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专题5 微观结构与物质的多样性
第二单元 微粒之间的相互作用力
课标定位素养阐释
1.能说出离子键、共价键的概念、形成与特点,从原子、分子角度认识离子键和共价键,并能用电子式模型表示离子键和共价键及其形成过程。
2.能说出离子化合物、共价化合物的概念,并能识别常见的离子化合物和共价化合物。
3.能从化学键变化的角度和微观粒子组成的角度解释化学反应的实质。
一、离子键及离子化合物
1.氯化钠的形成过程。
钠原子和氯原子最外层电子数分别为1和7,均不稳定。
即它们通过得失电子后最外电子层都达到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静电作用结合在一起,形成新物质氯化钠。
2.离子键。
3.离子化合物。
(1)定义:由阴、阳离子构成的化合物。
(2)常见类型。
①强碱:如NaOH、KOH、Ba(OH)2等。
②绝大多数盐:如NaCl、KNO3、NH4Cl等。
③金属氧化物:如Na2O、CaO、MgO等。
(3)表示方法。
①电子式:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子、离子的最外层电子的式子。如:
②用电子式表示离子化合物的形成过程,如,
二、共价键和共价化合物
1.共价键。
(1)定义:原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用。
如用电子式表示Cl2的形成过程:
(2)成键微粒:原子。
(3)成键元素:一般是同种或不同种的非金属元素。
2.共价分子和共价化合物。
(1)定义:原子间全部以共价键结合的分子叫作共价分子。原子间全部以共价键结合的化合物,叫作共价化合物。如H2O、CO2、SiO2等都是共价化合物。
(2)用电子式表示共价分子的形成过程:
(3)结构式:将电子式中的一对共用电子用一条短线“—”表示的式子。
如下列物质的结构式为HCl:H—Cl,H2O:H—O—H,
NH3: ,N2:N≡N。
(4)常见的共价化合物。
①非金属氢化物:如HCl、H2O等;
②非金属氧化物:如CO2、SO3等;
③含氧酸:如H2SO4、HNO3等;
④大多数有机化合物:如甲烷、乙醇等。
(5)常见共价分子的球棍模型和空间填充模型。
(6)有机物中碳原子的成键方式。
三、化学键
1.定义:物质中直接相邻的原子或离子之间的强烈的相互作用。
2.分类:
3.化学反应的本质:
表象:反应物中的原子重新组合为生成物;
本质:旧化学键的断裂和新化学键的形成。
4.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H和Cl;
(2)步骤2:H和Cl结合成HCl,形成了H和Cl之间的化学键H—Cl(新化学键形成)。
四、分子间作用力
1.分子间作用力。
(1)要使水分解,需要先破坏水分子内部存在的共价键;若使液态水汽化,需要加热克服水分子之间存在的分子间作用力;二者相比较,难易程度是水分解比水汽化难。
(2)定义:分子间存在着一种将分子聚集在一起的作用力,称为分子间作用力。
(3)主要特征:
①广泛存在于分子之间;
②分子间作用力比化学键弱得多;
③分子间作用力是影响物质的熔点、沸点和溶解性等物理性质的重要因素之一。
2.氢键。
(1)像H2O、NH3、HF这样的分子之间存在着一种比一般的分子间作用力强的相互作用,这种作用使它们只能在较高的温度下才能汽化,这种相互作用叫氢键。
(2)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,比一般的分子间作用力强。
(3)分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高,对物质的水溶性有影响,如NH3极易溶于水,主要是氨分子与水分子之间易形成氢键。
【自主思考1】 由金属元素和非金属元素形成的化合物,一定是离子化合物吗
提示:不一定。AlCl3是共价化合物。
【自主思考2】 完全由非金属形成的化合物,一定不含离子键吗
提示:不一定。铵盐,如NH4Cl属于盐,是离子化合物。
【自主思考3】 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。上述变化中仅破坏分子间作用力的是哪些 其他变化过程中化学键是如何变化的
提示:①⑤仅破坏分子间作用力。②③仅破坏离子键;④仅破坏共价键;⑥既破坏离子键又破坏共价键。
【效果自测】
1.下列表示物质结构的化学用语或模型图正确的是( )。
B
2.写出下列物质的电子式。
(1)S 。
(2)O2- 。
(3)H2O 。
(4)MgCl2 。
3.用电子式表示下列物质的形成过程。
(1)CaO 。
(2)NH3 。
问题引领
有以下几种物质:①N2 ②CO2 ③H2O ④Na2O ⑤Na2O2 ⑥NaOH ⑦H2O2 ⑧NH4Cl ⑨MgBr2。
探究任务1 化学键与化合物类型的判断
1.上述物质中只含共价键的有哪些 只含离子键的有哪些 既含共价键又含离子键的有哪些
