高中化学人教版（2019）必修第一册4.3 化学键（教学课件）-（76张PPT）
文档属性
| 名称 | 高中化学人教版（2019）必修第一册4.3 化学键（教学课件）-（76张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-08-16 16:56:05 | ||
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文档简介
第三节 化学键
第四章 物质结构 元素周期律
必备知识·自主学习
一、离子键
1.离子键的形成(以氯化钠的形成为例)
(1)实验:
(2)理论分析:
即它们通过得失电子后达到8电子稳定结构,分别形成Na+和Cl-,两种带相反电荷
的离子通过_________结合在一起,形成新物质氯化钠。
静电作用
2.离子键
3.离子化合物
4.电子式
(1)概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子或离子的___________
的式子。
(2)电子式的书写:
①原子
Na原子:_____,Mg原子: _______,S原子: ________。
②阳离子:钠离子:___,镁离子:____。
③阴离子:Cl-:___________,S2-:________。
④离子化合物
氯化钠:____________ ,硫化钾: ______________。
最外层电子
Na·
·Mg·
Na+
Mg2+
(3)用电子式表示离子化合物的形成过程
如NaCl:
K2S:
【自主探索】
(1)所有的金属与非金属化合都形成离子化合物吗?
提示:不一定。AlCl3是金属与非金属形成的化合物,但不含有离子键,不属于离子化合物。
(2)(教材二次开发)Na2O、MgCl2的电子式如何表示?
提示:
(3)(情境思考)如图形象地表示了氯化钠的形成过程。
氯化钠受热熔化时,离子键是否被破坏?
提示:氯化钠在受热熔化时,离子键被破坏,形成自由移动的阴、阳离子。
二、共价键
1.共价键的形成
(1)HCl的形成图示
(2)定义及特点:
(3)分类:
2.共价化合物
3.电子式
4.结构式:在化学上,常用一根短线“—”表示一对共用电子,如氯分子可以表
示为Cl—Cl。这种图示叫做结构式。如氨气、甲烷、水、氮气、二氧化碳的结
构式分别为 、
【自主探索】
(1)(教材二次开发)教材中描述“以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物”,含共价键的物质一定是共价化合物吗?
提示:不一定;如非金属单质(O2、N2等)中含有共价键,但不属于化合物;某些离子化合物(如NaOH、NH4Cl等)中既含离子键,也含共价键。
(2)由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物吗?
提示:不一定;如NH4Cl均由非金属元素组成,但属于离子化合物。
(3)(知识关联)根据电离方程式:HCl====H++Cl-,能否判断HCl分子里是否存在离
子键?
提示:不能。氯化氢属于共价化合物,分子中没有离子键。
(4)(情境思考)同学们一定看过86版的《西游记》吧,那烟雾缭绕、美轮美奂、如入仙境的画面是不是让你记忆特别深刻呢?你知道这种画面是怎么制造出来的吗?原来,这离不开一种叫干冰的物质。
干冰就是固体二氧化碳,很多舞台为增加效果都使用干冰制造烟雾。请问在干冰变为烟雾的过程中有无化学键的断裂?
提示:没有。干冰变为烟雾的过程是物理变化,只是分子间距离变大,分子间不存在化学键。
三、化学键 范德华力和氢键
1.化学键
(1)定义:使_____相结合或_____相结合的作用力。
(2)分类:
离子
原子
(3)用化学键的观点解释H2与Cl2反应形成HCl的过程:
①步骤1:H2和Cl2中的化学键断裂(旧化学键断裂)生成__和___。
②步骤2:__和___结合成____,形成了__和___之间的化学键______(新化学键形成)。
(4)化学反应的本质:
①表象:反应物中的原子重新组合。
②本质:旧化学键的_____和新化学键的_____。
H
Cl
H
Cl
HCl
H
Cl
H—Cl
断裂
形成
2.分子间作用力
(1)定义:把_______________的作用力叫分子间作用力,又叫范德华力。
(2)规律:一般说来,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量_____,分子间作
用力_____,物质的熔沸点也就_____,如卤素单质的熔沸点:F2__Cl2__Br2__I2。
3.氢键:如液态NH3、H2O和HF中分子之间存在的一种比分子间作用力_____的相
互作用,叫氢键,氢键不是_______,可看作一种___________________。
分子聚集在一起
越大
越大
越高
<
<
<
稍强
化学键
较强的分子间作用力
【自主探索】
(1)范德华力较弱,破坏它所需能量较少,只对物质的熔、沸点有影响,范德华力是化学键吗?
提示:不是。范德华力不是化学键,化学键是物质内成键原子或离子间较强的相互作用,而范德华力是分子间微弱的相互作用。
(2)(知识关联)稀有气体原子间只存在范德华力,不存在化学键,这句话是否正确?
提示:正确。稀有气体是单原子分子,其原子就是气体分子,在稀有气体中仅存在着微弱的范德华力。
(教材二次开发)教材中“图1-11 一些氢化物的沸点”,
图中每条折线表示元素周期表中第ⅣA～ⅦA族中的
某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一
种氢化物,其中a点代表的是哪种物质?
提示:在第ⅣA～ⅦA族元素的氢化物中,NH3、H2O、HF因存在氢键,故沸点反常地
高,则含a的线为第ⅣA族元素的氢化物,则a点为SiH4。
关键能力·合作学习
知识点一 离子键?
