高中化学苏教版 (2019)必修 第一册专题5 微观结构与物质的多样性第二单元 微粒之间的相互作用第二课时导学案

第二课时　共价键　分子间作用力

1．了解共价键的概念及其形成，了解共价化合物的概念。

2．了解有机化合物中碳的成键特点和成键方式。

3．学会用电子式表示共价键以及共价分子；会用结构式表示共价键以及共价分子；会用球棍模型、空间填充模型表示分子结构。

4．知道构成物质的微粒之间存在不同的作用，认识分子间作用力和氢键。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．共价键的形成过程

(1)氯化氢分子的形成过程

①H需获得个电子达到稳定结构，Cl需获得1个电子达到稳定结构。

②H和Cl各提供个电子形成一对共用电子对，使两原子最外电子层都达到稳定结构并产生强烈的相互作用，从而形成了HCl分子。

(2)形象表示

请用电子式表示HCl的形成过程：



用同样的方法表示H2、Cl2的形成过程：

2．共价键

(1)概念

原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用称为共价键。

(2)成键三要素

①成键微粒：原子。

②成键元素：一般是同种的或不同种的非金属元素之间。

③成键条件：成键原子成键前最外层电子未达到饱和状态，通过形成共用电子对，各原子都达到稳定结构。

(3)存在共价键的物质： 绝大多数的非金属单质(如H2、Cl2、N2)、共价化合物(如HCl、H2O、NH3、CO2)、某些离子化合物(如NaOH、NH4Cl、Na2O2)等。

3．共价化合物

(1)概念：相邻的原子之间均以共价键相结合的化合物。

(2)四类常见的共价化合物

①非金属氢化物：如NH3、H2S、H2O等。

②非金属氧化物：如CO、CO2、SO2、SiO2等。

③酸：如H2SO4、HNO3、HCl等。

④大多数有机化合物：如CH4、CH3CH2OH、C12H22O11(蔗糖)等。

⑤其他：SiC、CCl4、BF3、SiF4等。

4．共价分子

(1)概念

原子之间全部以共价键结合的分子叫作共价分子。

(2)共价分子结构的表示方法

①电子式：如H2：，　N2：，

。

②结构式：化学上，常用“—”表示1对共用电子对，如氯分子可表示为Cl—Cl，这种图示叫作结构式。

常见共价分子

　　5.碳原子的成键特点

碳元素位于第二周期ⅣA族，碳原子的电子式为· ·，所以在化学反应中碳原子既不易失去电子，也不易得到电子，通常与其他原子以共价键相结合。

碳原子间连接方式的多样性，是有机化合物种类繁多的原因之一。

[问题探讨]

1．H原子和O原子为什么可以形成H2O或H2O2，而不会形成H3O?

提示：H原子和O原子都是较活泼的非金属元素的原子，在化学反应过程中，都不容易失去电子，都表现出得电子的性质。O原子最外层有6个电子，没有达到8e－的稳定结构，H原子最外层有1个电子，也没有达到2e－的稳定结构。为了达到稳定结构，1个O原子用2个未成对的电子分别与2个H原子的最外层电子形成共用电子对，使H原子达到2e－的稳定结构，使O原子达到8e－的稳定结构。形成过程如下：

2个O原子也可以各提供1个未成对电子形成1对共用电子对，此时每个O原子均达到7e－的结构，并没有达到8e－的稳定结构。每个O原子仍有1个未成对电子，可与H原子的单电子形成共用电子对，达到相应的稳定结构。形成过程如下：

3个H原子可以提供3个未成对电子，如果与1个O原子共用，则O原子无法形成8e－的稳定结构，所以不会形成H3O分子。

2．从原子结构的角度分析：

(1)为什么碳原子易形成共价键？且形成4个？

(2)稀有气体分子为什么不能形成双原子分子？

提示：(1)因为碳原子最外层有4个电子，既不易失电子，也不易得电子，通常与其他原子以共价键相结合。碳原子最外层的4个电子，可以与其他原子分别形成4对共用电子对，达到8电子稳定结构，故易形成4个共价键。

(2)稀有气体元素最外层电子数已达到稳定结构，不易得到或失去电子，不能形成双原子分子。

3．共价化合物中一定含有共价键，含有共价键的化合物一定是共价化合物吗？

提示：不一定，某些离子化合物(如NaOH、NH4Cl等)中既含有离子键，也含有共价键。

4．(1)有下列物质：He、N2、CaO，CH4、Na2S、KOH、NaHCO3、Na2O2、NH4Cl、MgCl2。

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)将NaHSO4溶于水，电离方程式为_________________________________________

________________________________________________________________________；

NaHSO4在熔融状态下存在的离子为________________________________________。

(3)设计实验证明NaCl为离子化合物：________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：(1)①N2、CH4

②CaO、Na2S、MgCl2

③KOH、NaHCO3、Na2O2、NH4Cl

④CH4

⑤CaO、Na2S、KOH、NaHCO3、Na2O2、NH4Cl、MgCl2

(2)NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO　Na＋、HSO

(3)将连接石墨电极和灯泡(或电流表)的导线与直流电源相连，然后将石墨电极插入熔融的NaCl中，灯泡亮(或电流表指针偏转)，证明NaCl为离子化合物

1．共价键与离子键的比较

2．离子化合物与共价化合物的比较

[名师点拨]

