内容正文:
第22讲 化学键
学习目标
重难点
1.通过氯化钠的形成理解离子键的概念及本质和形成条件。
2.了解离子化合物的概念,能识别典型的离子化合物。
3.能熟练地用电子式表示物质的组成及离子化合物的形成过程。
4.知道共价键的概念和实质,了解其分类——极性键、非极性键。
5.学会用电子式表示共价分子的形成过程,用结构式表示简单的共价分子结构。
6.能从化学键的角度理解化学反应的本质,会判断有关变化中化学键是否断裂。
重点:离子键、离子化合物的概念;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。
一、离子键
1.离子键
(1)NaCl的形成示意图
钠是活泼的金属元素,钠原子在反应中易失去1个电子,达到8电子稳定结构;氯是活泼的非金属元素,氯原子在反应中易得到1个电子,达到8电子稳定结构。
钠和氯气反应时,钠原子最外层的1个电子转移到氯原子的最外层,形成带正电荷的Na+和带负电荷的Cl-,带相反电荷的Na+与Cl-通过静电作用结合在一起,从而形成氯化钠晶体。用原子结构示意图表示NaCl的形成过程如下:
(2)定义
定义
带相反电荷离子之间的相互作用叫做离子键
成键微粒
阴阳离子[活泼金属离子(或NH)与活泼非金属离子(或酸根离子)]
成键实质
阴、阳离子之间的静电作用(静电引力和斥力)
成键元素
活泼金属元素(如第IA族,第IIA族)和活泼非金属元素(如第VIA族和VIIA族)
成键原因
原子间相互得失电子形成稳定的阴、阳离子,使体系的总能量降低
存在
强碱,如NaOH、KOH、Ba(OH)2等;活泼金属氧化物,如Na2O、K2O、CaO、MgO等;绝大多数盐类,如NaCl、NH4Cl、BaSO4等
(3)离子键的形成条件和过程
①形成条件
活泼的金属原子容易失去电子,成为金属阳离子;活泼的非金属原子容易得到电子,成为非金属阴离子。
阴、阳离子通过静电作用形成离子键,所以活泼的金属单质(如K、Na、Ca、Mg等)与活泼的非金属单质(如F₂、Cl₂、Br₂、O₂、S等)化合时,一般形成离子键。此外,像K+这样,与OH-、NO3-、SO42-、CO32-等之间通过静电作用也可形成离子键。
②形成过程
(4)影响离子键强弱的因素
影响离子键强弱的主要因素是离子半径和离子所带电荷数。离子半径越小、离子所带电荷数越多,阴、阳离子间的作用越强,离子键就越强。如MgO中的离子键强于NaCl中的离子键。
①离子键一般由金属元素和非金属元素形成的,但非金属元素直接也可以形成离子键,如铵盐;含金属元素的化合物不一定有离子键,如AlCl3。
②成键微粒:阴离子、阳离子。
③成键本质:静电作用(静电吸引和静电排斥达到平衡)。
④成键原因:原子通过得失电子形成稳定的阴、阳离子;离子间吸引与排斥作用处于平衡状态;体系的总能量降低。
⑤存在范围:离子键存在于强碱、活泼金属氧化物及绝大多数盐中,离子键一定存在于化合物中。
2.离子化合物
概念与分类
性质
①离子键一般比较牢固,破坏离子键需要较高的能量,所以离子化合物一般熔点比较高,常温下为固体。
②离子化合物在水溶液中或熔化时,离子键被破坏,形成自由移动的阴、阳离子,能够导电,所以离子化合物都是电解质。
种类
①由活泼金属元素(第IA族、第ⅡA族)和活泼非金属元素(第VIA族、第VⅡA族)形成的化合物,如NaCl、MgCl₂、CaCl₂、Na₂O、Na₂O₂、CaO等。
②由活泼金属离子与酸根(或酸式酸根)离子形成的化合物,如Na₂SO₄、ZnSO₄、K₂CO₃、NaHSO₄、KHCO₃等。
③由活泼金属离子与OH-形成的强碱,如NaOH、Ca(OH)₂等。
④由铵根离子与酸根(或酸式酸根)离子形成的化合物,如NH4NO3、NH4HCO3等。
⑤金属氢化物,如NaH、CaH₂等。
(1)离子化合物的三个“一定”和两个“不一定”
三个“一定”
①离子化合物中一定含有离子键,可能含有共价键
②含有离子键的化合物一定是离子化合物
③离子化合物中一定含有阴离子和阳离子
两个“不一定”
①离子化合物中不一定含有金属元素,如铵盐
②含有金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3
(2)熔融状态下能导电的化合物是离子化合物。
3.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(价电子)的式子。
(2)电子式的书写
粒子
书写规则
示例
原子
元素符号周围标明元素原子的最外层电子,每个方向不能超过2个电子。当最外层电子数小于或等于4时以单电子分布,多于4时多出部分以电子对分布。
·Na、·Mg·、··、··、··、··、·∶
简单
离子
简单阳离子:是由金属原子失电子形成的,原子的最外层已无电子,其电子式就是阳离子的符号
Na+、Li+、Mg2+、Al3+
简单阴离子:不但要画出最外层电子数,而且还应用“[ ]”括起来,并在右上角注明所带电荷数
[∶∶]2-、[∶∶]-
复杂
离子
要标明电子,用“[ ]”括上,并在“[ ]”右上角标明电性和电量
[∶∶H]-、[∶∶∶]2-、
离子
化合物
离子化合物的电子式由阴、阳离子的电子式组成,相同的离子不合并,阴阳离子间隔排列
Na+[::]-、[∶∶]-Mg2+[∶∶]-
(3)用电子式表示离子化合物的形成过程
①反应物是原子的电子式;
②生成物是离子化合物的电子式;
③不同反应物之间用“”表示电子转移;
④反应物和生成物之间用“―→”连接。
如:、。
离子化合物电子式书写的四大错因
(1)阴离子漏标“[ ]”,如将O2-的电子式错写为:。
(2)阳离子多标电子或“[ ]”,如将Al3+的电子式错写为或。
(3)漏标或错标离子的电荷,如S2-的电子式错写为或。
(4)将多个相同的离子归在一起,如K2S的电子式错写为。
二、共价键
1.共价键
定义
原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键
成键粒子
原子
成键元素
非金属元素(稀有气体除外)或金属元素与非金属元(如AlCl3)
成键实质
共用电子对与两个原子核的静电作用
成键原因
通过共用电子对,各原子最外层电子数一般达到“2”或“8”的稳定状态,两原子核都吸引共用电子对,使之处于平衡状态,体系总能量降低
存在
非金属单质分子(稀有气体除外),如H2、O2、Cl2、C等;非金属形成的化合物中,如H2O、CO2、H2SO4、CH4等;原子团(根)中,如OH-、SO42-、NH等
共价键的分类
非极性(共价)键
极性(共价)键
含义
同种元素原子之间形成的共价键,共用电子对不发生偏移
不同种元素原子之间形成的共价键,共用电子对发生偏移
原子吸引电子的能力
相同
不同
共用电子对
不偏向任何一方
偏向吸引电子能力强的原子
成键原子是否显电性
否
是
判断依据
由同种元素原子形成
由不同种元素原子形成
示例
H2、Cl2中的共价键
HCl、H2O中的共价键
强弱影响因素:主要是原子半径和原子间共用电子对数,即原子半径越小、原子间共用电子对数越多,一般共价键越强。
①共价键的成键元素一般为非金属元素与非金属元素,但某些金属元素与非金属元素之间也可以形成共价键,如AlCl3中所含的就是共价键。
②共价键存在于非金属单质(稀有气体除外)、非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、碱、部分盐(如AlCl3、含氧酸盐等)、金属过氧化物(如Na2O2等)、有机化合物中。非极性共价键可存在于非金属单质(如H2等)、共价化合物(如H2O等)和离子化合物(如Na2O2等)中;极性共价键可存在于离子化合物(如NaOH等)中,也可以存在于共价化合物(如HCl、H2SO4等)中。
③可利用电子对数目判断化学键,如HClO中H共用一对电子,Cl共用一对电子,O共用两对电子,则其结构式应为H-O-Cl。
2.共价化合物
(1)概念与分类
概念
原子间以共用电子对形成分子的化合物称为共价化合物
常见的共价化合物
非金属氢化物:如NH3、H2S、H2O等
非金属氧化物:如CO、CO2、SO2等
酸:如H2SO4、HNO3等
大多数有机化合物:如CH4、CH3CH2OH等
①共价化合物导电性:熔融状态时不导电(即熔融无法破坏共价键),溶于水后可能导电(如HCl、H2SO4等酸),也可能不导电(如乙醇)。
②含有共价键的分子不一定是共价化合物。例如H2、O2等单质。
③含有共价键的化合物不一定是共价化合物。例如NaOH、Na2O2。
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,只有共价键。
(2)以共价键形成的分子的表示方法
分子
电子式
结构式
分子结构模型
H2
H-H
HCl
H-Cl
CO2
H2O
CH4
注:在化学上,常用一根短线“—”表示一对共用电子,这种图示叫做结构式。
