2024届高考化学一轮复习专题5第23讲微粒间作用力基础学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题5第23讲微粒间作用力基础学案，共23页。
化学键 电子式
1．化学键及类型
2．共价键
(1)共价键类型
①原子间的连接有且仅有一个键是σ键，原子间有多重键时，其中只有一个键是σ键，其余为π键；②相同元素间形成的共价键是非极性键，不同元素间形成的共价键是极性键；③从形成方式看，由一个原子提供孤电子对，另一个原子提供空轨道，相互共用形成的键为配位键，从形成键的结果看，原子形成的配位共价键数＝原子形成的共价键数－(8－该原子的最外层电子数)。
(2)键参数对分子性质的影响
①键能越大，键长越短，分子越稳定。
②
3．三种化学键的比较
4．化学键的表示方法——电子式
(1)概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。
(2)原子式书写常见的6大误区
(3)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物
如NaCl： 。
②共价化合物
如HCl：。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)所有物质中都存在化学键。( )
(2)AsH3的电子式：。( )
(3)某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键。( )
(4)共价键的成键原子只能是非金属原子。( )
(5)共价键键长是成键的两个原子半径之和。( )
(6)所有的共价键都有方向性。( )
(7)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。( )
(8)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√
2．某有机物的键线式为，设NA是阿伏加德罗常数的值，该1 ml 有机物分子中含σ键数目________，π键数目________。
[答案] 22NA 4NA
化学键与物质类别的关系
1．现有下列物质：①NaCl ②Na2O ③Na2O2 ④NaOH ⑤AlCl3 ⑥H2O ⑦N2 ⑧NH4Cl ⑨CO2 ⑩H2O2
(1)只含离子键的物质有________(填序号，下同)，只含共价键的物质有________。
(2)属于离子化合物的有________，其中含非极性键的离子化合物有________，含有非极性键的共价化合物有________。
[答案] (1)①② ⑤⑥⑦⑨⑩ (2)①②③④⑧ ③ ⑩
判断离子化合物和共价化合物的三种方法
共价键的分类及σ、π键的计算
2．维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用。该物质的结构简式如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值，以下关于维生素B1的说法正确的是( )
A．只含σ键和π键
B．既有共价键又有离子键
C．只有极性键没有非极性键
D．1 ml 维生素B1分子中含π键5NA，σ键28NA
B [由结构简式可知，分子中有单键和双键，所以存在σ键和π键，同时分子中还含有阴、阳离子，存在离子键，故A错误；根据A项分析，该物质含有共价键，还含有离子键，故B正确；由同种元素的原子形成的共价键为非极性键，由不同种元素的原子形成的共价键为极性键，该有机物中碳原子之间形成的为非极性键，故C错误；1 ml B1有34NA个σ键，故D错误。]
3．(1)1 ml [Cu(NH3)4]2＋中σ键数目为________(设NA为阿伏加德罗常数的值，下同)。
(2)1 ml 中σ键、π键数目分别为________、__________。
[答案] (1)16NA (2)8NA 2NA
4．Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是______________________
___________________________________________________________________。
[答案] Ge的原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p­p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键
σ、π键深化理解
(1)成键原子半径越大，π键越难形成，如Si、O难形成双键。
(2)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致两者的稳定性不同，一般σ键比π键稳定，但N2中π键较稳定。
(3)配位键也属于σ键。
共价键的三个参数
键角比较的三种思维模板
(1)杂化轨道s成分越多，键角越大，sp>sp2>sp3。
(3)在同一分子中，π键电子斥力大，键角大，如。
5．下列说法正确的是( )
A．键角：BF3>CH4>H2O>NH3
B．分子或离子中键角：H2O孤电子对和成对电子对间的排斥力>成对电子对间的排斥力，所以键角：H2OO，原子半径越大，键长越长，所以键长：C—H>N—H>O—H，故D错误。]
