2021届高考化学（江苏专用）一轮教师用书：专题5第3单元　微粒之间的相互作用与物质的多样性

第三单元　微粒之间的相互作用与物质的多样性

微粒之间的相互作用

1．化学键及其分类

(1)化学键是指使离子或原子相结合的作用力，包括离子键和共价键。

(2)离子键与共价键

①离子键：带相反电荷离子之间的相互作用。

②共价键：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。

③二者比较

[补短板]

(1)离子键中的“静电作用”既包括静电吸引力又包括静电排斥力。(2)物质中并不一定都存在化学键，如He等稀有气体分子。(3)由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键，如AlCl3中Al—Cl键为共价键。(4)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键，如NH4Cl等。

2．离子化合物和共价化合物的比较

[补短板]

熔融状态下进行导电性实验，能导电的化合物属于离子化合物；反之为共价化合物。如AlCl3熔化不导电，为共价化合物。

3．化学键与化合物的关系

(1)离子化合物中一定含离子键，可能含非极性键和极性键。

(2)共价化合物一定含极性键，可能含非极性键，一定不含离子键。

(3)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。

(4)既有离子键又有极性共价键的物质，如NaOH、K2SO4等。既有离子键又有非极性共价键的物质，如Na2O2等。

(5)物质中不一定均存在化学键，如氖气。

4．分子间作用力——范德华力与氢键

(1)定义：把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力。

(2)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，微粒之间不存在分子间作用力。

(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。

(4)氢键：分子间存在氢键的物质(如H2O、HF、NH3)在同族氢化物中熔、沸点反常的高，如H2O>H2S，HF>HCl。

5．化学键对物质性质的影响

(1)对物理性质的影响

①金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。

②NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。

(2)对化学性质的影响

①N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2性质很稳定。

②H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。

[基础判断]

正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键。 (　　)

(2)Na2O2中只存在Na＋与O间的离子键。 (　　)

(3)H2O的沸点比H2S的高，说明H—O键比H—S键强。 (　　)

(4)NaHSO4熔化电离方程式为NaHSO4===Na＋＋HSO。 (　　)

(5)SiO2的熔点比CO2(干冰)的高的理由是因为二者中化学键强弱不同。 (　　)

(6)H2O2、C2H4、N2H4分子中均既含极性键又含非极性键。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√

[知识应用]

现有以下物质：

①NaCl　②Na2O　③Na2O2　④NaOH　⑤H2SO4

⑥H2O　⑦N2　⑧(NH4)2CO3　⑨CO2　⑩H2O2

⑪Ne　⑫C2H4

(1)只含离子键的物质有________，只含共价键的物质有________，不含化学键的有________。

(2)属于离子化合物的有________；其中含有非极性键的是________，其中含有极性键的是________。

(3)属于共价化合物的有________；其中含有非极性键的是________。

[答案]　(1)①②　⑤⑥⑦⑨⑩⑫　⑪

(2)①②③④⑧　③　④⑧

(3)⑤⑥⑨⑩⑫　⑩⑫

◎命题点1　化学键与化合物类型的判断

1．(2019·滨州模拟)X、Y为两种短周期元素，其原子的最外层电子数分别是1和6，则X、Y两种元素形成的常见化合物或者离子不可能是(　　)

A．只含极性键的共价化合物

B．含非极性键的共价化合物

C．阴阳离子个数之比为1∶1的离子化合物

D．含非极性键的离子化合物

C　[由题意可知，X可能为H、Li、Na，Y可能为O、S，故X、Y形成的化合物有H2O、H2O2、H2S、Na2O2、Na2O、Na2S等。]

2．(2019·日照模拟)2017年1月，南京理工大学胡炳成教授团队成功合成世界上首个全氮阴离子盐，全氮阴离子化学式为N。下列关于全氮阴离子盐的说法不正确的是(　　)

A．每个N含有36个电子

B．全氮阴离子盐为离子化合物

C．全氮阴离子盐既含离子键又含共价键

D．全氮阴离子盐可能属于非电解质

D　[全氮阴离子盐为离子化合物，不可能属于非电解质。]

◎命题点2　物质变化与化学键变化的关系

3．下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是(　　)

