专题5 微观结构与物质的多样性 第二单元 第2课时 共价键

第2课时　共价键
[核心素养发展目标]　
1.了解共价键、共价化合物的概念，会用电子式表示共价键的形成过程。
2.会识别判断共价化合物，熟知分子结构不同的表示方法。
3.了解化学键的概念及化学反应的实质，促进宏观辨识与微观探析化学核心素养的发展。
一、共价键与共价化合物
1．共价键的形成过程
(1)氯化氢分子的形成过程
①H原子需获得1个电子达到稳定结构，Cl原子需获得1个电子达到稳定结构。
②H原子和Cl原子各提供1个电子组成一对共用电子，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)形象表示：
请用电子式表示HCl的形成过程：。
2．共价键
(1)概念：原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用称为共价键。
(2)成键三要素
①成键微粒：原子。
②成键元素：一般是同种的或不同种的非金属元素。
③成键条件：成键原子成键前最外层电子未达到饱和状态。
3．共价化合物
(1)概念：以共用电子对形成分子的化合物。
(2)四类常见的共价化合物
①非金属氢化物：如NH3、H2S、H2O等。
②非金属氧化物：如CO、CO2、SO2等。
③酸：如H2SO4、HNO3等。
④大多数有机化合物：如CH4、CH3CH2OH等。
4．共价分子
(1)概念：原子之间全部以共价键结合的分子叫作共价分子。
(2)共价分子结构的表示方法
①电子式：如H2：H∶H，N2：，NH3：。
②结构式：化学上，常用“—”表示1对共用电子对，如氯分子可表示为“Cl—Cl”，这种图示叫作结构式。填写下表：
分子
HCl
Cl2
H2O
NH3
CH4
电子式
结构式
H—Cl
Cl—Cl
H—O—H
球棍模型
空间填充模型
5．碳原子的成键特点
碳元素位于第二周期ⅣA族，碳原子的电子式为，所以在化学反应中碳原子既不易失去电子，也不易得到电子，通常与其他原子以共价键相结合。
碳原子的成键特点
碳原子之间的连接方式
键的个数
键的类型
每个碳原子形成4对共用电子对
碳碳单键()
碳碳双键()
碳碳三键(—C≡C—)
碳原子之间可以连成碳链或碳环
碳原子成键方式的多样性，是有机化合物种类繁多的原因之一。
(1)金属元素与非金属元素形成的化学键一定是离子键(　　)
(2)NH4Cl中全是非金属元素，所以是共价化合物(　　)
(3)由两种非金属元素组成的化合物一定是共价化合物(　　)
(4)CO2的电子式可以表示为(　　)
(5)NH3的结构式可以表示为(　　)
(6)共价化合物熔融状态不导电(　　)
(7)强电解质中一定存在离子键(　　)
(8)所有物质中均含有化学键(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×
1．从原子结构的角度分析：
(1)为什么碳原子易形成共价键？且形成4个？
提示　因为碳原子最外层有4个电子，既不易失电子，也不易得电子，所以易与其他原子以共价键相结合。碳原子最外层的4个电子，可以与其他原子分别形成4对共用电子对，达到8电子稳定结构，故易形成4个共价键。
(2)稀有气体分子为什么不能形成双原子分子？
提示　稀有气体元素最外层电子数已达到该电子层的稳定结构，难得到或失去电子，不能形成双原子分子。
2．共价化合物中一定含有共价键，含有共价键的化合物一定是共价化合物吗？
提示　不一定，某些离子化合物(如NaOH、NH4Cl等)中既含有离子键，也含有共价键，属于离子化合物。
3．(1)有下列物质：He、N2、CaO、CH4、Na2S、KOH、NaHCO3、Na2O2、NH4Cl、MgCl2。
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)将NaHSO4溶于水，电离方程式为______________________________________________；NaHSO4在熔融状态下存在的离子为___________________________________________。
(3)设计实验证明NaCl为离子化合物___________________________________________。
答案　(1)①N2、CH4
②CaO、Na2S、MgCl2
③KOH、NaHCO3、Na2O2、NH4Cl
④CH4
⑤CaO、Na2S、KOH、NaHCO3、Na2O2、NH4Cl、MgCl2
(2)NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO　Na＋、HSO