6．比较下列分子中键角大小(用“>”或“ > (2)< < (3)> > (4)<
N===N>N—N
B．H(g)＋Cl(g)===HCl(g) ΔH＝－431 kJ·ml－1
C．H—N键的键能小于H—Cl键的键能，所以NH3的沸点高于HCl
D．2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g) ΔH＝－202 kJ·ml－1
C [A项，氮氮三键键长小于氮氮双键键长小于氮氮单键键长，键长越短，键能越大，所以键能：N≡N>N===N>N—N，正确；B项，H(g)＋Cl(g)===HCl(g)的焓变为H—Cl键的键能的相反数，则ΔH＝－431 kJ·ml－1，正确；C项，NH3的沸点高于HCl是由于NH3能形成分子间氢键，而HCl不能形成分子间氢键，错误；D项，2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)的ΔH＝6E(N—H)＋3E(Cl—Cl)－E(N≡N)－6E(H—Cl)＝－202 kJ·ml－1，正确。 ]
5．据报道，大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3，下列关于SF5—CF3的说法正确的是( )
A．分子中既有σ键又有π键
B．所有原子在同一平面内
C．CF4与CH4都是正四面体结构
D．0.1 ml SF5—CF3分子中含8 ml电子
C [由分子的组成知各原子均形成单键，即σ键，A错误；S和C原子形成的杂化轨道类型均为立体结构，不是所有的原子都共面，B错误；CF4与CH4都是正四面体结构，C正确；1个SF5—CF3分子所含电子数为94，则0.1 ml SF5—CF3分子中含9.4 ml电子，D错误。]
6．《梦溪笔谈》有记“馆阁新书净本有误书处，以雌黄涂之”。在中国古代，雌黄(As2S3)经常用来修改错字，其结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A．As、S原子的杂化方式均为sp3杂化
B．AsH3的沸点比NH3的低
C．与As同周期且基态原子核外未成对电子数目相同的元素只有V
D．已知As2F2分子中各原子最外层均满足8电子结构，分子中σ键和π键的个数比为3∶1
C [As2S3分子中，As形成3个单键，含有1对未成键电子对，杂化轨道数为4，杂化方式为sp3；S原子形成2个单键，含有2对未成键电子对，杂化轨道数为4，杂化方式也是sp3，故A正确；两者均为分子晶体，沸点高低与相对分子质量的大小有关，但氨气分子间存在氢键导致其沸点高于AsH3的沸点，故B正确；As基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，未成对电子数为3，与其同周期且基态原子核外未成对电子数目相同的元素有V：1s22s22p63s23p63d34s2、C：1s22s22p63s23p63d74s2，故C错误；As2F2分子中各原子最外层均满足8电子结构，则其结构式为F—As===As—F，单键均为σ键，一个双键中有1个σ键、1个π键，分子中σ键和π键的个数比为3∶1，故D正确。]
7．短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W、X 原子的最外层电子数之比为 4∶3，Z 原子比 X 原子的核外电子数多 4。下列说法正确的是( )
A．W、Y、Z 的电负性大小顺序一定是 Z>Y>W
B．W、X、Y、Z 的原子半径大小顺序可能是 W>X>Y>Z
C．Y、Z 形成的分子空间构型可能是正四面体
D．WY2 分子中σ键与π键的数目之比是 2∶1
C [短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外层电子数之比为4∶3，由于最外层电子数不超过8，故W的最外层电子数为4，处于第ⅣA族，X的最外层电子数为3，处于第ⅢA族，原子序数X大于W，故W为C元素，X为Al元素，Z原子比X原子的核外电子数多4，故Z的核外电子数为17，则Z为Cl元素，Y的原子序数大于铝元素，小于氯元素，故Y为Si或P或S元素，据此解答。同主族自上向下电负性逐渐减弱，Y若为Si元素，则电负性：C＞Si，A错误；同周期自左向右原子半径逐渐减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径：Al＞Y＞Cl＞C，B错误；若Y、Z形成的分子为SiCl4，中心原子Si形成4个σ键，无孤电子对，为sp3杂化，是正四面体结构，C正确；WY2分子为CS2，分子结构式为S===C===S，每个双键中含有1个σ键、1个π键，故σ键与π键的数目之比为1∶1，D错误。]
8．X、Y、Z为短周期元素，X原子的质子数等于Z与Y的质子数之和；Z与Y位于同一周期，Y原子核外有3个未成对电子，非金属Z的一种固体单质可导电。回答下列问题：
(1)Y在周期表中的位置是第______周期________族，其原子结构示意图为________；Y与Z之间形成的化学键属于________。
(2)X、Y、Z三种元素中原子半径最大的是________(填元素符号)；X单质既可与盐酸反应，又可溶于氢氧化钠溶液，产生的气体为________(填分子式)，该气体与Y单质反应的化学方程式为___________________________________
