第2章 第3节 第1课时 离子键与金属键（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修2教师用书（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕）

第3节　离子键、配位键与金属键 第1课时　离子键与金属键 ［核心素养发展目标］　1.知道离子键的形成、概念、实质及特征。2.了解金属键的概念及其实质，能够用金属键理论解释金属的物理特性。 一、离子键 1.离子键的形成 （1）定义 阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。 （2）形成过程 成键原子所属元素的电负性差值越大，原子之间越容易得失电子而形成离子键。离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强。 （3）离子化合物的形成 阴、阳离子之间的静电作用包括吸引力和排斥力，在形成离子键时，阴、阳离子依靠异性电荷之间的静电引力相互接近到一定程度时，电子与电子之间、原子核与原子核之间产生的斥力将阻碍阴、阳离子进一步靠近；当静电作用中同时存在的引力和斥力达到平衡时，体系的能量最低，形成稳定的离子化合物。 2.离子键的特征 （1）离子键没有方向性 由于离子键的实质是静电作用，若把离子的电荷分布看成是球形对称的，则一种离子可以对不同方向的带异性电荷的离子产生吸引作用。所以，相对于共价键而言，离子键没有方向性。 （2）离子键没有饱和性 在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷的离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。从这个意义上说，离子键是没有饱和性的。 由于离子键没有方向性和饱和性，因此在以离子键相结合的化合物所形成的晶体中，每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，这种情况下体系能量更低。 3.离子极化 （1）定义：在电场的作用下产生的离子中电子分布发生偏移的现象称为离子极化。 （2）离子极化对化学键的影响：离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道发生重叠，从而使得许多离子键不同程度地显示共价性，继而导致键长缩短、键能增加，甚至出现键型变异。 离子极化示意图： 例如，从AgCl到AgI，键长与离子半径之和的差距在逐渐增大，溶解度随之减小。原因是对于卤素阴离子而言，从F-到I-半径增大，在具有较强极化能力的Ag+的极化下，AgX的键型由离子键向共价键过渡，AgI已成为以共价键为主的结构。 1.正误判断 （1）含离子键的化合物一定是离子化合物 （　　） （2）离子键无饱和性和方向性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 （　　） （3）任何离子键在形成过程中必定有电子的得失 （　　） （4）离子化合物中一定不存在共价键 （　　） （5）金属元素和非金属元素之间一定形成离子键 （　　） （6）从AgCl到AgI溶解度减小与离子极化有关 （　　） 答案　（1）√　（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√ 2.下列物质中离子键最强的是 （　　） A.KCl B.CaCl2 C.MgO D.Na2O 答案　C 解析　离子键的强弱与离子本身所带电荷数的多少和离子半径的大小有关，离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。根据题给物质分析可知，Mg2+带两个单位正电荷，且半径最小，在阴离子中，O2-带两个单位负电荷，且半径比Cl-的小，故MgO中离子键最强。 3.具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是 （　　） A.1s22s22p2 B.1s22s22p5 C.1s22s22p63s2 D.1s22s22p63s1 答案　A 解析　A为C元素，B为F元素，C为Mg元素，D为Na元素，则只有碳元素既难失电子，又难得电子，不易形成离子键。 4.下列各组化合物中，化学键类型都相同的是 （　　） A.CaCl2和Na2S B.Na2O和Na2O2 C.CH4和NaH D.HCl和NaOH 答案　A 解析　CaCl2和Na2S均是离子化合物，只含有离子键；Na2O只含有离子键，Na2O2中既含有离子键又含有非极性共价键；CH4是共价化合物，只含有共价键，NaH只含有离子键；HCl中只含有共价键，NaOH是离子化合物，既含有离子键又含有极性共价键。 5.