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第四章 物质结构 元素周期律
第三节 化学键
第2课时 共价键
知识点一、共价键
1.从微观角度理解氯气的形成过程
→→→
用电子式表示其形成过程为:
2.共价键
(1)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
(2)成键微粒:原子
(3)成键实质:共用电子对与成键原子的静电作用
(4)成键元素:一般是同种或不同种的非金属元素(注:部分金属原子和非金属原子间也可形成共价键,如AlCl3)
(5)分类
①极性共价键:不同种原子间(如H—Cl)形成的共价键,共用电子对发生偏移,成键原子一方显正电性,一方显负电性
②非极性共价键:同种原子间(如H—H)形成的共价键,共用电子对不发生偏移,成键原子不显电性
3.共价化合物
(1)定义:以共用电子对形成分子的化合物
(2)常见类型:非金属氢化物、非金属氧化物、酸、大多数有机物和少数盐(如AlCl3)等
(3)关系:共价化合物一定不含离子键,离子化合物中可能含离子键
【例1】下列物质中,含有共价键的是( )
A.NaCl B.Mg C.HCl D.CaO
【例2】下列关于共价键的说法中正确的是( )
A.非金属单质分子中一定含有共价键
B.只由非金属元素组成的化合物都是共价化合物
C.非极性键只存在于双原子分子中
D.不同元素组成的多原子分子中一定含有极性键,可能存在非极性键
【例3】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.共价化合物中可能含有离子键
【例4】下列含有共价键的离子化合物是( )
A.Na2O2 B.H2O2 C.MgCl2 D.AlCl3
【例5】下列含有非极性键的共价化合物是( )
A.N2 B.Na2O C.N2H4 D.H2SO4
知识点二、共价分子结构的表示方法
1.电子式
H2:HH N2:N N NH3:
2.结构式
用短线(“—”)代表1对共用电子对,有几对共用电子对画几条短线,略去所有的电子和电子对。这种表示分子里各直接相连的原子的成键情况的式子称为结构式。如氯分子可表示为“Cl—Cl”
3.分子结构模型
分子具有一定的空间结构,反映分子空间结构的模型通常有球棍模型和比例模型
球棍模型
用小球代表原子(常用不同颜色和大小的球来区别不同的原子),用棍表示共价键(单键、双键、三键),通过球和棍连接反映分子结构的模型称为球棍模型
比例模型
按照合适的比例,以不同大小的球代表不同的原子,真实地表示原子的空间位置关系和分子结构的模型称为比例模型
球棍模型和比例模型中,球的大小与原子半径的大小比例相一致
分子 电子式 结构式 球棍模型 比例模型 空间结构 结构相似的分子
HCl H—Cl 双原子分子都是直线形 H2、HF
Cl2 Cl—Cl
CO2 直线形 CS2、BeCl2
H2O V形 H2S
NH3 三角锥形 PH3、PCl3
CH4 正四面体形 CCl4、SiF4
【例6】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:
C.CO2分子的电子式:O==C==O
D.用电子式表示溴化氢分子的形成过程:
【例7】下面是一些常见分子的比例模型,其中1个分子中含有共用电子对最多的是( )
A.氢气 B.氨气 C.水 D.二氧化硫
【例8】写出下列分子的结构式
(1)N2:_____________________ (2)H2O2:________________________
(3)CS2:_____________________ (4)HClO:_______________________
【例9】白磷分子的结构式如图,回答下列问题
(1)白磷的分子式为__________。
(2)白磷分子的空间结构为_________形。
(3)31g白磷中含有________NA个P—P键。
(4)白磷与O2反应可能生成P4O6或P4O10,已知P4O6分子中P原子与P原子、O原子与O原子间不形成共价键,各原子都满足最外层8电子结构。该分子中共价键的数目为________。
知识点三、化学键及分类
1.化学键
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化学反应的本质:一个化学反应过程,本质上就是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程
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
概念 由离子键构成的化合物 以共用电子对形成分子的化合物
构成粒子 阴、阳离子 原子
粒子间的作用 离子键 共价键
