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
1.化学键
(1)化学键的实质与分类
(2)化学反应的本质:反应物的旧化学键断裂与生成物的新化学键形成。
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
阴、阳离子
原子
成键
实质
阴、阳离子间的静电作用
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
(1)稀有气体分子内无化学键存在。
(2)离子化合物中一定有离子键,可能有共价键。
(3)共价化合物中只含有共价键,不含有离子键。
(4)只含共价键的物质不一定是共价化合物,还可能是非金属单质。
3.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
含有离子键的化合物
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
只含有共价键的化合物
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
思考:熔融状态的共价化合物能否导电?如何判断某化合物是离子化合物?
提示:熔融状态的共价化合物中不存在自由离子,因此不能导电;为判断某化合物是离子化合物,可加热使其熔化,然后测熔融液的导电性,若导电,则该化合物为离子化合物。
题点、考法讲评
1.(2026·南通海安实中月考)下列资源转化的主要过程不需要破坏化学键的是 ( )
A.石灰石煅烧 B.磁铁矿炼铁
C.煤的液化 D.石油分馏
解析:选D 石灰石煅烧是碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳,是化学变化,既破坏了旧化学键,又形成了新化学键,A不符合题意;磁铁矿炼铁是四氧化三铁被还原为铁单质,是化学变化,既破坏了旧化学键,又形成了新化学键,B不符合题意;煤的液化是通过化学反应将煤转化为液态燃料,是化学变化,既破坏了旧化学键,又形成了新化学键,C不符合题意;石油分馏是利用沸点差异分离混合物,是物理变化,仅需要克服分子间作用力,不需要破坏化学键,D符合题意。
2.(2026·南通海安曲中月考)研究化学键有助于人们理解物质的某些性质,下列各组物质中,化学键类型完全相同的是 ( )
A.HBr和NaBr B.H2S和CO2
C.NaCl和CCl4 D.Na2O和NaOH
解析:选B HBr为共价化合物,存在的是极性共价键,而NaBr为离子化合物,存在的是离子键,A不符合题意;H2S和CO2均为极性键组成的共价化合物,化学键类型相同,B符合题意;NaCl为离子化合物,存在离子键,CCl4是由极性共价键组成的共价化合物,C不符合题意;Na2O是由离子键组成的,而NaOH是由离子键和极性共价键组成的离子化合物,两者的化学键类型不完全相同,D不符合题意。
3.一定条件下,氨与氟气发生反应:4NH3+3F2= =NF3+3NH4F,其中NF3空间结构与NH3相似。下列有关说法错误的是 ( )
A.除F2单质外,反应物和生成物均为共价化合物
B.NF3中各原子均满足8电子稳定结构
C.NF3中只含极性共价键
D.NH4F中既含有离子键又含有共价键
解析:选A 氟化铵为含有离子键和共价键的离子化合物,故A错误,D正确;由三氟化氮的空间结构与氨分子相似可知,三氟化氮中氮原子和氟原子均满足8电子稳定结构,三氟化氮是只含有极性共价键的共价化合物,故B、C正确。
4.(2026·重庆市主城区七校联盟期末)利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.NO属于共价化合物
B.反应过程中断裂极性键形成非极性键
C.过程②放出能量,过程③吸收能量
D.催化剂改变了该反应的活化能
解析:选C 只含有共价键的化合物是共价化合物,非金属元素与非金属元素之间形成的化合物一般是共价化合物,NO属于共价化合物,故A正确;由图可知,过程②NO中氮氧极性键发生断裂,过程③形成了N≡N、O==O非极性键,故B正确;由图可知,过程②NO中化学键发生断裂形成氮原子和氧原子,此过程需要吸收能量,过程③形成了新的化学键N≡N和O==O,此过程释放能量,故C错误;催化剂能改变反应的活化能,故D正确。
|思维建模|化学键与物质类别的关系
逐点清(二) 电子式
1.电子式的概念: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
(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:Na,Cl: 。
②简单离子:Na+: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:N2: ,H2O: ,H2O2: 。
电子式书写口诀
离子电荷不能掉,阴离子加括号;
相同离子不兼并,对称排布要记牢。
(3)用电子式表示化合物的形成过程
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:
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:
题点、考法讲评
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”,错的并写出正确答案)。
(1)氨气:H︰︰H 。
(2)氯化钠:Na[︰︰] ×,Na+[︰︰]-;
HF:H+[︰︰]- ×,H︰︰。
(3)CaBr2:[︰︰]-Ca2+[︰︰]- √;
-。
2.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+
解析:选D NH4H的电子式为[H︰︰H]+[︰H]-,A项错误;H2S为共价化合物,其电子式应为H︰︰H,B项错误;乙醇的官能团为—OH,电子式为︰H,C项错误;D项氧化钠的电子式表达正确。
3.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+F2→2Na+[︰︰]-
CMg+2︰︰→Mg2+[︰︰
D.
