2026届高考化学一轮复习 第12章 分子结构与性质 第1节 化学键 课件（50张PPT）

(共50张PPT)
第1节　化学键
第12章
课标要求
1.认识构成物质的粒子之间存在相互作用,结合典例认识离子键和共价键的形成,建立化学键的概念。知道分子存在一定的空间结构。认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。
2.认识离子键、共价键的本质。知道配位键的特点,认识简单配位化合物的成键特征,了解配合物的存在和应用。
3.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键,了解共价键具有饱和性和方向性。知道根据原子轨道重叠方式共价键可分为σ键和π键等类型;知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键。共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子空间结构。
备考指导
1.本部分知识在高考中一般与元素推断结合进行考查,要求学生能正确判断化合物中存在的化学键类型、σ键和π键数目、共价键的极性、配位键的判断等,在非选择题中往往还会结合分子的空间结构或晶体结构考查化学键的相关知识,难度中等。
2.对本部分知识的复习,要掌握根据元素电负性判断化学键的类型及判断共价键的极性,根据原子轨道重叠方式判断σ键和π键,了解配位化合物的成键特征及配合物的相关知识,能根据共价分子的结构特点及共价键的键参数说明简单分子的某些性质。
内容索引
01
02
03
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
第一环节　必备知识落实
知识点1
化学键
知识筛查
1.化学键
(1)化学键的定义及分类。
(2)化学反应的本质:反应物的旧化学键断裂与生成物的新化学键形成。
断裂反应物中的化学键需要吸收能量,而形成生成物中的化学键能够
释放能量,化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
2.离子键、共价键的比较
比较项目 离子键 共价键 非极性共价键 极性共价键
定义 带相反电荷离子之间的相互作用 原子间通过共用电子对(电子云重 叠)所形成的相互作用 成键粒子 阴、阳离子 原子 成键实质 阴、阳离子的静电作用 共用电子对不偏向任何一方原子 共用电子对偏向一方原子
形成条件 活泼金属与活泼非金属经电子得失,形成离子键;或者铵根离子与酸根离子之间 同种元素原子之间成键 不同种元素原子之间成键
形成的 物质 离子化合物 非金属单质;某些共价化合物或离子化合物 共价化合物或某些离子化合物
3.电子式的书写方法
(1)电子式的定义:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。
(2)电子式的书写。
(3)用电子式表示化合物的形成过程。
①离子化合物,如:
②共价化合物,如:
4.化学键与物质类型的关系
(1)离子化合物中一定有离子键,可能含有共价键。简单离子组成的离子化合物中只有离子键,如MgO、NaCl等;复杂离子(原子团)组成的离子化合物中既有离子键,又有共价键,如(NH4)2SO4、NH4NO3、NaOH、Na2O2等。
(2)共价化合物中只有共价键,一定没有离子键。
(3)非金属单质中只有共价键,如Cl2、O2等。
特别提醒(1)物质中不一定含有化学键,如单原子分子He等稀有气体分子中不含化学键。
(2)并非金属与非金属互相化合一定形成离子键,如AlCl3中主要为共价键。
(3)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键,但多个非金属原子间可以形成离子键,如NH4Cl。
(4)存在离子键的化合物一定是离子化合物,但存在共价键的化合物不一定是共价化合物,如NaOH、Na2O2等。
(5)化学键被破坏的变化,不一定是化学变化,如NaCl、SiO2受热熔化,NaCl溶于水等。
(6)离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子,离子键被破坏。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力。(　　)
(2)全部由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物。(　　)
(3)形成离子键的元素一定是金属元素和非金属元素,金属元素和非金属元素形成的化学键一定是离子键。(　　)
(4)分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物。(　　)
(5)某元素的原子最外层只有一个电子,它与卤素结合时,所形成的化学键一定是离子键。(　　)
(6)在水溶液中能导电的化合物一定是离子化合物。(　　)
(7)离子化合物在任何状态下都能导电。(　　)
×
×
×
√
×
×
×
2.对比书写电子式。
(1)—OH　　　　　,OH-　　　　　　。
(2)H3O+　　　　　, 　　　　　　。
(3)HClO　　　　　,HCHO　　　　　。
(4)C2H4　　　　　,N2H4　　　　　　。
(5)NaH　　　　　,NH4H　　　　　　。
知识点2
共价键
知识筛查
1.共价键的本质和特征
2.共价键的分类
3.键参数
(1)定义。
(2)键参数对分子性质的影响。
键能越大,键长越短,分子越稳定。
4.配位键和配合物