A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

B．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

C．H2O＋Cl2HClO＋HCl

D．NH4Cl＋NaOH===NaCl＋NH3↑＋H2O

A　[A项，反应中既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成，正确；B项，该反应中没有非极性键的断裂和形成，错误；C项，该反应中没有离子键的断裂和形成，也没有非极性键的形成，错误；D项，该反应中没有非极性键的断裂和形成，错误。]

4．我国科学家研制出的新型高效光催化剂能利用太阳能分解水制取氢气，主要过程如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．与电解相比，光解水过程中消耗的能量较低

B．过程Ⅰ、Ⅱ都要吸收能量

C．过程Ⅱ既有极性键形成，又有非极性键形成

D．利用膜分离技术分离氢气和氧气具有良好的应用前景

D　[化学反应过程中的能量变化由反应物总能量与生成物总能量的相对大小决定，因此光解水和电解水消耗的能量相同，A项错误；过程Ⅰ为断裂O—H键，吸收能量，过程Ⅱ形成H—H键和O—O键，放出能量，B项错误；过程Ⅱ形成H—H键和O—O键，均为非极性键，C项错误；利用膜分离技术分离氢气和氧气具有良好的应用前景，D项正确。]

5．NaCl是我们生活中必不可少的物质，将NaCl晶体溶于水，其溶解过程示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)

图甲　　　　　　图乙

A．对比甲、乙两图，图甲中水合b离子的结构示意图不科学

B．图中a离子为Na＋、b离子为Cl－

C．氯化钠晶体中存在离子键和分子间作用力

D．水分子对氯化钠晶体表面离子的作用不可能克服离子键的作用

A　[NaCl在溶液中电离出Na＋和Cl－，Na＋含有2个电子层、Cl－含有3个电子层，则离子半径Cl－>Na＋，根据图示可知，a离子为Cl－、b离子为Na＋，B项错误；b离子为Na＋，带正电荷，应该吸引带负电荷的氧，故图甲中水合b离子的结构示意图不科学，A项正确；氯化钠晶体中只存在Na＋和Cl－之间的离子键，不存在分子间作用力，C项错误；结合题图知，在水分子作用下，氯化钠中的钠离子和氯离子变为水合离子， 克服了离子键的作用，D项错误。]

6．下列熔、沸点大小比较正确的是________(填序号)。

①Cl2>H2　②干冰>SiO2　③金刚石>钠　④二氧化硅>二氧化碳　⑤金刚石<C60　⑥H2O>H2Se　⑦I2>Br2　⑧HCl>HBr　⑨NH3＞PH3　⑩HF＜HCl

⑪H2O＜SO2　⑫正丁烷＞异丁烷

[答案]　①③④⑥⑦⑨⑫

[题后链接]　物质熔化、溶解时化学键的变化

(1)离子化合物的溶解或熔化过程

离子化合物溶于水或熔化后均电离出自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。

(2)共价化合物的溶解过程

①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2和SO2等。

②有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生电离，形成阴、阳离子，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。

③有些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。

物质的多样性——同素异形体与晶体类型

1．同素异形现象

(1)同素异形现象指同一种元素能够形成几种不同单质的现象，这些单质互称为该元素的同素异形体。

(2)碳元素的同素异形体

①金刚石：晶体中每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成空间网状结构。

②石墨：晶体为层状结构，层内碳原子间以共价键结合，层内形成平面六边形排列的平面网状结构，层间碳原子间存在分子间作用力。

③C60：分子是由60个碳原子形成的封闭笼状结构分子，人们称为“足球烯”。

(3)常见的同素异形体：①O2与O3；②白磷与红磷等。

2．不同类型的晶体

(1)晶体：具有规则的几何外形，是其内部构成微粒有规则排列的结果。

(2)构成晶体的微粒可以是分子、离子、原子。

(3)分类：晶体分为分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。

(4)四种晶体类型的比较

注意：晶体的导电性分析

(1)分子晶体不导电、熔化不导电，但溶于水可能导电，如NH3。

(2)离子晶体不导电，熔化或溶于水导电。

(3)原子晶体一般不导电，熔化不导电。

(4)金属晶体导电，熔化也导电。

◎命题点1　同素异形体的判断

1．据有关媒体报道，最近意大利一所大学的科学家使用普通的氧分子和带正电的氧离子制造出了一种新型氧分子，并用质谱仪探测到了它的存在，这种新型氧分子是由4个氧原子构成的。下列有关这种新型氧分子的叙述正确的是 (　　)

