化学：2.1《化学键与化学反应》学案（鲁科版必修2）

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第二章 化学键 化学反应与能量
第一节 化学键与化学反应
（编写人：全本新 王显罡）
一、学习目标
1、了解化学键的含义以及离子键、共价键的形成，奠定对物质形成的理论基础。
2、了解化学反应中伴随有能量的变化的实质和化学能与其他能量形式之间的转化。
重点：化学键、离子键、共价键的的含义，化学键与化学反应的实质，化学键与化学反应能量的关系。
难点：对离子键、共价键的成因和本质理解。
二、课时安排 2课时
三、学习过程
第1节 化学键与化学反应
【第1课时】
【实验】水在直流电的作用下分解
2H2O 通电 2H2 + O2
【思考】水在通电条件下能够发生分解，为什么要通电？
【归纳】
一、化学键与化学反应中的物质变化
1、化学键与物质变化
化学键定义：
【注意】
①首先必须相邻。不相邻一般就不强烈
②只相邻但不强烈，也不叫化学键
③“相互作用”不能说成“相互吸引”（实际既包括吸引又包括排斥）
【分析】
【结论】：化学反应的实质：
【实验】钠在氯气中的燃烧实验：2Na + Cl2 点燃 2NaCl
氢气在氯气中的燃烧实验：H2 + Cl2 光照或点燃 2HCl
【质疑】氢气在氯气中的燃烧形成氯化氢和钠在氯气中的燃烧形成氯化钠，在形成化学键方面是否相同？
【知识支持】在元素符号周围用“ · ”或“×”来表示原子最外层电子的式子，叫电子式。
原子的电子式：
离子的电子式：
【提醒】金属阳离子的电子式就是其离子符号；非金属阴离子的电子式要标 [ ] 及电荷数 。
【归纳氯化氢、氯化钠形成过程】：
2、共价键和离子键
（1）共价键：
（2）离子键：
【注意】
①共价键的成键微粒是原子，而离子键的成键微粒是阴阳离子
②一般地非金属和非金属之间都形成共价键，活泼的金属和活泼的非金属之间都形成离子键
③共价键和离子键的实质相同，都属于电性作用。成键原因都是原子都有使自己的最外层达到稳定结构状态的趋势。（稀有气体原子的最外层都已达到稳定结构，因此稀有气体分子都是单原子分子，分子内不形成化学键）
【应用】指出构成下列物质的微粒和键型：NaCl、CaO、MgCl2 、H2O、CH4、NH3 、CO2
物质 形成化学键的微粒 化学键类型
H2O
CH4
NH3
NaCl
MgCl2
CaO
CO2
【知识拓展】
共价键的类型
（1）非极性共价键：在单质分子中同种元素的原子形成的共价键，两个原子对共用电子对的吸引能力相同；共用电子对不偏向于任何一个原子，成键原子不显电性。这样的共价键叫非极性共价键。如H2 、Cl2中的化学键属非极性共价键。。
（2）极性共价键：在共价键形成的化合物分子中，由于不同元素的原子对共用电子对的吸引能力不同，共用电子对会偏向于吸引电子能力强的一方，因此吸引电子能力强的原子带部分负电荷，吸引电子能力较弱的一方带部分正电荷，这样的共价键叫极性共价键。如氯化氢中的共价键就是极性共价键，共用电子对会偏向于氯原子一方偏离于氢原子一方。
3、离子化合物与共价键化合物
离子化合物： 。如：
共价化合物： 。如：
【质疑】分析KOH中所含有的键型，该化合物属于哪类化合物？
【归纳】
（1）当一个化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合物
（2）当一个化合物中同时存在离子键和共价键时，以离子键为主，该化合物也称为离子化合物
（3）只有当化合物中只存在共价键时，该化合物才称为共价化合物。
（4）在离子化合物中一般既含有金属元素又含有非金属元素；共价化合物一般只含有非金属元素（铵盐例外）
【迁移·应用】
指出下列化合物内部的键型和化合物的分类（离子化合物、共价化合物）
化合物 内部的键型 分类（离子化合物、共价化合物）
H2O
NaCl
NaOH
CaCl2
KNO3
H2SO4
【知识拓展】化学键与物质的性质是紧密联系的，离子键和共价键都是比较强的化学键，要破坏这些化学键都需要较多的能量，例如，氯化钠、碳酸钙、氧化镁等物质是离子化合物，他们熔化时要破坏离子键，由于离子键很强，因此他们的熔点也很高。氮分子发生化学反应时要破坏分子内很强的的共价键，由于该共价键很难破坏，因此氮分子化学性质很稳定；再如金刚石完全是由共价键构成的，金刚石熔化时要破坏内部的共价键，因此金刚石的熔点、沸点、硬度等都非常高。
【概括.整合】
2、离子键与共价键的比较：
离子键 共价键
概念 阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键 原子间通过共用电子所形成的化学键
成键离子 阴、阳离子 原子
相互作用的实质 阴、阳离子间的电性相同 共用电子对两原子核产生的电性作用
形成条件 活泼金属（如K、Na、Ca等）跟活泼非金属（如Cl、Br、O等）化合时形成离子键或铵盐 同种或不同种非金属元素原子间化合时形成共价键
存 在 离子化合物如CaCl2、Na2O2、NaOH、NaH、铵盐等 绝大多数非金属单质、共价化合物，如：Cl2、金刚石、NH3、HNO3 HCl H3PO4等
【练习】：21世纪教育网
1.下列指定微粒的个数比为2:1的是
A. Be2+离子中的质子和电子 B. 21H原子中的中子和质子
C. NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子 D.BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
2.下列物质中含离子键的是 A．Cl2 B．CO2 C．NaCl D．CH4
3.下列原子序数所对应的元素组中，两者可形成离子键的是
A．1和17 B．12和9 C．14和 6 D．15和8
4.下列含有非极性键的共价化合物是
A．HCl B．Na2O2 C.C2H2 D.CH4
5.下列物质中属于离子化合物的是
A．苛性钠 B．碘化氢 C．硫酸 D．醋酸
6.下列分子含有的电子数目与HF相同，且只有两个极性共价键的是
A．CO2 B．N2O C．H2O D．CH4
【课后阅读】微粒间相互作用的几种类型：