(1)配位键:由一个原子提供孤电子对与另一个具有能够接受孤电子对的空轨道的原子形成的“电子对给予-接受”键称为配位键。
(2)配位键的表示方法:如A→B,A表示提供孤电子对的原子,B表示接受孤
电子对的原子。如 可表示为 。
(3)配位化合物。
①定义:通常把金属离子或原子(称为中心原子或离子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。
②组成。
③形成条件。
a.中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。
b.配体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。
特别提醒(1)分子中的中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构,也可能是三角锥形(如NH3)或V形(如H2O)。
(2)杂化轨道间的夹角与分子的键角不一定相同,中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多,键角越小。
(3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)共价键的成键原子只能是非金属原子。(　　)
(2)在任何情况下,都是σ键比π键强度大。(　　)
(3)在所有分子中都存在化学键。(　　)
(4)H2分子中的共价键不具有方向性。(　　)
(5)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。(　　)
(6)电子云重叠程度越大,形成的共价键越强。(　　)
(7)s-s σ键与s-p σ键的电子云形状对称性相同。(　　)
(8)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。(　　)
(9)σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转。(　　)
×
×
×
√
√
√
√
×
√
2.(2024江苏卷)下列有关反应描述正确的是(　　)。
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层,氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
解析:CH3CH2OH转化为CH3CHO的过程中,断裂C—H、O—H键,形成C═O键,无C—O键断裂,A项错误;由材料可知,氯自由基对O3分解起催化作用,改变O3分解的历程,B项正确;丁烷中不存在π键,C项错误;石墨中碳原子为sp2杂化,金刚石中碳原子为sp3杂化,故D项错误。
B
3.含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族,请回答下列问题。
(1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于　　　(填“σ”或“π”)键,从其极性来看属于　　　　键。
(2)已知CN-与N2结构相似,推算HCN分子中σ键与π键数目之比为　　　。
(3)C60分子中每个碳原子只与相邻的3个碳原子形成共价键,且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构,则1个C60分子中π键的数目为　　　　。
(4)利用CO可以合成化工原料COCl2,COCl2分子的结构式为 ,每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为　　　　。
A.4个σ键 B.2个σ键、2个π键
C.2个σ键、1个π键 D.3个σ键、1个π键
(5)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有
　　　　 mol σ键。
答案:(1)σ　极性　(2)1∶1　(3)30　(4)D　(5)8
解析:(1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于H的s轨道电子与C的sp3杂化轨道通过“头碰头”形成的σ键,C—H为极性共价键。
(2)HCN的结构为 ,因此含有2个σ键和2个π键。
(3)C60分子中每个碳原子只与相邻的3个碳原子形成共价键,因此每个C原子剩余的1个p电子互相形成π键,因此含有30个π键。
(4)根据COCl2分子的结构可知,含有3个σ键、1个π键。
(5)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,在每个配位体分子中含有一个σ键,每个配位体分子与中心原子之间形成一个σ键,所以1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。
第二环节　关键能力形成
能力点1
判断化学键类型和化合物类型的能力
整合建构
1.化学键类型的判断方法
(1)从物质构成角度判断:
(2)从物质类别角度判断:
2.离子化合物与共价化合物的判断方法
问题引领
离子键和共价键与离子化合物和共价化合物间有何关系
点拨从定义来看,含有离子键的化合物就是离子化合物,只含共价键的化合物叫共价化合物。所以,离子化合物中一定含有离子键,复杂离子化合物内还含有共价键;共价化合物内只含有共价键,不含离子键。
训练突破
1.下列各组化合物中,化学键类型完全相同的是(　　)。
A.C2H6、H2O2、C2H5OH
B.HCl、NaCl、MgCl2
