(共61张PPT)
第二单元 微粒之间的相互作用力
第1课时 离子键 共价键
一、离子键
1.化学键
(1)概念:物质中直接相邻的___________________________相互作用。
(2)分类:_______________
(3)构成物质的基本微粒
提醒:并不是任何物质中都含有化学键,如稀有气体中就不存在化学键。
必备知识·自主学习
原子或离子之间存在的强烈的
离子键和共价键
2.离子键
(1)NaCl的形成示意图
钠原子和氯原子最外层电子数分别为1和7,均不稳定。
通过如图所示的得失电子后达到8电子稳定结构,分别形成Na+和Cl-,钠离子和
氯离子通过_________结合在一起,形成氯化钠。
静电作用
(2)离子键:_________________________的相互作用。
①成键粒子:_______________。
②成键本质:相互作用即静电作用(包括_________和_________)。
③成键元素:一般是_________元素与___________元素。
④成键原因:原子间相互_____电子达到稳定结构;体系的总能量降低。
阴、阳离子之间存在的强烈
阳离子、阴离子
静电引力
静电斥力
活泼金属
活泼非金属
得失
3.离子化合物
(1)概念:由阴、阳离子构成的化合物。
(2)常见类型
①强碱,如__________等。
②绝大多数盐,如___________等。
③活泼金属氧化物,如______________等。
NaOH、KOH
NaCl、K2SO4
K2O、Na2O、MgO
(3)性质
①离子化合物中离子键一般比较牢固,破坏它需要很高的能量,所以离子化合物的熔点一般较高,常温下为固体。
②离子化合物在溶于水或受热熔化时,离子键被破坏,形成自由移动的阴、阳离子,能够导电。
4.电子式
(1)概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子或离子的___________
的式子。
(2)电子式的书写:
①原子
最外层电子
②阳离子
钠离子:___,镁离子:____。
③阴离子
④离子化合物
Na+
Mg2+
【自主探索】
1.Na2O、MgCl2的电子式如何表示?
提示:
2.(情境思考)如图形象地表示了氯化钠的形成过程。
氯化钠受热熔化时,离子键是否被破坏?
提示:氯化钠在受热熔化时,离子键均被破坏,形成自由移动的阴、阳离子。
二、共价键
1.HCl的形成
(1)图示
(2)分析
氢原子、氯原子各提供1个电子组成___________,从而使各原子的最外层都___
___________________。
共用电子对
形
成稳定的电子层结构
2.共价键
(1)概念:原子间通过___________所形成的强烈的相互作用。
(2)成键三要素
①成键微粒:_____;
②成键本质:___________;
③成键元素:一般是同种或不同种非金属元素。
共用电子对
原子
共用电子对
3.共价化合物
(1)概念:以___________形成的化合物。
(2)四类常见的共价化合物
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、酒精等。
共用电子对
4.共价分子的表示方法—电子式
(1)共用电子对标在成键两原子之间,且每个原子的最外层电子都标出,即使有
相同的原子也不能合并。
(2)写双原子分子的非金属单质的电子式时,注意共用电子对的数目和表示方
法。
【自主探索】
1.含共价键的物质一定是共价化合物吗?
提示:不一定。如非金属单质(O2、N2等)中含有共价键,但不属于化合物;某些离子化合物(如NaOH、NH4Cl等)中既含离子键,也含共价键。
2.(知识关联)根据电离方程式:HCl====H++Cl-,能否判断HCl分子中存在离子键?
提示:不能。氯化氢属于共价化合物,分子中没有离子键。
关键能力·合作学习
知识点一 离子键?
1.离子键形成的根本原因
活泼金属原子失去电子后形成阳离子和活泼非金属原子得到电子后形成阴离子而达到稳定结构,两种离子以静电作用结合成化合物。
2.离子键的存在
3.电子式
(1)离子化合物的电子式
①阳离子电子式和阴离子电子式组合成离子化合物的电子式,书写时应注意,相
同的离子不能写在一起,一般对称排列。
②阳离子的电子式与其离子符号相同(原子团除外),阴离子的电子式是在元素
符号周围有8个电子(H-除外),用方括号括住,右上角标明所带的负电荷数。阴、
阳离子构成电子式时,正电荷总数等于负电荷总数。例如:NaBr:
③离子化合物中阴、阳离子个数比不是1∶1时,每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻。
(2)用电子式表示离子化合物的形成过程
①左侧为原子的电子式,同种原子不能合并,右侧为离子化合物的电子式,中间用“→”连接。
②通常用弧形箭头表示电子转移的方向。例如,氟化钠的形成过程可用电子式表示为
氯化镁、氧化钾的形成过程可表示为
【合作探究】
1.(情境应用)在中华人民共和国刚刚成立的时候,食盐工业还不发达,很多地方的人们使用粗盐作为日常生活的调味剂,但是粗盐中含泥沙,于是有人就将粗盐溶于水,过滤,将滤液蒸发,获得看上去较为干净的食盐晶体,方便日常使用。
(1)上述过程中是否涉及化学变化?(科学探究与创新意识)
提示:未涉及化学变化。
(2)上述过程中是否涉及化学键的变化?并解释说明。(宏观辨识与微观探析)
提示:涉及化学键变化。溶解时,氯化钠固体中的离子键断裂;蒸发结晶时,Na+与Cl-间形成离子键。
2.某固体化合物熔融状态导电,该化合物是否一定属于离子化合物?(证据推理与模型认知)
提示:一定。在熔融时导电的化合物含离子键,一定是离子化合物。
【典例示范】
【典例】下列叙述正确的是
( )
A.任何离子键在形成过程中必定有电子的得与失
B.Na和Cs属于第ⅠA族元素,Cs失电子能力比Na的弱
C.某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素结合时所成的化学键不一定是离子键
D.非金属原子间不可能形成离子键
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:
(1)离子键是指带相反电荷的离子之间的相互作用,包括吸引和排斥两种力。
(2)NH4Cl是由非金属元素形成的离子化合物,含有离子键。
【解析】选C。通过离子间的反应直接形成的离子键没有电子的得失(如Ba2+与
结合形成离子键),A错误;Na和Cs属于第ⅠA族元素,同主族从上到下金属
性增强,则Cs失电子能力比Na的强,B错误;某元素的原子最外层只有一个电子,
它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键,如HCl,C正确;非金属原子间
可能形成离子键,如NH4Cl中存在离子键,D错误。
【母题追问】(1)氢元素与任何元素结合都不能形成离子键吗?