（1）下列五种物质：①He　②CO2　③NaBr　④Na2O2　⑤Na2CO3。 只含共价键的是　　　　（填序号，下同）；只含离子键的是　　　　；既含极性共价键又含离子键的是　　　　；既含非极性共价键又含离子键的是　　　　；不存在化学键的是　　　　。  （2）在下列变化中：①NaHSO4熔化　②HCl溶于水　③NaBr溶于水　④I2升华　⑤NH4Cl受热。 未发生化学键破坏的是　　　　　；仅发生离子键破坏的是　　　　　；仅发生共价键破坏的是　　　　　；既发生离子键破坏又发生共价键破坏的是　　　　　。  答案　（1）②　③　⑤　④　① （2）④　①③　②　⑤ 解析　（1）He中无化学键，CO2中只有共价键，NaBr中只有离子键，Na2CO3中既有极性共价键又有离子键，Na2O2中既有非极性共价键又有离子键。（2）NaHSO4熔化、NaBr溶于水只破坏离子键，HCl溶于水只破坏共价键，I2升华时化学键未发生变化，NH4Cl受热分解，离子键、共价键均被破坏。 二、金属键 1.金属键及其实质 （1）概念：金属中“自由电子”和金属阳离子之间的强的相互作用。 （2）成键微粒：金属阳离子和“自由电子”。 （3）本质：金属阳离子和“自由电子”之间的电性作用。 （4）特征 ①没有方向性和饱和性。 ②金属键中的电子在整个三维空间运动，属于整块固态金属。 （5）金属键的强弱判断 一般来说，金属键的强弱主要取决于金属原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；反之越强。金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 2.金属键与金属性质 1.正误判断 （1）金属具有光泽与金属中有“自由电子”有关 （　　） （2）能导电的单质一定是金属单质 （　　） （3）金属单质中均含有金属键，常温下均为固体 （　　） （4）金属键是金属阳离子与“自由电子”间的相互作用 （　　） （5）金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子” （　　） 答案　（1）√　（2）×　（3）×　（4）√　（5）× 2.金属的下列性质中，与“自由电子”无关的是 （　　） A.延展性好 B.容易导电 C.密度大小 D.易导热 答案　C 解析　在金属内部，金属阳离子与“自由电子”间的相互作用没有方向性，如果金属发生形变，“自由电子”仍可以在金属阳离子之间自由运动，使金属不易断裂，故A与“自由电子”有关；在外加电场的作用下，“自由电子”的定向移动使金属容易导电，故B与“自由电子”有关；密度大小取决于原子之间的距离、原子的大小和质量等，故C与“自由电子”无关；温度高的区域“自由电子”的能量增加，运动速率加快，与金属阳离子的碰撞频率增加，“自由电子”把能量传递给金属阳离子，从而使能量从温度高的部分传递给温度低的部分，故D与“自由电子”有关。 3.下列物质的熔点依次升高的是 （　　） A.Mg、Na、K B.Na、Mg、Al C.Na、Rb、Ca D.铝、铝硅合金 答案　B 解析　A项中Mg、Na、K的半径依次增大，Mg的价电子数比K、Na的多，故熔点：Mg>Na>K；C项中各物质熔点的顺序应为Rb<Na<Ca；D项中各物质熔点的顺序为铝硅合金<铝。 4.回答下列问题： （1）研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，则金属键越强。下列金属的金属键最强的是　　　　（填字母）。  a.Na b.Mg c.K d.Ca （2）有下列物质： A.NaOH B.Na2O C.NH4Cl D.Na2O2 E.H2O2 F.CH4 ①只含离子键的化合物是　　　　（填字母，下同）。  ②含有极性键的离子化合物是　　　　。  ③含有非极性键的离子化合物是　　　　。  ④含有非极性键的共价化合物是　　　　。  ⑤仅有极性键的共价化合物是　　　　。  答案　（1）b　（2）①B　②AC　③D　④E　⑤F 解析　（1）金属阳离子半径越小，金属价电子数越多，金属键越强，四种金属中阳离子电荷数最多而半径最小的是Mg2+，故金属镁的金属键最强。 课时对点练　［分值：100分］ （选择题1~9题，每小题6分，10~13题，每小题8分，共86分） 题组一　离子键的特征与判断 1.下列说法正确的是 （　　） A.含有金属元素的化合物一定是离子化合物 B.ⅠA族和ⅦA族元素的原子化合时，一定形成离子键 C.活泼金属元素与活泼非金属元素化合时，能形成离子键 D.完全由非金属元素形成的化合物，一定是共价化合物 答案　C 解析　含有金属元素的化合物也可能是共价化合物，如AlCl3等，A不正确；H与ⅦA族元素的原子化合时形成共价键，B不正确；NH4Cl为离子化合物，D不正确。 2.下列说法正确的是 （　　） A.因为离子键无方向性，所以阴、阳离子的排列是没有规律的、随意的 B.