A．在相同条件下，该气体的密度与O3相同

B．等质量时所含的氧原子数比O3的多

C．是除O2、O3外的又一种氧的同素异形体

D．该分子转化为O3或O2的变化为物理变化

[答案]　C

2．(2019·贵阳模拟)随着科学技术的发展，科学家在宇宙深处发现了H3分子，同时在其他领域合成了如N5、O4、C60等新物质。关于上述物质的有关说法中，正确的是(　　)

A．O2与O4属于同位素

B．C60的摩尔质量为720

C．H2与H3属于同素异形体

D．多数时候N5带有正电荷，以N的形式存在，N中含有36个电子

C　[A项，O2、O4属于同素异形体，错误；B项，摩尔质量有单位，错误；D项，该微粒为N5失去电子形成的阳离子，所以含电子数为34，错误。]

◎命题点2　不同晶体的判断与性质比较

3．共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。下列晶体：①Na2O2　②SiO2　③NH4Cl　④金刚石  ⑤NaCl　⑥白磷中，含有两种作用力的是   (　　)

A．①②③　　　 B．①③⑥

C．②④⑥    D．①②③⑥

B　[过氧化钠中含Na＋和过氧根之间形成的离子键，而过氧根内部是共价键；SiO2中只含有极性共价键；NH4Cl中铵根和Cl－间形成的是离子键，NH内部是共价键；金刚石中只含有非极性共价键；NaCl中只含有离子键；白磷为P4分子，P原子间存在非极性共价键，分子间存在范德华力。含有两种作用力的有三种：Na2O2、NH4Cl和白磷。]

4．自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是   (　　)

A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱

B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大

C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电

D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小

C　[离子晶体中含有离子键，离子键在熔融状态下能够被破坏，电离出自由移动的阴、阳离子，所以离子晶体在熔融状态下能够导电，这是判断某晶体是否为离子晶体的实验依据。]

5．比较下列各组熔点大小(用“＞”“＜”表示)。

(1)干冰________二氧化硅。

(2)H2O________H2Se________H2S。

(3)金刚石________NaCl。

(4)Cl2________F2。

(5)NH3________PH3。

(6)Na________Mg________Al。

[答案]　(1)＜　(2)＞　＞　(3)＞　(4)＞　(5)＞　(6)<　<

结构型化学用语的规范书写

——微观探析与模型认知

最新考试大纲明确要求考生：“熟记并正确书写常见元素的名称、符号、离子符号；掌握原子结构示意图、电子式、分子式、结构式和结构简式等表示方法”。所以对“一图五式”的强化，符合学科素养和考试说明的要求，是学生规范答题的重要一环。 体现了“微观探析与模型认知”的核心素养。

1．结构示意图

2．电子式

(1)电子式

在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的最外层电子的式子。

(2)用电子式表示化合物的形成过程

①离子化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可以合并，右边是离子化合物的电子式，中间用“―→”连接。如NaCl：。

②共价化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可合并，右边是共价化合物的电子式，中间用“―→”连接。

如NH3：。

3．结构式

用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。结构式用—、===、≡分别表示1、2、3对共用电子，结构式可以在一定程度上反映真正的分子结构和性质，但不能表示空间构型，如甲烷分子是正四面体，而结构式为，但不能认为碳原子和四个氢原子却都在同一平面上。

说明：对于复杂的有机物，结构式可简化为结构简式或示性式等。

题型1　常见化学用语的正误判断

1．(2018·江苏高考)用化学用语表示NH3＋HCl===NH4Cl中的相关粒子，其中正确的是 (　　)

[答案]　C

2．(2019·昆明摸底调研测试)下列化学用语表示正确的是(　　)