1.离子键形成的根本原因:活泼金属原子失去电子后形成阳离子和活泼非金属原子得到电子后形成阴离子而达到稳定结构,两种离子以静电作用结合成化合物。
2.离子键的存在
3.电子式
(1)离子化合物的电子式
①阳离子电子式和阴离子电子式组合成离子化合物的电子式,书写时应注意,相
同的离子不能写在一起,一般对称排列。
②阳离子的电子式与其离子符号相同(原子团除外),阴离子的电子式是在元素
符号周围有8个电子(H-除外),用方括号括住,右上角标明所带的负电荷数。
阴、阳离子构成电子式时,正电荷总数等于负电荷总数。例如: ;
③离子化合物中阴、阳离子个数比不是1∶1时,每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻。
如:MgCl2的电子式为
CaCl2:
(2)用电子式表示离子化合物的形成过程
①左侧为原子的电子式,同种原子不能合并,右侧为离子化合物的电子式,中间
用“ ”连接。
②通常用弧形箭头表示电子转移的方向。例如,氟化钠的形成过程可用电子式
表示为:
氯化镁、氧化钾的形成过程可表示为:
【合作探究】
(1)(思维升华)离子键中的静电作用力是指静电引力吗?(宏观辨识与微观探析)
提示:不是。静电作用力包括静电引力和静电斥力,当二者达到平衡时,形成稳定的离子键。
(2)(教材二次开发)教材中描述“由离子键构成的化合物叫做离子化合物”,某固体化合物熔融状态导电,该化合物是否一定属于离子化合物?(证据推理与模型认知)
提示:一定。在熔融时导电的化合物含离子键,一定是离子化合物。
(3)(情境应用)将一块普通的棉布浸在氯化铵的饱和溶液中,片刻之后,取出晾干就成防火布了。将这块经过化学处理的布用火柴点,不但点不着,而且还冒出白色的烟雾。氯化铵是很好的防火能手,戏院里的舞台布景、舰艇上的木料等,都经常用氯化铵处理,以求达到防火的目的。
①NH4Cl中是否只含有离子键?(科学探究与创新意识)
提示:否。NH4Cl中既含有共价键,又含有离子键。
②所有的非金属元素间只能形成共价化合物吗?(科学探究与创新意识)
提示:不一定。NH4Cl为离子化合物,含有离子键。
【典例示范】
【典例】下列叙述正确的是 ( )
A.任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失
B.Na和Cs属于第ⅠA族元素,Cs失电子能力比Na的弱
C.某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键
D.非金属原子间不可能形成离子键
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:
(1)离子键是指带相反电荷的离子之间的相互作用,包括吸引和排斥两种力。
(2)NH4Cl是由非金属元素形成的离子化合物,含有离子键。
【解析】选C。通过离子间的反应直接形成的离子键没有电子的得失(如Ba2+与
结合形成离子键),A错误;Na和Cs属于ⅠA族元素,同主族从上到下金属性增
强,则Cs失电子能力比Na的强,B错误;某元素的原子最外层只有一个电子,它跟
卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键,如HCl,C正确;非金属原子间可能
形成离子键,如NH4Cl中存在离子键,D错误。
【母题追问】(1)氢元素与任何元素结合都不能形成离子键吗?
提示:氢元素与活泼金属元素结合时形成离子键,如NaH存在离子键。
(2)离子键可能存在于单质中吗?
提示:阴、阳离子之间的静电作用力为离子键,是不同种元素之间形成的,离子键只存在于化合物中。
【规律方法】离子键的三个“一定”和两个“不一定”
(1)三个“一定”
①离子化合物中一定含有离子键。
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。
(2)两个“不一定”
①离子化合物中不一定含有金属元素,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐都是离子化合物。
②含有金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3。
【素养训练】
氢化钠,化学式为NaH,是一种无机盐。氢化钠是盐类氢化物的典型代表,即其是
由Na+和H-组成的,氢化钠不溶于有机溶剂,溶于熔融金属钠,因此几乎所有与氢
化钠有关的反应都于固体表面发生。
(1)写出氢化钠与水反应的化学方程式。
提示:NaH+H2O====NaOH+H2↑
(2)氢化钠含有何种化学键?写出其电子式。
提示:离子键
知识点二 离子键与共价键、离子化合物与共价化合物的比较?
1.离子键、共价键的比较
离子键
共价键
概念
使带相反电荷的阴、阳离子结合的相互作用
原子间通过共用电子对所形成的强烈的相互作用
成键微粒
阴、阳离子
原子
成键元素
活泼金属元素和活泼非金属元素(铵盐除外)
大多数为非金属元素
成键实质
阴、阳离子间的静电作用
共用电子对对两原子核产生的电性作用
离子键
共价键
形成过程
NaCl的形成过程如下:
HCl的形成过程如下:
存在范围
活泼金属氧化物、强碱、大多数盐
多数非金属单质、共价化合物及部分离子化合物
实例
CaCl2、Na2O2、NaOH
Cl2、CCl4、NaHCO3
2.离子化合物与共价化合物的比较
离子化合物
共价化合物
化学键
离子键或离子键和共价键
共价键
达到稳定结
构的途径
通过电子的得失达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
构成微粒
阴、阳离子
原子
构成元素
活泼金属元素与活泼非金属元素
不同非金属元素
特例
NH4Cl是不含金属元素的离子化合物
AlCl3是含有金属元素的共价化合物
【方法导引】常见物质所含的化学键
3.常见物质的电子式
(1)非金属单质及共价化合物
(2)含共价键的离子化合物
(3)用电子式表示共价化合物的形成过程
【合作探究】
(1)(思维升华)氯化铝的物理性质非常特殊,如氯化铝的熔点为190 ℃
(2.02×103 Pa),但在180 ℃就开始升华。据此判断,氯化铝是共价化合物
还是离子化合物,可以证明你的判断正确的实验依据是什么?(宏观辨识
与微观探析)
提示:共价化合物;氯化铝在熔融状态下不能导电。
(2)(情境应用)据有关报道:美国科学家发现,普通盐水在无线电波的照射下可以燃烧,这很可能是21世纪人类最伟大的发现之一,将有望解决未来人类的能源危机。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的结合力,释放出氢原子,一旦点火,氢原子就会在这种频率下持续燃烧。上述“结合力”的实质是什么?(科学探究与创新意识)
提示:“释放出氢原子”必须破坏水分子内的氢氧键,这是一种共价键。
(3)(知识关联)实验室中的碘升华、溴蒸气被木炭吸附、酒精溶于水、氯化氢气体溶于水时,共价键是否被破坏?(证据推理与模型认知)
提示:碘升华、溴蒸气被木炭吸附、酒精溶于水共价键没有被破坏、HCl溶于水电离成H+和Cl-,破坏了共价键。
(4)(情境应用)以下是明代诗人于谦著名诗《石灰吟》中的诗句。你知道第二句描述的变化中都有哪些化学键断裂和形成吗?
