(共32张PPT)
第2课时 配位键、金属键
1.知道金属键的含义,能用金属键理论解释金属的某些性质。认识宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2.了解配合物的成键情况,能够通过实验探究配合物的制备,并了解配合物的应用,培养实验探究与创新意识的化学核心素养。
必备知识
正误判断
一、配位键
1.配位键的形成
①氮原子与氢原子以共价键结合成NH3分子:
必备知识
正误判断
(2)上述②中共价键的形成与①相比较的不同点:②中形成共价键时,氮原子一方提供孤电子对,H+具有能够接受孤电子对的空轨道。
(3)配位键的定义及表示方法。
①定义:成键原子一方提供孤电子对,另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。
②表示方法:配位键常用A→B表示,其中A是提供孤电子对的原子,B是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。
必备知识
正误判断
2.配合物的制取
(1)配合物的形成。
①定义:组成中含有配位键的物质称为配位化合物,简称配合物。
②实例:
a.CuCl2固体溶于水显示蓝色,是由于Cu2+与H2O生成了水合铜离子Cu[(H2O)4]2+;
b.向硝酸银溶液中滴加浓氨水至过量,可以制得二氨合银离子[Ag(NH3)2]+;
c.NH3分子与Cu2+配位可以制得[Cu(NH3)4]2+。
配合物在生命体中大量存在,在半导体等尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域也有着广泛的应用。在科学研究和生产实践中,人们经常利用金属离子和与其配位的物质的性质不同,进行溶解、沉淀或萃取操作来达到分离提纯、分析检测等目的。
必备知识
正误判断
【微思考】配位键是共价键吗?配位化合物中一定含有过渡元素吗?
提示:配位键中共用电子对是由成键原子一方提供而不是由双方共同提供的,是一种特殊的共价键。配位化合物中不一定含有过渡元素,如NH4Cl、Na[Al(OH)4]等。
必备知识
正误判断
二、金属键
1.金属键及其实质
定义
金属中金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用
成键
微粒
金属阳离子和“自由电子”
实质
金属键本质是一种电性作用
特征
(1)金属键无饱和性和方向性
(2)金属键中的电子在整个三维空间里运动,属于整块固态金属
必备知识
正误判断
2.金属键与金属性质
(1)金属不透明,具有金属光泽。
当可见光照射到金属固体表面上时,固态金属中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放,使得金属不透明并具有金属光泽。
(2)金属具有良好的导电性。
金属内部自由电子的运动不具有方向性,在外加电场的作用下,金属晶体中的“自由电子”发生定向移动而形成电流。
(3)金属具有良好的导热性。
当金属中存在温度差时,不停运动着的“自由电子”通过自身与
金属阳离子之间的碰撞,将能量由高温处传向低温处,使金属表现出导热性。
必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.配位键是一种电性作用。( )
2.配位键实质是一种共价键。( )
3.形成配位键的电子对由成键原子双方提供。( )
4.配位键具有饱和性和方向性。( )
5.金属键具有方向性和饱和性。( )
6.金属键是金属阳离子与“自由电子”间的相互作用。( )
7.金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”。( )
8.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光。( )
答案:1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.× 8.×
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
配位键与配合物
问题探究
1.将氯化铜固体溶于水并稀释时,你会看到怎样的现象?为什么?
提示:氯化铜溶于水并稀释时,溶液颜色会出现棕黄、变绿、再变蓝的过程。
当大量氯化铜溶于少量水时,由于水分子少,氯离子多,铜离子主要以[CuCl4]2-的形式存在,[CuCl4]2-为棕黄色,所以浓氯化铜溶液为棕黄色;同样,在稀氯化铜溶液中,由于氯离子少,水分子多,铜离子主要以水合铜离子{[Cu(H2O)4]2+}的形式存在,[Cu(H2O)4]2+为蓝色,所以稀氯化铜溶液又呈蓝色;中等浓度的氯化铜溶液由于都含有数目差不多的[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-,则中等浓度的氯化铜溶液显绿色。所以,氯化铜固体溶于水并加水稀释会出现棕黄、绿、蓝的变化过程。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.Fe3+在溶液中显示黄色的原因是什么?
提示:Fe3+水解并与OH-配位,生成了[Fe(H2O)6OH]2+,从而使溶液显示黄色。
3.向0.1
mol·L-1的AgNO3溶液中逐滴加入浓氨水,你会看到怎样的现象?你会得到什么样的结论?
提示:开始产生白色沉淀,继续滴加氨水,白色沉淀消失。分析可知开始滴加氨水生成白色沉淀AgOH,继续滴加氨水,又生成可溶性的[Ag(NH3)2]OH。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
4.向含有等浓度的Cu2+溶液中,分别逐滴加入氨水和NaOH溶液直至过量,你会看到怎样的现象?你获得什么结论?
提示:滴加氨水时,先看到生成蓝色沉淀,继续加氨水,沉淀溶解,最后变为蓝色透明溶液。反应的离子方程式是:
滴加氢氧化钠溶液时,会看到少量的时候生成蓝色沉淀,过量的时候可以看到先生成蓝色沉淀后又溶解,溶解后溶液呈现蓝色,但是与氨水反应的蓝色更深。
反应的离子方程式是:①Cu2++2OH-==Cu(OH)2↓
②Cu(OH)2+2OH-==
[Cu(OH)4]2-。
结论:配合物的配体不同,配合物的颜色深浅不同。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
5.配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些?