[答案]　B

题型2　电子式的书写

3．书写下列物质的电子式：

(1)Mg________，S________。

(2)Na＋________，Cl－________，NH________，H3O＋________，OH－________，—OH________，—NH2________，SCN－________。

(3)Cl2________，N2________。

(4)Na2S________，Na2O2________，NaOH________，NH4Cl________，NaH________，CaF2________。

(5)NH3________，CO2________，CH3Cl________，H2O2________，C2H4________，PCl3________，CS2________，HCN________。

(6)化合物乙的球棍模型为“”，写出乙的电子式：________。

[答案]　

4．用电子式表示下列物质的形成过程：

(1)MgBr2：____________________________________。

(2)H2O：_________________________________________。

(3)H2：__________________________________________。

(4)Na3N：_________________________________________。

[答案]　

5．下列粒子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构的是________(填序号)。

①BF3　②NCl3　③H3O＋　④SiCl4　⑤PCl3　⑥PCl5　⑦NO2　⑧XeF4　⑨SO2　⑩HClO　⑪N2　⑫N2H4　⑬CO2

[答案]　②④⑤⑪⑬

题型3　共价分子结构式、结构简式和空间构型名称书写

6．(1)CH4、NH3、H2O2、N2H4的结构式分别为

________________、________________、________________、________________。

(2)乙酸的结构式为____________________，结构简式为________________；次氯酸的结构式为_______________________。

(3)乙烯、乙醇的结构简式分别为__________________、______________。

(4)苯、硝基苯的结构简式分别为________________ 、________________。

(5)葡萄糖的分子式为____________，结构简式为

____________。

(6)CO2、H2O、CH4、NH3的空间构型分别为__________、______________、______________、______________。

(7)淀粉的分子通式为________，聚乙烯的结构简式为________。

[答案]　

1．下列说法正确的是________(填序号)。

(1)(2019·全国卷Ⅱ)48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA

(2)(2018·全国卷Ⅱ)常温常压下，124 g P4中所含P—P键数目为4NA

(3)(2018·全国卷Ⅲ)1 mol乙烷和1 mol乙烯中，化学键数相同

(4)(2015·全国卷Ⅱ)60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA

(5)(2015·全国卷Ⅰ)N和P不能存在于同一离子化合物中

(6)(2015·全国卷Ⅱ)氢与硫、氯、钾3种元素均能形成共价化合物

(7)(2015·全国卷Ⅱ)钾与氢、硫、氯3种元素均能形成离子化合物

[答案]　(1)(7)

2．(1)(2016·全国卷Ⅱ)联氨(N2H4)的电子式为________________，其中氮的化合价为________。

(2)(2015·全国卷Ⅰ)硼氢化钠(NaBH4)的电子式为________________________。

(3)(2014·全国卷)光气的化学组成为COCl2，每个原子均达到8电子稳定结构，其电子式为________。

[答案]　

3．(2019·全国卷Ⅰ)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半，下列叙述正确的是(　　)

A．WZ的水溶液呈碱性

B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z

C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸

D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构

C　[W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第2或第3周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则Z核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，Z核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为Cl元素。Y能与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。A项，WZ为NaCl，其水溶液呈中性，错误；B项，元素非金属性：Cl>P>Si，错误；C项，P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸，正确；D项，P原子最外层有5个电子，与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构，错误。]

4．(2018·全国卷Ⅱ，T10)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是(　　)

A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物

B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键

C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构

D．W的氧化物对应的水化物均为强酸

A　[根据W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体，可知该气体为NO2，因原子序数递增可知W和X分别为N元素和O元素；结合Y的周期数是族序数的3倍，且Y为短周期元素，则Y只能为Na元素；根据Z原子最外层的电子数与W原子的电子总数相同，且Z为短周期元素可知Z为Cl元素。

O能与N形成NO、NO2、N2O5等化合物，O与Na能形成Na2O和Na2O2，O与Cl能形成ClO2、Cl2O7等化合物，A项正确；Na与N、Cl形成的化合物只含离子键，而Na与O形成的Na2O2中既含离子键又含共价键，B项错误；N3－、O2－、Na＋均含10个电子，而Cl－含18个电子，C项错误；N元素的最高价氧化物对应的水化物HNO3为强酸，而该选项中没有指明是N元素的最高价氧化物对应的水化物，D项错误。]