。
5.有下列物质:
①O2;②金刚石;③NaBr;④H2SO4;⑤Na2CO3;
⑥NH4Cl;⑦NaHSO4;⑧Ne;⑨Na2O2;⑩NaOH。
(1)这些物质中,只含共价键的是________(填序号,下同);只含离子键的是____;既含共价键又含离子键的是____________;不存在化学键的是____。
①②④
③
⑤⑥⑦⑨⑩
⑧
(2)将NaHSO4溶于水,破坏了NaHSO4中的_______________,写出其电离方程式:________________________;
NaHSO4熔融状态下电离,破坏了________,写出其电离方程式:___________________________。
离子键、共价键
NaHSO4===Na++H++S
离子键
NaHSO4(熔融) ===Na++HS
课时跟踪检测
一、选择题
1.下列各项中的物质内既有离子键又有共价键的是 ( )
A.H2O2 B.CaCl2
C.NH4Cl D.CO2
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√
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解析:H2O2中只存在共价键不存在离子键,A错误;CaCl2中只存在离子键不存在共价键,B错误;NH4Cl中铵根离子和氯离子间存在离子键,铵根离子内部存在共价键,C正确;CO2中只存在共价键不存在离子键,D错误。
2.(2025·济南高一期中)下列关于化学键的叙述错误的是 ( )
A.Na2SO4熔融时只破坏离子键
B.碘晶体升华时破坏分子内的共价键
C.所有铵盐都既含有共价键又含有离子键
D.CaO 与MgCl2中所含化学键类型完全相同
√
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解析:硫酸钠熔融时,破坏离子键成为自由离子,不会破坏共价键,所以硫酸钠熔融时只破坏离子键,故A正确;碘晶体升华是物理变化,破坏的是分子间作用力,并没有破坏化学键,故B错误;所有铵盐都由铵根离子和酸根离子组成,铵根离子与酸根离子之间是离子键,而铵根离子中有 4 个氮氢共价键,所以所有铵盐都既含有共价键又含有离子键,故C正确;氧化钙和氯化镁中只含有离子键,所以氧化钙和氯化镁中所含化学键类型完全相同,故D正确。
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3.生石灰遇水生成熟石灰,下列对此反应过程中化学键变化的判断正确的是 ( )
A.断裂离子键和共价键,形成离子键和共价键
B.只断裂离子键,形成离子键和共价键
C.只断裂共价键,形成共价键
D.离子键和共价键在反应前后没有变化
√
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解析:CaO+H2O===Ca(OH)2,反应过程中CaO中的离子键、H2O中H与O之间的共价键断裂,生成Ca(OH)2时形成离子键以及O与H之间的共价键,故反应过程中离子键和共价键断裂,形成新的离子键和共价键,A项正确。
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4.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
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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;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;HBr、CO2、CH4、CS2都只含有共价键,故C符合;O2含有共价键、N2含有共价键、O3含有共价键、He不存在化学键,故D不符合。
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5.下列过程中,共价键被破坏的是 ( )
①碘升华 ②溴蒸气被木炭吸附 ③乙醇溶于水
④HCl气体溶于水 ⑤冰融化 ⑥NH4Cl受热 ⑦氢氧化钠熔化 ⑧(NH4)2SO4溶于水
A.①④⑥⑦ B.④⑥⑧
C.①②④⑤ D.④⑥
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解析:①碘升华,共价键没有被破坏,不选;②溴蒸气被木炭吸附,共价键没有被破坏,不选;③乙醇溶于水,不发生电离,共价键没有被破坏,不选;④HCl气体溶于水,发生电离,H—Cl共价键被破坏,选;⑤冰融化,共价键没有被破坏,不选;⑥NH4Cl受热发生分解反应,生成氨气和HCl,N—H共价键被破坏,同时破坏了离子键,选;⑦氢氧化钠熔化,破坏的是离子键,不选;⑧(NH4)2SO4溶于水发生电离,破坏的是离子键,不选。综上,共价键被破坏的有④⑥。
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6.(2025·上海市进才中学期末)下列变化不需要破坏化学键的是 ( )
A.碳酸钙受热分解 B.干冰气化
C.食盐熔化 D.氯化氢溶于水
√
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解析:碳酸钙受热分解破坏离子键和共价键,A不符合题意;干冰气化破坏分子间作用力,不需要破坏化学键,B符合题意;食盐熔化破坏离子键,C不符合题意;氯化氢溶于水破坏共价键,D不符合题意。
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7.下列说法正确的是 ( )
A.碘晶体受热转变为碘蒸气,吸收的热量用于破坏共价键
B.硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子,所以它们在熔融状态下都能导电
C.在N2、CO2和NaCl中,都存在共价键,它们都是由分子构成的
D.H2和Cl2在光照条件下反应生成HCl,一定有共价键的断裂和形成
解析:碘晶体受热转变为碘蒸气,共价键未被破坏,A错误;硫酸在熔融状态时以分子形式存在,不能导电,B错误;NaCl中只存在离子键,C错误;H2和Cl2在光照条件下反应生成HCl,发生了化学反应,故一定存在共价键的断裂和形成,D正确。
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8.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+O2 2H2O
B.NH3+HCl===NH4Cl
C.8NH3+3Cl2 6NH4Cl+N2
D.2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
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解析:反应2H2+O2 2H2O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+3Cl2
6NH4Cl+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。
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9.(2025·广州六中高一检测)用NaClO可除去水体中过量氨氮(以NH3表示),以防止水体富营养化,其原理如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.原理中所涉及的元素的原子半径:Cl>Na>O>N>H
B.NH3、H2O、OH-所含的质子数和电子数均相等
C.NaClO和HClO所含的化学键类型相同
D.反应③有离子键和共价键的断裂和形成
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解析:电子层数越多,半径越大,同周期元素原子序数越大,半径越小,则原子半径的大小顺序为Na>Cl>N>O>H,A错误;NH3质子数为10,H2O质子数为10,OH-质子数为9,B错误;NaClO含有离子键和共价键,HClO只含有共价键,C错误;反应③为NaOH+HCl===NaCl+H2O,有离子键和共价键的断裂和形成,D正确。
