新教材高考化学一轮复精品讲义第13讲原子结构化学键（含解析）

这是一份新教材高考化学一轮复精品讲义第13讲原子结构化学键（含解析），共19页。

第13讲 原子结构 化学键
【学科核心素养】
1.宏观辨识与微观探析：能从离子或原子结构示意图等不同层次认识原子的结构以及核外电子的排布规律，能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。能从不同层次认识分子的构型，并对共价键进行分类，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认知：能运用原子结构模型解释化学现象，揭示现象的本质与规律。能运用构造原理
和能量最低原理揭示元素原子核外电子排布规律。认识共价键的本质及类型，能多角度、动态地分析分子
的空间结构及性质，并运用相关理论解决实际问题。
3.科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与原子结构有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
【核心素养发展目标】
1.掌握元素、核素、同位素、相对原子质量、相对分子质量、原子构成、原子核外电子排布的含义。
2.掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3.掌握1～18号元素的原子结构示意图的表示方法。
4.了解化学键的定义。
5.了解离子键、共价键的形成。
6.掌握电子式的表示方法。
本部分内容是高考的常考点，高考中常以选择题型出题。考查原子(离子)的结构及微粒间的数量关系，也常考查对元素、核素、同位素概念的理解以及结合元素周期表的推断等。
【知识点解读】
知识点一 原子结构、同位素
1．原子结构
(1)原子的构成粒子

(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数。
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数。如Mg2＋的核外电子数是10。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数。如Cl－的核外电子数是18。
(3)一个信息丰富的符号

【特别提醒】
①原子中不一定都含有中子，如H中没有中子。
②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
③易失去1个电子形成＋1价阳离子的不一定是金属原子，如氢原子失去1个电子形成H＋。
④形成稳定结构的离子最外层不一定是8个电子，如Li＋为2个电子稳定结构。
2．核素、同位素
(1)概念辨析

(2)同位素的特征
①相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般不变。
(3)同位素的“六同三不同”

(4)常见的重要核素及其应用
核素
U
C
H(D)
H(T)
O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
(5)元素、核素、同位素的联系与区别
①现行元素周期表已发现的元素有118种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于118种。
②不同核素可能具有相同的质子数，如H、H；也可能具有相同的中子数，如C、O；也可能具有相同的质量数，如C、N。
③同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。
④同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢的三种同位素形成的单质有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT，他们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。
⑤同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有H2O(普通水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他们的相对分子质量不同，物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。
知识点二 核外电子排布
1.核外电子排布
(1)核外电子排布规律
核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。
①每层最多容纳的电子数为2n2个。
②最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
③次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。
【特别提醒】核外电子排布的几条规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，如M层不是最外层时，最多能容纳18个电子，当M层为最外层时，最多容纳8个电子。
(2)最外层电子数与元素性质的关系
①稀有气体元素原子最外层已排满8个电子(He排满2个)，既不易得到电子又不易失去电子，通常表现为0价。
②金属元素原子最外层电子数一般小于4，常易失去最外层电子，形成8电子或2电子(如Li＋)稳定结构的阳离子，在化合物中显正化合价。
③非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4，易得到电子或形成共用电子对，达到最外层8电子稳定结构，在化合物中既显正价又显负价(F无正价)。
2．原子结构示意图

如Mg2＋结构示意图为
Cl－结构示意图为
3．常见的“10电子”、“18电子”粒子
(1)常见的“10电子”粒子

(2)常见的“18电子”粒子

4．短周期常见原子的核外电子排布规律
原子核中无中子的原子
H
最外层有1个电子的元素
H、Li、Na
最外层有2个电子的元素
Be、Mg、He
最外层电子数等于次外层电子数的元素
Be、Ar
最外层电子数是次外层电子数2倍的元素