提示:配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、一般共价键、配位键。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.配位键
(1)形成条件:成键原子一方提供孤电子对,另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。
(2)配位键实质是一种特殊的共价键,配位键和普通共价键只是在形成过程中有所不同,配位键的共用电子对由成键原子一方提供,普通共价键的共用电子对由成键原子双方共同提供,但实质都是成键原子双方共用,如
中的四个N—H键完全等同。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.配合物的组成
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如下图所示:
(1)中心原子或离子:提供空轨道,常见的是过渡金属的原子或离子,如Fe、Ni、Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等。
(2)配体:含有孤电子对的原子、分子或离子。
①原子:常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子;
②分子:如H2O、NH3、CO等;
③阴离子:如X-(Cl-、Br-、I-)、OH-、SCN-、CN-、RCOO-等。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(3)配位数:直接与中心原子或离子配位的原子或离子的数目。如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位数为6。
(4)配离子的电荷数:等于中心原子或离子和配体总电荷数的代数和,如[Co(NH3)5Cl]n+中的n=2。
(5)配位键的表示方法:
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液,不能生成AgCl沉淀的是( )
A.[Co(NH3)4Cl2]Cl
B.Co(NH3)3Cl3
C.[Co(NH3)6]Cl3
D.[Co(NH3)5Cl]Cl2
答案:B
解析:配合物的内界与外界由离子键结合,只要外界存在Cl-,加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀产生。对于B项配合物Co(NH3)3Cl3,Co3+、NH3、Cl-全处于内界,不能电离出Cl-,所以不能生成AgCl沉淀。
规律方法许多配合物内界以配位键结合很牢固,难以在溶液中电离,而内界与外界之间以离子键结合,在水溶液中能够完全电离。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1-1(2020山东青岛第二中学高二检测)下列化合物属于配合物的是( )
A.Cu2(OH)2SO4
B.CaCl2
C.[Zn(NH3)4]SO4
D.KAl(SO4)2
答案:C
解析:硫酸四氨合锌{[Zn(NH3)4]SO4}中二价锌离子是中心离子,四个氨分子是配体,中心离子和配体以配位键结合形成内界,也叫配离子,硫酸根离子处于外界,也叫外界离子,内界和外界组成配合物。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1-2下列各组中的物质都含配位键的是( )
A.H2O、Al2Cl6
B.CO2、Na2SO4
C.PCl5、[Co(NH3)4Cl2]Cl
D.NH4Cl、[Cu(NH3)4]SO4
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:D
解析:水分子中没有配位键,Al2Cl6中铝原子含有空轨道,氯原子含有孤电子对,所以Al2Cl6中含有配位键,故A不符合题意;二氧化碳分子中没有配位键,硫酸钠中硫原子提供孤电子对,氧原子提供空轨道,所以硫酸钠中含有配位键,故B不符合题意;PCl5分子中没有配位键,[Co(NH3)4Cl2]Cl中钴原子提供空轨道,氮原子和氯原子提供孤电子对,[Co(NH3)4Cl2]Cl中含有配位键,故C不符合题意;氯化铵中氮原子提供孤电子对,氢原子提供空轨道,从而形成配位键,[Cu(NH3)4]SO4中铜原子提供空轨道,氮原子提供孤电子对,所以形成配位键,故D符合题意。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
问题探究
金属原子核外所有的电子都是自由电子吗?自由电子专属于某一个金属阳离子吗?
提示:金属中的自由电子是指金属易失去的价电子,而不是金属原子核外所有的电子。
自由电子不专属于某一个金属阳离子,而是为整个金属晶体所共有。金属键可以看作是由许多个原子共用许多个电子形成的。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.金属键的强弱比较
金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数,原子半径越大,价电子数越少,金属键越弱。原子半径越小,价电子数越多,金属键越强。
2.金属键对金属性质的影响
(1)金属键越强,金属熔、沸点越高。
(2)金属键越强,金属硬度越大。
(3)金属键越强,金属越难失电子,一般金属性越弱。如Na的金属键强于K,则Na比K难失电子,金属性Na比K弱。
(4)金属键越强,金属原子的电离能越大。
3.含金属键的物质:金属单质及其合金。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2下列关于金属的叙述不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用,其实质也是一种静电作用
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用,故金属键无饱和性和方向性
D.构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:B
解析:“自由电子”是由金属原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属的所有阳离子所共有,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,但两者又有明显的不同,如金属键无方向性和饱和性。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练2-1(2020成都外国语学校高二检测)下列生活中的问题,不能用金属键理论知识解释的是( )
A.用铁制品做炊具
B.用金属铝制成导线
C.用铂金做首饰
D.铁易生锈
答案:D
解析:用铁制品做炊具主要利用金属的导热性;用金属铝制成导线利用金属的导电性;用铂金做首饰利用金属的延展性;三者均能用金属键理论解释。铁易生锈与原子的还原性以及所处的周围介质的酸碱性有关。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练2-2金属能导电的原因是( )
A.金属晶体中金属阳离子与“自由电子”间的相互作用较弱
B.金属晶体中的“自由电子”在外加电场作用下发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
答案:B
解析:金属晶体中的“自由电子”在外加电场作用下,可定向移动而形成电流。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
1.(2020吉林大学附属中学高二检测)下列关于配位键的说法中不正确的是( )
A.配位键是一种电性作用
B.配位键实质是一种共价键
C.形成配位键的电子对由成键原子双方提供
D.配位键具有饱和性和方向性
答案:C
解析:形成配位键的一方提供孤电子对,另一方具有能接受孤电子对的空轨道。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.(2020天津耀华中学高二检测)某物质的实验式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀,以强碱处理并没有NH3放出,则关于此化合物的说法正确的是( )
A.题给配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6
B.该配合物可能是平面正方形结构
C.Cl-和NH3分子均与Pt4+配位
D.配合物中Cl-与Pt4+配位,而与NH3分子不配位
答案:C
解析:在PtCl4·2NH3的水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成,以强碱处理无NH3放出,说明Cl-、NH3均处于内界,故该配合物中中心原子的配位数为6,Cl-和NH3分子均与Pt4+配位,A、D错误,C正确;因为配体在中心原子周围配位时采取对称分布状态以达到能量上的稳定状态,Pt4+配位数为6,则其空间结构为八面体形,B错误。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
3.下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键具有方向性与饱和性
B.金属键是金属阳离子与“自由电子”间的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”
D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
答案:B
解析:金属键没有方向性和饱和性,A错误;金属键是金属阳离子和“自由电子”间的相互作用,B正确;金属导电是因为在外加电场作用下电子发生定向移动,C错误;金属具有光泽是因为“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出,使得金属不透明并具有金属光泽,D错误。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
4.回答下列问题:
(1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心离子是 (填离子符号),配位原子是 (填原子符号),配位数是 ,它的电离方程式是 。?
(2)向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液,再加入氨水,观察到的现象是 。?
(3)解释(2)加入氨水后,现象发生变化的原因??? 。?