熔、沸点 较高 一般较低,少部分很高(如SiO2)
导电性 熔融状态或水溶液导电 熔融状态不导电,溶于水有的导电(如硫酸),有的不导电(如蔗糖)
3.分子间作用力
(1)概念:分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力,又称范德华力
(2)特点:分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质
(3)变化规律
对于组成和结构相似的由分子构成的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越强,物质的熔沸点越高
4.氢键
(1)概念:像NH3、H2O、HF这样的分子之间存在的一种比化学键弱、比范德华力稍强的相互作用称为氢键。分子中与H原子形成共价键的非金属原子,如果吸引电子的能力很强,原子半径又很小,则使氢原子带部分正电荷,分子之间氢核与带部分负电荷的非金属原子之间相互吸引,这种静电作用就是氢键
(2)形成条件:通常含有N—H、O—H、F—H的分子间易形成
氢键,常见的化合物有NH3、H2O、HF、醇类等
(3)对物质性质的影响
①分子间形成氢键使物质的熔点和沸点升高,因为熔化或汽化时必须破坏分子间的氢键,消耗较多的能量
②分子间的氢键对物质的水溶性也有影响,如NH3极易溶于水
③冰中水分子间形成氢键使冰的结构中有空隙,造成体积膨胀,因此冰的密度比水小
【例10】判断正误
(1)单质分子中一定含有共价键( )
(2)CO2的电子式为C( )
(3)NaOH中含有离子键和极性键( )
(4)化学键既可存在于分子内的原子间,又可存在于分子之间( )
(5)氢键是化学键的一种( )
(6)稀有气体不存在化学键( )
(7)水分子稳定,是因为水分子间存在氢键( )
【例11】下列关于化学键的叙述中正确的是( )
A.化学键存在于原子之间,也存在于分子之间
B.两个原子之间的相互作用叫做化学键
C.离子键是阴、阳离子之间的相互吸引力
D.化学键通常是指直接相邻的原子或离子之间强烈的相互作用
【例12】在下列变化过程中,既破坏离子键又破坏共价键的是( )
A.加热分解KClO3 B.NaOH溶于水 C.加热分解HClO D.Na2CO3受热熔化
【例13】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__________。
【例14】下面是中学化学实验中经常进行的操作,请将对应序号填在横线上。
①碘的升华 ②加热熔化氢氧化钠 ③食盐溶解于水
④氯化氢溶解于水 ⑤氧气溶解于水 ⑥过氧化钠溶解于水
其中没有发生化学键断裂的是________;只发生离子键断裂的是________;只发生共价键断裂的是________;既发生离子键断裂,又发生共价键断裂的是________。
例题答案
例1 C; 例2 D; 例3 D; 例4 A; 例5 C; 例6 A; 例7 D;
例8 (1)N≡N (2)H—O—O—H (3)S==C==S (4)H—O—Cl;
例9 (1)P4 (2)正四面体 (3)1.5 (4)12;
例10(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×; 例11 D; 例12 A;
例13(1)D (2)B (3)CFG (4)EH; 例14 ①⑤ ②③ ④ ⑥
课后练习
1.下列说法中正确的是 ( )
A.两个原子或多个原子之间的相互作用叫做共价键
B.阴、阳离子间通过静电引力而形成的化学键叫做离子键
C.只有金属元素与非金属元素化合时才能形成离子键
D.大多数的盐、碱和低价金属氧化物中含有离子键
答案:D
2.共价化合物中,元素化合价有正、负的主要原因是 ( )
A.电子有得失 B.共用电子对有偏移
C.既有电子得失又有电子对偏移 D.有金属元素的存在
答案:B
3.下列表示HCl、K2O形成过程的电子式中正确的是 ( )
①HCl:
②K2O:
A.①② B.① C.② D.均不正确
答案:D
4.关于氢键,下列说法中不正确的是 ( )
A.HF的沸点比HCl的沸点高是由于HF分子间存在氢键
B.水在结冰时体积膨胀,是由于水分子之间存在氢键
C.NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
D.在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键
答案:C
5.下列反应过程中,同时有离子键和共价键断裂和形成的是 ( )
A.2H2+O22H2O B.NH3 +HCl=NH4Cl
C.8NH3 +3Cl2=6NH4Cl+N2 D.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