提示:第二句是指石灰石加热分解生成氧化钙和二氧化碳的过程,所以既有离子键和共价键的断裂(碳酸钙),又有离子键(氧化钙)和共价键(二氧化碳)的形成。
【典例示范】
【典例】氯水中存在多种微粒,下列有关粒子的表示方法正确的是 ( )
A.氯气的电子式:
B.氢氧根离子的电子式
C.HCl的电子式:
D.HClO的电子式:
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)明确物质的形成过程;
(2)熟记电子式的书写。
【解析】选C。氯气的电子式为 ,A错误;氢氧根离子的电子式为 ,
B错误;HClO的电子式为 ,D错误。
【母题追问】(1)将Cl2通入石灰乳中制取漂白粉,写出氯化钙的电子式。
提示:
(2)用电子式表示Na2O的形成过程。
提示:
【素养训练】1.肼(N2H4)又称联氨,是无色油状液体,有类似于氨的刺鼻气味,与卤素、过氧化氢等强氧化剂作用能自燃,“嫦娥一号”发射的火箭推进器中装有液态肼和过氧化氢(H2O2),它们混合时发生反应生成无毒的气体。
回答下列问题:
(1)肼(N2H4)的结构式可以表示为 ,写出肼的电子式______________。?
提示:
(2)写出过氧化氢的结构式____________。?
提示:H—O—O—H。
(3)火箭推进器中装有液态肼和过氧化氢(H2O2),它们发生反应的方程式为
_________________________。?
提示:2H2O2+N2H4====N2↑+4H2O
2.我国是酒的故乡,也是酒文化的发源地,是世界上酿酒最早的国家之一。
已知酒的主要成分为乙醇,其分子式为C2H6O,分子结构如下所示:
请你判断乙醇属于离子化合物还是共价化合物,46 g乙醇中含有共价键的数目是多少?
提示:乙醇属于共价化合物,其中1个乙醇分子中含有8个共价键,因此46 g乙醇中含有8NA个共价键。
知识点三 化学键、范德华力和氢键?
1.化学键、范德华力与氢键的比较
化学键
范德华力
氢键
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
分子间存在着将分子聚集在一起的作用力
某些氢化物分子间的相互作用
存在
相邻原子(离子)之间
分子间
HF、H2O、NH3等分子间
强弱
较强
很弱
比化学键弱,比范德华力强
性质的
影响
主要影响物质的化学性质
随相对分子质量的增大,熔点、沸点升高
使得物质的熔点、沸点升高,在水中的溶解度增大
2.特点(强度):范德华力<氢键<化学键。
【方法导引】范德华力的存在
(1)范德华力存在于由共价键形成的共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属单质分子之间。
(2)像离子化合物、二氧化硅、金刚石等微粒之间不存在范德华力。
(3)范德华力、氢键不属于化学键。范德华力、氢键主要影响物质的物理性质,与物质的化学性质无关。
【合作探究】
(1)(思维升华)CO2气体在一定条件下可与金属镁反应,干冰在一定条件下也可以形成CO2气体,这两个变化过程中需要克服的作用力分别是什么?(宏观辨识与微观探析)
提示:化学键、范德华力。CO2与金属镁反应是化学变化,需要克服化学键,干冰形成CO2气体是状态之间的转化,仅需要克服范德华力。
(2)氨气容易液化形成液氨,所以能作制冷剂。氨气为什么容易液化?(证据推理与模型认知)
提示:因为氨气分子间不只存在范德华力,还存在氢键,比一般气体分子间作用力要大得多,所以容易液化。
【典例示范】
【典例】下列物质内存在范德华力的是 ( )
A.CaCl2 B.KOH C.SO2 D.Na2O
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)物质的化合物类型判断;
(2)离子化合物中不存在范德华力。
【解析】选C。范德华力一般存在于大多数共价化合物和非金属单质的分子之间,SO2是共价化合物,其分子间存在范德华力。而另外三个选项均为离子化合物,是以离子键结合的,没有范德华力。
【母题追问】CaCl2、SO2在熔化时分别破坏的作用力是什么?
提示:离子键、范德华力。
【素养训练】水是生命之源,没有水就没有生命,而硫化氢却杀人于无形。已知水的沸点比硫化氢的要高,H2S的沸点是-60.4 ℃,水的沸点:99.975 ℃。为什么水的沸点比H2S高很多?