____________________________________________________________________。
(3)Z的最高价氧化物的电子式为___________________________________。
[解析] 非金属Z的一种固体单质可导电，Z为C，Z与Y位于同一周期，Y原子核外有3个未成对电子，则可推出Y为N，X原子的质子数等于Z与Y的质子数之和，X为Al。(1)Y为N，位于元素周期表中第二周期ⅤA族，其原子结构示意图为 。(2)比较半径：先看电子层数(电子层数越大，原子半径越大)，再看核电核数(核电核数越小，半径越大)，因此三种元素中，原子半径最大的是Al；Al与盐酸和氢氧化钠反应产生的气体为H2，H2与N2反应的化学方程式为N2＋3H22NH3。(3)Z是C，最高价氧化物为CO2，因此电子式为eq \(O,\s\up6(),\s\d4())Ceq \(O,\s\up6(),\s\d4()) 。
[答案] (1)二 ⅤA (极性)共价键 (2)Al H2 N2＋3H22NH3
(3)
9．a、b、c、d、e、f、g、h是元素周期表前四周期常见元素，且原子序数依次增大，其相关信息如下：a元素原子核外有6种不同运动状态的电子，c元素基态原子中s电子总数与p电子总数相等，d原子半径在同周期元素中最大，e元素基态原子最外层电子排布式为3s23p1，f元素的单质为黄绿色气体，可以制备用于杀菌消毒的消毒液，g元素的＋3价阳离子的3d能级为半充满状态，h元素的常见＋2价阳离子的硫酸盐水溶液呈蓝色，请完成下列各题：
(1)a元素在元素周期表中的位置是________。
(2)b元素和c元素的第一电离能比较，较大的是________(填元素符号)。
(3)b元素氢化物的空间构型是________，其氢化物与其最高价氧化物的水化物化合的产物是________(填化学式)。
(4)f元素基态原子核外电子排布式是________，h元素的基态原子核外价层电子轨道表示式是________。
(5)g元素的基态原子有________对成对电子。
[解析] a元素原子核外有6种不同运动状态的电子，则a为C；e元素基态原子最外层电子排布式为3s23p1，则e为Al；d原子半径在同周期元素中最大，且原子序数小于Al，大于碳，故处于第三周期ⅠA族，则d为Na；c元素基态原子中s电子总数与p电子总数相等，原子序数小于Na，原子核外电子排布为1s22s22p4，则c为O；b的原子序数介于碳、氧之间，则b为N；f元素的单质为黄绿色气体，可以制备用于杀菌消毒的消毒液，f为Cl；g元素的＋3价阳离子的3d能级为半充满状态，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则g为Fe；h元素的常见＋2价阳离子的硫酸盐水溶液呈蓝色，则h为Cu。(1)a为C，a元素在元素周期表中的位置是第二周期ⅣA族；(2)N元素原子2p轨道为半充满稳定状态，能量较低，第一电离能高于O元素；b元素和c元素的第一电离能比较，较大的是N；(3)N元素与H元素形成的最简单化合物为NH3，中心原子N价电子对数为3＋eq \f(5－1×3,2)＝4，有一对孤电子对，分子构型为三角锥形，b元素氢化物的空间构型是三角锥形，其氢化物与其最高价氧化物的水化物HNO3 化合的产物是NH4NO3；(4)F为Cl，是17号元素，f元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5或eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(Ne))3s23p5，h为Cu，h元素的基态原子核外价电子轨
道表示式；(5)g核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，g元素的基态原子有1＋1＋3＋1＋3＋1＋1＝11对成对电子。
[答案] (1)第二周期ⅣA族 (2)N (3)三角锥形 NH4NO3 (4)1s22s22p63s23p5或eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(Ne))3s23p5 (5)11
10．回答下列问题。
(1)下面是某些元素的基态原子的电子排布式，其中不符合构造原理的是________。
a．[Ar]3d54s1 b．[Ar]3d104s1
c．[Ar]3d44s2 d．[Ar]3d2
(2)某基态原子的价电子轨道表示式违背了________原理(或规则)。
(3)只能有H2、HCl不可能有H3、H2Cl等，表明共价键具有________性；σ键是由两个原子p轨道“________”式重叠形成的，π键是由原子p轨道“________”式重叠形成的。
(4)测定分子中含有何种化学键的仪器是______________。
(5)比较键角SO2和COeq \\al(2－,3)的大小，并说明理由：______________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(6)接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大的原因是_________________________________________。