(3)用电子式表示共价化合物的形成过程:
①反应物是原子的电子式
②生成物是共价化合物的电子式
③中间用“→”连接
如:、。
①漏写不参与成键的电子。如N2的电子式误写成,应为:,NH3的电子式误写成,应为。
②共用电子对数目写错。如CO2的电子式误写成:,应为。
③原子结合的顺序写错。如HCIO的电子式误写成,应为。
④错误使用括号。如HCl的电子式误写成,应为。
⑤混淆电子式与化学式的书写。如H₂S的电子式误写成,应为。
⑥不考虑原子最外层有几个电子,均写成8电子结构。如BCl3的电子式误写成,应为。
(4)共价化合物的主要物理性质
①熔点
部分共价化合物的熔点较高,如SiO2、SiC等,部分共价化合物的熔点较低,如HCl、NH3、CH4、CO2等。
②导电性
共价化合物本身不导电(无论是固态、液态还是气态),但部分共价化合物的水溶液能导电,这类共价化合物属于电解质,它们在水分子作用下,发生了电离,产生自由移动的阴、阳离子,如HCl、H2SO4等。
(5)含共价键的物质中元素的化合价
①首先判断共价键是否具有极性
一般来说,同种元素的原子间形成的共价键是非极性键,不同种元素的原子间形成的共价键是极性键。如H2O2中的O—H键是极性键,而O—O键是非极性键。
②形成极性键的物质中元素的正、负化合价的判断
形成极性键的原子的正、负化合价可依据非金属性的相对强弱进行判断,非金属性强的原子对形成的共用电子对的吸引作用较强,呈现负电性,化合价为负价;非金属性弱的原子对形成的共用电子对的吸引作用较弱,呈现正电性,化合价为正价。正、负化合价的数值可根据偏向或偏离的电子对数目来确定。
知识点3:化学键
1.概念:相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。
①“相邻”是指化学键只在直接相邻的两个或多个原子之间存在。
②“原子”是广义的原子,不仅仅指原子,也包括阴、阳离子中的原子。
③“相互作用”既包括吸引作用又包括排斥作用。
④“强烈的相互作用”表示化学键是原子间较强的相互作用,原子间较弱的相互作用不是化学键,破坏化学键需要较高的能量。
⑤稀有气体分子由单原子构成,其中不含化学键,因此不是所有物质中都存在化学键。
2.化学键类型与物质类别关系
3.化学反应的本质
(1)表象:反应物中的原子重新组合为产物分子。
(2)本质:旧化学键的断裂和新化学键的形成。
1.研究化学键有助于人们理解物质的某些性质,下列物质既含离子键又含共价键的是( )
A.CaCl2 B.CO2 C.H2SO4 D.K2O2
【答案】D
【解析】CaCl2中只含有离子键,CO2与H2SO4中只含有共价键,K2O2中既含有离子键又含有共价键。
2.下列说法正确的是( )
A.离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B.所有金属与所有非金属原子之间都能形成离子键
C.非金属元素之间一定不能形成离子键
D.含有离子键的化合物一定是离子化合物
【答案】D
【解析】离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,静电作用包含吸引力和排斥力,故A错误;金属和非金属元素之间不可能都能形成离子键,如AlCl3中不含离子键,故B错误;非金属元素之间也可能形成离子键,如铵盐(NH4Cl、NH4NO3等),故C错误;含有离子键的化合物是离子化合物,所以离子化合物中一定含有离子键,故D正确。
3.下列化学用语正确的是( )
A.钠离子的电子式: B.Cl-的结构示意图:
C.质量数为35的核素氯:Cl D.NaCl的形成过程:
【答案】B
【解析】A项,简单阳离子的电子式为其离子符号;C项,质量数为35的核素氯应为Cl;D项,箭头右侧应为离子化合物的电子式,NaCl的形成过程应为。
4.下列说法正确的是
A.加热只破坏离子键
B.、溶于水均只破坏离子键
C.、中所有原子最外层都满足8电子结构
D.金刚石和熔化时,克服相同类型的作用力
【答案】C
【解析】加热时,分解为和,既破坏与之间的离子键,也破坏内部的共价键,并非只破坏离子键,A错误;溶于水电离出、和,除了破坏离子键,还破坏了内部的共价键,并非只破坏离子键,B错误;判断共价化合物中原子是否满足8电子结构,可通过“化合价绝对值+原子最外层电子数是否等于8”验证:中C的化合价为+4、最外层4个电子,4+4=8,O的化合价为-2、最外层6个电子,2+6=8;中P的化合价为+3、最外层5个电子,3+5=8,Cl的化合价为-1、最外层7个电子,1+7=8,所有原子最外层都满足8电子结构,C正确;故选金刚石是共价晶体,熔化时破坏共价键,是分子晶体,熔化时克服分子间作用力,二者克服的作用力类型不同,D错误;故选C。
5.下列关于电子式的相关描述正确的是( )
A.CS2的电子式:
B.N2的电子式:N⋮⋮N
C.Na2O2的电子式:
D.用电子式表示HCl的形成过程:
【答案】D
【解析】二硫化碳是共价化合物,C原子最外层4个电子,S原子最外层6个电子,所以二硫化碳的电子式为,故A错误;氮气中N原子之间以三键结合,电子式为,故B错误;Na2O2是离子化合物,由Na+和O构成,O中O原子间共用一对电子,其电子式为,故C错误。
6.下列关于共价键与共价化合物的叙述正确的是( )
①含金属元素的化合物一定不是共价化合物 ②共价化合物中一定只含有共价键
③共价化合物中一定不含离子键 ④含有共价键的化合物一定是共价化合物
⑤离子化合物中可能含有共价键
A.②③⑤ B.②③④⑤ C.②③④ D.①②③⑤
【答案】A
【解析】含金属元素的化合物可能是共价化合物,如氯化铝,①错误;共价化合物中只含有共价键,一定不含离子键,②③正确;离子化合物中可能含有共价键,如氢氧化钠含有离子键和共价键,⑤正确。
7.下列说法不正确的是( )
A.分子间作用力与化学键大小相当
B.分子间作用力是一种很弱的作用力
C.分子间作用力主要影响物质的物理性质
D.分子内部相邻原子之间的相互作用称为化学键,而分子间也存在相互作用,称为分子间的作用力
【答案】A
【解析】化学键是相邻原子之间强烈的相互作用,分子间作用力是一种分子之间弱的相互作用,分子间作用力主要影响物质的物理性质,A不正确,B、C、D正确。
8.关于氢键及范德华力,下列说法正确的是( )
A.氢键比范德华力强,所以它属于化学键
B.分子间形成的氢键使物质的熔、沸点升高
C.沸点:HI>HBr>HCl>HF
D.H2O是一种稳定的化合物,这是由H2O之间形成氢键所致
【答案】B
【解析】氢键属于分子间作用力,不属于化学键,A错误;若分子间含有氢键,则固体熔化或液体汽化时除克服范德华力外,还需要破坏氢键,所以分子间形成的氢键会使物质的熔、沸点都升高,B正确;第ⅦA族元素的简单气态氢化物中,氟化氢分子间存在氢键,沸点较高,其他元素氢化物分子间只有范德华力,一般相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔、沸点越高,因此沸点:HF>HI>HBr>HCl,C错误;H2O的化学性质稳定是因为分子内的氢氧键比较稳定,与分子间形成氢键无关,D错误。
9.在“固体氯→液氯→氯气→氯原子”的变化过程中,被破坏的作用力依次是( )
A.范德华力、范德华力、范德华力
B.共价键、共价键、共价键
C.范德华力、共价键、共价键
D.范德华力、范德华力、共价键
【答案】D
【解析】固体氯→液氯→氯气属于物质的三态变化,属于物理变化,破坏了范德华力,氯气→氯原子发生了化学变化,破坏了共价键,所以在“固体氯→液氯→氯气→氯原子”的变化过程中,被破坏的作用力依次是范德华力、范德华力、共价键。
10.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( )
物质
所含化学键类型
离子键、共价键
共价键
所属化合物类型
A.离子化合物
B.共价化合物
物质
所含化学键类型
离子键
离子键、共价键
所属化合物类型
C.离子化合物
D.共价化合物
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】由和构成,仅含离子键,不含共价键,化学键类型描述错误,A错误;中H和O之间只以共价键结合,仅含共价键,属于共价化合物,描述完全正确,B正确;中和之间为离子键,内部N和H之间为共价键,既含离子键又含共价键,化学键类型描述错误,C错误;故选由和构成,含离子键和内部的共价键,含有离子键的化合物属于离子化合物,化合物类型描述错误,D错误;故选B。
11.在下列物质中:A.氩;B.NaOH;C.甲烷;D.氯化钡;E.氮气;F.NH3;G.CCl4;H.H2O2。
(1)只含离子键的物质是 (填字母,下同)。
(2)既有离子键又有共价键的物质是 。
(3)只含极性键的物质是 。
(4)含非极性键的物质是 。
(5)既没有离子键又没有共价键的物质是 。