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:(1)Ag+ N 2 [Ag(NH3)2]OH==[Ag(NH3)2]++OH-
(2)产生白色沉淀,加入氨水后,白色沉淀逐渐溶解
(3)AgCl存在微弱的溶解平衡:AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq),向其中滴加氨水,Ag+与NH3能发生如下反应:Ag++2NH3==
[Ag(NH3)2]+,会使沉淀溶解平衡向右移动,最终因生成[Ag(NH3)2]Cl而溶解
解析:在配合物[Ag(NH3)2]OH中,中心离子是Ag+,配位原子是NH3分子中的氮原子,配位数是2。第2章
微粒间相互作用与物质性质
第3节 离子键、配位键与金属键
第1课时 离子键
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.(2020辽宁大连育明高级中学高二检测)下列说法正确的是( )
A.只有活泼金属与活泼非金属之间才能存在离子键
B.溶于水能导电的物质中一定含有离子键
C.具有离子键的化合物是离子化合物
D.化学键是分子中多个原子之间强烈的相互作用
答案C
解析非金属之间也可能形成离子键,如NH4Cl等;某些共价化合物溶于水也能导电,如HCl、H2SO4等;物质中相邻原子之间强烈的相互作用被称为化学键。
2.(2020山东潍坊寿光现代中学高二月考)下列变化只需要破坏离子键的是( )
A.加热氯化铵
B.干冰汽化
C.NaCl熔化
D.浓硫酸溶于水
答案C
解析A项,NH4ClNH3↑+HCl↑,离子键和共价键被破坏;B项属于物理变化,CO2分子中化学键未被破坏;C项破坏了离子键;D项破坏了共价键。
3.(2020河南商丘一中高二阶段检测)下列物质中含有共价键的离子化合物是( )
①MgF2 ②Na2O2 ③NaOH ④NH4Cl ⑤CO2
⑥H2O2 ⑦Mg3N2
A.①③④⑦
B.②③④
C.①②③④⑦
D.③④⑥
答案B
解析①MgF2为离子化合物,只含有离子键,故①错误;②Na2O2为离子化合物,中氧原子间以共价键结合,故②正确;③NaOH为离子化合物,OH-中氧原子和氢原子以共价键结合,故③正确;④NH4Cl为离子化合物,N中氮原子和氢原子以共价键结合,故④正确;⑤CO2为共价化合物,故⑤错误;⑥H2O2为共价化合物,故⑥错误;⑦Mg3N2为离子化合物,只含有离子键,故⑦错误。综上所述,B正确。
4.下列关于化学键的各种叙述正确的是( )
A.含有金属元素的化合物一定是离子化合物
B.共价化合物中一定不存在离子键
C.由多种非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D.由不同种元素组成的多原子分子中,一定只存在极性键
答案B
解析含有金属元素的化合物,可能为共价化合物,如氯化铝,A项错误;含离子键的化合物一定为离子化合物,则共价化合物中一定不存在离子键,B项正确;由多种非金属元素组成的化合物,可能为离子化合物,如铵盐,C项错误;由不同种元素组成的多原子分子中可存在极性键和非极性键,如H2O2中存在极性键和非极性键,D项错误。
5.下列各组物质中,化学键类型相同的是( )
A.HI和NaI
B.NaF和KCl
C.Cl2和KCl
D.NaCl和NaOH
答案B
解析HI、NaI中化学键分别为共价键、离子键;NaF、KCl中均为离子键;Cl2中为共价键,NaCl中为离子键,NaOH中为离子键、共价键。
6.(2020山东师大附中高二检测)由下列各组的三种元素共同组成的化合物中,既可能有离子化合物,又可能有共价化合物的是( )
A.H、O、C
B.Na、S、O
C.H、N、O
D.H、S、O
答案C
解析B中三种元素可形成Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3等,都是离子化合物;C中三种元素可形成HNO3、HNO2、NH4NO3等,既有离子化合物,又有共价化合物;A、D中三种非金属元素只能形成共价化合物。
7.下列元素间能以离子键结合生成X2Y型离子化合物的是( )
A.原子序数为11和17
B.原子序数为19和9
C.原子序数为13和17
D.原子序数为19和16
答案D
解析由原子序数可知,A中形成的化合物为NaCl,B中形成的化合物为KF,C中形成的化合物为AlCl3,D中为K2S。
8.具有下列电子排布特征的原子中最难形成离子键的是
( )
A.1s22s22p2
B.1s22s22p5
C.1s22s22p6
D.1s22s22p63s1
答案C
解析形成离子键的元素一般为活泼金属元素与活泼非金属元素。A表示C,B表示F,C表示Ne,D表示Na,Ne最外层达到稳定结构,很难得失电子,故最难形成离子键的是Ne。
9.下列说法正确的是( )
①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键
②共价化合物一定含共价键,也可能含离子键
③含金属元素的化合物不一定是离子化合物
④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
⑤由分子组成的物质中一定存在共价键
⑥熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物
A.①③⑤
B.②④⑥
C.②③④
D.①③⑥
答案D
解析①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键,如NaOH中含有极性键,Na2O2中含有非极性键,故①正确;②共价化合物一定含共价键,一定没有离子键,故②错误;③含金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3,故③正确;④由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物,如NH4Cl,故④错误;⑤由分子组成的物质中不一定存在共价键,如稀有气体,稀有气体是单原子分子,不存在化学键,故⑤错误;⑥熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物,只有离子化合物在熔融状态下可电离出自由移动的离子,故⑥正确。
10.(1)下列五种物质:①He ②CO2 ③NaBr
④Na2O2 ⑤Na2CO3。
只含共价键的是 (填序号,下同);只含离子键的是 ;既含共价键又含离子键的是 ;不存在化学键的是 。?
(2)在下列变化中:①NaHSO4熔化 ②HCl溶于水
③NaBr溶于水 ④I2升华 ⑤NH4Cl受热。
未发生化学键破坏的是 ;仅发生离子键破坏的是 ;仅发生共价键破坏的是 ;既发生离子键破坏又发生共价键破坏的是 。?
答案(1)② ③ ④、⑤ ①
(2)④ ①、③ ② ⑤
解析(1)He中无化学键,CO2中只有共价键,NaBr中只有离子键,Na2O2、Na2CO3中既有共价键又有离子键。
(2)①NaHSO4熔化、③NaBr溶于水只破坏离子键,②HCl溶于水只破坏共价键,④I2升华时化学键未发生变化,⑤NH4Cl受热分解,离子键、共价键均被破坏。
提升能力跨越等级
1.氢化钠(NaH)是离子化合物,其中钠的化合价为+1。氢化钠与水反应放出氢气,下列叙述中正确的是( )
A.氢化钠的水溶液显酸性
B.氢化钠中氢离子的电子层排布与氦原子相同
C.氢化钠中氢离子半径比锂离子半径小
D.氢化钠中氢离子可被还原成氢气
答案B
解析NaH+H2ONaOH+H2↑,故其水溶液显碱性;H-与He原子核外电子层排布都为1s2;H-与Li+电子层结构相同,但H-只有一个正电荷,对核外电子吸引力小于Li+,故H-的半径大于Li+。
2.(2020辽宁大连第二十四中学高二检测)下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是( )
原子
a
b
c
d
e
f
g
M层
电子数
1
2
3
4
5
6
7
A.a和c
B.a和f
C.d和g
D.c和g
答案B
解析由原子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3周期元素。a、b均为活泼的金属元素,f、g均为活泼的非金属元素,所以a与f形成的化学键为离子键,c与g形成共价键。
3.X、Y为两种主族元素,其原子的最外层电子数分别为1和6,则X、Y两种元素形成的化合物( )
A.一定是离子化合物
B.一定是共价化合物
C.一定形成X2Y型化合物
D.以上答案均不正确
答案D
解析最外层为1个和6个电子的元素分别为ⅠA和ⅥA元素,中学所熟悉的有H、Li、Na、K、O、S等,它们之间可以形成X2Y型共价化合物(如H2O、H2S等)和离子化合物(如Na2O、K2S等),而且还可形成X2Y2型的化合物H2O2、Na2O2等,同时K、Rb等碱金属还可形成更复杂的超氧化物。因此D项符合题意。
4.(双选)(2020山东济南历城第二中学高二检测)下列说法不正确的是( )
A.全部由非金属元素组成的化合物一定不是离子化合物
B.金属元素与非金属元素之间的化学键可能是离子键,也可能是共价键
C.物质中有阳离子,则必定有阴离子
D.物质中有阴离子,则必定有阳离子
答案AC
解析离子化合物由阴离子和阳离子组成,而阳离子并不一定都是金属离子,如铵盐中的N,A错误;金属元素与非金属元素之间既可以形成阴、阳离子以离子键结合,也可以以共价键结合,B正确;在金属固体中只有阳离子和自由电子,无阴离子,但物质中有阴离子时必定有带正电荷的阳离子,因为物质呈电中性,所以C错误,D正确。
5.下列现象不能用“相似相溶”原理解释的是( )
A.氯化氢易溶于水
B.氯气易溶于氢氧化钠溶液
C.碘易溶于四氯化碳
D.碘难溶于水
答案B
解析氯化氢和水分子均是极性分子,根据“相似相溶”原理可知,极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,故A不符合题意;氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐,不符合“相似相溶”原理,故B符合题意;碘和四氯化碳都是非极性分子,根据“相似相溶”原理可知,碘易溶于四氯化碳,故C不符合题意;碘是非极性的分子,水是极性分子,非极性的分子难溶于极性分子组成的溶剂,故D不符合题意。
6.氧氰[(OCN)2]的性质与卤素类似,被称为拟卤素。氧氰[(OCN)2]中不可能存在的化学键类型有( )
A.非极性共价键
B.极性共价键
C.共价三键
D.离子键
答案D
解析根据信息氧氰的性质与卤素相似,结构上有相似之处,则根据化合价和成键原则可知,氧氰的结构式应为N≡C—O—O—C≡N,故不可能存在离子键。
7.A、B为两种短周期元素,A的原子序数大于B,且B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍。A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物,该化合物熔融状态时能导电。试回答下列问题:
(1)A、B的元素符号分别是 、 。?