最外层电子数是次外层电子数3倍的元素

最外层电子数是次外层电子数4倍的元素

最子层数与最外层电子数相等的元素
H、Be、Al
最子总数为最外层电子数2倍的元素

次外层电子数是最外层电子数2倍的元素
Li、Si
内层电子总数是最外层电子数2倍的元素
Li、P
知识点三 离子键与共价键
1．化学键
使离子相结合或原子相结合的作用力。根据成键粒子和粒子间的相互作用，可分为离子键和共价键。
2．离子键与共价键
(1)概念
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。
(2)对比
项目
离子键
共价键
非极性键
极性键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键实质
阴、阳离子间的静电作用
共用电子对不偏向任何一方
共用电子对偏向一方原子
形成条件
非金属性强的元素与金属性强的元素经得失电子，形成离子键
同种元素原子之间成键
不同种元素原子之间成键
形成的物质　
离子化合物如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等
非金属单质如H2、Cl2、N2等；某些共价化合物如H2O2或离子化合物如Na2O2
共价化合物如HCl、CO2、CH4或离子化合物如NaOH、NH4Cl
3．化学键类型的判断
(1)从物质构成角度判断

(2)从物质类别角度判断
物质类别
含化学键情况
非金属单质，如Cl2、N2、I2、P4、金刚石等
只有共价键
非金属元素构成的化合物，如H2SO4、CO2、NH3、HCl、CCl4、CS2等
活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如NaCl、CaCl2、K2O等
只有离子键
含有原子团的离子化合物，如Na2SO4、Ba(OH)2、NH4Cl、Na2O2等
既有离子键又有共价键
稀有气体，如Ne、Ar等
没有化学键
【特别提醒】
①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。
②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。
③影响离子键强弱的因素是离子半径和所带电荷数：离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，熔、沸点越高。
4．电子式
(1)电子式的书写
概念：在元素符号周围，用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子
粒子的种类
电子式的表示方法
注意事项
举例
原子
元素符号周围标有价电子
价电子少于4时以单电子分布，多于4时多出部分以电子对分布

阳
离
子
单核
离子符号
右上方标明电荷
Na＋
多核
元素符号紧邻铺开，周围标清电子分布
用“[　]”，并标明电荷

阴
离
子
单核
元素符号周围合理分布价电子及所得电子
用“[　]”，右上方标明电荷

多核
元素符号紧邻铺开，合理分布价电子及所得电子
相同原子不得加和，用“[　]”，右上方标明电荷

单
质
及
化
合
物
离子化合
物
用阳离子电子式和阴离子电子式组成
同性不相邻，离子合理分布

单质及共
价化合物
各原子紧邻铺开，标明价电子及成键电子情况
原子不加和，无“[　]”，不标明电荷

(2)电子式书写的常见错误

内容
实例
错误1
漏写未参与成键的电子

错误2
化合物类型不清楚，漏写或多写[　]及错写电荷数

错误3
书写不规范，错写共用电子对

错误4
不考虑原子间的结合顺序

错误5
不考虑原子最外层有几个电子，均写成8电子结构

错误6
不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写

(3)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，右边是离子化合物的电子式，中间用“―→”连接，相同的原子或离子不合并。
如NaCl：。
②共价化合物：左边是原子的电子式，右边是共价化合物的电子式，中间用“―→”连接。
如HCl：。
知识点四 化学键与物质类别的关系、分子间作用力
1．离子化合物与共价化合物
(1)离子化合物与共价化合物的比较
项目
离子化合物
共价化合物
定义
含有离子键的化合物
只含有共价键的化合物
构成微粒
阴、阳离子
分子或原子
化学键类型
一定含有离子键，
可能含有共价键
只含有共价键
与物质类
别的关系
①强碱、②绝大多数盐、③活泼金属氧化物
①酸、②弱碱、③气态氢化物、④非金属氧化物、⑤极少数盐
(2)离子化合物和共价化合物的判断方法

【特别提醒】
熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物，水溶液中能导电的化合物不一定是离子化合物，如HCl。
2．化学键与物质类别的关系