【答案】(1)D (2)B (3)CFG (4)EH (5)A
【解析】(1)氯化钡是离子化合物,Ba2+与2个Cl-之间以离子键结合,故只含离子键的物质序号是D;(2)NaOH是强碱,完全电离产生Na+、OH-,Na+与OH-之间以离子键结合;在阴离子OH-中H、O原子之间以共价键结合,故NaOH中存在的作用力为离子键、共价键,故既有离子键又有共价键的物质序号是B;(3)CH4是由分子构成的物质,在分子内只存在极性共价键C-H键;NH3是由分子构成的物质,在分子内只存在极性共价键N-H键;CCl4是由分子构成的物质,在分子内只存在极性共价键C-Cl键。因此只含非极性键的物质序号是C、F、G;(4)氮气是由N2分子构成的物质,在物质分子中2个N原子通过三个共用电子对结合,化学键为非极性键;H2O2是由分子构成的物质,在H2O2分子中含有极性键O-H键和非极性键O-O键,故含非极性键的物质序号是E、H;(5)氩是惰性气体,是由分子构成的物质,在Ar分子中只含有1个Ar原子,是单原子分子,因此不存在化学键,故既没有离子键又没有共价键的物质序号是A。
12.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 7(填“<”、“=”或“>”)。
(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)①第二周期第IVA族 ②离子键、共价键 (2) (3)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ (4)> (5)①黄 ②56
【解析】A、B、C、D、E为短周期主族元素,且原子序数依次增大,其中A、C能形成两种液态化合物A2C和A2C2,该液态化合物分别为H2O和H2O2,则A为H元素,C为O元素;A、D同主族,则D为Na元素;E的原子序数最大,其处于第三周期,而E元素的周期序数与主族序数相等,则处于ⅢA族,故E为Al元素;五种元素的质子数之和为39,设B的原子序数为x,则有1+x+8+11+13=39,解得x=6,所以B为碳元素。
(1)由分析可知,B为C元素,位于周期表中第二周期第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偏铝酸钠和氢气,其反应的离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+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,含钠元素灼烧时,火焰呈黄色,NaH和水反应的方程式为: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+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,则又可得1.5 mol H2,故充分反应后总共生成2.5 mol H2,生成气体在标准状况下的体积是:2.5 mol×22.4 L·mol-1=56 L。
13.几种主族元素在周期表中的位置如图。
族
周期
IA
0
1
④
IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
2
⑤
⑥
3
①
③
⑦
4
②
⑧
根据上表回答下列问题:
(1)⑥元素的氢化物是 (填化学式), (填结构式)。
(2)①③⑦三种元素原子半径由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(3)表中某元素原子的核外电子层数是最外层电子数的3倍,该元素的原子结构示意图为 ,该元素在周期表中的位置是 。
(4)①②③三种元素最高价氧化物对应水化物碱性最强的 (填化学式)。
(5)①与水反应的离子方程式 。
(6)⑦的非金属性强于⑧,下列表述中能证明这一事实的是 (填字母)。
a.⑦的氢化物比⑧的氢化物稳定
b.⑦最高价氧化物对应的水化物的酸性强于⑧最高价氧化物对应的水化物的酸性
c.⑦的单质能将⑧从其钠盐溶液中置换出来
(7)④与⑤元素形成的分子可能是 。
A. B. C.
【答案】(1)①NH3 ② (2)Na>Al>Cl (3)① ②第三周期ⅠA族 (4)KOH (5)2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ (6)abc (7)C
【解析】根据元素在周期表的位置,可推知:①是Na,②是K,③是Al,④是H,⑤是C,⑥是N,⑦是Cl,⑧是Br元素,然后结合元素周期律及物质的性质分析解答。
(1)⑥是N元素,其氢化物的化学式是NH3,在该物质分子中N原子与3个H原子形成3个N-H键,故NH3的结构式是;(2)①是Na,③是Al,,⑦是Cl,它们是同一周期元素,原子序数越大,原子半径就越小,则这三种元素的原子半径由大到小的顺序是:Na>Al>Cl;(3)表中某元素原子的核外电子层数是最外层电子数的3倍,若原子最外层只有1个电子,则其电子层数是3,该元素的原子核外电子排布式是2、8、1,该元素是Na元素,其原子结构示意图为;钠元素位于元素周期表第三周期第IA族;(4)①是Na,②是K,③是Al,由于同一周期元素的金属性随原子序数的增大而减小;同一主族元素的金属性随原子序数的增大而增大,则三种元素的金属性强弱顺序为:K>Na>Al。元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强,因此三种元素最高价氧化物对应水化物碱性最强的KOH;(5)①是Na,Na与水反应产生NaOH、H2,反应的离子方程式为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;(6)⑦是Cl,⑧是Br元素,二者是同一主族的元素,元素的非金属性Cl>Br。A项,元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性就越强,元素的非金属性:Cl>Br,所以简单氢化物的稳定性:HCl>HBr,正确;b项,元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强。元素的非金属性:Cl>Br,所以酸性:HClO4>HBrO4,正确;c项,元素的非金属性越强,其单质的氧化性就越强,活动性强的可以将活动性弱的从化合物中置换出来。由于元素的非金属性:Cl>Br,所以可以发生反应:Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2,正确;故合理选项是abc;(7)④是H,⑤是C,由于H原子核外只有1个电子,C原子最外层有4个电子,C原子可以与4个H原子形成的化合物分子CH4,使分子中各原子都达到稳定结构,该物质的分子的空间构型为正四面体,故合理选项是C。
14.A、B、C、D四种短周期主族元素的相对位置如下表,A是短周期中金属性最强的元素,C是地壳中含量最多的元素。
……
C
A
B
……
D
回答下列问题:
(1)元素B在元素周期表中的位置是第 周期 族。
(2)A、B两元素最高价氧化物对应水化物的碱性: > (填化学式)。
(3)C、D两元素的简单气态氢化物的稳定性: > (填化学式)。
(4)A元素与C元素可形成两种常见离子化合物,其电子式分别为 和 。
(5)用电子式分别表示A、B元素和D元素形成化合物的过程: 。
(6)写出A的最高价氧化物对应水化物与D的氢化物反应的离子方程式: 。
【答案】(1)三 ⅡA (2)NaOH Mg(OH)2 (3)H2O HCl
(4)
(5)
(6)H++OH-===H2O
【解析】A是短周期中金属性最强的元素,则A是Na;C是地壳中含量最多的元素,则C是O。结合四种元素在周期表中的相对位置推知,B为Mg,D为Cl(1)元素B是Mg,在元素周期表中处于第三周期ⅡA族(2)元素的金属性:Na>Mg,则最高价氧化物对应水化物的碱性:NaOH>Mg(OH)2(3)元素的非金属性:O>Cl,则简单气态氢化物的稳定性:H2O>HCl(4)A是Na,C是O,二者形成的两种离子化合物为Na2O和Na2O2,其电子式分别为和(5)Na与Cl形成离子化合物NaCl,用电子式表示该过程为;Mg与Cl形成离子化合物MgCl2,用电子式表示该过程为(6)A的最高价氧化物对应水化物为NaOH,是一种强碱;D的氢化物为HCl,是一种强酸,二者发生中和反应的离子方程式为H++OH-===H2O。
15.下表是元素周期表的一部分,用化学用语回答下列问题:
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
1
①
2
②
③
④
3
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