(2)用电子式表示A、B元素形成化合物的过程: 。?
(3)A、B所形成的化合物的晶体结构与氯化钠晶体结构相似,则每个阳离子周围吸引了 个阴离子;晶体中阴、阳离子个数之比为 。?
(4)A、B所形成的化合物的晶体的熔点比NaF晶体的熔点 ,判断的理由是 。?
答案(1)Mg O
(2)×Mg×+··Mg2+]2-
(3)6 1∶1
(4)高 离子半径相差不大,MgO中离子所带电荷较多,离子键较强
解析A的原子序数大于B,当A原子的最外层电子数为1时,则A为Na,B为硼,两者形成化合物不是中学化学常见化合物;当A最外层电子是2时,则A为Mg,B为O,两者形成MgO;当A最外层电子是3时,B最外层电子数为9,舍去;故可知A为Mg,B为O。
贴近生活拓展创新
已知五种元素的原子序数的大小顺序为C>A>B>D>E;A、C同周期,B、C同主族;A与B形成离子化合物,A2B中所有离子的电子数相同,其电子总数为30,D和E可形成4核10电子分子。试回答下列问题:
(1)写出五种元素的名称:
A ,B ,C ,D ,E 。?
(2)用电子式表示离子化合物A2B的形成过程 。?
(3)写出D元素形成的单质的结构式 。?
(4)写出下列物质的电子式。
E与B形成的化合物: ;?
A、B、E形成的化合物: ;?
D、E形成的最简单化合物: 。?
(5)B、C、D、E四种元素分别形成的单质中化学键最强的是 (写分子式)。?
(6)A、B两种元素组成的化合物A2B2属于 (填“离子”或“共价”)化合物,存在的化学键是 ,A2B2与水反应的化学方程式为 。?
答案(1)钠 氧 硫 氮 氢
(2)
(3)N≡N
(4)或H Na+H]-
H
(5)N2
(6)离子 离子键、共价键 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
解析因为A、B离子的电子数相同,在电子总数为30的A2B型化合物中,每个离子的电子数为10,故可推知A是Na,B是O。因为4核10电子分子中,每个原子平均不到3个电子,所以只有从原子序数1~8的元素中寻找,Li已有3个电子,故一定含有氢原子,分子中有4个原子核共10个电子,一定为NH3;因原子序数D>E,所以D为N,E为H。C与A(Na)同周期、与B(O)同主族,所以C位于第3周期ⅥA族,C为S。第2章
微粒间相互作用与物质性质
第3节 离子键、配位键与金属键
第2课时 配位键、金属键
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.(2020辽宁大连第二十四中学高二检测)下列关于配位化合物的叙述不正确的是( )
A.配位化合物中必定存在配位键
B.配位化合物中只有配位键
C.[Cu(H2O)6]2+中的Cu2+提供空轨道,H2O中的氧原子提供孤电子对形成配位键
D.配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用
答案B
解析配位化合物中一定含有配位键,但也可能含有其他化学键;Cu2+有空轨道,H2O中氧原子有孤电子对,可以形成配位键;配位化合物应用领域特别广泛,D选项中提到的几个领域都在其中。
2.(2020山东东营胜利第一中学高二检测)在[Fe(CN)6]3-配离子中,中心离子的配位数为( )
A.3
B.4
C.5
D.6
答案D
解析配位数是指直接与中心原子(离子)配位的配位原子的数目,配离子[Fe(CN)6]3-中中心离子的配位数为6。
3.(2020山东临朐实验中学高二检测)下面有关金属的叙述正确的是( )
A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,是由于金属离子之间有较强的作用
B.通常情况下,金属中的自由电子会发生定向移动,而形成电流
C.金属是借助金属离子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分
D.金属的导电性随温度的升高而降低
答案D
解析金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,故A项不正确;自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流,B项不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递,故C项不正确。
4.(2020海南海口第一中学高二检测)[Co(NH3)5Cl]Cl2是一种紫红色的晶体,下列说法中正确的是( )
A.配体是Cl-和NH3,配位数是8
B.中心离子是Co2+,配离子是Cl-
C.内界和外界中Cl-的数目比是1∶2
D.加入足量AgNO3溶液,所有Cl-一定被完全沉淀
答案C
解析计算配位数时不包括外界离子,故[Co(NH3)5Cl]Cl2中配体是Cl-和NH3,配位数是6,A错误;Co3+为中心离子,配离子是[Co(NH3)5Cl]2+,B错误;[Co(NH3)5Cl]Cl2的内界是[Co(NH3)5Cl]2+,外界是Cl-,内界和外界中Cl-的数目比是1∶2,C正确;加入足量的AgNO3溶液,内界Cl-不沉淀,D错误。
5.根据物质结构理论判断下列说法错误的是( )
A.镁的硬度大于铝
B.钠的熔、沸点低于镁
C.镁的硬度大于钾
D.钙的熔、沸点高于钾
答案A
解析镁和铝的自由电子数Al>Mg,离子半径Al3+
Mg2+,金属键Mg>Na,钠的熔、沸点低于镁,B正确;电荷数Mg2+>K+,离子半径Mg2+K,硬度Mg>K,C正确;钙和钾的价电子数Ca>K,离子电荷数Ca2+>K+,离子半径K+>Ca2+,金属键Ca>K,熔点Ca>K,D正确。
6.下列物质不是配合物的是( )
A.NaCl
B.[Fe(SCN)2]Cl
C.[Cu(NH3)4]Cl2
D.[Ag(NH3)2]OH
答案A
解析NaCl中只含有离子键,故不是配合物。
7.下列微粒:①H3O+、②[B(OH)4]-、③CH3COO-、④NH3、⑤CH4。其中含有配位键的是( )
A.①②
B.①③
C.④⑤
D.②④
答案A
解析水分子中的氧原子有未成键电子对,H+有空轨道,可以形成H3O+,由此可以判断该离子有配位键;[B(OH)4]-中B原子只有3个电子可以成键,故还有一个空轨道,故其中一个OH-是通过配位键与B结合的。其他微粒中均不含有配位键。
8.已知NH3分子可与Cu2+以配位键形成[Cu(NH3)4]2+,则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是( )
A.NaOH
B.NH3
C.BaCl2
D.Cu(OH)2
答案D
解析加入NaOH会生成Cu(OH)2沉淀,A项错误;通入NH3会形成[Cu(NH3)4]2+,B项错误;加入BaCl2会消耗S,C项错误;Cu(OH)2能与硫酸反应生成硫酸铜,且过量的Cu(OH)2可以通过过滤除去,D项正确。
9.配位键是一种特殊的共价键,即共用电子对由某原子单方面提供并与另一缺电子的微粒结合。如N就是由NH3(氮原子提供电子对)和H+(缺电子)通过配位键形成的。据此,回答下列问题:
(1)下列微粒中可能存在配位键的是 。?