提示:氢元素与活泼金属元素结合时形成离子键,如NaH存在离子键。
(2)离子键可能存在于单质中吗?
提示:阴、阳离子之间的静电作用力为离子键,是不同种元素之间形成的,离子键只存在于化合物中。
【规律方法】离子键的三个“一定”和两个“不一定”
(1)三个“一定”
①离子化合物中一定含有离子键。
②含有离子键的化合物一定是离子化合物。
③离子化合物中一定含有阴离子和阳离子。
(2)两个“不一定”
①离子化合物中不一定含有金属元素,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐都是离子化合物。
②含有金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3。
【素养训练】
将一块普通的棉布浸在氯化铵的饱和溶液中,片刻之后,取出晾干就成防火布了。将这块经过处理的布用火柴点,不但点不着,而且还冒出白色的烟雾。氯化铵是很好的防火能手,戏院里的舞台布景、舰艇上的木料等,都经常用氯化铵处理,以求达到防火的目的。
(1)氯化铵属于离子化合物还是共价化合物?
提示:离子化合物。
(2)你能指明氯化铵中的化学键类型吗?
提示:含有离子键、共价键。
知识点二 共价键?
1.共价键、离子键的比较
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
活泼金属元素和活泼非金属元素(铵盐除外)
大多数为非金属元素
成键实质
阴、阳离子间的电性作用
共用电子对对两原子核产生的
电性作用
离子键
共价键
存在范围
活泼金属氧化物、强碱、
大多数盐
多数非金属单质、共价化合
物及部分离子化合物
实例
CaCl2、Na2O2、NaOH
Cl2、CCl4、NaHCO3
2.常见物质的电子式
(1)非金属单质及共价化合物
(2)含共价键的离子化合物
(3)用电子式表示共价化合物的形成过程
【合作探究】
1.(思维升华)氯化铝的物理性质非常特殊,如氯化铝的熔点为190
℃(2.02×
103
Pa),但在180
℃就开始升华。据此判断,氯化铝是共价化合物还是离子化合物,可以证明你的判断正确的实验依据是什么?(宏观辨识与微观探析)
提示:共价化合物 氯化铝在熔融状态下不导电。
2.(知识关联)实验室中的碘升华、溴蒸气被木炭吸附、酒精溶于水、氯化氢气体溶于水时,共价键是否被破坏?(宏观辨识与微观探析)
提示:碘升华、溴蒸气被木炭吸附、酒精溶于水共价键没有被破坏、HCl溶于水电离成H+和Cl-,破坏了共价键。
【典例示范】
【典例】氯水中存在多种微粒,下列有关粒子的表示方法正确的是
( )
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)明确物质的形成过程;
(2)熟记电子式的书写。
【解析】选C。氯气的电子式为
,A错误;氢氧根离子的电子式为
,B错误;HClO的电子式为
,D错误。
【方法导引】
常见物质所含的化学键
【母题追问】(1)将Cl2通入石灰乳中制取漂白粉,写出氯化钙的电子式。
提示:
(2)用电子式表示Na2O的形成过程。
提示:
【素养训练】
某汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质。当汽车发生碰撞时,产气药剂产生大量气体使气囊迅速膨胀,从而起到保护作用。
(1)NaN3是气体发生剂,受热分解产生N2和Na,NaN3属于离子化合物还是共价化合物?并写出N2的电子式。
(2)Fe2O3是主氧化剂,与Na发生置换反应,其还原产物是什么?