4
(1)请画出元素⑨阴离子的结构示意图: 。
(2)③⑤⑧的原子半径由小到大的顺序为 (填元素符号)。
(3)⑤和⑦的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为 > (填化学式)。
(4)③⑤两种元素的原子按1∶1组成的常见化合物的电子式为 。
(5)用电子式表示⑥和⑨形成的化合物的过程: 。
【答案】(1) (2)O<S<Na (3)NaOH Al(OH)3
(4) (5)
【解析】根据元素在周期表中的位置可知①~⑩分别是H、N、O、F、Na、Mg、Al、S、Cl、Ar。则:(1)元素⑨是Cl,其阴离子的结构示意图为(2)同周期自左向右原子半径逐渐减小,同主族从上到下原子半径逐渐增大,则③⑤⑧的原子半径由小到大的顺序为O<S<Na(3)同周期自左向右金属性逐渐减小,最高价氧化物水化物的碱性逐渐减弱,则⑤和⑦的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为NaOH>Al(OH)3(4)③⑤两种元素的原子按1∶1组成的常见化合物是过氧化钠,电子式为(5)⑥和⑨形成的化合物是离子化合物氯化镁,则用电子式表示⑥和⑨形成的化合物的过程为。
1.关于下图的形成过程,下列说法正确的是( )
A.钠原子失去电子,发生还原反应
B.氯原子得到电子,化合价升高
C.该过程中只有电子的转移,没有化合价的变化
D.是由和通过静电作用形成的化合物
【答案】D
【解析】钠原子失去最外层的1个电子,化合价升高,发生氧化反应,A错误;氯原子得到1个电子,转化为氯离子,化合价由0降低为-1,B错误;有电子的转移,是元素发生化合价的变化的本质,故该过程有电子的转移,也有化合价的变化(钠元素化合价升高、氯元素化合价降低),C错误;故选的构成为微粒是和,是和通过静电作用形成的化合物,D正确;故选D。
2.下列有关化学用语使用正确的是( )
A.氯原子的电子式为,的电子式为
B.的电子式为
C.Na和Cl形成离子键的过程:
D.电子式表示形成过程:
【答案】C
【解析】是阴离子,最外层有8个电子,且应该用中括号括起来,故其电子式为,A错误;氯化铵属于盐,由铵根离子和氯离子构成;其中是阴离子,最外层有8个电子,且应该用中括号括起来,故其电子式为,则氯化铵的电子式为,B错误;Na原子最外层有1个电子,容易失去1个电子达到8电子稳定结构;Cl原子最外层有7个电子,容易得到1个电子达到8电子稳定结构;形成离子键的过程可表示为:,C正确;故选镁原子最外层有2个电子,容易失去2个电子达到8电子稳定结构;Cl原子最外层有7个电子,容易得到1个电子达到8电子稳定结构;因此形成离子键的过程可表示为:,D错误;故选C。
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
H2SO4
NaOH
所含化学键类型
离子键、共价键
共价键
离子键
离子键、共价键
所属化合物类型
离子化合物
共价化合物
离子化合物
共价化合物
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】MgCl2是离子化合物,仅含离子键,不含共价键,A错误;CO2是共价化合物,仅含共价键,B正确;H2SO4是共价化合物,仅含共价键,C错误;故选NaOH中钠离子和氢氧根之间为离子键,O原子和H原子之间为共价键,属于离子化合物,D错误;故选B。
4.在航天领域中,科学家们常使用特殊的推进剂来为航天器提供动力。现在应用较多的推进剂是由肼和过氧化氢组成的。下列说法正确的是( )
A.肼中含有离子键和共价键
B.肼是含有共价键的共价化合物
C.肼的摩尔质量为32g
D.标准状况下,1mol过氧化氢的体积为22.4L
【答案】B
【解析】A.肼(N2H4)是由非金属元素组成的共价化合物,仅含共价键,不含离子键,A错误;
B.肼是共价化合物,其分子内N-N和N-H键均为共价键,B正确;
C.肼的摩尔质量应为32g/mol,选项中单位“g”是质量的单位,C错误;
D.标准状况下,过氧化氢(H2O2)为液体,无法计算,D错误;故选B。
5.下列有关化学用语表示正确的是( )
A.NaCl溶液中的水合离子: B.中子数为35的溴原子:
C.二氧化碳分子结构模型: D.的电子式:
【答案】D
【解析】A.带正电的钠离子被水分子的负极端(氧原子)包围形成水合钠离子,而带负电的氯离子被水分子正极端(氢原子)包围形成水合氯离子,钠离子半径小于氯离子,图示为,A错误;
B.原子左上角表示质量数,左下角表示质子数,中子数为35的溴原子质量数为35+35=70:,B正确;
C.CO2为直线形分子,C原子半径大于O原子半径,应该为,C错误;
D.是由铵根离子和溴离子构成的,D正确;故选D。
6.过氧化钠可用作呼吸面具中的供氧剂,与发生反应的化学方程式分别为、。下列说法错误的是( )
A.和中的阴、阳离子个数比相同
B.NaOH晶体中存在离子键和共价键
C.干冰升华时破坏分子中的共价键
D.水蒸气分解时破坏分子中的共价键
【答案】C
【解析】A.由和构成,由和构成,则和中的阴、阳离子个数比均为,A正确;
B.NaOH由和构成,存在离子键,同时中存在氢、氧原子之间的共价键,则NaOH晶体中存在离子键和共价键,B正确;
C.干冰升华时破坏的是分子间作用力(范德华力),未破坏分子内的共价键,C错误;
D.水分子由氢原子和氧原子通过共价键结合形成,当水蒸气分解时,分子内的共价键被破坏,生成氢气和氧气,D正确;故选C。
7.下列表示物质结构的化学用语不正确的是( )
A.Na2O的电子式:
B.MgCl2的形成过程:
C.MgO的形成过程:
D.CaBr2的电子式:
【答案】A
【解析】A.Na2O为离子键形成的离子化合物,其电子式为:,A错误;
B.MgCl2为离子键形成的离子化合物,1个Mg原子失去2个电子,2个Cl原子各得到1个电子,形成过程为:,B正确;
C.MgO为离子键形成的离子化合物,1个Mg原子失去2个电子,被1个O原子得到电子,形成过程为:,C正确;
D.CaBr2为离子键形成的离子化合物,其电子式为:,D正确;故选A。
8.运用理论模型可解释物质的组成、结构、性质与变化。图为NaCl固体溶于水并处于电场中的模型,下列说法正确的是
A.NaCl固体中的阴、阳离子可自由移动
B.NaCl溶于水的过程中,离子键被破坏
C.溶液中的水和钠离子向a极方向移动
D.NaCl固体只有在电场作用下才能电离
【答案】B
【解析】A.NaCl固体中含有带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子,由于带相反电荷的离子间的相互作用,Na+和Cl-按一定规则紧密地排列着,NaCl固体中的阴、阳离子不可以自由移动,故A错误;
B.NaCl溶于水的过程中生成Na+和Cl-,离子键被破坏,故B正确;
C.当将NaCl固体加入水中时,在水分子的作用下,Na+和Cl-之间的相互作用被破坏,Na+和Cl-脱离NaCl固体的表面,进入水中,形成能够自由移动的水合钠离子和水合氯离子,水合钠离子向b极方向移动,故C错误;
D.氯化钠固体溶于水后,无需通电即可发生电离,故D错误;故选:B。
9.以下叙述中,错误的是( )
A.钠原子、氯原子通过电子的得失均可形成8电子的稳定结构
B.阴离子和阳离子之间的静电吸引作用称为离子键
C.在氯化钠中,除氯离子和钠离子的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用
D.NaCl、ZnSO4、NaOH等都是离子化合物
【答案】B
【解析】A.钠原子失去1个电子形成Na+,氯原子得到1个电子形成Cl-,二者通过电子的得失均可形成8电子的稳定结构,A正确;
B.阴、阳离子之间的静电作用称为离子键,包括引力和斥力,B错误;
C.在氯化钠中,除氯离子和钠离子的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的静电排斥作用,C正确;
D.离子化合物指由阳离子和阴离子组成的化合物,NaCl、ZnSO4、NaOH等都是由阳离子结合阴离子组成,都是离子化合物,D正确;故答案为:B。
10.下列各组数值是相应元素的原子序数,其中所表示的原子间能以离子键结合成稳定化合物的是( )
A.1与6 B.2与8 C.9与11 D.8与14
【答案】C
【解析】A.1号是非金属元素氢,6号是非金属元素C,C、H元素之间易形成共价键,A错误;
B.2号是非金属氦,8号是非金属元素O,He、O元素不形成化学键,B错误;
C.9号是活泼非金属F,11号是活泼金属Na,F、Na元素易形成离子键,C正确;
D.8号是非金属元素O,14号是非金属Si,O、Si元素易形成共价化合物,D错误;故选C。
11.下列有关物质结构的说法正确的是( )
A.78 g Na2O2晶体中阴、阳离子个数均为2NA