(3)将连接石墨电极和灯泡(或电流表)的导线与直流电源相连，然后将石墨电极插入熔融的NaCl中，灯泡亮(或电流表指针偏转)，证明NaCl为离子化合物
考点　化学键与物质类别
题点　化学键与物质类别
共价键和离子键的比较
共价键
离子键
成键微粒
原子
阴、阳离子
成键原因
非金属元素的原子最外层电子未达到稳定结构，原子间通过共用电子对形成共价键
活泼金属与活泼非金属化合时易发生电子得失达到稳定结构，形成离子键
成键实质
形成共用电子对
阴、阳离子之间的静电作用
成键元素
非金属元素原子之间、非金属元素原子与不活泼金属元素原子之间
一般是活泼金属元素与活泼非金属元素，如ⅠA族、ⅡA族元素与Ⅵ族、Ⅶ族元素之间
形成过程
实例
HCl、CO2、H2SO4等
Na2O、NaCl、MgS、CaF2等
二、分子间作用力
1．分子间作用力
(1)分子间存在一种将分子聚集在一起的作用力，叫作分子间作用力。
(2)由分子构成的物质，其熔、沸点和溶解性等物理性质主要由分子间作用力大小决定。
2．氢键
(1)氢键不是化学键，通常把氢键看作是一种较强的分子间作用力。氢键比化学键弱，比分子间作用力强。
(2)分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高，水分子间的氢键可使其密度在固态时小于液态时的密度。
化学键、分子间作用力和氢键的比较
相互作用
化学键
分子间作用力
氢键
存在范围
相邻原子(离子)之间
分子之间
某些氢化物分子之间(如HF、H2O、NH3等)
作用力比较
强
很弱
比化学键弱，比分子间作用力强
影响范围
物质的物理性质及化学性质
物质的物理性质
物质的物理性质
(1)分子间作用力可以影响物质的熔、沸点(　　)
(2)氢键是一种不太强烈的化学键(　　)
(3)由电离方程式HCl===H＋＋Cl－可知，HCl分子中存在离子键(　　)
(4)加热熔化氯化钠晶体和加水溶解氯化氢时，均发生化学键的断裂(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
在下列变化：①I2升华，②烧碱熔化，③NaCl溶于水，④HCl溶于水，⑤O2溶于水，⑥Na2O2溶于水中
(1)上述变化中，未发生化学键破坏的是________(填序号，下同)。
(2)仅发生离子键破坏的是________。
(3)仅发生共价键破坏的是________。
(4)既发生离子键破坏，又发生共价键破坏的是______。
提示　(1)①⑤　(2)②③　(3)④　(4)⑥
考点　微粒间作用力
题点　微粒间作用力综合考查
1．下列说法错误的是(　　)
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．在共价化合物中一定含有共价键
C．构成单质分子的微粒不一定含有共价键
D．共价键是通过共用电子对形成的
答案　A
解析　含有共价键的化合物不一定是共价化合物，如氢氧化钠中含有共价键，A项错误；必须全部由共价键构成的化合物才是共价化合物，共价化合物中一定含有共价键，不存在离子键，B项正确；稀有气体单质中不含任何化学键，C项正确。
考点　共价键、共价化合物
题点　共价键
2．下列各项中，能证明HCl是共价化合物的是(　　)
A．HCl极易溶于水
B．液态HCl不能导电
C．HCl在水溶液中完全电离
D．HCl是无色有刺激性气味的气体
答案　B
解析　液态HCl不能导电说明没有自由移动的离子存在，构成微粒为分子，故氢原子和氯原子之间以共用电子对的形式结合，因此HCl为共价化合物。
考点　共价键、共价化合物
题点　共价化合物
3．下列叙述中，不正确的是(　　)
A．含有离子键的化合物不一定是离子化合物
B．H2O2的电子式为
C．CaO和NaCl晶体熔化时要破坏离子键
D．熔融态H2SO4不导电
答案　A
考点　化学键与物质类别
题点　化学键与物质类别
4．下列化学用语中，正确的是(　　)
A．次氯酸的结构式：H—O—Cl
B．氮气的电子式：∶N∶∶∶N∶
C．CO2分子的电子式：O==C==O
D．用电子式表示氯化氢分子的形成过程：
答案　A
解析　Cl只能形成一对共用电子对，次氯酸的结构式为H—O—Cl，故A正确；氮气中存在氮氮三键，氮气的电子式为，故B错误；二氧化碳属于共价化合物，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为，故C错误；氯化氢是共价化合物，不存在离子键，氢原子与氯原子之间形成1对共用电子对，氯原子最外层有7个电子，氯化氢分子的形成过程：H·＋，故D错误。