A.CO2
B.H3O+
C.CH4
D.NH3
(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,试写出其电离方程式: 。?
(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程,最初,科学家提出了两种观点:
甲:、乙:H—O—O—H,其中O→O表示配位键,在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构,设计并完成了下列实验:
a.将C2H5OH与浓硫酸反应生成(C2H5)2SO4和水;
b.将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应,只生成A和H2SO4;
c.将生成的A与H2反应(已知该反应中H2做还原剂)。
①如果H2O2的结构如甲所示,实验c中反应的化学方程式为(A写结构简式) 。?
②为了进一步确定H2O2的结构,还需要在实验c后添加一步实验d,请设计d的实验方案: 。?
答案(1)B
(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-
(3)①C2H5OOC2H5+H2C2H5OC2H5+H2O
②用无水硫酸铜检验实验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)
解析(1)配位键形成的条件是一方提供电子对,另一方具有可接受孤电子对的空轨道,在H3O+中,H2O分子中O原子提供孤电子对,H+具有空轨道,两者通过配位键形成配离子[]+。
(2)硼原子为缺电子原子,H3BO3的电离是B原子和水电离的OH-形成配位键,水电离的H+表现出酸性。
(3)由题中所含配位键的物质的反应特点进行分析。
提升能力跨越等级
1.(2020北京第二中学高二检测)金属键的强弱与金属的价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是( )
A.Li、Na、K
B.Na、Mg、Al
C.Li、Be、Mg
D.Li、Na、Mg
答案B
解析金属键越强,金属的熔点越高。A项中,阳离子半径顺序为Li+Na>K,熔点依次降低;B项,价电子数的关系为NaMg2+>Al3+,故金属键依次增强,熔、沸点依次升高;C项中Be的熔点高于Mg;D项中Li的熔点高于Na。
2.下列分子或离子中,能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③Cl- ④SCN-
A.①②
B.①②③
C.①②④
D.①②③④
答案D
解析根据电子式分析能否提供孤对电子。H2O:H,NH3:H,Cl-:]-,SCN-:C??]-,则D项符合题意。
3.(2020南京师范大学附属中学高二检测)Co3+的八面体配合物CoClm·nNH3的结构如图所示,其中数字处的小圆圈表示NH3分子或Cl-,Co3+位于八面体的中心。若1
mol配合物与AgNO3作用生成2
mol
AgCl沉淀,则n的值是( )
A.2
B.3
C.4
D.5
答案D
解析由1
mol配合物生成2
mol
AgCl可知1
mol配合物电离出2
mol
Cl-,即配离子显+2价,外界有2个Cl-。因为Co显+3价,所以[CoClm-2·nNH3]2+中有1个Cl-,又因为该配合物的空间结构是八面体,所以n=6-1=5。
4.以下微粒中不含配位键的是( )
①N ②CH4 ③OH- ④NH3 ⑤N2
⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O+ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A.①②④⑦⑧
B.①④⑥⑦⑧
C.③④⑤⑥⑦
D.②③④
答案D
解析①氨气分子中氮原子含有孤电子对,氢离子含有接受孤电子对的空轨道,可以形成配位键,N中含有配位键;②甲烷的电子式为HH,无孤电子对,CH4中不含配位键;③OH-的电子式为[]-,OH-中不含配位键;④氨气分子中氮原子含有孤电子对,但没有形成配位键;⑤氢离子含有接受孤电子对的空轨道,N2H4中的氮原子提供孤电子对,能够形成配位键,故N2中含有配位键;⑥SCN-的电子式是C??]-,铁离子含有接受孤电子对的空轨道,硫原子提供孤电子对,Fe(SCN)3中含有配位键;⑦H3O+中氧原子提供孤电子对,H+含有接受孤电子对的空轨道,二者形成配位键,H3O+中含有配位键;⑧Ag+有空轨道,NH3中的氮原子有孤电子对,可以形成配位键,[Ag(NH3)2]OH中含有配位键。
5.下列现象与形成配合物无关的是( )
A.Fe3+与SCN-不能大量共存
B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,呈绿色,再加水,呈蓝色
C.Cu与浓硝酸反应后,溶液呈绿色,Cu与稀硝酸反应后,溶液呈蓝色
D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失
答案C
解析A项涉及[Fe(SCN)]2+的形成;B项涉及[CuCl4]2-与[Cu(H2O)4]2+的转化;D项涉及[Al(OH)4]-的形成;C项Cu与浓硝酸反应后溶液显绿色,是因为反应后生成的NO2溶于Cu(NO3)2溶液中造成的。
6.回答下列问题:
(1)在N中存在4个N—H共价键,则下列说法正确的是 (填字母,下同)。?
a.4个共价键的键长完全相同
b.4个共价键的键长完全不同
c.原来的3个N—H键键长完全相同,但与通过配位键形成的N—H键不同
d.4个N—H键键长相同,但键能不同
e.N中H—N键之间的夹角比NH3中H—N键之间的夹角小
(2)水分子在特定条件下容易得到一个H+,形成水合氢离子(H3O+),下列对该过程的描述不合理的是 。?
a.氧原子的杂化类型发生了改变
b.微粒的空间构型发生了改变
c.微粒的化学性质发生了改变
d.微粒中H—O键之间的键角发生了改变
(3)将白色CuSO4粉末溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合离子,请写出生成此配合离子的离子方程式 ,蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有 。?
(4)CuSO4·5H2O(胆矾)中含有水合铜离子因而呈蓝色,写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来) 。?