(3)KClO4是助氧化剂,反应过程中与Na作用生成KCl和Na2O。KClO4含有哪类化学键?并写出K的原子结构示意图。
【解析】(1)NaN3是离子化合物;N2分子内含有三键,氮原子间形成三对共用电子
对,其电子式为
。
(2)Na与Fe2O3发生置换反应,故生成的还原产物为Fe。(3)KClO4是离子化合物,
含有离子键、极性共价键;K属于19号元素,原子结构示意图为
。
答案:(1)离子化合物
(2)Fe
(3)离子键、共价键
表示形式
形成
成键微粒
存在于
形成
成键微粒
形成
粒子间相互作用
化学键
离子键
金属阳离子
非金属阴离子
离子化合物
共价键
共价化合物
非金属元素
电子式
三言两语话重点
1.了解“三个”概念
化学键、离子键、共价键
2.知道“三个一定”
(1)稀有气体一定无化学键;
(2)只要有离子键一定是离子化合物;
(3)熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物。
3.牢记两种化合物的一般类别
(1)离子化合物:强碱,大多数盐,活泼金属氧化物。
(2)共价化合物:酸、弱碱、极少数盐、非金属氧化物和氢化物。
课堂检测·素养达标
1.下列关于化学键的叙述中,正确的是
( )
A.共价化合物中可能含离子键,离子化合物中只含离子键
B.离子化合物中可能含共价键,共价化合物中不含离子键
C.构成单质分子的微粒一定含有共价键
D.在氧化钠中,只存在氧离子和钠离子的静电吸引作用
【解析】选B。离子化合物中一定含有离子键,还可能含共价键,如NaOH,A错误;在共价化合物中不存在离子键,B正确;稀有气体分子中不存在化学键,C错误;在离子化合物中除阴、阳离子电荷之间的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用,D错误。
2.(2020·长春高一检测)下列各分子中,所有原子都满足最外层为8电子结构的是
( )
A.H2O
B.NH3
C.CCl4
D.PCl5
【解析】选C。水分子和氨分子中氢原子外层只有2个电子,A、B错误;碳原子最外层有4个电子,可与4个氯原子形成4个共价键,碳、氯原子最外层皆达到8电子结构,C正确;PCl5中磷原子最外层有5个电子,若与5个氯原子形成共价键时,磷原子最外层有10个电子,D错误。
3.下列每组物质中各物质内既有离子键又有共价键的一组是
( )
A.NaOH、H2SO4、(NH4)2SO4
B.MgO、Na2SO4、NH4HCO3
C.Na2O2、KOH、Na2SO4
D.HCl、Al2O3、MgCl2
【解析】选C。A中H2SO4内只有共价键;B中MgO内只有离子键;D中HCl内只有共价键,Al2O3、MgCl2内只有离子键。
【补偿训练】
(教材二次开发·教材习题改编)下列哪一组元素的原子间反应容易形成离子键
( )
A.a和c
B.a和f
C.d和g
D.c和g
元素
a
b
c
d
e
f
g
M层电子数
1
2
3
4
5
6
7
【解析】选B。由原子a～g的M层电子数可知,M层即为原子的最外层,元素a～g均为第三周期元素,a为活泼的金属元素,f、g为活泼的非金属元素,所以a与f、a与g形成的化学键为离子键。
4.(双选)下列有关电子式的叙述正确的是
( )
A.H、He、Li的电子式分别为H·、·He·、Li·
B.Na2O的电子式为
,H2O的电子式为
C.氟化钙的形成过程:
D.NaH的电子式为
【解析】选A、D。A中锂原子的电子式为Li·,A正确;H2O的电子式应为
,B错误;用电子式表示CaF2的形成过程应写成
,C错误;氢化钠(NaH)是离子化合物,NaH的电子式
为
,D正确。
【素养新思维】
5.氮化钠是一种非常不稳定化合物,它是不可能用传统的固相反
应制备的。2002年,马克斯·普朗克学会的Dieter
Fischer及
Martin
Jansen用钠及氮的原子束在液态氮冷却的低温蓝宝石
上沉积出氮化钠。
按性质分类,氮化钠属于碱金属氮化物,又称离子型氮化物,它的热稳定性较低。氮化钠遇水会产生NH3和NaOH。
请完成下列问题:
(1)写出氮化钠与水反应的方程式。该反应属于四大基本反应类型中的哪一类
型?
提示:Na3N+3H2O====3NaOH
+NH3↑,复分解反应。
(2)氮化钠中含有什么化学键?请写出其电子式。
提示:氮化钠属于离子型化合物,含离子键。其电子式为
。
(3)请预测氮化钠加入盐酸中的产物。
提示:氮化钠遇水会产生NH3和NaOH,故其在盐酸中最终生成NaCl、NH4Cl。
【补偿训练】
XY2的水溶液可作为保湿剂,常用于保持路面、广场的清洁和湿润。X的原子结构
示意图为
,X的阳离子与Y的阴离子的电子层结构相同。元素Z、W均为
短周期元素,它们的原子最外层电子数均是其电子层数的2倍,Z与Y相邻且Z、W
能形成一种WZ2型分子。回答下列问题:
(1)m=________,该保湿剂的化学式为______。?
(2)Z、W元素的名称为__________、______。?
(3)下列说法正确的是__________。?
A.XY2和WZ2都为离子化合物
B.XY2中仅含离子键,WZ2中仅含共价键
C.H2Z比HY的稳定性强
D.X的阳离子比Y的阴离子半径大
(4)下列化学用语表达正确的是______。?