判断离子化合物和共价化合物的方法

(1)由化学键类型判断

只含有共价键的化合物是共价化合物，只含离子键或既含离子键又含共价键的化合物是离子化合物。

(2)由化合物类型判断

①活泼金属的氧化物(含过氧化物)和氢化物、强碱和大多数盐(少数盐如AlCl3、BeCl2等除外)属于离子化合物。

②非金属氧化物、非金属氢化物、含氧酸、多数有机化合物、少数盐(如AlCl3、BeCl2)属于共价化合物。

(3)由组成元素判断

一般含金属元素或NH的化合物是离子化合物(AlCl3、BeCl2等少数物质除外)，如NH4Cl、NH4HCO3、Ca(OH)2、KClO3等；只由非金属元素构成的化合物(铵盐等除外)属于共价化合物。

1．下列有关化学键的叙述正确的是(　　)

A．离子化合物中一定有离子键

B．含有共价键的化合物一定是共价化合物

C．非金属元素组成的化合物中只含共价键

D．单质分子中都存在化学键

解析：选A　离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键，A正确；含有共价键的化合物可能是离子化合物，如NaOH，B错误；非金属元素形成的物质中不一定只含共价键，可能含有离子键，如NH4Cl，C错误；稀有气体分子中不存在化学键，D错误。

2．下列物质中，既有离子键又有共价键的是(　　)

A．NaCl　　　B．CO2　　　C．NaOH　　　D．H2

解析：选C　氯化钠是由Na＋和Cl－通过离子键形成的，只有离子键，A选项不符合题意。二氧化碳是由C原子和O原子通过共价键形成的共价化合物，只有共价键，B选项不符合题意。氢氧化钠是由Na＋和OH－构成的，OH－中的H原子和O原子之间是通过共价键结合而成的，C选项符合题意。H2是由两个H原子之间共用1对电子形成的，只有共价键，D选项不符合题意。

3．下列化学用语正确的是(　　)

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．用电子式表示氯化氢分子的形成过程：

解析：选A　Cl原子只能形成一对共用电子对，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N⋮⋮N，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C，故C错误；氯化氢是共价化合物，不存在离子键，氢原子与氯原子之间形成1对共用电子对，氯原子最外层有7个电子，氯化氢分子的形成过程：H·＋·―→H，故D错误。

4．下列表述正确的是(　　)

A．H2O2的电子式：

B．Cl原子的结构示意图：

C．氮气的结构式：

D．CO2的空间填充模型：

解析：选B　H2O2是共价化合物，其电子式为

，A选项错误；Cl原子的核电荷数＝核外电子数＝17，该原子结构示意图表示氯原子，B选项正确；氮氮原子间形成3对共用电子对，结构式为，C选项错误；由于碳原子半径大于氧原子半径，所以CO2的空间填充模型为，D选项错误。

1．分子间作用力

(1)概念

分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，这种作用力称为分子间作用力。

(2)对物质性质的影响

分子间作用力是影响物质熔、沸点和溶解性的重要因素之一。一般说来，分子间作用力越强，物质熔、沸点越高。

2．氢键

(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，比分子间作用力强。

(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在固态时的密度小于液态时的密度。

[问题探讨]

1．物质熔、沸点与分子间作用力有什么关系？

提示：一般说来，结构、组成相似的物质，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，物质熔、沸点也升高。如F2<Cl2<Br2<I2、CH4<SiH4<GeH4<SnH4。

2．已知卤族元素氢化物的沸点变化图如下：

为什么HF在同族氢化物中相对分子质量最小，但沸点最高？

提示：因为HF分子间存在氢键。同理，因为H2O与H2O、NH3与NH3分子间存在氢键。H2O、NH3在同族氢化物中相对分子质量最小但沸点也反常的高，即H2S< H2Se <H2Te <H2O、PH3 <AsH3<NH3。

3．哪些现象能说明分子间存在作用力？

提示：物质从固态转变为液态或气态，或从液态转变为气态时，要吸收能量；在降低温度、增加压强时，气体能够凝结成液态或固态，都能说明分子间存在作用力。

4．有下列变化：①I2升华　②烧碱熔化　③NaCl溶于水　④HCl溶于水　⑤O2溶于水　⑥Na2O2溶于水

(1)上述变化，未发生化学键破坏的是________(填序号，下同)。

(2)仅发生离子键破坏的是________。

(3)仅发生共价键破坏的是________。

(4)既发生离子键破坏，又发生共价键破坏的是________。

提示：(1)①⑤　(2)②③　(3)④　(4)⑥

化学键、分子间作用力与氢键的比较

1．共价键、离子键和分子间作用力是构成物质的微粒间的不同作用方式。下列物质中，存在分子间作用力和共价键的是(　　)