提示:水分子间除存在范德华力之外,还存在氢键。
【课堂小结】
三言两语话重点
(1)知道三个“一定”
①稀有气体一定无化学键;
②只要有离子键一定是离子化合物;
③熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物。
(2)牢记两种化合物的一般类别
①离子化合物:强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。
②共价化合物:酸、弱碱、极少数盐、非金属氧化物和氢化物。
(3)记住3类特例
①含有共价键的离子化合物常见的有NaOH、Na2O2、NH4Cl等。
②活泼金属元素与活泼非金属元素形成的共价化合物:AlCl3。
③仅由非金属元素组成的离子化合物:NH4Cl、NH4NO3等。
(4)熟悉常见物质的电子式:
NaCl、MgF2、Na2O2、NH4Cl、H2O2、N2、H2O、CO2。
(5)影响物质的物理性质的两种作用力:
范德华力、氢键
课堂检测·素养达标
1.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,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。
下列有关分析正确的是 ( )
A.K3C60中只有离子键
B.K3C60中不含共价键
C.K3C60在熔融状态下能导电
D.C60属于共价化合物
【解析】选C。K3C60中K+和 之间为离子键, 中C原子和C原子之间为共价
键,A、B错误;根据题给信息,该物质属于离子化合物,则K3C60在熔融状态下能导
电,C正确;C60属于单质,D错误。
2.下列关于化学键的叙述中,正确的是 ( )
A.共价化合物中可能含离子键,离子化合物中只含离子键
B.离子化合物中可能含共价键,共价化合物中不含离子键
C.构成单质分子的微粒一定含有共价键
D.在氧化钠中,只存在氧离子和钠离子的静电吸引作用
【解析】选B。离子化合物中一定含有离子键,还可能含共价键,如NaOH,在共价化合物中不存在离子键,A错误,B正确;稀有气体分子中不存在化学键,C错误;在离子化合物中除阴、阳离子电荷之间的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用,D错误。
3.(2020·长春高一检测)下列各分子中,所有原子都满足最外层为8电子结构的是 ( )
A.H2O B.NH3 C.CCl4 D.PCl5
【解析】选C。水分子和氨分子中氢原子外层只有2个电子,A、B错误;碳原子最外层有4个电子,可与4个氯原子形成4个共价键,碳、氯原子最外层皆达到8电子结构,C正确;PCl5中磷原子最外层有5个电子,若与5个氯原子形成共价键时,磷原子最外层有10个电子,D错误。
4.下列每组物质中各物质内既有离子键又有共价键的一组是 ( )
A.NaOH、H2SO4、(NH4)2SO4
B.MgO、Na2SO4、NH4HCO3
C.Na2O2、KOH、Na2SO4
D.HCl、Al2O3、MgCl2
【解析】选C。A中H2SO4内只有共价键;B中MgO内只有离子键;D中HCl内只有共价键,Al2O3、MgCl2内只有离子键。
5.(教材二次开发·教材习题改编)下列有关电子式的叙述正确的是 ( )
A.H、He、Li的电子式分别为H·、·He·、
B.Na2O的电子式为 ,H2O的电子式为
C.氟化钙的形成过程:
D.LiH的电子式为
【解析】选D。A中锂原子的电子式应为Li·,A错误;H2O的电子式应为 ,
B错误;用电子式表示CaF2的形成过程应写成 ,
C错误;氢化锂(LiH)是离子化合物,LiH的电子式为 ,D正确。
6.(1)有下列物质:He、N2、CaO、NH3、Na2S、KOH、NaHCO3。其中:
①只含共价键的是________;?
②只含离子键的是________;?
③既含有共价键又含有离子键的是________;?
④属于共价化合物的是________;?
⑤属于离子化合物的是________。?
(2)下列变化中,既破坏离子键又破坏共价键的是________。?
A.氯化氢溶于水 B.加热氯酸钾使其分解
C.碘溶于CCl4 D.氯化钠溶于水
【解析】(1)N2、NH3分子中只含共价键;CaO、Na2S中只含离子键;KOH、NaHCO3中既含有离子键又含有共价键,He分子中不含化学键。
(2)氯化氢溶于水共价键被破坏;NaCl溶于水离子键被破坏;KClO3受热分解破坏离子键和共价键;I2溶于CCl4后,共价键未被破坏。
答案:(1)①N2、NH3 ②CaO、Na2S
③KOH、NaHCO3 ④NH3
⑤CaO、Na2S、KOH、NaHCO3 (2)B
【加固训练】
有以下9种物质:①Ne ②NH4Cl ③KNO3
④NaOH ⑤Cl2 ⑥SO2 ⑦H2S ⑧Na2O2 ⑨MgCl2。
(1)既存在离子键又存在共价键的是____。?
(2)不存在化学键的是________。?
(3)属于共价化合物的是________。?
(4)属于离子化合物的是__________。?