A.XY2的电子式:
B.Z的氧化物对应的水化物是强酸
C.Y元素的单质与H2Z水溶液反应的离子方程式为Y2+Z2-====2Y-+Z↓
D.用电子式表示XY2的形成过程为
【解析】由X的原子结构示意图为
,该元素为Ca;根据CaY2可知Y为-1价,
又由Y-与Ca2+的电子层结构相同可知Y为Cl。Z、W原子的最外层电子数均是其电
子层数的2倍,则Z、W是C或S,又Z与Y相邻则Z是S,W是C。
(1)m=20,该保湿剂的化学式为CaCl2。
(2)Z、W元素的名称为硫、碳。
(3)CaCl2是仅含离子键的离子化合物,CS2是仅含共价键的共价化合物,A错误,B
正确;S的非金属性弱于Cl,则H2S的稳定性比HCl弱,C错误;Ca2+、Cl-具有相同的
电子层结构,但钙元素的核电荷数大,离子半径小,D错误。
(4)XY2为CaCl2,其电子式为
,A错误、D正确;硫的氧化物对
应的水化物H2SO3是弱酸,B错误;H2S为弱电解质,应写成分子式,即Cl2+H2S====
2H++2Cl-+S↓,C错误。
答案:(1)20 CaCl2 (2)硫 碳 (3)B (4)D课时素养评价
二十七 物质结构的表示
分子间作用力
氢键
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)
1.(2019·株洲高一检测)下列说法不正确的是
( )
A.纯碱和烧碱熔化时破坏的化学键类型相同
B.加热蒸发氯化钾水溶液的过程中有分子间作用力的破坏
C.CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D.在水和冰中都含有氢键,水蒸气不存在氢键
【解析】选C。烧碱和纯碱均属于离子化合物,熔化时需破坏离子键,A正确;加热蒸发氯化钾水溶液,液态水变为气态水,水分子的分子间作用力被破坏,B正确;CO2溶于水发生反应:CO2+H2OH2CO3,有化学键的断裂和生成,C错误;水蒸气中不含氢键,D正确。
2.下列事实与氢键有关的是
( )
A.水加热到很高的温度都难以分解
B.水结成冰体积膨胀
C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高
D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
【解析】选B。水加热到很高的温度都难以分解,是因为H—O
键比较牢固,A错误;冰中水分子通过氢键形成正四面体的结构,其中的孔洞增加,因此体积增大,B正确;CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高,是因为分子间作用力依次增大,C错误;HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,是它们的非金属性依次减小,D错误。
3.(2020·广州高一检测)下列化学用语表示正确的是
( )
A.在液态SO3中,SO3分子之间以共价键相互结合
B.食盐晶体的分子式:NaCl
C.硫化氢的结构式:H—S—H
D.氯化铵的电子式:[H]+Cl-
【解析】选C。在液态SO3中,SO3分子之间以分子间作用力相互结合,在SO3分子内S原子和O原子以共价键相互结合,A错误;食盐晶体不存在NaCl分子,B错误;硫化氢分子与水分子的结构相似,其结构式为H—S—H,C正确;氯化铵的电子式为[H]+]-,D错误。
4.(教材二次开发·原创题)关于氢键及分子间作用力,下列说法正确的是( )
A.分子间作用力、氢键都属于化学键的一种,只是比共价键、离子键弱
B.沸点HI>HBr>HCl>HF
C.氯化氢不易分解,证明氯化氢是共价化合物
D.分子的稳定性是由化学键的强弱决定的,与分子间作用力无关
【解析】选D。分子间作用力、氢键都不是化学键,A错误;HX分子随着相对分子质量的增大,分子间作用力增大,沸点升高,但是由于HF形成分子间氢键,使其沸点异常高,B错误;氯化氢不易分解,证明氯化氢中的共价键牢固,C错误;分子的稳定性是由化学键的强弱决定的,与分子间作用力无关,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
5.已知:N、P都属于第ⅤA族的元素,NH3和PH3的分子结构相似,根据你所学的知识请回答下列问题:
(1)PH3分子中的P原子和H原子以________(填化学键的类型)结合。?
(2)NH3分子和PH3的分子比较,热稳定性好的是________,你判断的理由是
____________________________________?
。
(3)NH3和PH3在常温下都是气体,NH3比PH3的相对分子质量小,但固体NH3比固体PH3的熔沸点高,原因是__________________。?
(4)PH4Cl应与NH4Cl一样,都属于盐,在PH4Cl中存在的作用力有_____________。?
【解析】(1)PH3分子中的P原子和H原子以共价键结合。
(2)若某物质受热不分解或很难分解,则该物质热稳定性好,对于NH3分子和PH3分子,因它们是同一主族N、P的氢化物,根据N、P的非金属性强弱得出,NH3分子的稳定性大于PH3分子的稳定性。
(3)物质的熔沸点高低主要取决于物质在熔化和汽化时破坏的作用力大小,因NH3分子间存在氢键和范德华力,而PH3分子间只存在范德华力,所以固体NH3比固体PH3的熔沸点高。
(4)PH4Cl应与NH4Cl一样,都属于盐,在PH4Cl中存在的作用力有离子键、共价键。
答案:(1)共价键
(2)NH3分子 因N的非金属性比P的非金属性强,所以N的氢化物NH3分子比P的氢化物PH3的分子稳定
(3)因NH3分子之间能形成氢键,所以NH3在汽化、液化时需要破坏氢键而PH3只需破坏范德华力
(4)离子键、共价键
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
6.(双选)下列各项表达中正确的是
( )
A.H2O的电子式为H+H]-
B.氢键的形成增大了氨的溶解度
C.Na2O2的电子式为NNa
D.化合物HCl与NaCl含有不同类型的化学键
【解析】选B、D。H2O为共价化合物,其电子式为H,A错误;氨气分子能够和水分子形成分子间氢键,增大了其在水中的溶解度,B正确;书写电子式时,离子化合物中的阳离子要写成离子的形式,Na2O2的电子式应为
Na+]2-Na+,C错误;HCl与NaCl所含有的化学键分别是共价键和离子键,其类型不同,D正确。
7.水是生命之源,因为有水的存在,自然界中才有生命。下列关于水的表达不正确的是
( )
A.H2O的分子空间填充模型示意图:
B.H2O是一种稳定的化合物,这是由于H2O分子之间形成氢键
C.H2O和H2O2分子中都只含有共价键
D.H2O的沸点高于H2S,是因为水分子间存在氢键作用,而硫化氢分子间不存在氢键作用
【解析】选B。H2O的分子空间填充模型示意图:,A正确;分子的稳定性是由化学键的强度决定的,与氢键无关,B错误;H2O和H2O2分子中都只含有共价键,C正确;水分子间存在氢键,而硫化氢分子间不能形成氢键,故H2O的沸点高于H2S,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共8分)
8.a、b、c、d为四种短周期元素构成的微粒,它们都有10个电子,其结构特点如下:
微粒代号
a
b
c
d
原子核数
单核
四核
五核
三核
所带电荷数
0
0
0
0
请回答下列问题:
(1)将单质a降温加压时气体会液化,再降温时液体会凝固,说明在液体和固体单质a分子之间存在____________,b分子极易被液化,常用作制冷剂,请分析b分子易被液化的原因为______________。?