解析:A项,2H 2 +O22H2O中只有共价键的断裂和形成,错误;B项,NH3+HCl=NH4Cl中有共价键的断裂和形成,有离子键的形成,但没有离子键的断裂,错误;C项,8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2中有共价键的断裂和形成,有离子键的形成,但没有离子键的断裂,错误;D项,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑中同时有离子键和共价键断裂和形成,正确。
答案:D
6.试分析下列各种情况下微粒间作用力的变化情况(填“离子键”“极性共价键”“非极性共价键”或“分子间作用力”):
(1)NaCl溶于水时破坏 。
(2)HCl溶于水时破坏 。
(3)SO2溶于水时破坏 。
(4)酒精溶于水时破坏 。
(5)NaOH与HCl反应时形成 和 。
(6)反应2H2+O22H2O中,被破坏的是 ,形成的是 。
(7)CaCl2与Na2CO3反应时,被破坏的化学键是 ,形成的化学键是 。
(8)Na2O熔化时被破坏的化学键是 。
答案: (1)离子键 (2)极性共价键 (3)极性共价键 (4)分子间作用力 (5)离子键 极性共价键
(6)非极性共价键 极性共价键 (7)离子键 离子键 (8)离子键
【拓展提高】
7.(双选)某运载火箭的燃料是液态肼(N2H4)和N2O4,两者相互反应温度可高达2 700 ℃,反应的化学方程式为2N2H4+N2O4=3N2↑+4H2O。下列对于肼(N2H4)的有关说法中不正确的是 ( )
A.N2H4的电子式为
B.该反应属于氧化还原反应
C.NH3和N2H4分子所含化学键类型完全相同
D.该反应中既有极性共价键的形成,又有非极性共价键的形成
答案:AC
8.X、Y为短周期元素,X位于第ⅠA族,X与Y可形成化合物 X2Y,下列说法中正确的是 ( )
A.X的原子半径一定大于Y的原子半径
B.X和Y的单核离子不可能具有相同的电子层结构
C.两元素形成的化合物中,原子个数比不可能为1∶1
D.X2Y可能是离子化合物,也可能是共价化合物
解析:X、Y为短周期元素,X位于第ⅠA族,X与Y可形成化合物X2Y,X可能是H,也可能是Li或Na,则Y为O或S,故A、B项错误;如果Y为O,可以形成H2O2或Na2O2,C项错误;如果X为Na,可以形成离子化合物,如果X为H,可以形成共价化合物,D项正确。
答案:D
9.A、B、C、D、E为原子序数依次增大的5种短周期主族元素,其中仅含有一种金属元素,A的单质是自然界中密度最小的气体,A和D最外层电子数相同;B原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍; C和E在元素周期表中相邻,且E的质子数是C的2倍。请回答下列问题:
(1)B位于第 周期第 族。
(2)E的简单离子结构示意图是 ;DA中含有 (填化学键类型)。
(3)C、D、E三种元素简单离子的半径由大到小的顺序是 (用离子符号表示)。
解析: (1)B为碳元素,位于第二周期第ⅣA族。
(2)E为硫元素,其简单离子结构示意图是;DA为NaH,其中含有离子键。
(3)C、D、E三种元素简单离子的半径由大到小的顺序是S2->O2->Na+。
答案: (1)二 ⅣA (2) 离子键 (3)S2->O2->Na+
【挑战创新】
10.如图为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑨在元素周期表中的位置,用化学用语回答下列问题。
族周期 ⅠA 0
1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 ① ② ③
3 ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
4 ⑨
(1)⑧的原子结构示意图为 , ⑤的离子结构示意图为 。
(2)在这些元素中,化学性质最不活泼的是 (填具体的化学符号,下同)。
(3)在最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的化合物的化学式是 ,碱性最强的化合物的电子式是 。
(4)用电子式表示元素④与⑥的化合物的形成过程: ,此化合物属于 (填“共价”或“离子”)化合物。
(5)①和③以原子个数比1∶2形成的化合物的电子式为 ,该化合物含有 键。
(6)③和④以原子个数比1∶1形成的化合物的电子式是 ,该化合物含有 键。
答案: (1)
(2)Ar
(3)HClO4
离子
(5) 共价(或极性共价)
(6)Na+[:::]2-Na+ 离子键、共价(或非极性共价)
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