【解析】离子化合物往往含有活泼金属元素,但铵盐也是离子化合物,离子化合物一定含有离子键,可能含有共价键。共价化合物只含有共价键,一定不含离子键,单质分子可能无共价键,如稀有气体分子,若含有共价键,则一定只含有共价键。
答案:(1)②③④⑧ (2)① (3)⑥⑦ (4)②③④⑧⑨
【素养新思维】
7.据国外媒体报道,由于温室气体二氧化碳浓度上升、全球变暖,使得南极冰盖
越来越容易受地球自转轴倾角影响。CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途
径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反
应:NH3+CO2 。请填写下表。
分子式
C3H3N3O3
含有的共价键的类型
__________
化合物类型
__________
除三聚氰酸外物质的电子式
__________
答案:极性共价键和非极性共价键 共价化合物
第四章 物质结构 元素周期律
必备知识·自主学习
一、离子键
1.离子键的形成(以氯化钠的形成为例)
(1)实验:
(2)理论分析:
即它们通过得失电子后达到8电子稳定结构,分别形成Na+和Cl-,两种带相反电荷
的离子通过_________结合在一起,形成新物质氯化钠。
静电作用
2.离子键
3.离子化合物
4.电子式
(1)概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子或离子的___________
的式子。
(2)电子式的书写:
①原子
Na原子:_____,Mg原子: _______,S原子: ________。
②阳离子:钠离子:___,镁离子:____。
③阴离子:Cl-:___________,S2-:________。
④离子化合物
氯化钠:____________ ,硫化钾: ______________。
最外层电子
Na·
·Mg·
Na+
Mg2+
(3)用电子式表示离子化合物的形成过程
如NaCl:
K2S:
【自主探索】
(1)所有的金属与非金属化合都形成离子化合物吗?
提示:不一定。AlCl3是金属与非金属形成的化合物,但不含有离子键,不属于离子化合物。
(2)(教材二次开发)Na2O、MgCl2的电子式如何表示?
提示:
(3)(情境思考)如图形象地表示了氯化钠的形成过程。
氯化钠受热熔化时,离子键是否被破坏?
提示:氯化钠在受热熔化时,离子键被破坏,形成自由移动的阴、阳离子。
二、共价键
1.共价键的形成
(1)HCl的形成图示
(2)定义及特点:
(3)分类:
2.共价化合物
3.电子式
4.结构式:在化学上,常用一根短线“—”表示一对共用电子,如氯分子可以表
示为Cl—Cl。这种图示叫做结构式。如氨气、甲烷、水、氮气、二氧化碳的结
构式分别为 、
【自主探索】
(1)(教材二次开发)教材中描述“以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物”,含共价键的物质一定是共价化合物吗?
提示:不一定;如非金属单质(O2、N2等)中含有共价键,但不属于化合物;某些离子化合物(如NaOH、NH4Cl等)中既含离子键,也含共价键。
(2)由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物吗?
提示:不一定;如NH4Cl均由非金属元素组成,但属于离子化合物。
(3)(知识关联)根据电离方程式:HCl====H++Cl-,能否判断HCl分子里是否存在离
子键?
提示:不能。氯化氢属于共价化合物,分子中没有离子键。
(4)(情境思考)同学们一定看过86版的《西游记》吧,那烟雾缭绕、美轮美奂、如入仙境的画面是不是让你记忆特别深刻呢?你知道这种画面是怎么制造出来的吗?原来,这离不开一种叫干冰的物质。
干冰就是固体二氧化碳,很多舞台为增加效果都使用干冰制造烟雾。请问在干冰变为烟雾的过程中有无化学键的断裂?
提示:没有。干冰变为烟雾的过程是物理变化,只是分子间距离变大,分子间不存在化学键。
三、化学键 范德华力和氢键
1.化学键
(1)定义:使_____相结合或_____相结合的作用力。
(2)分类:
离子
原子
(3)用化学键的观点解释H2与Cl2反应形成HCl的过程:
①步骤1:H2和Cl2中的化学键断裂(旧化学键断裂)生成__和___。
②步骤2:__和___结合成____,形成了__和___之间的化学键______(新化学键形成)。
(4)化学反应的本质:
①表象:反应物中的原子重新组合。
②本质:旧化学键的_____和新化学键的_____。
H
Cl
H
Cl
HCl
H
Cl
H—Cl
断裂
形成
2.分子间作用力
(1)定义:把_______________的作用力叫分子间作用力,又叫范德华力。
(2)规律:一般说来,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量_____,分子间作
用力_____,物质的熔沸点也就_____,如卤素单质的熔沸点:F2__Cl2__Br2__I2。
3.氢键:如液态NH3、H2O和HF中分子之间存在的一种比分子间作用力_____的相
互作用,叫氢键,氢键不是_______,可看作一种___________________。
分子聚集在一起
越大
越大
越高
<
<
<
稍强
化学键
较强的分子间作用力
【自主探索】
(1)范德华力较弱,破坏它所需能量较少,只对物质的熔、沸点有影响,范德华力是化学键吗?
提示:不是。范德华力不是化学键,化学键是物质内成键原子或离子间较强的相互作用,而范德华力是分子间微弱的相互作用。
(2)(知识关联)稀有气体原子间只存在范德华力,不存在化学键,这句话是否正确?
提示:正确。稀有气体是单原子分子,其原子就是气体分子,在稀有气体中仅存在着微弱的范德华力。
(教材二次开发)教材中“图1-11 一些氢化物的沸点”,
图中每条折线表示元素周期表中第ⅣA～ⅦA族中的
某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一
种氢化物,其中a点代表的是哪种物质?
提示:在第ⅣA～ⅦA族元素的氢化物中,NH3、H2O、HF因存在氢键,故沸点反常地
高,则含a的线为第ⅣA族元素的氢化物,则a点为SiH4。
关键能力·合作学习
知识点一 离子键?