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10.下列哪一组元素的原子间容易形成离子键 ( )
A.a和c B.a和f
C.d和g D.c和g
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元素 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
√
解析:本题考查离子键的成键实质、成键条件和原子结构与性质的关系。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和f的原子间容易形成离子键。
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11.某分子的球棍模型如图所示。已知该分子中所有原子的最外层均达到8电子稳定结构,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ⅤA族元素
B.Y原子一定为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N2F4
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解析:A项,由球棍模型可知X形成3个共价键,则X最外层有5个电子,则X原子可能为ⅤA族元素, 正确;B项,由球棍模型可知Y形成1个共价键,且最外层达到8电子稳定结构,则Y原子最外层有7个电子,则Y原子为ⅦA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,据模型中圆球半径,F的原子半径小于N,故该分子可能为N2F4,正确。
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12.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个构成的化合物,具有良好的超导性。下列有关分析错误的是( )
A.K3C60中只有离子键 B.K3C60中含有共价键
C.该晶体在熔融状态下能导电 D.C60与金刚石互为同素异形体
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解析:K3C60中K+和之间形成离子键,中C和C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和金刚石都属于单质,互为同素异形体,D项正确。
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二、非选择题
13.(6分)我国科学家成功合成了含的五氮阴离子盐,这是全氮含能材料研究领域中里程碑式的突破。
(1)N在元素周期表中的位置是_______________。
第2周期ⅤA族
解析:氮元素的原子序数为7,位于元素周期表第2周期ⅤA族。
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(2)中,N之间的相互作用是________(填“离子键”或“共价键”)。
共价键
解析:氮元素是非金属元素,中,氮原子和氮原子之间通过共用电子对形成共价键。
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(3)非金属性O强于N,用原子结构解释原因:___________________ ________________________________,得电子能力O大于N。
电子层数O与N相同,
核电荷数O大于N,原子半径O小于N
解析:氮原子和氧原子的电子层数相同,氧元素的核电荷数大于氮元素,氧原子的半径小于氮原子,氧原子得到电子的能力强于氮原子,则氧元素的非金属性强于氮元素。
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(4)砷(As)与氮位于同一主族,下列推断正确的是_______(填序号)。
①砷元素的最低负化合价为-3价 ②热稳定性:AsH3>NH3 ③砷的最高价氧化物对应的水化物属于酸
①③
解析:①同主族元素,最外层电子数相同,性质相似,氮元素的最低负化合价为-3价,则同主族的砷元素的最低负化合价也为-3价,故正确;②同主族元素,从上到下非金属性依次减弱,氢化物的热稳定性依次减小,则热稳定性:NH3>AsH3,故错误;③砷元素是非金属元素,其最高价氧化物对应的水化物是H3AsO4,H3AsO4属于酸,故正确。
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14.(11分)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:_____。
A B
C D
N
O
S
Cl
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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。
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(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__________________。
NH3+HCl===NH4Cl
产生白烟
离子键、共价键
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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。
(2)A、D两种元素的简单气态氢化物分别是氨和氯化氢,二者相互反应的化学方程式为NH3+HCl===NH4Cl,现象为产生白烟,产物氯化铵中存在的化学键有离子键和共价键。
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(3)A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:_______,其空间结构与A的简单气态氢化物相似,则M的空间结构为__________。
NCl3
三角锥形
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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。
(3)M的化学式为NCl3,空间结构为三角锥形。
15.(15分)已知五种元素的原子序数的大小顺序为C>A>B>D>E,A、C同周期,B、C同主族;A与B形成的化合物含有离子键,A2B中所有离子的电子数相同,其电子总数为30;D和E可形成4核10电子的分子。试回答下列问题:
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(1)写出这五种元素的名称。
A:______,B:______,C:_____,D:_____,E:_____。
(2)写出D元素单质的结构式:______。
(3)A、B两元素组成的化合物A2B2中存在的化学键是__________ ________。写出A2B2与水反应的化学方程式:__________________ ___________。
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钠
氧
硫
氮
氢
离子键和
共价键
2Na2O2+2H2O===
4NaOH+O2↑
解析:因为A、B离子的电子数相同,在电子总数为30的A2B型化合物中,每个离子的电子数为10,可推出A是Na,B是O;因为D和E可形成4核10电子分子,该分子只能是NH3,又原子序数:D>E,故D是N,E是H;C与A(Na)同周期,与B(O)同主族,故C是S。
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