B.H2O2的结构式为H—O—O—H
C.4.48 L NH3中含有0.6NA个N—H
D.PCl5和NH3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
【答案】B
【解析】A.78g Na2O2的物质的量是1mol,晶体中阴、阳离子个数分别为NA、2NA,A错误;
B.H2O2中两个O原子之间共用一对电子,结构式为H—O—O—H,B正确;
C.4.48LNH3在非标况下的物质的量不一定是0.2mol,其中不一定含有0.6NA个N—H键,C错误;
D.PCl5和NH3分子中P和H均没有达到8电子稳定结构,D错误;故选B。
12.短周期元素X、Y、Z、M、N、W原子序数依次递增,六种元素形成的一种化合物结构如图所示,其中元素Z最外层电子数为内层电子数的3倍。下列说法错误的是( )
A.最高价氧化物对应水化物的酸性:W>N>Y
B.元素Z与其他五种元素均可形成2种及以上化合物
C.原子半径:M>W>N>Z
D.元素Z与M可形成含有非极性共价键的离子化合物
【答案】C
【解析】元素Z最外层电子数为内层电子数的3倍,所以Z元素为氧元素,结合图分析,X形成1个共价键,X是H元素;Y形成4个共价键,Y是C元素; M形成+1价阳离子,M是Na元素;N形成5个共价键,N是P元素 ;W形成1个共价键,W是Cl元素;
A.W、N、Y最高价氧化物对应水化物分别是、、,故A正确;
B.元素Z与其他五种元素均可形成两种化合物、;CO、;、;、;、,故B正确;
C.电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,原子半径应是Na>P>Cl>O,C错误;
D.元素Z与M可形成,是含有非极性共价键的离子化合物,故D正确;选C。
13.一种新的有机合成试剂的结构式如图所示,其中X、Y、Z、W均为短周期元素,且原子序数依次增大,Y、W处于同一主族,下列说法正确的是( )
A.非金属性:
B.离子半径:
C.简单氢化物的沸点:
D.该试剂中X、Y、Z、W原子均满足最外层8电子结构
【答案】A
【分析】Y成双键达稳定结构,则Y最外层有6个电子,又Y、W处于同一主族,结合原子序数大小,可知Y为O,W为S,Z成1个键,则Z最外层7个电子或1个电子,其位于O后S前,则Z为F,X得1个电子后形成4条键达稳定结构,则X最外层电子数为3,X为B,据此分析解答。
【解析】A.非金属性F>O>S>B,即,故A正确;
B.和F-核外电子排布相同,核电荷数F大于O,则离子半径:>F-,即,故B错误;
C.H2O和H2S均为分子,结构相似,但水分子之间能形成氢键,故沸点:H2O>H2S,故C错误;
D.由结构可知S的最外层为10,不满足8电子结构,故D错误;
故选:A。
14.X、Y、Z、R、M为原子序数依次增大的短周期元素,其原子的最外层电子数与原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X与Y形成的化合物只含极性共价键
B.简单离子半径比较:
C.含氧酸酸性比较可能存在:
D.X与Z、M三种元素共同形成的化合物可能是离子化合物
【答案】A
【分析】R半径最大,且最外层电子数为1,则R为Na,X的半径最小,则X为H,Y最外层为4个电子,则Y为C,Z为N,M为S,以此分析;
【解析】A.X为H、Y为C,若形成烯烃,则既含有极性共价键,也含有非极性共价键,A错误;
B.R为Na、Z为N,则,B正确;
C.Z为N,M为S,若S形成的是H2SO3弱酸,HNO3为强酸,则酸性HNO3>H2SO3,C正确;
D.X为H、Z为N、M为S,若形成(NH4)2S,含有离子键则为离子化合物,D正确;故答案为:A。
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层有3个电子,Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,W与X位于同一主族。下列说法正确的是( )
A.由X、Y组成的化合物是离子化合物
B.X、Y、W简单离子半径:r(W)>r(Y)>r(X)
C.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强
D.W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
【答案】A
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,则X为O元素;Y原子的最外层有3个电子,Y的原子序数大于X的原子序数,则Y为Al元素;Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,则Z为Si元素;W与X位于同一主族,则W为S元素。
【解析】A.由X、Y形成的化合物为Al2O3,属于金属氧化物,是离子化合物,A项正确;
B.电子层数越多,离子半径越大,电子层数相同的核电荷数越大,离子半径越小,离子半径:r(S2-)>r(O2-)>r(Al3+),B项错误;
C.非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:Si<S,所以Z的最高价氧化物对应水化物H2SiO3的酸性比W的H2SO4弱,C项错误;
D.非金属性越强,简单气态氢化物的热稳定性越强,非金属性:O>S,故X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强,D项错误;答案选A。
16.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,X是原子半径最小的元素;Y元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍;Z元素的-1价阴离子、W元素的+3价阳离子的核外电子排布均与氖原子相同。下列说法中不正确的是( )
A.X、Y形成的化合物只含有极性键 B.X单质和Z单质在暗处就能剧烈反应
C.含W元素的盐溶液一定显酸性 D.Z离子半径小于W离子半径
【答案】B
【分析】X、Y、Z、W是短周期元素,原子序数依次增大.X是原子半径最小的元素,则X为H元素;Y元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍,Y原子只能有2个电子层,最外层电子数为4,则Y为C元素;Z元素的-1价阴离子、W元素的+3价阳离子的核外电子排布均与氖原子相同,则Z为F、W为Al,据此解答;
【解析】由分析可知,X、Y、Z、W分别为H、C、F、Al;
A.H与C元素形成的乙炔等分子中碳碳之间形成非极性键,故A错误;
B.氢气和氟气在暗处能剧烈反应,故B正确;
C.偏铝酸钠溶液中偏铝酸跟水解,溶液呈碱性,故C错误;
D.F-、Al3+电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径F->Al3+,故D错误,故选:B。
17.白磷是一种白色的固体,在空气中容易自燃,其球棍模型如图所示。下列说法正确的是
A.白磷与红磷互为同位素 B.分子中只含有非极性共价键
C.1 mol 分子含4 mol共价键 D.等质量的白磷和红磷所含原子数不相同
【答案】B
【详解】A.白磷与红磷属于同种单质元素组成的不同单质,两者互为同素异形体,A错误;
B.分子中只含有磷原子与磷原子之间的非极性共价键,B正确;
C.根据图示结构可知看出,1 mol 分子含6mol共价键,C错误;
D.白磷与红磷的最简式均为“P”,所以等质量的白磷和红磷所含原子数相同,D错误;
故选B。
18.某科研人员提出HCHO与在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成和的历程,图为该历程示意图(图中只画出了HAP的部分结构)。下列说法错误的是( )
A.的结构式为O=C=O
B.分子的结构是V形
C.根据图示信息,分子中的氧原子完全来自HCHO
D.反应过程中,有C-H键的断裂和C=O键形成
【答案】C
【解析】A.二氧化碳是直线形结构,氧与碳形成碳氧双键,则的结构式为O=C=O,故A正确;
B.水分子的结构不是直线形结构,而是V形,故B正确;
C.根据图示信息,分子中的氧原子一各来自HCHO,另一个来自氧气中氧原子,故C错误;
D.反应过程中,甲醛中两个C−H键都断裂,二氧化碳中形成了C=O键,故D正确。综上所述,答案为C。
19.已知,用表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.生成2.24 L (标准状况)时转移的电子数目为
B.10.6 g 晶体中所含分子数目为
C.含有2 mol 的中阴离子数目是
D.1.7 g 分子中成键电子数目为