通过共价键形成的分子，其原子最外层一定都达到8电子稳定结构 C.只含有共价键的物质在任何状态下都不导电 D.含有离子键的物质一定是离子化合物，但含有共价键的物质可能是离子化合物、共价化合物或单质 答案　D 解析　离子键无方向性，但是为了使物质的能量最低，体系最稳定，阴阳离子的排列也是有规律的，不是随意的，A项错误；通过共价键形成的分子，成键原子的最外层不一定都达到8电子稳定结构，如H2O分子中，H达到2电子稳定结构，B项错误；有些共价化合物（如HCl等）在水溶液中能电离出离子而导电，C项错误。 3.下列各组所有元素的组合中，既可形成离子化合物，又可形成共价化合物的是 （　　） A.H、C、O、K B.H、Na、O、S C.H、N、O D.H、O、S 答案　C 解析　A、B都含活泼金属元素，所以元素组合只能形成离子化合物；D中全部为非金属元素，所有元素组合只能形成共价化合物，特殊的是C中的氮元素，它既可与氢元素组成N，又可与氧元素组成N等，所以既可组成离子化合物NH4NO3，又可组成共价化合物HNO3。 4.在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分。下列各对原子形成的化学键中共价键成分最少的是 （　　） A.Li、F B.Na、F C.Na、Cl D.Mg、O 答案　B 解析　题给四个选项中，Na与F的电负性差值最大，所以其共价键成分最少。 题组二　金属键的本质 5.下列生活中的问题不能用金属键知识解释的是 （　　） A.用铁制品做炊具 B.用金属铝制成导线 C.用铂金做首饰 D.铁易生锈 答案　D 解析　用铁制品做炊具主要是因为金属有导热性；用铝制成导线主要是因为金属有导电性；用铂金做首饰主要利用的是金属的延展性；以上均与金属键有关，而铁易生锈与铁的化学性质及周围介质有关。 6.下列关于金属键的叙述不正确的是 （　　） A.金属键是金属阳离子和“自由电子”之间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用 B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性 C.金属键是金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性 D.构成金属键的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动 答案　B 解析　从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；“自由电子”是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。 7.下列各组金属熔、沸点的高低顺序，排列正确的是 （　　） A.Mg>Al>Na B.Al>Na>Li C.Li>Na>K D.Be>Mg>Al 答案　C 解析　一般而言，金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子数越多，金属键越强，金属的熔、沸点越高。 8.如图是金属晶体内部的金属键模型示意图，仔细观察并解释金属导电的原因 （　　） A.金属能导电是因为含有金属阳离子 B.金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动 C.金属能导电是因为含有电子且无规则运动 D.金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用 答案　B 解析　金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动，形成电流。 9.（2024·合肥高二月考）物质结构理论提出：金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高。一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是 （　　） A.硬度：Mg>Al B.熔点：Be>Mg C.硬度：Mg>K D.熔点：Ca>K 答案　A 解析　Mg、Al的电子层数相同，核电荷数大的离子半径小，价电子数：Al>Mg，离子半径：Al3+<Mg2+，所以Al的金属键强于Mg，Al的硬度大于Mg，A错误；离子半径：Mg2+<Na+<K+，所以Mg的金属键强于K，故硬度：Mg>K，C正确；Ca、K位于同一周期，价电子数：Ca>K，离子半径：K+>Ca2+，Ca的金属键强于K，故熔点：Ca>K，D正确。 10.