(1)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。
(2)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。
(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)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。
(5)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。
(6)仅由非金属元素形成的离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。
(7)金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。
3．化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
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。NaCl等部分离子化合物中也有很强的离子键，故其熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2的性质很稳定，H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。
4．分子间作用力和氢键
(1)分子间作用力
定义
把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力
特点
①分子间作用力比化学键得多，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
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：I2Br2Cl2F2
(2)氢键
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O、F、N
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。分子间氢键会使物质的熔点和沸点升高
性质
影响
①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
【典例剖析】
高频考点一 同位素与同素异形体
例1.（2021·广东卷）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是
A．煤油是可再生能源
B．H2燃烧过程中热能转化为化学能
C．火星陨石中的质量数为20
D．月壤中的与地球上的互为同位素
【答案】C
【解析】煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A错误；氢气的燃烧过程放出热量，将化学能变为热能，故B错误；元素符号左上角数字为质量数，所以火星陨石中的 20Ne 质量数为20，故C正确；同位素须为同种元素，3He 和 3H的质子数不同，不可能为同位素关系，故D错误；故选C。
【举一反三】（2020·浙江卷）下列说法正确的是( )
A. 和是两种不同的元素 B. 单晶硅和石英互为同素异形体
C. 和互为同系物 D. H与Na在元素周期表中处于同一主族
【答案】D
【解析】35Cl和37Cl是Cl元素的两种不同核素，属于同种元素，A错误；同素异形体是指同种元素组成的不同种单质，而单晶硅为硅单质，而石英是SiO2，两者不属于同素异形体，B错误；同系物是指结构相似，分子组成上相差若干个CH2的有机化合物，HCOOH和HOCH2CHO结构不相似，不属于同系物，C错误；H和Na在元素周期表种均处于第IA族，D选项正确；答案选D。
【易错警示】
①元素的种类由原子核内的质子数决定，因此划分元素种类的唯一标准是质子数(即核电荷数)。
②元素概念中的原子是泛指，即各种状况下的原子或离子(包括游离态和化合态)，所以H、D、T、H＋、H－都属于氢元素。
③元素是个宏观概念，元素只讲种类，不讲个数，元素组成物质。
【变式探究】我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素Sm与
Sm的说法正确的是(　　)
A.Sm与Sm互为同位素
B.Sm与Sm的质量数相同
C.Sm与Sm是同一种核素
D.Sm与Sm的核外电子数和中子数均为62
【答案】A
【解析】质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，所以Sm与Sm互为同位素，A正确；在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，所以Sm与Sm的质量数不同，B不正确；具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子是核素，Sm与Sm是两种核素，C不正确；因为质子数和中子数之和是质量数，所以Sm与Sm的核外电子数和中子数分别是62、82和62、88，D不正确。
高频考点二 “10电子”“18电子”微粒的应用
例2.（2021·湖南卷）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y的原子序数等于W与X的原子序数之和，Z的最外层电子数为K层的一半，W与X可形成原子个数比为2：1的分子。下列说法正确的是
A．简单离子半径：
B．W与Y能形成含有非极性键的化合物
C．X和Y的最简单氢化物的沸点：
D．由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性
【答案】B
【解析】Z的最外层电子数为K层的一半，则Z的核外有3个电子层，最外层电子数为1，即为Na，W与X能形成原子个数比为2:1的18电子的分子，则形成的化合物为N2H4，所以W为H，X为N，Y的原子序数是W和X的原子序数之和，则Y为O。由分析可知，W为H，X为N，Y为O，Z为Na。离子的电子层数相同时，原子序数越小，半径越大，即离子半径大小为：N3-＞O2-＞Na+，即简单离子半径为：X＞Y＞Z，故A错误；W为H，Y为O，能形成H2O2，含有极性共价键和非极性共价键，故B正确；X的最简单氢化物为氨气，Y的最简单氢化物为水，水的沸点高于氨气，即最简单氢化物的沸点为Y＞X，故C错误；由W、X、Y三种元素形成的化合物有硝酸，硝酸铵，氨水等，硝酸，硝酸铵显酸性，氨水显碱性，故由W、X、Y三种元素形成的化合物不一定都是酸性，故D错误；故选B。
【方法技巧】寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法
(1)“10电子”微粒