【答案】A
【解析】A. 由得关系式,生成1mol 时转移的电子数目为,则生成2.24 L (标准状况)即0.1molO2时,转移的电子数目为,A正确;
B.晶体中只存在钠离子和碳酸根离子,没有分子,B错误;
C.过氧化钠由钠离子和过氧根离子构成,1molNa2O2含2mol、1mol过氧根,则含有2 mol 的中阴离子数目是,C错误;
D. 1个分子中含6个成键电子,1.7 g 分子中成键电子数目为,D错误;
答案选A。
20.汽车安全气囊中的填充物有(叠氮酸钠)、、等物质,遇撞击时能生成金属钠和。完成下列填空:
(1)写出的电子式: 。
(2)是由一种单原子离子和一种多原子离子以1:1的比例构成的化合物。晶体中存在的化学键类型是 。
(3)汽车安全气囊填充物的三种物质中属于共价化合物的是 (填写化学式),所涉及的5种元素中,原子半径最大的是 (填写元素符号)。
、能与金属钠发生反应生成,化学方程式为:。
(4)写出配平后完整的化学方程式 。
(5)结合金属钠的化学性质,说明汽车安全气囊中填充、的目的
。
(6)某品牌汽车设计安全气囊受撞击时需产生44.8L气体(已换算至标准状况下的体积),则该安全气囊中需填充的质量是 (N-14Na-23)。
【答案】(1)(2)离子键和共价键(3) K
(4)
(5)消耗产生的金属钠,同时产生保护气氮气
(6)81.25 g
【解析】(1)分子中含有三键,电子式为。
(2)是由一种单原子离子和一种多原子离子以1:1的比例构成的化合物,所以阳离子是钠离子,阴离子是,所以晶体中存在的化学键类型是离子键和共价键。
(3)、属于离子化合物、中只有共价键,属于共价化合物;同周期自左向右原子半径逐渐减小,同主族从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径大小顺序是K>Na>Si>N>O,所以原子半径最大的是K;(4)反应中Na元素化合价从0价升高到+1价,氮元素化合价从+5价降低到0价,依据电子得失守恒可知反应中转移10个电子,所以配平后的化学方程式为。
(5)钠是活泼的金属,根据方程式可知钠把硝酸钾还原为氮气,因此汽车安全气囊中填充、的目的消耗产生的金属钠,同时产生保护气氮气。
(6)氮气的物质的量是44.8L÷22.4L/mol=2mol,设消耗的物质的量是xmol,根据方程式可知生成氮气的是物质的量是1.5xmol,生成金属钠的物质的量是xmol,根据方程式可知生成氮气的是物质的量是,所以,解得x=1.25,则质量是1.25mol×65g/mol=81.25g。
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第22讲 化学键
学习目标
重难点
1.通过氯化钠的形成理解离子键的概念及本质和形成条件。
2.了解离子化合物的概念,能识别典型的离子化合物。
3.能熟练地用电子式表示物质的组成及离子化合物的形成过程。
4.知道共价键的概念和实质,了解其分类——极性键、非极性键。
5.学会用电子式表示共价分子的形成过程,用结构式表示简单的共价分子结构。
6.能从化学键的角度理解化学反应的本质,会判断有关变化中化学键是否断裂。
重点:离子键、离子化合物的概念;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。
一、离子键
1.离子键
(1)NaCl的形成示意图
钠是活泼的金属元素,钠原子在反应中易失去1个电子,达到8电子稳定结构;氯是活泼的非金属元素,氯原子在反应中易得到1个电子,达到8电子稳定结构。
钠和氯气反应时,钠原子最外层的1个电子转移到氯原子的最外层,形成带正电荷的Na+和带负电荷的Cl-,带相反电荷的Na+与Cl-通过静电作用结合在一起,从而形成氯化钠晶体。用原子结构示意图表示NaCl的形成过程如下:
(2)定义
定义
带相反电荷离子之间的相互作用叫做离子键
成键微粒
阴阳离子[活泼金属离子(或NH)与活泼非金属离子(或酸根离子)]
成键实质
阴、阳离子之间的静电作用(静电引力和斥力)
成键元素
活泼金属元素(如第IA族,第IIA族)和活泼非金属元素(如第VIA族和VIIA族)
成键原因
原子间相互得失电子形成稳定的阴、阳离子,使体系的总能量降低
存在
强碱,如NaOH、KOH、Ba(OH)2等;活泼金属氧化物,如Na2O、K2O、CaO、MgO等;绝大多数盐类,如NaCl、NH4Cl、BaSO4等
(3)离子键的形成条件和过程
①形成条件
活泼的金属原子容易失去电子,成为金属阳离子;活泼的非金属原子容易得到电子,成为非金属阴离子。
阴、阳离子通过静电作用形成离子键,所以活泼的金属单质(如K、Na、Ca、Mg等)与活泼的非金属单质(如F₂、Cl₂、Br₂、O₂、S等)化合时,一般形成离子键。此外,像K+这样,与OH-、NO3-、SO42-、CO32-等之间通过静电作用也可形成离子键。
②形成过程
(4)影响离子键强弱的因素
影响离子键强弱的主要因素是离子半径和离子所带电荷数。离子半径越小、离子所带电荷数越多,阴、阳离子间的作用越强,离子键就越强。如MgO中的离子键强于NaCl中的离子键。
①离子键一般由金属元素和非金属元素形成的,但非金属元素直接也可以形成离子键,如铵盐;含金属元素的化合物不一定有离子键,如AlCl3。
②成键微粒:阴离子、阳离子。
③成键本质:静电作用(静电吸引和静电排斥达到平衡)。
④成键原因:原子通过得失电子形成稳定的阴、阳离子;离子间吸引与排斥作用处于平衡状态;体系的总能量降低。
⑤存在范围:离子键存在于强碱、活泼金属氧化物及绝大多数盐中,离子键一定存在于化合物中。
2.离子化合物
概念与分类
性质
①离子键一般比较牢固,破坏离子键需要较高的能量,所以离子化合物一般熔点比较高,常温下为固体。
②离子化合物在水溶液中或熔化时,离子键被破坏,形成自由移动的阴、阳离子,能够导电,所以离子化合物都是电解质。
种类
①由活泼金属元素(第IA族、第ⅡA族)和活泼非金属元素(第VIA族、第VⅡA族)形成的化合物,如NaCl、MgCl₂、CaCl₂、Na₂O、Na₂O₂、CaO等。
②由活泼金属离子与酸根(或酸式酸根)离子形成的化合物,如Na₂SO₄、ZnSO₄、K₂CO₃、NaHSO₄、KHCO₃等。
③由活泼金属离子与OH-形成的强碱,如NaOH、Ca(OH)₂等。
④由铵根离子与酸根(或酸式酸根)离子形成的化合物,如NH4NO3、NH4HCO3等。
⑤金属氢化物,如NaH、CaH₂等。
(1)离子化合物的三个“一定”和两个“不一定”
三个“一定”
①离子化合物中一定含有离子键,可能含有共价键
②含有离子键的化合物一定是离子化合物
③离子化合物中一定含有阴离子和阳离子
两个“不一定”
①离子化合物中不一定含有金属元素,如铵盐
②含有金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3
(2)熔融状态下能导电的化合物是离子化合物。
3.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(价电子)的式子。
(2)电子式的书写
粒子
书写规则
示例
原子
元素符号周围标明元素原子的最外层电子,每个方向不能超过2个电子。当最外层电子数小于或等于4时以单电子分布,多于4时多出部分以电子对分布。
·Na、·Mg·、··、··、··、··、·∶
简单
离子
简单阳离子:是由金属原子失电子形成的,原子的最外层已无电子,其电子式就是阳离子的符号
Na+、Li+、Mg2+、Al3+
简单阴离子:不但要画出最外层电子数,而且还应用“[ ]”括起来,并在右上角注明所带电荷数
[∶∶]2-、[∶∶]-
复杂
离子
要标明电子,用“[ ]”括上,并在“[ ]”右上角标明电性和电量
[∶∶H]-、[∶∶∶]2-、
离子
化合物
离子化合物的电子式由阴、阳离子的电子式组成,相同的离子不合并,阴阳离子间隔排列
Na+[::]-、[∶∶]-Mg2+[∶∶]-
(3)用电子式表示离子化合物的形成过程
①反应物是原子的电子式;
②生成物是离子化合物的电子式;
③不同反应物之间用“”表示电子转移;
④反应物和生成物之间用“―→”连接。
如:、。
离子化合物电子式书写的四大错因
(1)阴离子漏标“[ ]”,如将O2-的电子式错写为:。
(2)阳离子多标电子或“[ ]”,如将Al3+的电子式错写为或。
(3)漏标或错标离子的电荷,如S2-的电子式错写为或。
(4)将多个相同的离子归在一起,如K2S的电子式错写为。
二、共价键
1.共价键
定义
原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键
成键粒子
原子
成键元素
非金属元素(稀有气体除外)或金属元素与非金属元(如AlCl3)
成键实质
共用电子对与两个原子核的静电作用
成键原因