(2)b、c分子在d中的溶解度相差非常大,其原因是?___________________。?
(3)在c分子中的电子式为_______________________________。?
(4)已知b分子在高温高压有催化剂存在的条件下才能微弱地分解,而c分子在加热到1
000
℃时可以完全分解为两种单质,原因是___________________。?
(5)在a、b、c、d四种分子中,不存在化学键的是________(填化学式名称)。?
【解析】分别写出含有10个电子的微粒,五核指的是含有5个原子,有5个原子核。
微粒代号
CH4
NH3
H2O
HF
Ar
Na+
Mg2+
Al3+
N
OH-
H3O+
F-
原子核数
五核
四核
三核
二核
单核
单核
单核
单核
五核
二核
四核
单核
所带电荷数
0
0
0
0
0
1+
2+
3+
1+
1-
1+
1-
得出:a、b、c、d分别为Ar、NH3、CH4、H2O。
(1)单质Ar固体分子间存在分子间作用力;而NH3分子之间存在氢键,所以NH3分子易被液化。
(2)NH3分子极易溶于水而CH4分子几乎不溶于水,是因为NH3和H2O分子之间能形成氢键,使NH3易溶于水。
(3)c是CH4。
(4)NH3比CH4不容易分解,是因为氮元素的非金属性大于碳元素的非金属性,则氮元素形成的氢化物比碳元素形成的氢化物稳定。
答案:(1)分子间作用力 NH3分子之间能形成氢键
(2)NH3和H2O分子之间能形成氢键,使NH3易溶于水
(3)H
(4)氮元素的非金属性大于碳元素的非金属性,所以NH3比CH4稳定
(5)Ar
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第2课时 物质结构的表示
分子间作用力
氢键
一、物质结构的表示
1.结构式
(1)结构式:就是把电子式中___________________________________,未成键电
子省略不写,如Cl—Cl、
O＝C＝O、
等。
必备知识·自主学习
原子间的一条短线表示一对共用电子对
(2)用结构式表示共价分子时,一对共用电子对画一条短线,两对共用电子对画
两条短线,三对共用电子对画三条短线。如:N2的结构式:_____。
(3)几种常见有机化合物的结构式
乙烷(C2H6):
___________________,
乙烯(C2H4):
__________________,
乙炔(C2H2):___________。
N≡N
H—C≡C—H
2.球棍模型:用球表示原子(可用不同颜色或大小的球来区别不同的原子),用棍表示共价键(单、双、三键),通过球和棍连接反映分子结构的模型叫球棍模型。
3.空间填充模型:按照合适的比例,以不同大小的球表示不同的原子,真实地表示原子的空间位置关系和分子的结构的模型称为空间填充模型。
4.有机化合物中碳原子的成键方式
【自主探索】
判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Na+的结构示意图为
。
( )
提示:×。Na+的结构示意图为
。
(2)甲烷分子的空间填充模型为
。
( )
提示:√。甲烷分子中含有4个碳氢键,碳原子半径大于氢原子,空间构型为正四
面体形,空间填充模型为
。
二、分子间作用力 氢键
1.分子间作用力
(1)定义:_________________的作用力。
(2)特点:分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的_________________
等物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。
(3)变化规律
一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,
物质的熔、沸点也越高。例如:熔、沸点:I2>Br2>Cl2>F2。
将分子聚集在一起
熔、沸点和溶解性
2.氢键
(1)定义:分子间存在的_______________________。
(2)形成条件
除H外,形成氢键的原子通常是O、F、N。
(3)存在
氢键存在广泛,如DNA分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之间。
(4)主要表现
氢键使物质的熔、沸点升高,对溶解度等产生影响。
一种特殊的分子间作用力
【自主探索】
(1)(思维升华)如图中每条折线表示元素周期表中第ⅣA～ⅦA族中的某一族元
素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是哪种物质?
提示:在第ⅣA～ⅦA族元素的氢化物中,NH3、H2O、HF因存在氢键,故沸点异常高,则含a的线为第ⅣA
族元素的氢化物,则a点为SiH4。
(2)(知识关联)稀有气体原子间只存在分子间作用力,不存在化学键,这句话是否正确?
提示:正确。稀有气体是单原子分子,其原子就是气体分子,在稀有气体中仅存在着微弱的分子间作用力。
关键能力·合作学习
知识点一 物质结构的表示?
