人教版高中化学必修第一册第四章物质结构元素周期律第三节第2课时共价键学案

第2课时　共价键
[学习目标]　1.了解共价键、极性键、非极性键的概念，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，熟知分子结构的不同表示方法。　3.理解化学键的概念及化学反应的本质，培养“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
任务一　共价键与共价化合物
1．从微观角度认识共价键的形成过程
[交流研讨1]　画出氯原子的结构示意图。探究Cl2分子的形成过程，并用电子式表示。
提示：氯原子的结构示意图：；
；
其形成过程为＋―→。
[交流研讨2]　从原子结构的角度分析，氢原子和氯原子是怎样形成HCl分子的？用电子式表示其形成过程。并对比Cl2的形成过程，思考共价键形成后，成键原子一般处于什么状态？
结构；H·＋―→H；成键原子一般都达到稳定结构。
[交流研讨3]　根据电子式，分析Cl2和HCl分子中共用电子对有无偏向问题？并思考成键原子化合价的确定方法。
提示：Cl2分子中，由同种原子(Cl)形成的1对共用电子，共用电子对位于成键的原子中间，成键原子不显电性；HCl分子中，由不同种原子(H、Cl)形成的1对共用电子，由于Cl原子得电子能力比H原子强，共用电子对偏向Cl原子，Cl原子显－1价，H原子显＋1价。
2．共价键
(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
(2)成键三要素
(3)分类
3．共价化合物
(1)定义：以共用电子对形成分子的化合物。
(2)与物质类别的关系
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)非金属元素只能形成共价键： ___________________________________。
(2)只含共价键的化合物一定是共价化合物： ______________________________。
(3)稀有气体分子中一定存在共价键： ________________________。
答案：(1)错误。全部由非金属元素组成的NH4Cl中存在离子键
(2)正确
(3)错误。稀有气体分子中不存在共价键
2．下列元素最易形成共价键的是(　　)
A．Na B．Mg
C．Al D．Si
答案：D
3．(2023·广东肇庆高一期末)研究化学键有助于人们理解物质的某些性质，下列物质既含离子键又含共价键的是(　　)
A．CaCl2 B．CO2
C．H2SO4 D．K2O2
答案：D
解析：CaCl2中只含有离子键，CO2与H2SO4中只含有共价键，K2O2中既含有离子键又含有共价键。
任务二　共价分子的表示方法
1．分子结构的测定方法：X射线衍射法。
2．常见单质的电子式与结构式
在化学上，常用一根短线“—”表示1对共用电子的图示叫做结构式。
分子 H2 N2 Cl2
电子式 H：H
结构式 H—H N≡N Cl—Cl
3.常见化合物的电子式、结构式和空间结构
分子 H2O CO2 CH4
电子式
结构式 O===C===O
空间结构 V形 直线形 正四面体形
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)HCl、BF3和CO2分子中各原子都满足8电子稳定结构： _________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)N2和CO2的电子式分别为和____________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)NH的结构式可表示为： ______________________________________。
答案：(1)错误。HCl中H原子满足2电子稳定结构，BF3分子中B原子为6电子结构
(2)错误。N2和CO2的电子式应分别为和
(3)正确
2．写出下列微粒或物质的电子式。
(1)OH－：________________；
(2)NaOH：________________。
答案：(1)
(2)
3．根据已知结构写出下列物质的电子式。
(1)H—O—Cl：____________________；
(2)H2O2：________________________。
答案：(1)H
(2)HH
4．用电子式表示分子的形成过程。
(1)H2：________________________________________________________________________；
(2)NH3：________________________________________________________________________。
答案：(1) ―→H∶H　
(2)3H×＋―→
任务三　化学键与分子间作用力
1．化学键
(1)概念：相邻的原子之间强烈的相互作用。
(2)分类
(3)化学反应的本质：旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
[交流研讨1]　H2和Cl2反应生成HCl分子的过程中，化学键发生了哪些变化？试用流程图表示。
提示：
2．分子间作用力
(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，比范德华力强。
(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。
[交流研讨2]　“因为H2O分子间存在氢键，故H2O的稳定性强于H2S”这句话对吗？为什么？
提示：不对。氢键属于分子间作用力，只影响物质的熔、沸点等物理性质，而H2O的稳定性是由H—O键稳定性决定的，H2O的稳定性强于H2S与H2O分子间存在氢键无关。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)NaHSO4中含有离子键、极性共价键与非极性共价键： _______________。