(5)向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,在滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。下列说法不正确的是 (填字母序号)。?
a.[Cu(NH3)4]SO4组成元素中电负性最大的是N元素
b.CuSO4晶体及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中硫原子的杂化方式均为sp3
c.[Cu(NH3)4]SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d.NH3分子内的H—N键之间的键角大于H2O分子内的H—O键之间的键角
e.S的空间结构为正四面体形
f.[Cu(NH3)4]2+中,NH3是配体
g.NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化
(6)配离子[Cu(NH3)2(H2O)2]2+的中心离子是 ,配体是 ,配位数为 ,其含有的微粒间的作用力类型有 。?
答案(1)a (2)a
(3)Cu2++4H2O[Cu(H2O)4]2+ 共价键、配位键
(4) (5)ag
(6)Cu2+ NH3、H2O 4 配位键、极性共价键
解析(1)N可看成NH3分子结合1个H+后形成的,在NH3中中心原子氮采取sp3杂化,孤电子对占据一个轨道,3个未成键电子占据另3个杂化轨道,分别结合3个H原子形成3个σ键,由于孤电子对的排斥作用,所以空间结构为三角锥形,键角压缩至107.3°。但当有H+时,N原子的孤对电子会进入H+的空轨道,以配位键形成N,这样N原子就不再存在孤电子对,键角变为109°28',故N为正四面体形,4个N—H键完全一致,配位键与普通共价键形成过程不同,但性质相同。N和NH3中的N原子均采取sp3杂化,N中N原子无孤电子对,NH3中N原子有一对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子对之间的排斥作用,故N中H—N键之间的键角大于NH3分子中H—N键之间的键角。
(2)H2O分子中氧原子采取sp3杂化形成4个杂化轨道,孤电子对占据2个sp3杂化轨道,由于孤电子对的排斥作用使水分子为角形;H3O+中氧原子采取sp3杂化形成4个杂化轨道,孤电子对占据1个sp3杂化轨道,由于孤电子对的排斥作用,使H3O+为三角锥形。因此H2O与H3O+中的键角不同,微粒的空间结构不同。H2O和H3O+结构不同,化学性质不同。
(3)Cu2+具有接受孤电子对的空轨道,H2O分子中的O原子提供孤电子对形成配合物[Cu(H2O)4]2+。
(4)H2O中的O原子提供孤电子对,Cu2+具有接受孤电子对的空轨道,所以配位键表示为。
(5)电负性O>N,a不正确;S原子与4个O原子形成共价键,所以S原子采取sp3杂化,b正确;[Cu(NH3)4]SO4中S与[Cu(NH3)4]2+以离子键结合,NH3、S中含有极性共价键,[Cu(NH3)4]2+中含有配位键,c正确;NH3分子内N原子有1对孤电子对,H2O分子中O原子有2对孤电子对,H2O分子中孤电子对对共用电子对排斥作用大,所以H2O分子中H—O键的键角小于NH3分子中H—N键的键角,d正确;S中S原子以4个σ键与4个O原子结合,S发生sp3杂化,故S为正四面体形,e正确;[Cu(NH3)4]2+中NH3是配体,f正确;NH3中N发生sp3杂化,g不正确。
(6)由书写形式可以看出其中心离子是Cu2+,配体是H2O和NH3,配位数为4。[Cu(NH3)2(H2O)2]2+中含有的微粒间作用力有配位键和极性共价键。
7.回答下列问题:
(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤电子对的原子是 。?
(2)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3, 原子提供孤电子对, 原子具有接受孤电子对的空轨道。写出NH3·BF3的结构式,并用“→”表示出配位键 。?
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体中的化学键类型与硫酸铵中的相同,则N2H6SO4的晶体内存在 (填字母序号)。?
a.离子键
b.配位键
c.共价键
d.σ键
(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。不考虑空间结构,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。Na2[Cu(OH)4]中除配位键外,还存在的化学键类型是 (填字母)。?
a.离子键
b.金属键
c.极性键
d.非极性键
(5)向氯化铜溶液中加入过量浓氨水,然后加入适量乙醇,溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]Cl2晶体,上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有 和 。?
答案(1)X (2)N B (3)abcd
(4) ac
(5)离子键 配位键
解析(1)BCl3分子中B原子发生sp2杂化,形成3个sp2杂化轨道。B原子未杂化的1个2p轨道为空轨道,所以与X形成配位键时,X应提供孤电子对。
(2)NH3中N原子发生sp3杂化,N原子上有一对孤电子对,BF3中B原子发生sp2杂化,杂化轨道与F原子形成3个共价键,故有一个2p空轨道,可与NH3形成配位键。
(3)N2H6SO4晶体中的化学键类型与硫酸铵相同,则该晶体内存在离子键、共价键、配位键、σ键。
(4)Cu2+中存在空轨道,而OH-中O原子上有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。Na2[Cu(OH)4]为离子化合物,Na+与[Cu(OH)4]-之间以离子键结合,O—H键为极性键。
(5)Cu2+具有可接受孤电子对的空轨道,N原子提供孤电子对,Cu2+与NH3分子之间形成配位键,NH3分子中N、H原子之间以共价键结合,内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子Cl-以离子键结合。
贴近生活拓展创新
回答下列问题:
(1)下列金属的金属键最强的是 (填字母序号)。?
a.Na
b.Mg
c.K
d.Ca
(2)下列分子或离子中不存在着配位键的是 。?
①H3O+ ②[Al(OH)4]- ③NH3 ④N
⑤[Cu(H2O)4]2+ ⑥Ni(CO)4 ⑦Fe(SCN)3
⑧B ⑨CH4
(3)在配离子[Fe(CN)6]3-中,中心离子的配位数为 ,具有可接受孤电子对的空轨道的是 ,与其配体互为等电子体的一种微粒是 。?
(4)钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,与钛同周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有 (填元素符号)。现有含Ti3+的配合物,化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,配离子[TiCl(H2O)5]2+中的化学键类型是 ,该配合物的配体是 。?
(5)B和Al均为ⅢA族元素。
①AlCl3·NH3和AlC中均含有配位键。在AlCl3·NH3中,配体是 ,提供孤电子对的原子是 ,AlC中铝原子采用 杂化。?
②气态氯化铝(Al2Cl6)是具有配位键的化合物,分子中原子间成键关系为。请将图中你认为是配位键的斜线上加上箭头 。?
③NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1
mol
NH4BF4含有
mol配位键。?