1.离子键形成的根本原因:活泼金属原子失去电子后形成阳离子和活泼非金属原子得到电子后形成阴离子而达到稳定结构,两种离子以静电作用结合成化合物。
2.离子键的存在
3.电子式
(1)离子化合物的电子式
①阳离子电子式和阴离子电子式组合成离子化合物的电子式,书写时应注意,相
同的离子不能写在一起,一般对称排列。
②阳离子的电子式与其离子符号相同(原子团除外),阴离子的电子式是在元素
符号周围有8个电子(H-除外),用方括号括住,右上角标明所带的负电荷数。
阴、阳离子构成电子式时,正电荷总数等于负电荷总数。例如: ;
③离子化合物中阴、阳离子个数比不是1∶1时,每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻。
如:MgCl2的电子式为
CaCl2:
(2)用电子式表示离子化合物的形成过程
①左侧为原子的电子式,同种原子不能合并,右侧为离子化合物的电子式,中间
用“ ”连接。
②通常用弧形箭头表示电子转移的方向。例如,氟化钠的形成过程可用电子式
表示为:
氯化镁、氧化钾的形成过程可表示为:
【合作探究】
(1)(思维升华)离子键中的静电作用力是指静电引力吗?(宏观辨识与微观探析)
提示:不是。静电作用力包括静电引力和静电斥力,当二者达到平衡时,形成稳定的离子键。
(2)(教材二次开发)教材中描述“由离子键构成的化合物叫做离子化合物”,某固体化合物熔融状态导电,该化合物是否一定属于离子化合物?(证据推理与模型认知)
提示:一定。在熔融时导电的化合物含离子键,一定是离子化合物。
(3)(情境应用)将一块普通的棉布浸在氯化铵的饱和溶液中,片刻之后,取出晾干就成防火布了。将这块经过化学处理的布用火柴点,不但点不着,而且还冒出白色的烟雾。氯化铵是很好的防火能手,戏院里的舞台布景、舰艇上的木料等,都经常用氯化铵处理,以求达到防火的目的。
①NH4Cl中是否只含有离子键?(科学探究与创新意识)
提示:否。NH4Cl中既含有共价键,又含有离子键。
②所有的非金属元素间只能形成共价化合物吗?(科学探究与创新意识)
提示:不一定。NH4Cl为离子化合物,含有离子键。
【典例示范】
【典例】下列叙述正确的是 ( )
A.任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失
B.Na和Cs属于第ⅠA族元素,Cs失电子能力比Na的弱
C.某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键
D.非金属原子间不可能形成离子键
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:
(1)离子键是指带相反电荷的离子之间的相互作用,包括吸引和排斥两种力。
(2)NH4Cl是由非金属元素形成的离子化合物,含有离子键。
【解析】选C。通过离子间的反应直接形成的离子键没有电子的得失(如Ba2+与
结合形成离子键),A错误;Na和Cs属于ⅠA族元素,同主族从上到下金属性增
强,则Cs失电子能力比Na的强,B错误;某元素的原子最外层只有一个电子,它跟
卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键,如HCl,C正确;非金属原子间可能
形成离子键,如NH4Cl中存在离子键,D错误。
【母题追问】(1)氢元素与任何元素结合都不能形成离子键吗?
提示:氢元素与活泼金属元素结合时形成离子键,如NaH存在离子键。
(2)离子键可能存在于单质中吗?
提示:阴、阳离子之间的静电作用力为离子键,是不同种元素之间形成的,离子键只存在于化合物中。
【规律方法】离子键的三个“一定”和两个“不一定”
(1)三个“一定”
①离子化合物中一定含有离子键。
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。
(2)两个“不一定”
①离子化合物中不一定含有金属元素,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐都是离子化合物。
②含有金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3。
【素养训练】
氢化钠,化学式为NaH,是一种无机盐。氢化钠是盐类氢化物的典型代表,即其是
由Na+和H-组成的,氢化钠不溶于有机溶剂,溶于熔融金属钠,因此几乎所有与氢
化钠有关的反应都于固体表面发生。
(1)写出氢化钠与水反应的化学方程式。
提示:NaH+H2O====NaOH+H2↑
(2)氢化钠含有何种化学键?写出其电子式。
提示:离子键
知识点二 离子键与共价键、离子化合物与共价化合物的比较?
1.离子键、共价键的比较
离子键
共价键
概念
使带相反电荷的阴、阳离子结合的相互作用
原子间通过共用电子对所形成的强烈的相互作用
成键微粒
阴、阳离子
原子
成键元素
活泼金属元素和活泼非金属元素(铵盐除外)
大多数为非金属元素
成键实质
阴、阳离子间的静电作用
共用电子对对两原子核产生的电性作用
离子键
共价键
形成过程
NaCl的形成过程如下:
HCl的形成过程如下:
存在范围
活泼金属氧化物、强碱、大多数盐
多数非金属单质、共价化合物及部分离子化合物
实例
CaCl2、Na2O2、NaOH
Cl2、CCl4、NaHCO3
2.离子化合物与共价化合物的比较
离子化合物
共价化合物
化学键
离子键或离子键和共价键
共价键
达到稳定结
构的途径
通过电子的得失达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
构成微粒
阴、阳离子
原子
构成元素
活泼金属元素与活泼非金属元素
不同非金属元素
特例
NH4Cl是不含金属元素的离子化合物
AlCl3是含有金属元素的共价化合物
【方法导引】常见物质所含的化学键
3.常见物质的电子式
(1)非金属单质及共价化合物
(2)含共价键的离子化合物
(3)用电子式表示共价化合物的形成过程
【合作探究】
(1)(思维升华)氯化铝的物理性质非常特殊,如氯化铝的熔点为190 ℃
(2.02×103 Pa),但在180 ℃就开始升华。据此判断,氯化铝是共价化合物
还是离子化合物,可以证明你的判断正确的实验依据是什么?(宏观辨识
与微观探析)
提示:共价化合物;氯化铝在熔融状态下不能导电。
(2)(情境应用)据有关报道:美国科学家发现,普通盐水在无线电波的照射下可以燃烧,这很可能是21世纪人类最伟大的发现之一,将有望解决未来人类的能源危机。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的结合力,释放出氢原子,一旦点火,氢原子就会在这种频率下持续燃烧。上述“结合力”的实质是什么?(科学探究与创新意识)
提示:“释放出氢原子”必须破坏水分子内的氢氧键,这是一种共价键。
(3)(知识关联)实验室中的碘升华、溴蒸气被木炭吸附、酒精溶于水、氯化氢气体溶于水时,共价键是否被破坏?(证据推理与模型认知)
提示:碘升华、溴蒸气被木炭吸附、酒精溶于水共价键没有被破坏、HCl溶于水电离成H+和Cl-,破坏了共价键。
(4)(情境应用)以下是明代诗人于谦著名诗《石灰吟》中的诗句。你知道第二句描述的变化中都有哪些化学键断裂和形成吗?