下列关于离子键特征的叙述正确的是 （　　） ①离子键的实质是静电吸引　②因为氯化钠的化学式是NaCl，故每个Na+周围吸引一个Cl-　③一种离子在各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用，故离子键无方向性　④每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，能够使体系的能量降低 A.①②③④ B.②④ C.①③ D.③④ 答案　D 解析　离子键的实质不仅仅是静电吸引，还包括静电斥力，①错误；NaCl仅仅表示氯化钠的组成是钠离子和氯离子按1∶1结合，并不是每个Na+周围都吸引一个Cl-，②错误。 11.下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键断裂和形成的反应是 （　　） A.NH4ClNH3↑+HCl↑ B.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 C.2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O D.CaC2+2H2O===Ca（OH）2+C2H2↑ 答案　B 解析　反应物中有离子键和极性共价键的断裂，生成物中有极性共价键的形成，没有非极性共价键的断裂，没有离子键和非极性共价键的形成，A错误；Na2O2为含有非极性共价键的离子化合物，CO2中含有极性共价键，则反应物中有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂，碳酸钠中有离子键和极性共价键，氧气中有非极性共价键，所以同时有离子键、极性共价键、非极性共价键的形成，B正确；NaOH中含有离子键和极性共价键，Cl2中含有非极性共价键，则反应物中有离子键、非极性共价键和极性共价键的断裂，生成物中没有非极性共价键的形成，C错误；CaC2中有离子键的断裂，两个碳之间的非极性共价键没有断裂，H2O中有极性共价键的断裂，同时有离子键和极性共价键的形成，但没有非极性共价键的断裂与形成，D错误。 12.下列各组元素的原子之间形成的化学键与物质对应关系不正确的是 （　　） 原子 a b c d e f g M层电子数 1 2 3 4 5 6 7 A.a与f——离子键——离子化合物 B.c与g——离子键——离子化合物 C.d与f——共价键——共价化合物 D.b与c——金属键——合金 答案　B 解析　根据所给元素原子M层电子数可知，a为Na、b为Mg、c为Al、d为Si、e为P、f为S、g为Cl；c与g形成的AlCl3为共价化合物，B项错误。 13.NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据，判断这三种化合物熔点的高低顺序是 （　　） 物质 ①NaF ②NaI ③MgO 离子所带电荷数 1 1 2 离子核间距离 /（×10-10 m） 2.31 3.18 2.10 A.①>②>③ B.③>①>② C.③>②>① D.②>①>③ 答案　B 解析　一般来说，离子半径越小，离子所带电荷数越多，则离子键越强，离子化合物的熔点也越高；同时，离子核间距离越小，阴、阳离子之间的作用力越大，破坏化学键所需的能量就越高，离子化合物的熔点也越高。根据表中信息，题给三种化合物的熔点按③①②的顺序逐渐降低。 14.（9分）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NH3。请回答下列问题： （1）Na3N的电子式为，该化合物由　　　　键形成。  （2）Na3N与水的反应属于　　　　（填基本反应类型）。  （3）比较Na3N中两种粒子的半径：r（Na+）　　　（填“>”“=”或“<”）r（N3-）。  答案　（1）离子　（2）复分解反应　（3）< 解析　（1）根据Na3N的电子式可知，Na3N是由Na+和N3-以离子键结合而成的。 （2）Na3N与水反应生成NaOH和NH3，该反应属于复分解反应。 （3）Na+和N3-的核外电子层结构相同，但Na+的质子数大于N3-，故r（Na+）<r（N3-）。 15.（5分）锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。ZnF2具有较高的熔点（872 ℃），其化学键类型是　　　；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是　　　　 　　　　。  答案　离子键　ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小 解析　由ZnF2的熔点为872 ℃可知，ZnF2应为离子化合物，因此化学键类型为离子键。ZnF2为离子化合物，极性较大，不溶于有机溶剂；ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小，能够溶于有机溶剂。 学科网（北京）股份有限公司 $