几种常见共价分子结构的多种表示方法:
【合作探究】
(思维升华)下面是一些常见分子的空间填充模型。各物质分子中的共用电子对数目分别是多少?(宏观辨识与微观探析)
提示:3、3、2、4。在共价分子中一对共用电子对形成一个共价键,有几个共价键就有几对共用电子对。各物质分子的电子式和共用电子对数目如表:
【合作探究】
(情境应用)以共价单键相连的非金属单质中,1个原子与相邻原子成键的数目为(8-N)个,N为该非金属元素的族序数,这一现象化学家称为8-N规则。某非金属单质结构如图所示,构成该单质的元素位于第几主族?(科学探究与创新意识)
提示:由图可知,1个该原子与相邻的3个原子形成3个共价键,即8-N=3,N=5,所以构成该单质的元素位于第ⅤA族。
【典例示范】
【典例】原子实是指原子除最外层电子后剩余的部分。下列各图中的大黑点代表短周期元素的原子实,小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子,短线代表共价键。下列各图表示的结构与化学式一定不相符的是
( )
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)明确物质的电子式。
(2)理解结构式的含义。
【解析】选C。氯原子最外层有7个电子,只有1个形成了共价键,故SiCl4的正确图示为:
。
【规律方法】物质结构的表示(以乙烯为例)
(1)分子式:C2H4
(2)实验式:CH2
(3)电子式:
(4)结构式:
【母题追问】CS2分子的结构式如何表示?
提示:S＝C＝S。类似于CO2。
【素养训练】
苹果含有少量有害物质氢氰酸。氢氰酸大量沉积在体内,会导致头晕、头痛、呼吸速率加快等症状,严重时可能出现昏迷。但也不必过分担心,苹果中的氢氰酸主要存在于果核,氢氰酸(HCN)分子结构中存在C≡N,氢氰酸属于剧毒类。第二次世界大战期间,纳粹德国常把氰化氢作为毒气室的杀人毒气使用。你能写出氢氰酸的结构式吗?
提示:H—C≡N。
知识点二 分子间作用力
氢键?
1.化学键、分子间作用力与氢键的比较
化学键
分子间作用力
氢键
概念
物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用
分子间存在着将分子聚集在一起的作用力
某些物质分子间的相互作用(静电作用)
存在
相邻原子(离子)之间
分子间
HF、H2O、NH3、乙醇等分子间
强弱
较强
很弱
比化学键弱,比分子间作用力强
化学键
分子间作用力
氢键
对物质性质的影响
主要影响物质的化学性质
随相对分子质量的增大,熔点、沸点升高
使得物质的熔点、沸点升高,在水中的溶解度增大
2.特点(强度):分子间作用力<氢键<化学键。
【方法指导】
分子间作用力的存在
(1)分子间作用力存在于由某些共价键形成的共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属单质分子之间。
(2)像离子化合物、二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质,微粒之间不存在分子间作用力。
(3)分子间作用力、氢键不属于化学键。分子间作用力、氢键主要影响物质的物理性质,与物质的化学性质无关。
【合作探究】
1.(思维升华)CO2气体在一定条件下可与金属镁反应,干冰在一定条件下也可以形成CO2气体,这两个变化过程中需要克服的作用力分别是什么?(宏观辨识与微观探析)
提示:化学键、分子间作用力。CO2与金属镁反应是化学变化,需要克服化学键,干冰形成CO2气体是状态之间的转化,仅需要克服分子间作用力。
2.(教材二次开发)乙醇是一种有机物,俗称酒精,化学式为CH3CH2—OH,在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有酒香的气味,并略带刺激。酒精为什么可以与水以任意比例互溶?(宏观辨识与微观探析)
提示:原因是乙醇的—OH和水分子之间能形成氢键。
【典例示范】
【典例】下列物质内存在分子间作用力的是
( )
A.CaCl2
B.KOH
C.SO2
D.Na2O
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)物质的化合物类型判断;
(2)离子化合物中不存在分子间作用力。
【解析】选C。分子间作用力一般存在于大多数共价化合物和非金属单质的分子之间,SO2是共价化合物,其分子间存在分子间作用力。而另外三个选项均为离子化合物,是以离子键结合的,没有分子间作用力。
【母题追问】CaCl2、SO2在熔化时分别破坏的作用力是什么?
提示:化学键、分子间作用力。
【素养训练】
水是生命之源,没有水就没有生命,而硫化氢却杀人于无形。已知水的沸点比硫化氢的要高,H2S的沸点是-60.4
℃,水的沸点:99.975
℃。为什么水的沸点比H2S高很多?