提示:第二句是指石灰石加热分解生成氧化钙和二氧化碳的过程,所以既有离子键和共价键的断裂(碳酸钙),又有离子键(氧化钙)和共价键(二氧化碳)的形成。
【典例示范】
【典例】氯水中存在多种微粒,下列有关粒子的表示方法正确的是 ( )
A.氯气的电子式:
B.氢氧根离子的电子式
C.HCl的电子式:
D.HClO的电子式:
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)明确物质的形成过程;
(2)熟记电子式的书写。
【解析】选C。氯气的电子式为 ,A错误;氢氧根离子的电子式为 ,
B错误;HClO的电子式为 ,D错误。
【母题追问】(1)将Cl2通入石灰乳中制取漂白粉,写出氯化钙的电子式。
提示:
(2)用电子式表示Na2O的形成过程。
提示:
【素养训练】1.肼(N2H4)又称联氨,是无色油状液体,有类似于氨的刺鼻气味,与卤素、过氧化氢等强氧化剂作用能自燃,“嫦娥一号”发射的火箭推进器中装有液态肼和过氧化氢(H2O2),它们混合时发生反应生成无毒的气体。
回答下列问题:
(1)肼(N2H4)的结构式可以表示为 ,写出肼的电子式______________。?
提示:
(2)写出过氧化氢的结构式____________。?
提示:H—O—O—H。
(3)火箭推进器中装有液态肼和过氧化氢(H2O2),它们发生反应的方程式为
_________________________。?
提示:2H2O2+N2H4====N2↑+4H2O
2.我国是酒的故乡,也是酒文化的发源地,是世界上酿酒最早的国家之一。
已知酒的主要成分为乙醇,其分子式为C2H6O,分子结构如下所示:
请你判断乙醇属于离子化合物还是共价化合物,46 g乙醇中含有共价键的数目是多少?
提示:乙醇属于共价化合物,其中1个乙醇分子中含有8个共价键,因此46 g乙醇中含有8NA个共价键。
知识点三 化学键、范德华力和氢键?
1.化学键、范德华力与氢键的比较
化学键
范德华力
氢键
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
分子间存在着将分子聚集在一起的作用力
某些氢化物分子间的相互作用
存在
相邻原子(离子)之间
分子间
HF、H2O、NH3等分子间
强弱
较强
很弱
比化学键弱,比范德华力强
性质的
影响
主要影响物质的化学性质
随相对分子质量的增大,熔点、沸点升高
使得物质的熔点、沸点升高,在水中的溶解度增大
2.特点(强度):范德华力<氢键<化学键。
【方法导引】范德华力的存在
(1)范德华力存在于由共价键形成的共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属单质分子之间。
(2)像离子化合物、二氧化硅、金刚石等微粒之间不存在范德华力。
(3)范德华力、氢键不属于化学键。范德华力、氢键主要影响物质的物理性质,与物质的化学性质无关。
【合作探究】
(1)(思维升华)CO2气体在一定条件下可与金属镁反应,干冰在一定条件下也可以形成CO2气体,这两个变化过程中需要克服的作用力分别是什么?(宏观辨识与微观探析)
提示:化学键、范德华力。CO2与金属镁反应是化学变化,需要克服化学键,干冰形成CO2气体是状态之间的转化,仅需要克服范德华力。
(2)氨气容易液化形成液氨,所以能作制冷剂。氨气为什么容易液化?(证据推理与模型认知)
提示:因为氨气分子间不只存在范德华力,还存在氢键,比一般气体分子间作用力要大得多,所以容易液化。
【典例示范】
【典例】下列物质内存在范德华力的是 ( )
A.CaCl2 B.KOH C.SO2 D.Na2O
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)物质的化合物类型判断;
(2)离子化合物中不存在范德华力。
【解析】选C。范德华力一般存在于大多数共价化合物和非金属单质的分子之间,SO2是共价化合物,其分子间存在范德华力。而另外三个选项均为离子化合物,是以离子键结合的,没有范德华力。
【母题追问】CaCl2、SO2在熔化时分别破坏的作用力是什么?
提示:离子键、范德华力。
【素养训练】水是生命之源,没有水就没有生命,而硫化氢却杀人于无形。已知水的沸点比硫化氢的要高,H2S的沸点是-60.4 ℃,水的沸点:99.975 ℃。为什么水的沸点比H2S高很多?