(2)化学键既可存在于分子内的原子间，又可存在于分子之间： _________。
(3)氢键是一种特殊的化学键： ___________________________________________。
(4)稀有气体中不存在化学键：___________________________________________________。
答案：(1)错误。NaHSO4中不含非极性共价键
(2)错误。化学键不存在于分子之间
(3)错误。氢键是一种特殊的分子间作用力
(4)正确
2．关于氢键及范德华力，下列说法正确的是(　　)
A．氢键比范德华力强，所以它属于化学键
B．分子间形成的氢键使物质的熔、沸点升高
C．沸点：HI>HBr>HCl>HF
D．H2O是一种稳定的化合物，这是由H2O之间形成氢键所致
答案：B
解析：氢键属于分子间作用力，不属于化学键，A错误；若分子间含有氢键，则固体熔化或液体汽化时除克服范德华力外，还需要破坏氢键，所以分子间形成的氢键会使物质的熔、沸点都升高，B正确；第ⅦA族元素的简单气态氢化物中，氟化氢分子间存在氢键，沸点较高，其他元素氢化物分子间只有范德华力，一般相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高，因此沸点：HF>HI>HBr>HCl，C错误；H2O的化学性质稳定是因为分子内的氢氧键比较稳定，与分子间形成氢键无关，D错误。
3．物质变化与化学键的关系。
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________。
答案：①⑤　②③　④　⑥
1．科学家发现，普通盐水在无线电波的照射下可以降低盐水中所含元素之间的结合力，释放出氢原子，点火时氢原子会在该频率下持续燃烧。上述“结合力”的实质是(　　)
A．离子键 B．极性共价键
C．非极性共价键 D．离子键和共价键
答案：B
解析：普通盐水在无线电波的照射下可以降低盐水中所含元素之间的结合力，释放出氢原子，实质为水中化学键断裂得到氢原子，水中的氢氧键为极性共价键，则“结合力”的实质是极性共价键，B项正确。
2．下列各组物质中，化学键类型不同的是(　　)
A．NaCl和K2S B．H2O和NH3
C．CaF2和CsCl D．CCl4和Na2O
答案：D
解析：CCl4中是共价键，Na2O中是离子键。
3．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
答案：A
解析：加热分解KClO3生成KCl和氧气，反应破坏共价键和离子键，故A选；NaOH溶于水，电离出钠离子和氢氧根离子，破坏离子键，故B不选；加热分解HClO破坏共价键，故C不选；Na2CO3受热熔化，破坏离子键，故D不选。
4．下列说法正确的是(　　)
A．Na2SO4晶体中只含离子键
B．HCl、HBr、HI分子间作用力依次增大
C．加热熔化硝酸钾时需克服共价键
D．NH3和CO2两种分子中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
答案：B
解析：Na2SO4晶体中既有Na＋和SO之间的离子键，又有S和O间的共价键，故A错误；由于HCl、 HBr、 HI分子组成相似，结构相似，所以相对分子质量越大其分子间作用力越强，故B正确；加热熔化硝酸钾时克服离子键，故C错误；NH3中H只能是2电子结构，故D错误。
5．某地一辆装载砒霜的货车因故滑入河道，部分砒霜散落到河中。砒霜的主要成分是As2O3，有剧毒，致死量为0.1 g, 可用于制造杀虫剂和灭鼠剂等。As2O3是两性偏酸性氧化物，微溶于水生成H3AsO3；其对应的盐均有毒，其中碱金属对应的盐溶于水，其他金属对应的盐几乎不溶于水。
(1) As2O3属于________(填“离子”或“共价”)化合物， H3AsO3属于________(填“离子”或“共价”)化合物。
(2)向该河水中加入________(填“生石灰”或“NaOH”)可减轻砷对河水的污染。
答案：(1)共价　共价　(2)生石灰
解析：由“碱金属对应的盐溶于水，其他金属对应的盐几乎不溶于水”知，选用生石灰而不选用NaOH来减轻砷对河水的污染。
课时测评34　共价键
(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)
题点一　共价键与共价化合物
1．下列分子中共用电子对数目最多的是(　　)
A．CH4 B．NH3
C．HCl D．N2
答案：A
2．下列化合物中，只含共价键的是(　　)
A．H2O B．KCl
C．CaF2 D．NaOH
答案：A
解析：水中氢原子和氧原子之间只含共价键，选项A正确；氯化钾中只存在离子键，选项B错误；氟化钙中只存在离子键，选项C错误；氢氧化钠中钠离子和氢氧根离子之间存在离子键，氧原子和氢原子之间存在共价键，选项D错误。
3．下列物质中，只含非极性共价键的是(　　)
A．NaOH B．H2
C．H2O D．NaCl
答案：B
解析：NaOH中含有离子键和O—H极性键，故A错误；H2中氢原子与氢原子以非极性键结合，故B正确；H2O中氢原子与氧原子以极性键结合，故C错误；NaCl中钠离子与氯离子以离子键结合，故D错误。
题点二　共价分子结构的表示方法
4．(2023·浙江余姚高一期末)中国科学院首次用CO2人工合成淀粉，该过程需要H2和H2O的参与。下列说法错误的是(　　)
A．C的原子结构示意图为
B．H2的电子式为H—H
C．CO2的结构式为O==C==O
D．H2O的分子结构模型为
答案：B
解析：C原子核外电子数为6，电子层数为2，最外层电子数为4，原子结构示意图为，故A正确；氢气分子是两个氢原子间形成一个共用电子对，电子式为H：H，故B错误；CO2是共价化合物，C原子与O原子之间以双键结合，其结构式为O==C==O，故C正确；水分子结构模型为，故D正确。