考点　结构式和电子式
题点　结构式和电子式
5．某汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质。当汽车发生碰撞时，产气药剂产生大量气体使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。
(1)NaN3是气体发生剂，受热分解产生N2和Na，N2的电子式为______________。
(2)Fe2O3是主氧化剂，与Na反应生成的还原产物为__________(已知该反应为置换反应)。
(3)KClO4是助氧化剂，反应过程中与Na作用生成KCl和Na2O。KClO4含有化学键的类型为________，K的原子结构示意图为__________。
答案　(1)　(2)Fe　(3)离子键和共价键　
解析　(1)N2分子内含有三键，氮原子间形成三对共用电子对，其电子式为。(2)Na与Fe2O3发生置换反应，故生成的还原产物为Fe。(3)KClO4是离子化合物，含有离子键、共价键；K属于19号元素，原子结构示意图为。
考点　微粒间作用力的综合考查
题点　微粒间作用力的综合考查
A组　基础对点练
题组一　共价键和共价化合物
1．下列物质中，属于共价化合物的是(　　)
A．Cl2
B．NH4Cl
C．C2H6
D．KOH
答案　C
解析　A项，氯气是含共价键的单质，故错误；B项，NH4Cl是离子化合物，故错误；C项，C2H6是共价化合物，故正确；D项，KOH是离子化合物，故错误。
考点　共价键和共价化合物
题点　共价化合物
2．下列关于共价键与共价化合物的叙述中正确的是(　　)
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；只含有共价键的化合物是共价化合物，②正确；共价化合物只含有共价键，一定不含离子键，③正确；只含有共价键的化合物一定是共价化合物，④错误；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。故A正确。
考点　共价键和共价化合物
题点　共价化合物
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
HCl
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
答案　B
解析　A项，MgCl2仅含离子键；C项，HCl含有共价键，是共价化合物；D项，NaOH含有离子键、共价键，是离子化合物。
考点　化学键与物质类别
题点　化学键与物质类别
4．下列分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的化合物是(　　)
A．Cl2
B．NH3
C．CO2
D．BCl3
答案　C
解析　Cl2是单质，不是化合物，故A错误；NH3中H原子最外层为2个电子，故B错误；CO2中O原子和C原子最外层均满足8电子结构，故C正确；BCl3中B元素化合价为＋3价，B原子最外层电子数为3＋3＝6，不满足8电子结构，故D错误。
考点　物质结构
题点　物质结构
5．下列物质中均既有离子键又有共价键的一组是(　　)
A．NaOH、H2O、NH4Cl
B．KOH、Na2O2、NH4Cl
C．MgO、CaBr2、NaCl
D．Na2SO4、HCl、MgCl2
答案　B
解析　A项，H2O中只存在共价键；C项，各物质中均只存在离子键；D项，HCl中只存在共价键，MgCl2中只存在离子键。
考点　化学键与物质类别
题点　化学键与物质类别
题组二　有关物质结构化学用语的考查
6．下列分子的电子式书写正确的是(　　)
A．氨气：
B．四氯化碳：
C．氮气：
D．二氧化碳：
答案　C
解析　选项A中漏写氮原子未参与成键的电子对；B项中氯原子的最外层电子没有全部标出；D项中C、O共用电子对数目标错，碳原子不满足8电子稳定结构，正确写法为。
考点　有关物质结构化学用语的考查
题点　电子式
7．下列用电子式表示物质的形成过程，正确的是(　　)
A．
B．
C．
D．
答案　D
解析　HCl是共价化合物，其电子式为，NaBr是离子化合物，其电子式是，MgF2的电子式为。
考点　有关物质结构化学用语的考查
题点　电子式
8．下列有关化学用语的表示错误的是(　　)
A．CH4与CCl4都是正四面体形分子
B．CO2的结构式：O==C==O
C．CaCl2的电子式：
D．NH4Cl的电子式：
答案　C
解析　C项中两个Cl－应放在Ca2＋的两侧。
考点　有关物质结构化学用语的考查