提示:水分子间除存在范德华力之外,还存在氢键。
【课堂小结】
三言两语话重点
(1)知道三个“一定”
①稀有气体一定无化学键;
②只要有离子键一定是离子化合物;
③熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物。
(2)牢记两种化合物的一般类别
①离子化合物:强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。
②共价化合物:酸、弱碱、极少数盐、非金属氧化物和氢化物。
(3)记住3类特例
①含有共价键的离子化合物常见的有NaOH、Na2O2、NH4Cl等。
②活泼金属元素与活泼非金属元素形成的共价化合物:AlCl3。
③仅由非金属元素组成的离子化合物:NH4Cl、NH4NO3等。
(4)熟悉常见物质的电子式:
NaCl、MgF2、Na2O2、NH4Cl、H2O2、N2、H2O、CO2。
(5)影响物质的物理性质的两种作用力:
范德华力、氢键
课堂检测·素养达标
1.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,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。
下列有关分析正确的是 ( )
A.K3C60中只有离子键
B.K3C60中不含共价键
C.K3C60在熔融状态下能导电
D.C60属于共价化合物
【解析】选C。K3C60中K+和 之间为离子键, 中C原子和C原子之间为共价
键,A、B错误;根据题给信息,该物质属于离子化合物,则K3C60在熔融状态下能导
电,C正确;C60属于单质,D错误。
2.下列关于化学键的叙述中,正确的是 ( )
A.共价化合物中可能含离子键,离子化合物中只含离子键
B.离子化合物中可能含共价键,共价化合物中不含离子键
C.构成单质分子的微粒一定含有共价键
D.在氧化钠中,只存在氧离子和钠离子的静电吸引作用
【解析】选B。离子化合物中一定含有离子键,还可能含共价键,如NaOH,在共价化合物中不存在离子键,A错误,B正确;稀有气体分子中不存在化学键,C错误;在离子化合物中除阴、阳离子电荷之间的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用,D错误。
3.(2020·长春高一检测)下列各分子中,所有原子都满足最外层为8电子结构的是 ( )
A.H2O B.NH3 C.CCl4 D.PCl5
【解析】选C。水分子和氨分子中氢原子外层只有2个电子,A、B错误;碳原子最外层有4个电子,可与4个氯原子形成4个共价键,碳、氯原子最外层皆达到8电子结构,C正确;PCl5中磷原子最外层有5个电子,若与5个氯原子形成共价键时,磷原子最外层有10个电子,D错误。
4.下列每组物质中各物质内既有离子键又有共价键的一组是 ( )
A.NaOH、H2SO4、(NH4)2SO4
B.MgO、Na2SO4、NH4HCO3
C.Na2O2、KOH、Na2SO4
D.HCl、Al2O3、MgCl2
【解析】选C。A中H2SO4内只有共价键;B中MgO内只有离子键;D中HCl内只有共价键,Al2O3、MgCl2内只有离子键。
5.(教材二次开发·教材习题改编)下列有关电子式的叙述正确的是 ( )
A.H、He、Li的电子式分别为H·、·He·、
B.Na2O的电子式为 ,H2O的电子式为
C.氟化钙的形成过程:
D.LiH的电子式为
【解析】选D。A中锂原子的电子式应为Li·,A错误;H2O的电子式应为 ,
B错误;用电子式表示CaF2的形成过程应写成 ,
C错误;氢化锂(LiH)是离子化合物,LiH的电子式为 ,D正确。
6.(1)有下列物质:He、N2、CaO、NH3、Na2S、KOH、NaHCO3。其中:
①只含共价键的是________;?
②只含离子键的是________;?
③既含有共价键又含有离子键的是________;?
④属于共价化合物的是________;?
⑤属于离子化合物的是________。?
(2)下列变化中,既破坏离子键又破坏共价键的是________。?
A.氯化氢溶于水 B.加热氯酸钾使其分解
C.碘溶于CCl4 D.氯化钠溶于水
【解析】(1)N2、NH3分子中只含共价键;CaO、Na2S中只含离子键;KOH、NaHCO3中既含有离子键又含有共价键,He分子中不含化学键。
(2)氯化氢溶于水共价键被破坏;NaCl溶于水离子键被破坏;KClO3受热分解破坏离子键和共价键;I2溶于CCl4后,共价键未被破坏。
答案:(1)①N2、NH3 ②CaO、Na2S
③KOH、NaHCO3 ④NH3
⑤CaO、Na2S、KOH、NaHCO3 (2)B
【加固训练】
有以下9种物质:①Ne ②NH4Cl ③KNO3
④NaOH ⑤Cl2 ⑥SO2 ⑦H2S ⑧Na2O2 ⑨MgCl2。
(1)既存在离子键又存在共价键的是____。?
(2)不存在化学键的是________。?
(3)属于共价化合物的是________。?
(4)属于离子化合物的是__________。?
【解析】离子化合物往往含有活泼金属元素,但铵盐也是离子化合物,离子化合物一定含有离子键,可能含有共价键。共价化合物只含有共价键,一定不含离子键,单质分子可能无共价键,如稀有气体分子,若含有共价键,则一定只含有共价键。
答案:(1)②③④⑧ (2)① (3)⑥⑦ (4)②③④⑧⑨
【素养新思维】
7.据国外媒体报道,由于温室气体二氧化碳浓度上升、全球变暖,使得南极冰盖
越来越容易受地球自转轴倾角影响。CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途
径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反
应:NH3+CO2 。请填写下表。
分子式
C3H3N3O3
含有的共价键的类型
__________
化合物类型
__________
除三聚氰酸外物质的电子式
__________
答案:极性共价键和非极性共价键 共价化合物