C.H2O、CO2、Na2O2
D.NaOH、NaClO、Na2O
A
解析:A项各物质中只存在共价键,正确;B项HCl中存在共价键,而NaCl、MgCl2中存在离子键,错误;C项Na2O2中存在共价键和离子键,而H2O、CO2中只存在共价键,错误;D项Na2O中只存在离子键,而NaOH、NaClO中既存在离子键又存在共价键,错误。
2.下列说法正确的是(　　)。
A.稀有气体中一定存在共价键
B.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
C.含共价键的化合物不一定是共价化合物
D.溶于水能导电的化合物就是离子化合物
C
解析:稀有气体分子为单原子分子,其中不存在共价键,A项错误;金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,如氯化铝是共价化合物,B项错误;含共价键的化合物不一定是共价化合物,如氢氧化钠是离子化合物,C项正确;溶于水能导电的化合物不一定是离子化合物,如HCl、CO2等属于共价化合物,D项错误。
能力点2
判断共价键类型的能力
整合建构
1.σ键与π键的判断方法
(1)依据重叠方式判断:s电子与s电子、p电子形成的共价键一定是σ键。
(2)依据单、双键进行判断:共价单键是σ键,共价双键中含有一个σ键和一个π键;共价三键中含有一个σ键和两个π键。
(3)依据强度方式判断:一般情况下,σ键的强度较大,较稳定。π键较活泼,较容易断裂。注意N≡N中的π键强度较大。
2.极性键与非极性键的判断
(1)看形成共价键的两原子:不同种元素的原子之间形成的是极性共价键;同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。
(2)看电子对的偏移:有偏移的为极性键,无偏移的为非极性键。
(3)看电负性:成键原子电负性不同,即不同种元素形成的为极性键。
注意:臭氧(O3)分子中的共价键是极性共价键,其中心氧原子是呈正电性的,两端的两个氧原子是呈负电性的。
问题引领
如何从原子轨道的角度理解并判断共价键的类型
点拨共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用。从原子轨道角度理解电子对的共用实际上是原子轨道在两个原子核间的重叠,意味着电子在核间出现的概率增大,核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁,把带正电的两个原子核“黏合”在一起了。
原子轨道的重叠方式主要有:两个s轨道重叠形成s-s σ键,一个s轨道和一个p轨道重叠形成s-p σ键,两个p轨道“头碰头”重叠形成p-p σ键;另外还有两个p轨道“肩并肩”重叠形成p-p π键。
训练突破
1.已知N—N、N═N和 键能之比为1.00∶2.17∶4.90,而C—C、C═C、 键能之比为1.00∶1.77∶2.34。下列说法正确的是(　　)。
A.σ键一定比π键稳定
B.N2较易发生加成反应
C.乙烯、乙炔较易发生加成反应
D.乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定
C
2.有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥CH4,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN( ),只含有极性共价键的是　　　　;只含有非极性共价键的是　　　　;既有极性共价键,又有非极性共价键的是　　　　;只有σ键的是　　　　;既有σ键又有π键的是　　　　。含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是　　　　。
答案:①③⑥⑨　②④⑦　⑤⑧　①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　⑦
第三环节　核心素养提升
【高考真题剖析】
【例1】 (2023辽宁卷改编)某种镁盐具有良好的电化学性能,其阴离子结构如下图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,W、Y原子序数之和等于Z的原子序数,Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法中错误的是(　　)。
A.W与Y的化合物为极性分子
B.第一电离能Z>X>Y
C.Q的氧化物是两性氧化物
D.该阴离子中含有配位键
B
解析:结合L结构中原子的成键数目可知,X可形成四条共价键,则X为碳元素,W、Z形成一条共价键,Y形成两条共价键,结合原子序数和价电子数,W、Y、Z、Q分别为H、O、F、Al。
W(H)与Y(O)可以形成极性分子H2O、H2O2,A项正确;第一电离能: Z>Y>X(F>O>C),B项错误;Al2O3为两性氧化物,C项正确;Al的价电子数为3,Q与L形成四条共价键,则该阴离子中含有配位键,D项正确。
【核心素养考查点剖析】本题是考查“宏观辨识与微观探析”素养的题目。解答本类问题的关键在于能熟练运用原子结构及元素周期表知识、元素化合物的相关性质等正确推断出所给元素,然后结合离子键和共价键的区别及形成条件即可迅速判断出化学键类型,再结合元素化合物性质等内容便可得出答案。
【例2】 (1)(2020浙江卷节选)气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。CaCN2是离子化合物,各原子均满足8电子稳定结构,CaCN2的电子式是　　　　　　　　　　　。