(2)“18电子”微粒

【变式探究】（2020·浙江卷）X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。Y元素的最高正价为+4价，Y元素与Z、M元素相邻，且与M元素同主族；化合物的电子总数为18个；Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法不正确的是( )
A. 原子半径：
B. 最高价氧化物对应水化物的酸性：
C. 易溶于水，其水溶液呈碱性
D. X、Z和Q三种元素形成的化合物一定是共价化合物
【答案】D
【解析】X、Y、Z、M、Q为五种短周期元素，原子序数依次增大。Y元素的最高正价为+4价，则证明该元素为第IVA族元素，又知Y元素与Z、M元素相邻，且与M同族，则在元素周期表位置应为
IVA族
VA族
Y
Z
M

，故推知Y为C元素，Z为N元素，M为Si元素；化合物Z2X4的电子总数为18，则推知，X为H，该化合物为N2H4；Q元素的原子最外层电子总数比次外层电子数少一个电子，推出Q为Cl元素，据此结合元素周期律与物质的结构与性质分析作答。根据上述分析可知，X为H、Y为C元素、Z为N元素、M为Si元素、Q为Cl元素，则同周期元素从左到右原子半径依次减小，同主族元素从上到下原子半径依次增大，则原子半径比较：Z(N) 高频考点三 利用核外电子排布规律推断元素
例3. 4．（2021·全国甲卷）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是
A．原子半径：
B．W与X只能形成一种化合物
C．Y的氧化物为碱性氧化物，不与强碱反应
D．W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键的化合物
【答案】D
【解析】W．X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍，则分析知，Z的最外层电子数为偶数，W和X的单质常温下均为气体，则推知W和X为非金属元素，所以可判断W为H元素，X为N元素，Z的最外层电子数为1+5=6，Y的最外层电子数为=3，则Y为Al元素，Z为S元素，据此结合元素及其化合物的结构与性质分析解答。
根据上述分析可知，W为H元素，X为N元素，Y为Al元素，Z为S元素。电子层数越多的元素原子半径越大，同周期元素原子半径依次减弱，则原子半径：Y(Al)＞Z(S)＞X(N)＞W(H)，A错误；W为H元素，X为N元素，两者可形成NH3和N2H4，B错误；Y为Al元素，其氧化物为两性氧化物，可与强酸、强碱反应，C错误；W、X和Z可形成(NH4)2S、NH4HS，两者既含有离子键又含有共价键，D正确。故选D。
【举一反三】（2020·新课标Ⅲ）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z；化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是( )
A. 非金属性：W> X>Y> Z B. 原子半径：Z>Y>X>W
C. 元素X的含氧酸均为强酸 D. Y的氧化物水化物为强碱
【答案】D
【解析】根据题干信息可知，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，化合物XW3与WZ相遇会产生白烟，则WX3为NH3，WZ为HCl，所以W为H元素，X为N元素，Z为Cl元素，又四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z，则Y的核外电子总数为11，Y为Na元素，据此分析解答。根据上述分析可知，W为H元素，X为N元素，Y为Na元素，Z为Cl元素，则Na为金属元素，非金属性最弱，非金属性Y＜Z，A选项错误；同周期元素从左至右原子半径依次减小，同主族元素至上而下原子半径依次增大，则原子半径：Na＞Cl＞N＞H，B选项错误；N元素的含氧酸不一定全是强酸，如HNO2为弱酸，C错误；Y的氧化物水化物为NaOH，属于强碱，D正确。
【变式探究】(2020·浙江7月选考，16)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。Y元素的最高正价为＋4价，Y元素与Z、M元素相邻，且与M元素同主族；化合物Z2X4的电子总数为18个；Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法不正确的是(　　)
A．原子半径：Z＜Y＜M
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞Y＞M
C．X2Z—ZX2易溶于水，其水溶液呈碱性
D．X、Z和Q三种元素形成的化合物一定是共价化合物
【答案】D
【解析】短周期元素X、Y、Z、M、Q的原子序数依次增大，Y元素的最高正价为＋4价，则Y处于第ⅣA族；Y元素与M元素同主族，且M的原子序数大于Y，则Y是C，M是Si；Y元素与Z、M元素相邻，且Z的原子序数大于Y，则Z是N。化合物Z2X4为N2X4，其电子总数为18个，则X含1个电子，X应为H。Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子，且Q的原子序数大于M(Si)，则Q是Cl。一般来说，电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越小，原子半径越大，故原子半径：N＜C＜Si，A正确；元素的非金属性：N＞C＞Si，则最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3，B正确；X2Z—ZX2为H2N—NH2，其性质类似于NH3，易溶于水，其水溶液呈碱性，C正确；H、N、Cl三种元素可形成离子化合物NH4Cl，D错误。
高频考点四 8电子结构与电子式的判断及其应用
例4. （2020·新课标Ⅱ）一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是