答案(1)b (2)③⑨
(3)6 Fe3+ CO(或N2、,写出一种即可)
(4)Ni、Ge、Se 极性键(或共价键)、配位键 H2O、Cl-
(5)①NH3 N sp3 ② ③2
解析(1)金属阳离子半径越小,金属价电子数越多,则金属键越强,题给四种金属中阳离子电荷数最多且半径最小的是Mg2+,故金属镁的金属键最强。
(2)配位键的形成条件是一方能够提供孤电子对,另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。H3O+含有H+与H2O形成的配位键,H+提供空轨道,H2O中的O原子提供孤电子对。[Al(OH)4]-是Al(OH)3与OH-通过配位键形成的,Al具有接受孤电子对的空轨道,OH-提供孤电子对;N中NH3与H+形成配位键;[Cu(H2O)4]2+中Cu2+与H2O形成配位键;Ni(CO)4中Ni与CO形成配位键;Fe(SCN)3中Fe3+与SCN-形成配位键;B中BF3与F-形成配位键。CH4、NH3分子中不存在配位键,故选③⑨。
(3)[Fe(CN)6]3-中的配位数为6,Fe3+提供空轨道,配体为CN-,CN-的等电子体有N2、CO、等。
(4)Ti的价电子排布式为3d24s2,未成对电子数为2,与Ti同周期的基态原子未成对电子数为2的价电子排布式为3d84s2、4s24p2、4s24p4,即分别为Ni、Ge、Se。[TiCl(H2O)5]2+中的化学键有极性键(或共价键)、配位键,配体为H2O和Cl-。
(5)①AlCl3·NH3中,Al3+具有接受孤电子对的空轨道,配体为NH3,NH3中的N原子提供孤电子对。AlC中Al的价电子对数为×(3+1+4)=4,孤电子对数为0,Al原子杂化类型为sp3杂化。②配位键的箭头指向具有可接受孤电子对的空轨道的一方。氯原子最外层有7个电子,通过一个共用电子对就可以形成一个单键,另有三对孤电子对。所以Al2Cl6中与两个铝原子形成的共价键中,有两个是配位键,氯原子提供孤电子对,铝原子提供空轨道。③N含有一个配位键,B含有一个配位键,故1
mol
NH4BF4中含有2
mol配位键。(共34张PPT)
第1课时 离子键
1.掌握离子键的形成条件,并理解离子键的实质和特征,形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2.掌握离子键的表示方法,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
必备知识
正误判断
1.离子键的形成
(1)定义。
阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。
(2)形成过程。
必备知识
正误判断
(3)离子化合物的形成。
阴、阳离子之间除了吸引力外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间同性电荷所产生的排斥力。因此,在形成离子键时,阴、阳离子依靠异性电荷之间的静电引力相互接近到一定程度时,电子与电子之间、原子核与原子核之间产生的斥力将阻碍阴、阳离子进一步靠近;当静电作用中同时存在的引力和斥力达到平衡时,体系的能量最低,形成稳定的离子化合物。
成键原子所属元素的电负性差值越大,原子之间越容易得失电子而形成离子键。
必备知识
正误判断
2.离子键的特征
(1)离子键没有方向性。
由于离子键的实质是静电作用,而且离子的电荷分布通常被看成是球形对称的,因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关。所以,相对于共价键而言,离子键没有方向性。
(2)离子键没有饱和性
在离子化合物中,每个离子周围最邻近的带异性电荷的离子数目的多少,取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许,阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围,阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。从这个意义上说,离子键是没有饱和性的。
由于离子键没有方向性和饱和性,因此以离子键相结合的化合物倾向于形成晶体,使每个离子周围排列尽可能多的带异性电荷的离子,这种情况下体系能量更低。
必备知识
正误判断
【微思考】离子键是通过阴、阳离子间的静电吸引形成的吗?
提示:不是。离子键是阴、阳离子之间通过静电作用形成的,这种静电作用是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子和电子之间、原子核和原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。
必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.离子化合物中的阳离子一定是金属离子。( )
2.阴、阳离子通过静电引力而形成的化学键叫作离子键。( )
3.离子化合物如能溶于水,其水溶液一定可以导电。( )
4.大多数的盐、碱和低价金属氧化物中含有离子键。( )
5.离子键是阴、阳离子间的静电引力。( )
6.含离子键的化合物一定是离子化合物。( )
答案:1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
离子键的实质
问题探究
金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键吗?
提示:不一定。金属元素与非金属元素也有可能形成共价键,如Al、Cl两种元素以共价键形成AlCl3。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
深化拓展
离子键
(1)定义:阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫作离子键。
(2)成键的粒子:阴、阳离子。
(3)成键的性质:静电作用。
①这种静电作用不是静电引力,而是指阴、阳离子之间静电引力与电子与电子之间、原子核与原子核之间的斥力处于平衡时的总效应。
②阴、阳离子所带电荷越多,静电作用越强;阴、阳离子核间距越大,静电作用越弱。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(4)成键条件:
活泼金属
(电负性小)
(ⅠA、ⅡA族)
活泼非金属
(电负性大)
(ⅥA、ⅦA族)
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(5)离子键的本质(成键原因):
①原子相互得、失电子形成稳定的阴、阳离子。
②离子间吸引和电子与电子之间、原子核与原子核之间的排斥作用处于平衡状态。
③形成离子键后体系的总能量降低。
(6)离子键的存在:离子化合物中一定存在离子键。常见的离子化合物有:强碱,如NaOH、KOH、Ba(OH)2等;绝大多数盐;活泼金属氧化物,如Na2O、MgO、CaO等。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(7)用电子式表示离子化合物的形成过程。如:
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1下列关于离子键特征的叙述正确的是( )
A.一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关,故离子键无方向性
B.因为离子键无方向性,故阴、阳离子的排列是没有规律的,随意的
C.因为氯化钠的化学式是NaCl,故每个Na+周围吸引一个Cl-
D.因为离子键无饱和性,故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:A
解析:离子键的特征是无方向性和饱和性。因为离子键无方向性,故带异性电荷的离子间的相互作用与其所处的方向无关,但为了使物质的能量最低,体系最稳定,阴、阳离子的排列是有规律的,而不是随意的;离子键无饱和性,体现在每个离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子,但也不是任意的,每个离子周围吸引带异性电荷的离子的多少主要取决于阳离子与阴离子的半径比,如NaCl晶体中,每个离子周围吸引六个带异性电荷的离子,而在CsCl晶体中,每个离子周围吸引8个带异性电荷的离子,其原因在于
。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
易错警示
离子键不具有饱和性是相对的,只有在空间条件允许的前提下,离子才可能吸引尽可能多的带异性电荷的离子排列在其周围,因此,每种化合物的组成和结构是一定的,而不是任意的。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1-1(2020海南海口第一中学高二检测)下列叙述正确的是( )
A.带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键
B.金属元素和非金属元素化合时不一定形成离子键
C.原子最外层只有1个电子的主族元素与卤素所形成的化学键一定是离子键
D.非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:B
解析:离子键的本质是阴、阳离子之间的静电作用,静电作用包括静电引力和静电斥力,A不正确;活泼金属与活泼非金属容易形成离子键,一般当成键原子所属元素的电负性差值较小时,原子间不易形成离子键,如AlCl3和BeCl2中的化学键为共价键,B正确;原子最外层只有1个电子的主族元素包括H元素和碱金属元素,H元素与卤素形成共价键,碱金属元素与卤素形成离子键,C不正确;由非金属元素形成的化合物中可能含有离子键,如铵盐中
与阴离子形成离子键。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1-2(2020天津大学附属中学高二检测)在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分。下列各对原子形成化学键时共价键成分最少的是( )
A.Li、F
B.Na、F
C.Na、Cl
D.Mg、O
答案:B
解析:离子键可看成是一种强极性的共价键。而对共价键的极性比较,主要是看成键的两个原子吸引电子能力的差别,差别越大,则成键电子的偏移程度越大,键的极性越强,其实质是比较两原子电负性的差值大小。题给四个选项中,Na与F的电负性差值最大,所以其共价键成分最少。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
离子键的特征与物质的类别
问题探究
1.含有离子键的化合物一定属于离子化合物吗?离子化合物中还含有其他化学键吗?