(2)(2020江苏卷改编)以铁、硫酸、柠檬酸、过氧化氢溶液、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
①Fe基态核外电子排布式为　　　　　　　　　;[Fe(H2O)6]2+中与Fe2+配位的原子是　　　　(填元素符号)。
②柠檬酸的结构简式如图所示。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键为　　　　 mol。
【核心素养考查点剖析】本题为考查“宏观辨识与微观探析”素养的题目。解答本类问题的关键在于正确理解化学键的种类、能正确判断σ键的数目、能用电子式表示常见的化合物、理解配位键及其形成。
【答案及评分细则】(1)原子半径FCl—H(正确分析出H—F键能大即可得分)
(2)①1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(写成4s23d6或出现其他错误均不得分)　O(写成名称不得分)　②7
解析:(1)由于原子半径FCl—H,所以HF比HCl稳定。
CaCN2是离子化合物,则阳离子为Ca2+, 为阴离子;Ca原子最外层有2个电子,易失去最外层的2个电子达到8电子的稳定结构;N原子最外层有5个电子,易得到3个电子或形成3对共用电子对达到8电子的稳定结构;C原子最外层有4个电子,通常形成4对共用电子对达到8电子的稳定结构;则每个N原子分别得到Ca失去的1个电子,与C原子形成两对共用电子对,Ca、C、N都达到8电子的稳定结构,CaCN2的电子式为
(2)①Fe核外有26个电子,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;由于H2O中O原子有孤电子对,因此[Fe(H2O)6]2+中与Fe2+配位的原子是O。
②羧基的结构是 ,一个羧基中碳原子与氧原子分别形成两个σ键,三个羧基有6个σ键,还有一个羟基与碳原子相连形成一个σ键,因此1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键为7 mol。
【典题训练】
1.已知X、Y、Z、W为短周期元素,X的一种核素的质子数为8;Y原子和Ne原子的原子核外电子数相差1;Z的单质是一种常见的半导体材料;W的非金属性在同周期元素中最强。其原子半径随原子序数的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)。
A.ZX2为酸性氧化物,只能与碱溶液反应
B.简单氢化物的热稳定性:ZC.化合物YWX中既含离子键,又含共价键
D.W的最高价氧化物对应的水化物为强酸
A
解析:X、Y、Z、W为短周期元素,X的一种核素的质子数为8,则X是O元素;Y和Ne原子的核外电子数相差1,则Y为F或Na元素;Z的单质是一种常见的半导体材料,则Z为Si元素;W的非金属性在同周期元素中最强。根据图像知,Y原子半径最大,则Y为Na元素,Z、W原子半径大于X,则W是Cl元素。ZX2为SiO2是酸性氧化物,除与碱溶液反应外,还能与氢氟酸反应,A项错误。元素的非金属性W>Z,对应气态氢化物的稳定性Z2.(2022山东卷)AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是(　　)。
A.GaN的熔点高于AlN
B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取sp3杂化
D.晶体中所有原子的配位数均相同
A
解析:AlN、GaN的成键结构与金刚石相似,因此AlN、GaN都为共价晶体,由于Al原子的半径小于Ga原子的半径,N—Al键的键长小于N—Ga键的键长,因此N—Al键的键能较大,AlN晶体的熔点较高,故GaN的熔点低于AlN,A项错误;不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键,故两种晶体中所有共价键均为极性键,B项正确;金刚石中每个C原子均采取sp3杂化,由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似,因此AlN、GaN晶体中所有原子也均采取sp3杂化,C项正确;金刚石中每个C原子与其周围4个C原子共形成4条共价键,即C原子的配位数是4,由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似,则其晶体中所有原子的配位数也均为4,D项正确。
3.(1)有机砷( )是治疗昏睡病不可缺少的药物,该有机砷中存在的化学键的种类为　　　　(填字母)。
A.离子键
B.σ键
C.π键
D.碳碳双键
(2)1 mol草酸分子中含有　　　　 mol σ键。
(4)1 mol CH2═CH—CH2OH中σ键和π键的个数比为　　　;Ni2+能形成多种配离子,如[Ni(NH3)6]2+、[Ni(SCN)3]-和[Ni(CN)4]2-等。[Ni(NH3)6]2+中心原子的配位数是　　　　。
解析:(1)在有机砷( )中,共价单键中存在σ键,苯环中存在大π键,钠离子和阴离子之间存在离子键,所以含有离子键、σ键、π键,故选ABC。
(2)每个草酸(HOOCCOOH)分子中共含有7个σ键,1 mol草酸分子中含有7 mol σ键。
(4)单键为σ键,双键含有1个σ键、1个π键,CH2═CH—CH2OH分子含有9个σ键和1个π键,故1 mol CH2═CH—CH2OH中σ键和π键的个数比为9∶1;[Ni(NH3)6]2+中心Ni原子结合配位体NH3的配位数是6。