通过共用电子对,各原子最外层电子数一般达到“2”或“8”的稳定状态,两原子核都吸引共用电子对,使之处于平衡状态,体系总能量降低
存在
非金属单质分子(稀有气体除外),如H2、O2、Cl2、C等;非金属形成的化合物中,如H2O、CO2、H2SO4、CH4等;原子团(根)中,如OH-、SO42-、NH等
共价键的分类
非极性(共价)键
极性(共价)键
含义
同种元素原子之间形成的共价键,共用电子对不发生偏移
不同种元素原子之间形成的共价键,共用电子对发生偏移
原子吸引电子的能力
相同
不同
共用电子对
不偏向任何一方
偏向吸引电子能力强的原子
成键原子是否显电性
否
是
判断依据
由同种元素原子形成
由不同种元素原子形成
示例
H2、Cl2中的共价键
HCl、H2O中的共价键
强弱影响因素:主要是原子半径和原子间共用电子对数,即原子半径越小、原子间共用电子对数越多,一般共价键越强。
①共价键的成键元素一般为非金属元素与非金属元素,但某些金属元素与非金属元素之间也可以形成共价键,如AlCl3中所含的就是共价键。
②共价键存在于非金属单质(稀有气体除外)、非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、碱、部分盐(如AlCl3、含氧酸盐等)、金属过氧化物(如Na2O2等)、有机化合物中。非极性共价键可存在于非金属单质(如H2等)、共价化合物(如H2O等)和离子化合物(如Na2O2等)中;极性共价键可存在于离子化合物(如NaOH等)中,也可以存在于共价化合物(如HCl、H2SO4等)中。
③可利用电子对数目判断化学键,如HClO中H共用一对电子,Cl共用一对电子,O共用两对电子,则其结构式应为H-O-Cl。
2.共价化合物
(1)概念与分类
概念
原子间以共用电子对形成分子的化合物称为共价化合物
常见的共价化合物
非金属氢化物:如NH3、H2S、H2O等
非金属氧化物:如CO、CO2、SO2等
酸:如H2SO4、HNO3等
大多数有机化合物:如CH4、CH3CH2OH等
①共价化合物导电性:熔融状态时不导电(即熔融无法破坏共价键),溶于水后可能导电(如HCl、H2SO4等酸),也可能不导电(如乙醇)。
②含有共价键的分子不一定是共价化合物。例如H2、O2等单质。
③含有共价键的化合物不一定是共价化合物。例如NaOH、Na2O2。
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,只有共价键。
(2)以共价键形成的分子的表示方法
分子
电子式
结构式
分子结构模型
H2
H-H
HCl
H-Cl
CO2
H2O
CH4
注:在化学上,常用一根短线“—”表示一对共用电子,这种图示叫做结构式。
(3)用电子式表示共价化合物的形成过程:
①反应物是原子的电子式
②生成物是共价化合物的电子式
③中间用“→”连接
如:、。
①漏写不参与成键的电子。如N2的电子式误写成,应为:,NH3的电子式误写成,应为。
②共用电子对数目写错。如CO2的电子式误写成:,应为。
③原子结合的顺序写错。如HCIO的电子式误写成,应为。
④错误使用括号。如HCl的电子式误写成,应为。
⑤混淆电子式与化学式的书写。如H₂S的电子式误写成,应为。
⑥不考虑原子最外层有几个电子,均写成8电子结构。如BCl3的电子式误写成,应为。
(4)共价化合物的主要物理性质
①熔点
部分共价化合物的熔点较高,如SiO2、SiC等,部分共价化合物的熔点较低,如HCl、NH3、CH4、CO2等。
②导电性
共价化合物本身不导电(无论是固态、液态还是气态),但部分共价化合物的水溶液能导电,这类共价化合物属于电解质,它们在水分子作用下,发生了电离,产生自由移动的阴、阳离子,如HCl、H2SO4等。
(5)含共价键的物质中元素的化合价
①首先判断共价键是否具有极性
一般来说,同种元素的原子间形成的共价键是非极性键,不同种元素的原子间形成的共价键是极性键。如H2O2中的O—H键是极性键,而O—O键是非极性键。
②形成极性键的物质中元素的正、负化合价的判断
形成极性键的原子的正、负化合价可依据非金属性的相对强弱进行判断,非金属性强的原子对形成的共用电子对的吸引作用较强,呈现负电性,化合价为负价;非金属性弱的原子对形成的共用电子对的吸引作用较弱,呈现正电性,化合价为正价。正、负化合价的数值可根据偏向或偏离的电子对数目来确定。
知识点3:化学键
1.概念:相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。
①“相邻”是指化学键只在直接相邻的两个或多个原子之间存在。
②“原子”是广义的原子,不仅仅指原子,也包括阴、阳离子中的原子。
③“相互作用”既包括吸引作用又包括排斥作用。
④“强烈的相互作用”表示化学键是原子间较强的相互作用,原子间较弱的相互作用不是化学键,破坏化学键需要较高的能量。
⑤稀有气体分子由单原子构成,其中不含化学键,因此不是所有物质中都存在化学键。
2.化学键类型与物质类别关系
3.化学反应的本质
(1)表象:反应物中的原子重新组合为产物分子。
(2)本质:旧化学键的断裂和新化学键的形成。
1.研究化学键有助于人们理解物质的某些性质,下列物质既含离子键又含共价键的是( )
A.CaCl2 B.CO2 C.H2SO4 D.K2O2
2.下列说法正确的是( )
A.离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B.所有金属与所有非金属原子之间都能形成离子键
C.非金属元素之间一定不能形成离子键
D.含有离子键的化合物一定是离子化合物
3.下列化学用语正确的是( )
A.钠离子的电子式: B.Cl-的结构示意图:
C.质量数为35的核素氯:Cl D.NaCl的形成过程:
4.下列说法正确的是
A.加热只破坏离子键
B.、溶于水均只破坏离子键
C.、中所有原子最外层都满足8电子结构
D.金刚石和熔化时,克服相同类型的作用力
5.下列关于电子式的相关描述正确的是( )
A.CS2的电子式:
B.N2的电子式:N⋮⋮N
C.Na2O2的电子式:
D.用电子式表示HCl的形成过程:
6.下列关于共价键与共价化合物的叙述正确的是( )
①含金属元素的化合物一定不是共价化合物 ②共价化合物中一定只含有共价键
③共价化合物中一定不含离子键 ④含有共价键的化合物一定是共价化合物
⑤离子化合物中可能含有共价键
A.②③⑤ B.②③④⑤ C.②③④ D.①②③⑤
7.下列说法不正确的是( )
A.分子间作用力与化学键大小相当
B.分子间作用力是一种很弱的作用力
C.分子间作用力主要影响物质的物理性质
D.分子内部相邻原子之间的相互作用称为化学键,而分子间也存在相互作用,称为分子间的作用力
8.关于氢键及范德华力,下列说法正确的是( )
A.氢键比范德华力强,所以它属于化学键
B.分子间形成的氢键使物质的熔、沸点升高
C.沸点:HI>HBr>HCl>HF
D.H2O是一种稳定的化合物,这是由H2O之间形成氢键所致
9.在“固体氯→液氯→氯气→氯原子”的变化过程中,被破坏的作用力依次是( )
A.范德华力、范德华力、范德华力
B.共价键、共价键、共价键
C.范德华力、共价键、共价键
D.范德华力、范德华力、共价键
10.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( )
物质
所含化学键类型
离子键、共价键
共价键
所属化合物类型
A.离子化合物
B.共价化合物
物质
所含化学键类型
离子键
离子键、共价键
所属化合物类型
C.离子化合物
D.共价化合物
A.A B.B C.C D.D
11.在下列物质中:A.氩;B.NaOH;C.甲烷;D.氯化钡;E.氮气;F.NH3;G.CCl4;H.H2O2。
(1)只含离子键的物质是 (填字母,下同)。
(2)既有离子键又有共价键的物质是 。
(3)只含极性键的物质是 。
(4)含非极性键的物质是 。
(5)既没有离子键又没有共价键的物质是 。
12.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 7(填“<”、“=”或“>”)。
(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。
13.几种主族元素在周期表中的位置如图。
族
周期
IA
0
1
④
IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
2
⑤
⑥
3
①
③
⑦
4
②
⑧
根据上表回答下列问题:
(1)⑥元素的氢化物是 (填化学式), (填结构式)。
(2)①③⑦三种元素原子半径由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(3)表中某元素原子的核外电子层数是最外层电子数的3倍,该元素的原子结构示意图为 ,该元素在周期表中的位置是 。