题点　结构式和电子式
题组三　分子间作用力
9．下列事实与氢键有关的是(　　)
A．水加热到很高的温度都难以分解
B．水结成冰体积膨胀，密度变小
C．水分解成氢气和氧气时吸收热量
D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
答案　B
解析　氢键是一种特殊的分子间作用力，不是化学键，只影响物质的物理性质，不影响化学性质。水分解破坏的是化学键，与氢键无关，故A错误；水分子分解时破坏共价键，破坏共价键时要吸收能量，与氢键无关，故C错误；HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与F、Cl、Br、I的非金属性有关，元素的非金属性越强，其氢化物越稳定，同一主族元素的非金属性随着原子序数的增加而减弱，所以其氢化物的热稳定性逐渐减弱，与氢键无关，故D错误。
考点　分子间作用力
题点　氢键
10．发生下列变化时，破坏分子间作用力的是(　　)
A．氯化氢溶于水
B．加热氯酸钾使其分解
C．碘升华
D．氯化钠溶于水
答案　C
解析　HCl溶于水电离：HCl===H＋＋Cl－，破坏共价键，KClO3分解破坏离子键和共价键。NaCl溶于水电离：NaCl===Na＋＋Cl－，破坏离子键，I2升华破坏分子间作用力。
考点　分子间作用力
题点　分子间作用力
11．下面是同学们熟悉的物质：
①O2　②金刚石　③NaBr　④H2SO4　⑤Na2CO3　⑥NH4Cl　⑦NaHSO4　⑧Ne　⑨Na2O2　⑩NaOH
(1)这些物质中，只含有共价键的是________(填序号，下同)；只含有离子键的是__________；既含有共价键又含有离子键的是___________；只存在分子间作用力的是____________。
(2)属于共价化合物的是________；属于离子化合物的是________。
(3)将NaHSO4溶于水，破坏了NaHSO4中的________，写出其电离方程式：_____________；NaHSO4在熔融状态下电离，破坏了________，写出其电离方程式：_______________。
答案　(1)①②④　③　⑤⑥⑦⑨⑩　⑧
(2)④　③⑤⑥⑦⑨⑩
(3)离子键和共价键　NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO　离子键　NaHSO4===Na＋＋HSO
解析　O2、金刚石中只含有共价键；H2SO4只含有共价键，是共价化合物；NaBr中只含有离子键，是离子化合物；Na2CO3、NH4Cl、NaHSO4、Na2O2、NaOH中都是既含有离子键又含有共价键的离子化合物；稀有气体Ne是单原子分子，不含任何化学键只存在分子间作用力。NaHSO4溶于水电离时，Na＋与HSO之间的离子键被破坏，HSO中H＋与SO之间的共价键也被破坏；而在熔融状态电离时只破坏离子键。
考点　微粒间作用力综合考查
题点　微粒间作用力综合考查
B组　综合强化练
1～4题是单项选择题，5～6题是不定项选择题
1．下列有关化学键的描述说法正确的是(　　)
①水分子间以共价键相结合成为冰　②金属和非金属元素只能形成离子键　③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引　④两个非金属原子间不可能形成离子键　⑤所有物质中一定含有化学键
A．①②⑤
B．都不正确
C．④
D．②③④⑤
答案　C
解析　①水分子间以氢键相结合成为冰，氢键不是化学键，故错误；②金属和非金属化合一般形成离子键，可能形成共价键，如氯化铝中只含共价键，故错误；③离子键是阳离子、阴离子之间的静电作用力，含吸引力和排斥力，故错误；④两个非金属原子间只能以共用电子对结合，则只能形成共价键，故正确；⑤稀有气体分子中不存在化学键，故错误。
考点　化学键
题点　化学键
2．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．该晶体在熔融状态下能导电
D．K3C60中只含共价键
答案　C
解析　K3C60中K＋和C之间形成离子键，C中C原子和C原子之间形成共价键，A、B项错误；根据题给信息，该物质属于离子化合物，则该晶体在熔融状态下能导电，C项正确；K3C60中既有离子键又有共价键，D项错误。
考点　离子化合物
题点　离子化合物
3．某分子的球棍模型如图所示。已知分子中所有原子的最外层均达到8电子稳定结构，原子间以单链相连。下列有关说法中错误的是(　　)
A．X原子可能为第ⅤA族元素
B．Y原子一定为第ⅠA族元素
C．该分子只含共价键，为共价化合物