解析:选D 氧原子应写成电子式的形式,不能写成氧离子,A不正确;用电子式表示化合物的形成过程时,反应物应用原子的电子式(Na、︰)表示,不能写成Na、F2形式,B不正确;F原子的最外层电子数只有7个,不是8个,离子化合物中两个氟离子不能合在一起写,C不正确;电子式表示CaS的形成过程时,反应物用Ca、表示,中间用→,生成物用Ca2+[·×·×]2-表示,D正确。
4.氮化镁是科学家们制备的一种重要化合物,它可由单质直接化合而成,它与水作用的产物之一为NH3。请回答下列问题:
(1)Mg3N2是由 键形成的 化合物,写出它的电子式: 。
(2)Mg3N2与水反应属于 (填基本反应类型),写出该反应的化学方程式:
。
(3)Mg2+与N3-的半径关系是Mg2+ (填“>”“<” 或“=”)N3-。
(4)Mg3N2与盐酸的反应生成 种盐,用电子式表示其中只含有离子键的盐的形成过程:
,写出另一种盐的电子式: 。
解析:(1)Mg和N分别是活泼的金属与非金属元素,则Mg3N2是由离子键形成的离子化合物,电子式为Mg2+[︰︰]3-Mg2+[︰︰]3-Mg2+。(2)Mg3N2与水反应生成氢氧化镁和氨气,属于复分解反应,反应的化学方程式为Mg3N2+6H2O= =3Mg(OH)2↓+2NH3↑。(3)Mg2+与N3-的核外电子排布相同,离子半径随原子序数的增大而减小,则离子半径关系是Mg2+<N3-。(4)Mg3N2与水反应生成氢氧化镁和氨气,则与盐酸的反应生成氯化镁和氯化铵两种盐,其中氯化镁只有离子键,形成过程可表示为,氯化铵是含有离子键和共价键的离子化合物,电子式为[H︰︰H]+[︰︰]-。
答案:(1)离子 离子 Mg2+[︰︰]3-Mg2+[︰︰]3-Mg2+
(2)复分解反应 Mg3N2+6H2O= =3Mg(OH)2↓+2NH3↑ (3)<
(4)两 [H︰︰H]+[︰︰]-
|归纳拓展|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-。
逐点清(三) 共价键及其键参数
1.共价键的本质及特征
共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用,其特征是具有方向性和饱和性。
2.共价键的常见分类
分类依据
类型
特点
形成共价键的原
子轨道重叠方式
σ键
电子云“头碰头”重叠
π键
电子云“肩并肩”重叠
形成共价键的电
子对是否偏移
极性键
共用电子对发生偏移
非极性键
共用电子对不发生偏移
原子间共用电
子对的数目
单键
原子间有一对共用电子对
双键
原子间有两对共用电子对
三键
原子间有三对共用电子对
3.σ键和π键的形成与比较
(1)形成过程
σ键
H2的σ键的形成:
HCl的σ键的形成:
Cl2的σ键的形成:
π键
σ键、π键的理解
①单键只有一个σ键;双键有一个σ键和一个π键;三键有一个σ键和两个π键。
②σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同,一般σ键比π键稳定,但N2中的π键较稳定。
(2)σ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
可以旋转
不可以旋转
(1)在任何情况下,都是σ键比π键强度大 (×)
(2)气体单质中一定存在σ键,可能存在π键 (×)
(3)(2024·黑吉辽卷)F2的共价键类型:p⁃p σ键 (√)
(4)(2024·江苏卷)丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键和π键 (×)
4.键参数
(1)概念
键能
在1.01×105 Pa、298.15 K条件下,断开1 mol 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核间距