A. 该化合物中，W、X、Y之间均为共价键
B. Z的单质既能与水反应，也可与甲醇反应
C. Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸
D. X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构
【答案】D
【解析】一种由短周期主族元素形成的化合物，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且总和为24，根据图示，W为1价形成共价键，W为氢，Z为+1价阳离子，Z为Na，Y为3价，Y为N，24-1-11-7=5，X为B元素。该化合物中，H、B、N之间均以共用电子对形成共价键，故A正确；Na单质既能与水反应生成氢氧化钠和氢气，也能与甲醇反应生成甲醇钠和氢气，故B正确；N的最高价氧化物的水化物HNO3为强酸，故C正确；B的氟化物BF3中B原子最外层只有6个电子，达不到8电子稳定结构，故D错误；故选D。
【方法技巧】判断分子中各原子是否达到8电子的稳定结构，主要有两种方法：
(1)经验规律法
凡符合最外层电子数＋|化合价|＝8的皆为8电子稳定结构。
(2)试写结构法
判断某化合物中的某元素最外层是否达到8电子稳定结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断，如①H2O：O原子最外层有6个电子，H2O中每个O原子又与两个H原子形成两个共价键，所以H2O中的O原子最外层有6＋2＝8个电子，但H2O中的H原子最外层只有2个电子；②N2：N原子最外层有5个电子，N与N之间形成三个共价键，所以N2中的N原子最外层达到8电子稳定结构。
【变式探究】(2019·海南，13)自门捷列夫发现元素周期律以来，人类对自然的认识程度逐步加深，元素周期表中的成员数目不断增加。回答下列问题：
(1)2016年IUPAC确认了四种新元素，其中一种为Mc，中文名为“镆”。元素Mc可由反应：Am＋Ca===Mc＋3n得到。该元素的质子数为________，287Mc与288Mc互为__________________。
(2)Mc位于元素周期表中第ⅤA族，同族元素N的一种氢化物为H2N—NH2，写出该化合物分子的电子式：______________________，该分子内存在的共价键类型有________________。
(3)该族中的另一元素P能呈现多种化合价，其中＋3价氧化物的分子式为_______________，＋5价简单含氧酸的分子式为__________________________。
【答案】(1)115　同位素　(2)　极性键和非极性键　(3)P4O6　H3PO4
【解析】(1)根据Mc，可得Mc的质子数为115；287Mc与288Mc的质子数都是115，由于质量数分别是287、288，则二者的中子数分别是172、173，二者质子数相同，中子数不同，它们互为同位素。(2)N原子最外层有5个电子，化合物H2N—NH2中2个N原子形成一对共用电子对，每个N原子与2个H原子形成2对共用电子对，所以该化合物的电子式为。在该物质每个分子中含有4个N—H极性键，1个N—N非极性键。(3)P元素的氧化物为PxOy，由于P为＋3价，O为－2价，根据化合物中元素正、负化合价代数和等于0，可得3x＝2y，所以x∶y＝2∶3，结合白磷的正四面体结构，可知该氧化物的化学式为P4O6；P元素的＋5价简单含氧酸的分子式为H3PO4。
高频考点五 化学键类型的判断
例5.1．（2021·浙江卷）下列含有共价键的盐是
A．CaCl2 B．H2SO4 C．Ba(OH)2 D．Na2CO3
【答案】D
【解析】CaCl2由Ca2+和Cl-构成，只含有离子键不含有共价键，A不符合题意；H2SO4由分子构成，只含有共价键不含有离子键，B不符合题意；Ba(OH)2由Ba2+和OH-构成，属于碱，不属于盐，C不符合题意；
Na2CO3有Na+和CO32-构成，含有离子键，CO32-内部C与O原子之间还含有共价键，D符合题意；故选D。
【举一反三】 (2018·全国卷II)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
【答案】A