构成物质的微粒（原子、离子、分子）间的相互作用包括强相互作用和弱相互作用。离子键和共价键属于强相互作用，除此以外，强相互作用还包括金属键和配位键。例如，金属钠中存在着金属键，四羟基合铝酸钠（ Na[Al(OH)4] ）中存在着配位键。
分子间作用力属于弱相互作用。例如干冰中存在CO2分子之间的分子间作用力。
【课题】 第1节 化学键与化学反应
【第2课时】
【交流·研讨】氢气和氧气反应生成1mol水蒸汽时的能量变化过程
【归纳·总结】在化学反应中，从反应物分子转化为生成物分子的过程中，各原子的内部并没有发生什么变化，但原子的结合方式发生了改变。在这个过程中反应物分子的化学键部分或全部遭到破坏，在生成物分子中形成新的化学键。实验证明，破坏旧的化学键时，需要从环境吸收能量来破坏原子间的相互吸引；在形成新的化学键时，由于原子间的相互吸引而对外释放能量。化学反应热就来源于旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化。
【质疑】能量会不会在反应过程中损耗或消失？
【拓展】能量有各种不同的形式，它能从一种形式转化为另一种形式，或者从一物体传递给另一物体，但在转化和传递过程中，能量的总值是保持不变的（这叫能量守衡或转化定律）。化学反应过程遵循能量守衡定律。
【讨论】是不是所有的化学反应都是放热的？
【活动·探索】
感受化学反应中的能量变化：
试剂：NaOH溶液，稀盐酸（2mol·L-1）,锌粉，氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，
仪器：试管，小烧杯，玻璃杯片，温度计，镊子，胶头滴管，药匙，单孔塞。
实验内容 实验现象 实验结论
NaOH与盐酸反应
锌与盐酸反应
氢氧化钡晶体与氯化铵固体反应
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二、化学键与化学反应中的能量变化
每一个化学反应都伴随有能量的改变，有的对外释放能量，有的从外界吸收能量。
如果新化学键的形成所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是放热反应；
如果新化学键的形成所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是吸热反应；
【结论】：破坏旧的化学键时，需要从环境吸收能量来破坏原子间的相互吸引；在形成新的化学键时，由于原子间的相互吸引而对外释放能量。化学反应热就来源于旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化；能量变化与旧化学键的断裂和新化学键的形成有着密切的联系。
【知识拓展】21世纪教育网
常见的放热反应：酸碱中和反应；燃烧反应；活泼金属跟水或酸的反应；大多数化合反应。
常见的吸热反应：大多数分解反应；另外有 C+H2O（g）= CO+H2 ; H2+I2=2HI ; CO2+C=2CO
N2+O2=2NO ; Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O
【练习】
1.1999年曾报导合成和分离了含高能量的正离子N5＋的化合物N5AsF6，下列叙述错误的是
　　A．N5＋共有34个核外电子 B．N5＋中氮-氮原子间以共用电子对结合
　　C．化合物N5AsF6中As化合价为+1 D．化合物N5AsF6中F化合价为 - 1
2.下列反应过程中，同时有离子键，极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是
A、NH4Cl=NH3↑+ HCl↑ B、NH3+CO2+H2O＝NH4HCO3
C、2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O D、2Na2O2+2 CO2＝2Na2 CO3+O2
3. 下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是
A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．铝粉与氧化铁粉末反应 D．氧化钙溶于水
4.下述做法能改善空气质量的是
A．以煤等燃料作为主要生活燃料 B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车 D．限制使用电动车
5.氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车倍受青眯。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括
①原料来源广 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
4.石油是一种重要能源，人类正面临着石油短缺、油价上涨的困惑。以下解决能源问题的方法不当的是
A．用木材作燃料 B.用液氢替代汽油 C．开发风能 D．开发地热
【作业】
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Na ·
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H+
Na+
Mg2+
Ca2+
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[ : O : ]2-
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[ : Cl : ]-
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1、化学键
离子键------离子化合物
极性键
共价键
非极性键
-------共价化合物
破坏1molH2共价键
需吸收436kJ能量
H2
2H
1/2O2
0.5molO2共价键断裂
需吸收249KJ能量
O
形成1molH2O的共价
键要释放930KJ能量
H2O
吸收能量E1
释放能量E2
反应物
生成物
旧化学键断裂
新化学键形成
E1>E2 吸热反应
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