提示:含有离子键的化合物一定属于离子化合物,离子化合物中可能含有共价键。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.图1是氯化钠的晶体结构模型,图2是氯化铯的晶体结构模型。
与共价键相比,离子键为什么没有方向性和饱和性?
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
提示:(1)离子键没有方向性的原因:离子键的实质是静电作用,离子的电荷分布通常被看成是球形对称的,因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关,即相对于共价键而言,离子键是没有方向性的。
(2)离子键没有饱和性的原因:在离子化合物中,每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少,取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许,阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围,阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围,以达到降低体系能量的目的,所以离子键是没有饱和性的。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
1.常见物质中化学键的判断
(1)离子化合物中一定有离子键,可能还有共价键。简单离子组成的离子化合物中只有离子键;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,既可能是极性共价键,又可能是非极性共价键。例如:
①只含有离子键:MgO、NaCl、MgCl2;
②含有极性共价键和离子键:NaOH、NH4Cl、Na2SO4;
③含有非极性共价键和离子键:Na2O2、CaC2等。
(2)共价化合物中只有共价键,一定没有离子键。这是因为共价化合物在分子状态时没有带电荷的阴、阳离子,如HCl、CO2、CH4等。
(3)在非金属单质中只有共价键,但稀有气体分子中不存在共价键。
(4)非金属元素之间也可以形成离子键,如NH4Cl;共价化合物不一定都由非金属元素组成,如AlCl3属于共价化合物。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.离子化合物和共价化合物的判断
(1)根据形成化合物的元素来判断。一般来说,活泼的金属元素和活泼的非金属元素间形成的是离子化合物,不同种非金属元素间形成的是共价化合物。
(2)根据化合物的类型来判断。大多数碱性氧化物、强碱和绝大多数盐都属于离子化合物;非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物。
(3)根据化合物的性质来判断。熔、沸点较低的化合物一般是共价化合物;溶于水后不能发生电离的化合物是共价化合物;熔融状态下能导电的化合物是离子化合物。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
【微点拨】(1)离子半径越小,离子所带电荷越多,离子键越强。
(2)离子键越强,相应离子化合物的熔、沸点越高。
(3)离子化合物在熔融状态和溶于水时所含离子键均能断裂。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2下列关于离子键的说法中错误的是( )
A.离子键没有方向性和饱和性
B.非金属元素组成的物质也可以含离子键
C.形成离子键时离子间的静电作用包括静电吸引和静电斥力
D.因为离子键无饱和性,故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子
答案:D
解析:活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键,但由非金属元素组成的物质也可能含离子键,如铵盐,B项正确;离子键无饱和性,体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子,但也不是任意的,因为这个数目还要受两种离子的半径比(即空间条件是否允许)的影响,D项错误。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练2-1(2020北方交通大学附中高二检测)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是( )
A.NH4Cl==NH3↑+HCl↑
B.NH3+CO2+H2O==NH4HCO3
C.2NaOH+Cl2==NaCl+NaClO+H2O
D.2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
答案:D
解析:A项,NH4Cl中含离子键和极性共价键,不含非极性共价键,故没有非极性共价键的断裂;B项,NH3、CO2、H2O中均不含有离子键,故没有离子键的断裂;C项,NaCl、NaClO、H2O中均不含非极性共价键,故没有非极性共价键的形成。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练2-2能证明NaCl为离子化合物的方法是( )
A.NaCl溶液可以导电
B.食盐水溶液呈电中性
C.熔融NaCl可以导电
D.NaCl溶于水可以电离出Na+和Cl-
答案:C
解析:离子化合物在熔融状态下电离出自由移动的阴、阳离子而导电,而共价化合物在熔融状态下不导电。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
1.(2020天津实验中学高二检测)下列物质中,既含有离子键,又含有非极性共价键的是( )
A.Na2O2
B.CaCl2
C.H2O2
D.NaClO
答案:A
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.下列说法正确的是( )
A.离子化合物中一定不含共价键
B.共价化合物中一定不含离子键
C.两种元素组成的化合物中一定不含非极性键
D.只有活泼的金属与活泼的非金属化合时,才能形成离子键
答案:B
解析:离子化合物中可能有共价键,但共价化合物中一定不含离子键;Na2O2中存在非极性键,NH4Cl等化合物中存在离子键。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
3.(2020黑龙江大庆实验中学高二检测)下列物质中的离子键最稳定的是( )
A.KCl
B.CaCl2
C.MgO
D.Na2O
答案:C
解析:四个选项中涉及的阴离子为Cl-、O2-,阳离子有K+、Ca2+、Mg2+、Na+,电荷最多而半径最小的阴离子和阳离子分别是O2-、Mg2+,则MgO中的离子键最强。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
4.(2020安徽安庆一中高二检测)某元素基态原子的最外层电子排布式为ns1,当它跟卤素结合时形成的化学键( )
A.一定是共价键
B.一定是离子键
C.可能是共价键,也可能是离子键
D.一定是极性共价键
答案:C
解析:基态原子的最外层电子排布式为ns1的元素有H、Li、Na、K、Rb、Cs等,卤素有F、Cl、Br、I等,故两种元素结合时形成的化学键可能是共价键(如HF),也可能是离子键(如NaF)。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
5.氮化钠(Na3N)是科学家制备的一种重要的化合物,它与水作用可产生NH3。请回答下列问题:
(1)Na3N的电子式为
,该化合物由 键形成。?
(2)Na3N与盐酸反应生成两种盐,这两种盐的化学式及其中所含化学键类型(填“离子键”或“共价键”)分别为:
①化学式 ,化学键类型
;?
②化学式 ,化学键类型
。?
(3)Na3N与水的反应属于 (填基本反应类型)。?
(4)比较Na3N中两种粒子的半径:r(Na+)
(填“>”“=”或“<”)r(N3-)。?
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:(1)离子
(2)①NaCl 离子键 ②NH4Cl 离子键、共价键
(3)复分解反应 (4)<
解析:(1)根据Na3N的电子式可知,Na3N是由Na+和N3-以离子键结合而成的。
(2)Na3N与盐酸反应生成NaCl和NH4Cl。其中,NaCl中含离子键;NH4Cl中含离子键、共价键。
(3)Na3N与水反应生成NaOH和NH3,该反应属于复分解反应。
(4)Na+和N3-的核外电子层结构相同,但Na+的质子数大于N3-,故r(Na+)