A．干冰 B．氯化钠

C．氢氧化钠 D．金刚石

解析：选A　存在分子间作用力的物质是以分子形式存在的，主要包括大部分非金属单质和大部分共价化合物。金刚石是以原子形式存在的，NaCl和NaOH是离子化合物，干冰是以分子形式存在的，并且分子内碳原子和氧原子以共价键结合。

2．离子键、共价键和分子间作用力是构成物质的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；氯化钠只含有离子键；氢氧化钠含有离子键和共价键；碘含有共价键和分子间作用力。

3．下列物质与相应的作用方式组合正确的是(　　)

解析：选C　干冰是固态的二氧化碳，属于共价化合物，CO2分子内存在的是C原子与O原子之间的共价键，CO2分子间是通过分子间作用力结合的，A选项错误。氯化钠是由Na＋和Cl－结合而成的离子化合物，只存在离子键，B选项错误。氢氧化钠是由Na＋和OH－结合而成的离子化合物，所以存在离子键，而OH－属于原子团，H原子和O原子之间通过共价键结合，C选项正确。氩是稀有气体，属于不含任何化学键的物质，分子与分子之间通过分子间作用力结合，D选项错误。

4．现有如下各种说法：

①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合

②金属和非金属化合时一定形成离子键

③离子键是阳离子、阴离子间的相互吸引力

④根据电离方程式：HCl===H＋＋Cl－，判断HCl分子里存在离子键

⑤H2分子和Cl2分子的反应是H2、Cl2分子里共价键发生断裂形成H、Cl，而后H、Cl形成共价键的过程

上述各种说法正确的是(　　)

A．①②⑤ B．①⑤

C．⑤ D．③④

解析：选C　水分子内氢、氧原子间以化学键相结合，水分子之间氢、氧原子间主要以氢键相结合；金属与非金属化合时也可能形成共价键，如AlCl3就是以共价键形成的共价化合物；离子键是阴、阳离子间的静电作用，包括静电引力和静电斥力；HCl在水中可全部电离成离子，但分子内是以共价键结合的。 

[分级训练·课课过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下列说法正确的是(　　)

A．一切物质中都存在化学键

B．含有共价键的物质是共价化合物

C．由非金属元素组成的化合物是共价化合物

D．两种非金属元素原子间不可能形成离子键

解析：选D　稀有气体中无化学键，A错误；含有共价键的物质可能是单质、共价化合物或离子化合物，B错误；NH4Cl是由非金属元素组成的，它是离子化合物，不是共价化合物，C错误；两种非金属元素原子间只能形成共价键，不可能形成离子键，D正确。

2．下列物质只含有共价键的是 (　　)

A．NaCl、HCl、H2O、NaOH

B．Cl2、Na2S、HCl、SO2

C．HBr、CO2、H2O、CS2

D．Na2O2、H2O2、H2O、O3

解析：选C　NaCl、NaOH、Na2S、Na2O2都是离子化合物，都存在离子键。

3．反应2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2可用于呼吸面具，下列表示反应中相关微粒的化学用语不正确的是(　　)

A．中子数为8的碳原子：

B．Na＋的结构示意图：

C．CO2的结构式：O===C===O

D．Na2O2 的电子式：

解析：选D　中子数为8的碳原子，质量数为6＋8＝14，符号为 C，故A正确；Na＋是由钠原子失去一个电子形成的，其结构示意图：，故B正确；CO2是直线型结构，其结构式：O===C===O，故C正确；Na2O2是由钠离子和过氧根离子组成的，其电子式应写成阴、阳离子形式：，故D错误。

4．关于氢键，下列说法不正确的是(　　)

A．HF的沸点比HCl的沸点高是由于HF分子间存在氢键

B．水在结冰时体积膨胀，是由于水分子之间存在氢键

C．NH3的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键

D．在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键

解析：选C　氢键是某些氢化物(如NH3、H2O、HF等)分子间存在的比分子间作用力稍强的作用力。它的存在使氢化物的熔、沸点相对较高，因此HF的沸点高是由氢键所致；水在结冰时体积膨胀是由于水分子大范围的以氢键相互连结，形成相对疏松的晶体，从而在结构上有许多空隙，造成体积膨胀；氨分子和水分子之间主要是以氢键结合的，故A、B、D选项正确；NH3的稳定性取决于N—H键，而不是氢键，故C不正确。

5．根据要求回答下列问题：

①CaBr2　②H2O　③NH4Cl　④H2O2　⑤Na2O2　

⑥Ca(OH)2　⑦HClO　⑧Al

(1)只含有离子键的是________(填序号，下同)。

(2)含有共价键的离子化合物是________，其中含有非极性共价键的物质的电子式为__________________。

(3)属于共价化合物的是________。

(4)熔融状态下能导电的化合物是________。

(5)熔融状态下和固态时都能导电的物质是________。

(6)用电子式表示H2O的形成过程：________________________________________________________________________。

解析：NH4Cl是离子化合物，加热时易分解，故没有熔融状态。

答案：(1)①　(2)③⑤⑥　

(3)②④⑦　(4)①⑤⑥　(5)⑧