【解析】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，W是N，X是O；Y的周期数是族序数的3倍，因此Y只能是第三周期，所以Y是Na；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同，Z的最外层电子数是7个，Z是Cl，结合元素周期律和物质的性质解答。根据以上分析可知W、X、Y和Z分别是N、O、Na、Cl。氧元素与其N、Na、Cl三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物，例如NO、NO2、Na2O、Na2O2、Cl2O7、ClO2等，A正确；过氧化钠中含有离子键和共价键，B错误；N、O、Na三种元素的简单离子具有相同的电子层结构，均是10电子，氯离子是18电子微粒，C错误；亚硝酸为弱酸，D错误。
【变式探究】下列说法中正确的是(　　)
A．离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B．NH4NO3晶体中含共价键，是共价化合物
C．H2O2、N2H4分子中只含有极性共价键
D．某化合物熔融状态能导电，可以证明该化合物内一定存在离子键
【答案】D
【解析】离子键是阴、阳离子间的静电作用，包括引力和斥力，故A错误；硝酸铵是离子化合物，含有离子键和共价键，故B错误；H2O2的结构式为H—O—O—H，含有极性共价键和非极性共价键，N2H4中也是含有极性共价键和非极性共价键，故C错误；离子化合物在熔融状态下导电，共价化合物在熔融状态下不导电，因此区分是离子化合物还是共价化合物，看熔融状态下是否导电，故D正确。
高频考点六 化学键与化合物类别的关系
例6.（2021·河北卷）用中子轰击X原子产生α粒子(即氮核He)的核反应为：X+n→Y+He。已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是
A．H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液
B．Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2
C．X和氢元素形成离子化合物
D．6Y和7Y互为同素异形体
【答案】A
【解析】根据核反应为：可知，X的质量数N为4+7-1=10，又因为Y在化合物中呈+1价，则推知Y位于IA族，质量数=质子数+中子数，Y的质量数为7，所以得出Y为Li，其质子数p=3，所以X的质子数Z=3+2-0=5，核电荷数=原子序数=核内质子数=5，则推知X属于B元素，据此分析解答。H3BO3为硼酸，氢氧化钠溶液具有腐蚀性，若不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，则需用大量水冲洗，同时涂抹H3BO3，以中和碱液，A正确；Y为Li，在空气中燃烧的产物只有Li2O，B错误；X为B，与氢元素会形成BH3或B2H4等硼氢化合物，B元素与H元素以共价键结合，属于共价化合物，C错误；和两者的质子数均为3，中子数不同，所以两者互为同位素，D错误；故选A。
【举一反三】(2018·全国卷Ⅰ)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是(　　)
A．常温常压下X的单质为气态
B．Z的氢化物为离子化合物
C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D．W与Y具有相同的最高化合价
【答案】B
【解析】W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃，能腐蚀玻璃的是HF，W原子序数小于Z，则W为F元素，W与Y同族且原子序数都不大于20，则Y为Cl元素，W、X、Z最外层电子数之和为10，主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20，则X为Na元素、Z为Ca元素，或者X为Mg元素、Z为K元素。常温下Na或Mg单质都是固态，A错误；Z的氢化物是KH或CaH2，二者都是离子化合物，B正确；Y、Z形成的化合物是KCl或CaCl2，为强酸强碱盐，其水溶液呈中性，C错误；W、Y的最高价分别是0、+7价，F元素非金属性最强，没有正化合价，D错误。
【变式探究】下列说法错误的是(　　)
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．在共价化合物中一定含有共价键
C．含有离子键的化合物一定是离子化合物
D．双原子单质分子中含有的共价键一定是非极性共价键
【答案】A
【解析】只含有共价键的化合物是共价化合物，离子化合物中也可能含有共价键，如氯化铵，故A错误；根据共价化合物的定义，只含有共价键的化合物是共价化合物，只要是共价化合物一定含有共价键，故B正确；含有离子键的化合物就是离子化合物，在离子化合物中可以含有共价键，但共价化合物中不能含有离子键，故C正确；由同一种非金属元素的原子形成的共价键是非极性共价键，故D正确。