(7)通常氢键用“X—H…Y”表示，如水分子间的氢键表示为O—H…O。将氨气溶于水，则氨分子与水分子之间形成的氢键表示为________________。
[解析] (1)a.[Ar]3d54s1符合洪特规则，但不符合构造原理，a符合题意；b.[Ar]3d104s1符合洪特规则，但不符合构造原理，b符合题意； c．[Ar]3d44s2不符合洪特规则，但符合构造原理，c不符合题意；d.因为3d轨道的能量高于4s，所以[Ar]3d2应为[Ar]4s2，不符合构造原理，d符合题意；(2)某基态原子的价电子轨道表示式，3p轨道上的成单电子，自旋方向不应相反，从而违背了洪特原理或规则；(3)只能有H2、HCl不可能有H3、H2Cl等，表明原子核外有几个未成对电子，就能形成几对共用电子，体现了共价键具有饱和性；σ键电子云的重叠程度大，是由两个原子p轨道“头碰头”式重叠形成的，π键电子云的重叠程度小，是由原子p轨道“肩并肩”式重叠形成的；(4)测定分子中含有何种化学键的仪器是红外光谱仪；(5)SO2和COeq \\al(2－,3)的中心原子都发生sp2杂化，但SO2中的S原子的最外层存在1个孤电子对，则键角SO2比COeq \\al(2－,3)小，理由：SO2和COeq \\al(2－,3)均为sp2杂化(VSEPR模型均为平面三角形)，SO2中的S有一对孤电子对，孤电子对有较大的斥力(孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力)；(6)接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大，则表明此时的水不是以单原子分子形式存在，原因是接近水的沸点的水蒸气中存在着因氢键而形成的缔合分子(H2O)n；(7)N、O元素的非金属性强，且原子半径较小，能与H原子形成氢键，将氨气溶于水，则氨分子与水分子之间形成的氢键表示为O—H…N、N—H…O。
[答案] (1)abd (2)洪特 (3)饱和 头碰头 肩并肩 (4)红外光谱仪 (5)SO2小于COeq \\al(2－,3)，SO2和COeq \\al(2－,3)均为sp2杂化(VSEPR模型均为平面三角形)，SO2中的S有一对孤电子对，孤电子对有较大的斥力(孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力) (6)接近水的沸点的水蒸气中存在着因氢键而形成的缔合分子(H2O)n (7)O—H…N、N—H…O化学键
离子键
共价键
金属键
形成
阴、阳离子之间通过静电作用形成
相邻原子间通过共用电子对(原子轨道重叠)形成
金属离子与自由电子之间强烈的相互作用
特征
无方向性和饱和性
有方向性和饱和性
无方向性和饱和性
表示方
式(电子式)
Na＋[]－
H
—
强弱
比较
阴、阳离子半径的大小、离子所带电荷的多少
键能和键长
金属离子半径的大小及所带电荷的多少
存在
离子化合物(离子晶体)
单质(稀有气体除外)、共价化合物、部分离子化合物
金属单质、合金
内容
实例
误区1
漏写未参与成键的电子
N2的电子式误写为，应写为
误区2
化合物类型不清楚，漏写或多写[ ]及错写电荷数
NaCl误写为Na＋，应写为Na＋[]－；HF误写为H＋[]－，应写为H
误区3
书写不规范，错写共用电子对
N2的电子式误写为或或
误区4
不考虑原子间的结合顺序
HClO的电子式误写为
，应写为
误区5
不考虑原子最外层有几个电子，均写成8电子结构
CHeq \\al(＋,3)的电子式误写为，应写为
误区6
不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写
CaBr2的电子式为
CaC2的电子式为
Ca2＋[]2－
定义
分子间存在着将分子聚集在一起的作用力
特点
①分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点和溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质；
②分子间作用力存在于由共价键形成的多数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。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质，微粒间不存在分子间作用力
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
定义
分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用
形成
条件
除H外，形成氢键的原子通常是N、O、F
存在
氢键存在广泛，如蛋白质分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之间
性质
影响
①分子间存在氢键的物质，其熔、沸点明显高于同族同类物质。如H2O的熔、沸点高于H2S；②氨极易液化，是因为NH3分子间存在氢键；NH3极易溶于水，也是因为NH3分子与H2O分子间易形成氢键；③水结冰时体积膨胀、密度减小，是因为结冰时形成了氢键
化学键
H—N
N≡N
Cl—Cl
H—Cl
键能/(kJ·ml－1)
391
946
328
431