提示:水分子间除存在分子间作用力之外,还存在氢键。
【课堂小结】
三言两语话重点
(1)物质结构的表示
电子式、结构式、球棍模型、空间填充模型
(2)影响物质的物理性质的两种作用力
分子间作用力、氢键
课堂检测·素养达标
1.(双选)冰晶石(Na3AlF6)常用于电解氧化铝来冶炼铝。冰晶石可由Al(OH)3、
NaCl、CaF2及H2SO4等原料生产。有关化学用语表示错误的是
( )
A.冰晶石属于共价化合物
B.H2SO4、液态HCl、HNO3、CaCl2分子间存在分子间作用力
C.氯离子的结构示意图:
D.CaF2的电子式:
【解析】选A、B。根据冰晶石的化学式Na3AlF6,其属于离子化合物,A错误;CaCl2是离子化合物,不存在分子间作用力,B错误;C、D正确。
【补偿训练】
前中国科学院院长卢嘉锡与法裔加拿大科学家Gignere巧妙地利用尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2,不但使H2O2稳定下来,而且其结构也没有发生改变,得到了可供衍射实验的单晶体。
已知H2O2的结构式为H—O—O—H,下列说法中不正确的是
( )
A.H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的
B.H2O2分子的电子式为
C.H2O2既有氧化性又有还原性
D.H2NCONH2·H2O2属于离子化合物
【解析】选D。根据尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2,且结构没有发生改变,说明H2NCONH2与H2O2不是通过化学键形成的化合物,而是通过氢键结合,A正确;H2O2分子的结构为H—O—O—H,B正确;H2O2中的氧元素为-1价,是-2与0价的中间价态,所以H2O2既有氧化性又有还原性,C正确;H2NCONH2与H2O2都是共价化合物,当形成H2NCONH2·H2O2时,因结构没有发生改变,所以H2NCONH2·H2O2也属于共价化合物,D错误。
2.离子键、共价键、分子间作用力等是构成物质微粒之间的不同作用力。下列物质中只含有上述一种作用力的是
( )
A.冰
B.氯化钠
C.氢氧化钠
D.碘
【解析】选B。冰含有共价键和分子间作用力,A错误;氯化钠中只含离子键,B正确;氢氧化钠含有离子键和共价键,C错误;碘含有共价键和分子间作用力,D错误。
3.(教材二次开发·教材习题改编)下列说法正确的是
( )
A.因为水分子内存在氢键,所以水分子非常稳定
B.氢键属于化学键
C.水分子间存在氢键使水分子间作用力增加,导致水的沸点较高
D.水分子之间无分子间作用力,只有氢键
【解析】选C。水分子之间存在分子间作用力,也存在氢键,由于氢键的存在,使得水的沸点较高,化学键是分子内相邻原子或离子之间强烈的相互作用,由于H2O中氢氧共价键较强,故水分子较稳定,氢键不属于化学键。
4.对下列化学用语的理解和描述不正确的是
( )
A.硼氢化钠(NaBH4)的电子式为
B.水的结构式:H—O—H
C.空间填充模型
表示水分子,不可以表示二氧化碳分子
D.电子式
可以表示羟基,也可表示氢氧根离子
【解析】选D。NaBH4为离子化合物,A正确;水的结构式:H—O—H,B正确;C中的空间填充模型不可以表示二氧化碳分子,C正确;羟基与氢氧根离子的电子式不同,D错误。
【补偿训练】
(1)有下列物质:He、N2、CaO、NH3、Na2S、KOH、NaHCO3。其中:
①只含共价键的是________;?
②只含离子键的是________;?
③既含有共价键又含有离子键的是________;?
④属于共价化合物的是________;?
⑤属于离子化合物的是________。?
(2)下列变化中,既破坏离子键又破坏共价键的是______。?
A.氯化氢溶于水
B.加热氯酸钾使其分解
C.碘溶于CCl4
D.氯化钠溶于水
【解析】(1)N2、NH3分子中只含共价键;CaO、Na2S中只含离子键;KOH、NaHCO3中既含有离子键又含有共价键,He分子中不含化学键。
(2)氯化氢溶于水共价键被破坏;KClO3受热分解破坏离子键和共价键;NaCl溶于水离子键被破坏;I2溶于CCl4后,共价键未被破坏。
答案:(1)①N2、NH3 ②CaO、Na2S ③KOH、NaHCO3 ④NH3 ⑤CaO、Na2S、KOH、NaHCO3
(2)B
素养新思维
5.氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力,普遍存在于N、O、F的原子与H原子之间,非金属性越强的原子与氢原子形成氢键越强。氢键可以表示为:
“A—H…B—”其中A、B表示N、F、O原子,“—”表示共价键,“…”表示氢键,根据你所学习氢键的知识,请分析下列问题:
(1)在下列几种氢键:①O—H…O;
②N—H…N;③F—H…F;则按氢键由强到弱的顺序是______(填序号);?
(2)H2O、H2S与H2Se的结构相似,则H2O、H2S与H2Se的沸点大小顺序为__________,?其判断依据为____________________________。?