D．从圆球的大小分析，该分子可能为N2F4
答案　B
解析　A项，由球棍模型可知X形成3个共价键，则X最外层含有5个电子，则X原子可能为第ⅤA族元素，正确；B项，Y形成一个共价键，且最外层达到8电子稳定结构，则Y原子最外层含有7个电子，则Y原子为第ⅦA族元素，错误；C项，该分子中只含有X—Y及X—X共价键，所以该化合物为共价化合物，正确；D项，据模型中圆球半径，Y原子半径小于X原子，故分子可能为N2F4，正确。
考点　共价键
题点　共价键
4．固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层电子结构都符合相应稀有气体的最外层电子结构，其结构和NH4Cl相似，则下列有关说法不正确的是(　　)
A．NH5中既有共价键，又有离子键
B．NH5的电子式为
C．该固体与水反应可能生成两种气体
D．该物质中只存在N—H键，为共价化合物
答案　D
解析　据信息，在NH5结构中，N和H都满足稀有气体的最外层电子结构，而且和NH4Cl相似，故该化合物为NH4H，电子式为，因此，该化合物中含有离子键和共价键，为离子化合物，和H2O反应的化学方程式为NH4H＋H2O===NH3·H2O＋H2↑，故可能生成NH3和H2，故选D项。
考点　化学键与物质类别
题点　化学键与物质类别
5．W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是(　　)
A．单质的沸点：WB．阴离子的还原性：W＞Z
C．氧化物的水化物的酸性：Y＜Z
D．X与Y不能存在于同一离子化合物中
答案　AB
解析　根据题给条件可知，W为H，X为N，Y为P，Z为Cl。N2的沸点高于H2，A项正确；H－的还原性比Cl－强，B项正确；H3PO4的酸性强于HClO，C项错误；(NH4)3PO4为离子化合物，D项错误。
考点　离子化合物
题点　离子化合物
6．同主族元素形成的同一类型化合物，其结构和性质往往相似。PH4I是一种白色晶体，下列对PH4I的叙述正确的是(　　)
A．它是一种共价化合物
B．它既含离子键又含共价键
C．它不可能与NaOH溶液反应
D．它受热时不会分解
答案　B
解析　根据信息PH4I和NH4Cl应性质相似，故PH4I中既含离子键又含共价键，为离子化合物，和氨盐相似，PH4I应该不稳定，受热易分解，能和NaOH溶液反应，故选B。
考点　化学键与物质类别
题点　化学键与物质类别
7．原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，其中X、Z、W与氢元素可组成XH3、H2Z和HW型共价化合物；Y与氧元素可组成Y2O和Y2O2型离子化合物。
(1)写出Y2O2的电子式：_________________________________________________________，其中含有的化学键是______________。
(2)用电子式表示Y2O的形成过程：_______________________________________________。
(3)X、Z、W三种元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是_____(填化学式)。
(4)由X、W组成的化合物分子中，X、W原子的最外层均达到8电子稳定结构，该化合物的化学式为______________________________________________________________________。
答案　(1)　离子键、共价键
(2)
(3)HClO4
(4)NCl3
解析　原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，Y与氧元素可组成Y2O和Y2O2型离子化合物，则Y为钠元素，X、Z、W与氢元素可组成XH3、H2Z和HW型共价化合物，X的原子序数小于钠，所以X为氮元素，Z、W的原子序数大于钠，则Z为硫元素，W为氯元素。(1)Y2O2为Na2O2，Na2O2为离子化合物，其电子式为，过氧化钠中含有的化学键为离子键、共价键(非极性键)。(2)Na2O为离子化合物，用电子式表示Na2O的形成过程为。(3)元素非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，在氮、硫、氯中氯元素的非金属性最强，所以酸性最强的是HClO4。(4)由X、W组成的化合物分子中，X、W原子的最外层均达到8电子稳定结构，则该化合物为NCl3。
考点　微粒间作用力综合考查
题点　微粒间作用力综合考查