5．(2023·江苏新沂高一调研)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：
答案：A
解析：Cl只能形成一个共用电子对，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；溴化氢是共价化合物，不存在离子键，氢原子与溴原子之间形成1个共用电子对，溴原子最外层有7个电子，溴化氢分子的形成过程：，故D错误。
6．图中每条折线表示周期表第ⅣA族～第ⅦA族中某一族元素简单氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是(　　)
A．H2S B．HCl]
C．PH3 D．SiH4 ,
答案：D
D,解析：在第ⅣA族～第ⅦA族元素的简单氢化物里，NH3、H2O、HF因分子间存在氢键，故沸点高于同主族相邻元素简单氢化物的沸点，只有第ⅣA族元素的简单氢化物不存在该反常现象，故a点代表的应是SiH4。,
7．(2023·河北高阳高一期末)下列各组物质中，含有的化学键类型完全相同的是(　　)
A．HI和NaI B．NaF和KOH,
C．CO2和HCl D．F2和NaBr
答案：C
解析：NaI是离子化合物，存在的化学键是离子键，HI是共价化合物，只存在共价键，化学键类型不相同，故A错误；NaF和KOH均是离子化合物，存在离子键，KOH中还存在共价键，化学键类型不全相同，故B错误；CO2和HCl都是共价化合物，存在的化学键都是极性共价键，故C正确；F2是共价化合物，存在的化学键是共价键，NaBr是离子化合物，只存在离子键，化学键类型不同，故D错误。
8．(2023·辽宁西丰高一联考)从化学键的角度看，化学反应的实质是“旧化学键的断裂，新化学键的形成”，下列过程中既有旧化学键的断裂，又有新化学键的形成的是(　　)
A．Cl2溶于水 B．碘升华
C．氯化钠受热熔化 D．硝酸铵溶于水
答案：A
9.在下列变化过程中，属于“破坏极性键和非极性键→形成极性键和非极性键”过程的是(　　),
A.冰→水→水蒸气→H2和O2
B.2Na＋Cl2\o(=====,\s\up7(点燃))2NaCl
C.2H2＋O2\o(=====,\s\up7(点燃))2H2O
D.2H2O2催化剂,△))2H2O＋O2↑
答案：D
解析：A项只形成非极性键；B项只形成离子键；C项只破坏非极性键形成极性键。
10. (2023·浙江富阳高一联考)意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4气体分子。N4分子结构如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．N4分子属于一种新型的化合物
B．N4分子中只含有非极性键
C．1 mol N4分子所含共价键数为4NA
D．N4沸点比P4(白磷)高
答案：B
解析：N4是单质不是化合物，A项错误；由同种元素原子形成的共价键为非极性键，B项正确；由题图可知，1 mol N4分子中含有6 mol N—N 键，所以含有6NA个共价键，C项错误；相同条件下，气体的沸点比固体低，故沸点：P4>N4，D项错误。
11．化学键与化学反应中的物质变化密切相关。现有下列七种物质：①氯水　②氦气　③过氧化钠 ④硫酸　⑤碘　⑥硫酸氢钠　⑦氯化钠。回答下列问题：
(1)不存在化学键的是________(填序号，下同)，属于共价化合物的是________。
(2)碘的升华属于________(填“物理”或“化学”)变化，化学键________(填“是”或“未”)发生变化。过氧化钠的电子式为__________________________________。
(3)将NaHSO4溶于水，电离方程式为___________________________，
NaHSO4在熔融状态下存在的离子为___________________________。
(4)设计实验证明氯化钠为离子化合物： _____________________。
答案：(1)②　④
(2)物理　未　Na＋ (3)NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO　Na＋和HSO　(4)将连接石墨电极和灯泡(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氯化钠中，灯泡亮(电流表指针偏转)，证明氯化钠为离子化合物
12．A、B、C、D、E、F是短周期元素，周期表中A与B、B与C相邻；C与E同主族；A与C最外层电子数之比为2 ∶ 3，B的最外层电子数比C的最外层电子数少1个；F元素的原子在周期表中半径最小(稀有气体元素的原子除外)；常见化合物D2C2与水反应生成C的单质，且溶液使酚酞溶液变红。
(1)E的名称为________，D的最高价氧化物的水化物的电子式：______________，AB－离子的电子式为______________。
(2)A、B、C的氢化物稳定性顺序为(用分子式表示)________________； B的氢化物和B的最高价氧化物对应的水化物反应生成Z，则Z中的化学键类型为________________。
(3)F2C和F2E中，沸点较高的是(填化学式)________，其主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)硫　Na＋－　－
(2)CH4(3)H2O　水分子间存在氢键
解析：由题中信息可知，A是C，B是N，C是O，D是Na，E是S，F是H。(2)B的氢化物NH3和B的最高价氧化物对应的水化物HNO3反应生成Z，则Z的化学式是NH4NO3，其中的化学键类型为共价键和离子键。(3)F2C和F2E分別是H2O、 H2S，由于在H2O分子之间存在氢键，增加了分子之间的吸引力，使H2O的沸点比H2S 高。
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