键角
在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角
(2)键参数对分子性质的影响
①键能越大,键长越短,分子越稳定。
②
共价晶体的熔、沸点
比较共价晶体熔、沸点的核心依据是共价键的强弱:共价键越强,破坏它所需能量越高,晶体熔、沸点就越高。其两大关键原则为
(1)成键原子半径:半径越小,原子间结合越紧密,共价键越强。例如,金刚石(C—C)的熔、沸点高于晶体硅(Si—Si),因为C原子半径小于Si原子半径。
(2)成键数目(键能叠加):原子间形成的共价键越多,总键能越高。
题点、考法讲评
1.下列图示错误的是 ( )
A.(2024·浙江6月选考)Cl2中共价键的电子云图:
B.(2024·湖北卷)用电子云轮廓图示意p⁃p π键的形成:
C.(2024·山东卷)p⁃p π键形成的轨道重叠示意图:
D.(2024·湖南卷)Cl2分子中σ键的形成:
解析:选C p轨道“肩并肩”重叠形成π键,B正确,C错误。
2.(2026·常州一中月考)工业上常用乙烯水化法制乙醇,下列有关化学用语表述不正确的是 ( )
A.乙烯分子中的π键电子云:
B.1 mol H2O分子中含2 mol σ键
C.乙醇分子中的共价键都是σ键
D.乙醇分子中的官能团的电子式:︰︰H
解析:选D 乙烯分子中碳原子采取sp2杂化,每个碳原子还有一个未参与杂化的平行的p轨道,其上各有1个单电子,肩并肩重叠形成π键,A正确;H2O中含有2个σ键,1 mol H2O分子中含2 mol σ键,B正确;乙醇分子中有C—H键、C—C键、C—O键、O—H键,都是共价单键, 都是σ键,C正确;乙醇分子中的官能团为羟基,电中性基团,其电子式为·︰H,D错误。
3.(2026·扬州期末)二氯化二硫(S2Cl2),非平面结构,常温下是一种黄红色液体,有刺激性恶臭,熔点80 ℃,沸点135.6 ℃,对于S2Cl2的叙述不正确的是 ( )
A.S2Cl2的电子式是︰︰︰︰︰
B.分子中既有极性键又有非极性键
C.分子中S—Cl的键长大于S—S的键长
D.分子中S—Cl的键能大于S—S的键能
解析:选C S2Cl2分子中S原子之间形成1个共用电子对,Cl原子与S原子之间形成1个共用电子对,结合分子结构可知S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl,电子式为︰︰︰︰︰,A正确;S2Cl2中Cl—S属于极性键,S—S键属于非极性键, B正确;同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小,Cl原子半径小于S原子半径,分子中S—Cl的键长小于S—S的键长,C错误;键长越短键能越大,所以S—Cl的键能大于S—S的键能,故D正确。
4.(2025·江西卷)下列说法正确的是 ( )
A.键长:CO>CO2 B.沸点:HI>HCl
C.键能:O2>N2 D.键角:N>N
解析:选B CO中C原子和O原子通过三键相连,CO2中C原子和O原子通过双键相连,三键的键长小于双键,则键长:CO<CO2,A错误;HI分子量大于HCl,范德华力更强,沸点更高,则沸点:HI>HCl,B正确;N2中存在氮氮三键,O2中存在氧氧双键,三键的键能比双键大,则键能:O2<N2,C错误;N中心N原子价层电子对数为4+=4,N原子为sp3杂化,N中心N原子价层电子对数为3+=3,N原子为sp2杂化,则键角:N<N,D错误。
5.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
答案:(1)σ 极性 (2)1∶1 (3)30 (4)D
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