提示:①②③⑦;④⑨;⑤⑥⑧。⑤Na2O2中钠离子与过氧根离子之间存在离子键,过氧根离子中的两个氧原子之间为共价键。⑥NaOH中氢氧根离子中氧原子与氢原子之间为共价键。⑧NH4Cl中铵根离子中氮原子与氢原子之间存在共价键。
2.根据上述判断你同意如下观点吗 请说出你的理由。
(1)离子化合物一定含有金属元素
(2)离子化合物中一定只含有离子键
(3)含共价键的物质一定是共价化合物
提示:(1)不同意。离子化合物中不一定含金属元素,例如NH4Cl无金属元素,是离子化合物。
(2)不同意。离子化合物中一定含有离子键,但也可能含有共价键,如Na2O2、NaOH除含有离子键外还含有O—O、O—H共价键。
(3)不同意。如非金属单质(N2等)中含共价键,但不属于化合物;某些离子化合物(如NaOH、Na2O2、NH4Cl等)中既含离子键,也含共价键,属于离子化合物。
归纳提升
1.离子键与共价键的比较。
分类 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 活泼金属元素与活泼非金属元素(铵盐除外) 大多数为非金属元素
2.离子化合物与共价化合物的比较。
分类 离子化合物 共价化合物
概念 由阴、阳离子构成的化合物 原子之间全部以共价键结合的化合物
构成 粒子 阴、阳离子 原子
熔、沸点 较高 一般较低,少部分很高(如SiO2)
导电性 熔融态或水溶液导电 熔融态不导电,溶于水有的导电(如硫酸),有的不导电(如葡萄糖)
分类 离子化合物 共价化合物
熔化时 破坏的 作用力 破坏离子键 一般不破坏共价键,极少数破坏共价键(如SiO2)
实例 强碱、大多数盐、活泼金属氧化物 酸、非金属氢化物、非金属氧化物、大多数有机物
3.化学键与化合物的关系。
(1)“三个一定”:
①离子化合物中一定含离子键;②含离子键的一定是离子化合物;③共价化合物中一定不含离子键。
(2)“三个可能”:
①离子化合物中可能含有共价键,如NaOH;②金属元素与非金属元素形成的化合物可能是共价化合物,如AlCl3;③完全由非金属元素形成的化合物可能是离子化合物,如NH4Cl。
典型例题
【例题1】 下列叙述中,不正确的是( )。
A.共价化合物可能含有离子键
B.CCl4和NH3都是共价化合物
C.Na2O2是含有共价键的离子化合物
D.CaO和NaCl晶体熔化时要破坏离子键
答案:A
解析:共价化合物中一定无离子键,A错误;CCl4和NH3分别含有C—Cl和N—H,都属于共价化合物,B正确;Na2O2中的 中含有共价键:O—O,C正确;CaO和NaCl都属于离子化合物,熔化时要破坏离子键,D正确。
(1)含有共价键的分子不一定是共价化合物。例如H2、O2等单质。
(2)含有共价键的化合物不一定是共价化合物。例如NaOH、Na2O2。
(3)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。
【变式训练1】 下列各组物质中,每种物质都是既有离子键又有共价键的一组是( )。
A.NaOH H2SO4 (NH4)2SO4
B.MgO Na2SO4 HNO3
C.NH4Cl KOH Na3PO4
D.HCl Na2O MgCl2
答案:C
解析:H2SO4中只有共价键,A错误;MgO中只有离子键, HNO3中只有共价键,B错误;C项各物质中既有离子键又有共价键,C正确;HCl中只有共价键,Na2O、MgCl2中只有离子键,D错误。
问题引领
1.按要求填空。
(1)写出下列物质的电子式:
N2: ,CO2: ,
NH3: ,Na2S: ,
Na2O2: ,NaOH: ,
NH4Cl: 。
探究任务2 电子式、结构式的书写
(2)写出下列物质的结构式:
N2: ,CO2: ,NH3: ,H2O: ,
CH4: ,H2O2: 。
(3)用电子式表示物质的形成过程:
①N2: 。
②NH3: 。
③CaBr2: 。
提示:
2.有下列分子①CO2 ②NO ③HCl ④PCl3 ⑤PCl5 ⑥N2 ⑦BCl3 ⑧SiCl4,其中分子中所有原子均满足最外层为8e-结构的是 (填序号)。
提示:①④⑥⑧。一般来说,化合物中原子的最外层电子数+化合价绝对值的结果等于8,则各原子满足最外层8e-稳定结构;否则不满足。
归纳提升
(1)电子式的书写类型。
特别提醒 用电子式表示化合物形成过程时,“→”左边是构成化合物的原子电子式,“→”右边是化合物的电子式。
(2)结构式是将电子式中的每对共用电子对改为一短线,未
成键电子省去。如N2:N≡N,CCl4: 。
(3)“8e-”结构判断技巧。
若原子的最外层电子数+|化合价|=8,说明该化合物中的该原子为“8e-”结构,如CO2中C:4+|+4|=8,C原子最外层满足8e-稳定结构。
典型例题
【例题2】 下列电子式或用电子式表示的化合物的形成过程正确的是( )。
D
电子式书写常见的“八大错误”:
【变式训练2】 下列分子中所有原子都满足最外层为8电子稳定结构的是( )。
A.BF3 B.H2O C.SiCl4 D.PCl5
答案:C
解析:分子中原子最外层是否达到8个电子的稳定结构,取决于两个因素,一是该中性原子的最外层电子数;二是该元素的化合价的绝对值。在分子中的原子如果满足两者之和为8,则满足8电子稳定结构。A项中硼原子最外层为6个电子;B项中H原子最外层为2个电子;D项中P原子最外层超过8个电子。