【解析】(1)非金属性越强的原子形成的氢键越强,所以三种氢键的强弱顺序为③>①>②;
(2)H2O在汽化时需要破坏氢键和分子间作用力,所以沸点最高;H2Se的相对分子质量大于H2S的相对分子质量,其对应的H2Se的分子间作用力大于H2S的分子间作用力,所以H2Se的沸点大于H2S的沸点。
答案:(1)③>①>② (2)H2O>H2Se>H2S
H2O中存在氢键,H2Se的相对分子质量大于H2S的,故沸点:H2O>H2Se>H2S课时素养评价
二十六 离子键 共价键
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)
1.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。下列有关分析正确的是
( )
A.K3C60中只有离子键
B.K3C60中不含共价键
C.K3C60在熔融状态下能导电
D.C60属于共价化合物
【解析】选C。K3C60中K+和之间为离子键,中碳原子和碳原子之间为共价键,A、B错误;根据题给信息,该物质属于离子化合物,则该物质在熔融状态下能导电,C正确;C60属于单质,D错误。
2.下列物质的电子式书写正确的是
( )
A.NH B.H
C.H+]2-H+
D.H
【解析】选D。NaOH为离子化合物,电子式为Na+H]-,A错误;NH3的电子式应为H,B错误;H2S为共价化合物,电子式应为H,C错误;H2O2中氧原子与氧原子之间以共价单键结合,D正确。
3.下列各组物质中化学键的类型完全相同的是
( )
A.HCl MgCl2 NH4Cl
B.H2O Na2O CO2
C.NH3 H2O CO2
D.CaCl2 NaOH H2O
【解析】选C。HCl中含有共价键,MgCl2含有离子键,NH4Cl中含有离子键和共价键,A错误;H2O中含有共价键,Na2O中含有离子键,CO2中含有共价键,B错误;NH3、H2O、CO2都只含有共价键,C正确;CaCl2中含有离子键,NaOH中含有离子键和共价键,H2O中只含有共价键,D错误。
4.固体A的化学式为NH5,它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的最外层电子结构,则下列有关说法中不正确的是
( )
①1
mol
NH5中含有5NA个N—H键
②NH5中既有共价键又有离子键,NH5是离子化合物
③NH5的电子式为[H]+H-
④它与水反应的化学方程式为NH5+H2ONH3·H2O+H2↑
A.①③
B.②④
C.①④
D.②③
【解析】选A。根据氮原子的最外层电子结构可知,1个氮原子不可能同时结合5个氢原子,只能是N与H-通过离子键结合为离子化合物,其电子式为[H]+H]-,其中N内部存在N—H键,因此1
mol
NH5中含有4NA个
N—H键。H-具有很强的还原性,能与H2O发生氧化还原反应:NH5+H2ONH3·H2O+
H2↑。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
5.A、B、C三种元素均为短周期元素,且原子序数依次增大,三种元素原子序数之和为35,A、C同主族,B+核外有10个电子,则
(1)A、B、C三种元素分别是________、_________、__________。?
(2)A、B、C之间可形成多种化合物,其中属于离子化合物的化学式分别为______________(任举三种)。?
(3)用电子式表示B和C形成化合物的过程:___________________。?
【解析】根据B+核外有10个电子,B是钠,三种元素原子序数之和为35,A、C同主族,推断A、B分别是氧、硫元素。
答案:(1)O Na S
(2)Na2O、Na2O2、Na2S、Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3(任写三种即可)
(3)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
6.(双选)X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素,X与Z可形成常见的XZ或XZ2型分子,Y与M形成的气态化合物质量是相同条件下同体积氢气的8.5倍,W是原子半径最大的短周期元素。下列判断正确的是
( )
A.最高价含氧酸酸性:XB.X、Y、Z可形成离子化合物
C.W与M可形成离子化合物
D.M、W、Z形成的化合物只含共价键
【解析】选A、C。X与Z可形成常见的XZ或XZ2型分子,应该是碳和氧元素,则Y为氮元素,Y与M形成的气态化合物质量是相同条件下同体积氢气的8.5倍,可推出M为H,W是原子半径最大的短周期元素,则为Na。酸性H2CO37.下列反应过程中,同时有离子键、共价键断裂和形成的是
( )
A.N2+3H22NH3
B.2NaCl2Na+Cl2↑
C.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
D.2NaOH+MgCl2Mg(OH)2↓+2NaCl
【解析】选C。A项反应中断裂的是N2中的氮氮键和H2中的氢氢键,形成的是NH3中的氮氢键,变化的都是共价键;B项反应物为离子化合物,不存在共价键;C项反应中有离子键的断裂(Na+与HC),又有共价键的断裂(HC中的共价键),生成物中有离子键的形成(Na+与C),又有共价键的形成(H2O、CO2);D项中没有共价键的断裂和形成。
二、非选择题(本题包括1小题,共8分)
8.短周期四种元素A、B、C、D,它们的原子序数依次增大,A和B在同一周期,A原子的最外层有四个电子,B原子L层的电子总数是K层的3倍;0.1
mol
C单质能从酸中置换出2.24
L氢气(标准状况),同时它的电子层结构变成与氖原子的电子层结构相同;D离子的半径比C离子的小,D离子与B离子的电子层结构相同。
(1)写出A、B、C、D元素的名称:
A________,B________,C________,D________。?
(2)B元素简单阴离子的结构示意图是_____________。?
(3)用电子式表示A的最简单气态氢化物的形成过程?___________________。?
(4)A和B的单质完全反应生成化合物的电子式是?______________________。?
(5)B与C形成的化合物是离子化合物还是共价化合物?如何证明?
________________________________。?
【解析】(1)由A的最外层有四个电子可知,A为碳或硅,又因为原子序数依次增大且小于18,则A为碳,根据B的原子结构可知,B为氧;标准状况下,0.1
mol
C可从酸中置换出0.1
mol
H2,则C为+2价金属,故为镁;根据D的电子层结构可知,D为铝。
(2)O2-的结构示意图是。
(3)A的气态氢化物是甲烷,形成过程为
··+4H·H。
(4)A和B的单质完全反应生成化合物CO2,电子式是。
(5)B与C形成的化合物是MgO,验证其熔融物是否导电判断是离子化合物还是共价化合物。
答案:(1)碳 氧 镁 铝
(2)
(3)··+4H·H
(4)
(5)离子化合物;检验方法为验证MgO在熔融状态下是否导电。若导电则为离子化合物,若不导电则为共价化合物
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