(4)①②③三种元素最高价氧化物对应水化物碱性最强的 (填化学式)。
(5)①与水反应的离子方程式 。
(6)⑦的非金属性强于⑧,下列表述中能证明这一事实的是 (填字母)。
a.⑦的氢化物比⑧的氢化物稳定
b.⑦最高价氧化物对应的水化物的酸性强于⑧最高价氧化物对应的水化物的酸性
c.⑦的单质能将⑧从其钠盐溶液中置换出来
(7)④与⑤元素形成的分子可能是 。
A. B. C.
14.A、B、C、D四种短周期主族元素的相对位置如下表,A是短周期中金属性最强的元素,C是地壳中含量最多的元素。
……
C
A
B
……
D
回答下列问题:
(1)元素B在元素周期表中的位置是第 周期 族。
(2)A、B两元素最高价氧化物对应水化物的碱性: > (填化学式)。
(3)C、D两元素的简单气态氢化物的稳定性: > (填化学式)。
(4)A元素与C元素可形成两种常见离子化合物,其电子式分别为 和 。
(5)用电子式分别表示A、B元素和D元素形成化合物的过程: 。
(6)写出A的最高价氧化物对应水化物与D的氢化物反应的离子方程式: 。
15.下表是元素周期表的一部分,用化学用语回答下列问题:
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
1
①
2
②
③
④
3
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
4
(1)请画出元素⑨阴离子的结构示意图: 。
(2)③⑤⑧的原子半径由小到大的顺序为 (填元素符号)。
(3)⑤和⑦的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为 > (填化学式)。
(4)③⑤两种元素的原子按1∶1组成的常见化合物的电子式为 。
(5)用电子式表示⑥和⑨形成的化合物的过程: 。
1.关于下图的形成过程,下列说法正确的是( )
A.钠原子失去电子,发生还原反应
B.氯原子得到电子,化合价升高
C.该过程中只有电子的转移,没有化合价的变化
D.是由和通过静电作用形成的化合物
2.下列有关化学用语使用正确的是( )
A.氯原子的电子式为,的电子式为
B.的电子式为
C.Na和Cl形成离子键的过程:
D.电子式表示形成过程:
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
H2SO4
NaOH
所含化学键类型
离子键、共价键
共价键
离子键
离子键、共价键
所属化合物类型
离子化合物
共价化合物
离子化合物
共价化合物
A.A B.B C.C D.D
4.在航天领域中,科学家们常使用特殊的推进剂来为航天器提供动力。现在应用较多的推进剂是由肼和过氧化氢组成的。下列说法正确的是( )
A.肼中含有离子键和共价键
B.肼是含有共价键的共价化合物
C.肼的摩尔质量为32g
D.标准状况下,1mol过氧化氢的体积为22.4L
5.下列有关化学用语表示正确的是( )
A.NaCl溶液中的水合离子: B.中子数为35的溴原子:
C.二氧化碳分子结构模型: D.的电子式:
6.过氧化钠可用作呼吸面具中的供氧剂,与发生反应的化学方程式分别为、。下列说法错误的是( )
A.和中的阴、阳离子个数比相同
B.NaOH晶体中存在离子键和共价键
C.干冰升华时破坏分子中的共价键
D.水蒸气分解时破坏分子中的共价键
7.下列表示物质结构的化学用语不正确的是( )
A.Na2O的电子式:
B.MgCl2的形成过程:
C.MgO的形成过程:
D.CaBr2的电子式:
8.运用理论模型可解释物质的组成、结构、性质与变化。图为NaCl固体溶于水并处于电场中的模型,下列说法正确的是
A.NaCl固体中的阴、阳离子可自由移动
B.NaCl溶于水的过程中,离子键被破坏
C.溶液中的水和钠离子向a极方向移动
D.NaCl固体只有在电场作用下才能电离
9.以下叙述中,错误的是( )
A.钠原子、氯原子通过电子的得失均可形成8电子的稳定结构
B.阴离子和阳离子之间的静电吸引作用称为离子键
C.在氯化钠中,除氯离子和钠离子的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用
D.NaCl、ZnSO4、NaOH等都是离子化合物
10.下列各组数值是相应元素的原子序数,其中所表示的原子间能以离子键结合成稳定化合物的是( )
A.1与6 B.2与8 C.9与11 D.8与14
11.下列有关物质结构的说法正确的是( )
A.78 g Na2O2晶体中阴、阳离子个数均为2NA
B.H2O2的结构式为H—O—O—H
C.4.48 L NH3中含有0.6NA个N—H
D.PCl5和NH3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
12.短周期元素X、Y、Z、M、N、W原子序数依次递增,六种元素形成的一种化合物结构如图所示,其中元素Z最外层电子数为内层电子数的3倍。下列说法错误的是( )
A.最高价氧化物对应水化物的酸性:W>N>Y
B.元素Z与其他五种元素均可形成2种及以上化合物
C.原子半径:M>W>N>Z
D.元素Z与M可形成含有非极性共价键的离子化合物
13.一种新的有机合成试剂的结构式如图所示,其中X、Y、Z、W均为短周期元素,且原子序数依次增大,Y、W处于同一主族,下列说法正确的是( )
A.非金属性:
B.离子半径:
C.简单氢化物的沸点:
D.该试剂中X、Y、Z、W原子均满足最外层8电子结构
14.X、Y、Z、R、M为原子序数依次增大的短周期元素,其原子的最外层电子数与原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X与Y形成的化合物只含极性共价键
B.简单离子半径比较:
C.含氧酸酸性比较可能存在:
D.X与Z、M三种元素共同形成的化合物可能是离子化合物
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层有3个电子,Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,W与X位于同一主族。下列说法正确的是( )
A.由X、Y组成的化合物是离子化合物
B.X、Y、W简单离子半径:r(W)>r(Y)>r(X)
C.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强
D.W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
16.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,X是原子半径最小的元素;Y元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍;Z元素的-1价阴离子、W元素的+3价阳离子的核外电子排布均与氖原子相同。下列说法中不正确的是( )
A.X、Y形成的化合物只含有极性键 B.X单质和Z单质在暗处就能剧烈反应
C.含W元素的盐溶液一定显酸性 D.Z离子半径小于W离子半径
17.白磷是一种白色的固体,在空气中容易自燃,其球棍模型如图所示。下列说法正确的是
A.白磷与红磷互为同位素 B.分子中只含有非极性共价键
C.1 mol 分子含4 mol共价键 D.等质量的白磷和红磷所含原子数不相同
18.某科研人员提出HCHO与在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成和的历程,图为该历程示意图(图中只画出了HAP的部分结构)。下列说法错误的是( )
A.的结构式为O=C=O
B.分子的结构是V形
C.根据图示信息,分子中的氧原子完全来自HCHO
D.反应过程中,有C-H键的断裂和C=O键形成
19.已知,用表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.生成2.24 L (标准状况)时转移的电子数目为
B.10.6 g 晶体中所含分子数目为
C.含有2 mol 的中阴离子数目是
D.1.7 g 分子中成键电子数目为
20.汽车安全气囊中的填充物有(叠氮酸钠)、、等物质,遇撞击时能生成金属钠和。完成下列填空:
(1)写出的电子式: 。
(2)是由一种单原子离子和一种多原子离子以1:1的比例构成的化合物。晶体中存在的化学键类型是 。
(3)汽车安全气囊填充物的三种物质中属于共价化合物的是 (填写化学式),所涉及的5种元素中,原子半径最大的是 (填写元素符号)。
、能与金属钠发生反应生成,化学方程式为:。
(4)写出配平后完整的化学方程式 。
(5)结合金属钠的化学性质,说明汽车安全气囊中填充、的目的
。
(6)某品牌汽车设计安全气囊受撞击时需产生44.8L气体(已换算至标准状况下的体积),则该安全气囊中需填充的质量是 (N-14Na-23)。
1
学科网(北京)股份有限公司
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