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第19讲 化学键-【暑假学与练】2024年新高一化学暑假精品讲义+分层练习(人教版2019必修第一册)(含答案)
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一、离子键和离子化合物
1.NaCl的形成过程
钠离子和氯离子通过静电作用结合在一起,形成氯化钠。
2.离子键
(1)定义:带相反电荷离子之间的相互作用,称为离子键 。
(2)成键微粒:阳离子、阴离子
(3)成键本质:阴、阳离子的静电作用(包括静电吸引也包括静电排斥)。
(4)成键条件:一般是活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失,形成离子键
3.离子化合物
(1)定义:由离子键构成的化合物。
(2)常见的离子化合物
①活泼金属氧化物,如Na2O、MgO、Al2O3等。
②大多数盐,如NaCl、K2SO4、CaCO3、NH4NO3等。
③强碱,如NaOH、KOH、Ba(OH)2等。
【特别提醒】
(1)离子键一般比较牢固,破坏它需要较高的能量,所以离子化合物的熔点一般比较高,常温下为固体。
(2)离子化合物在溶于水或熔化时,离子键被破坏,形成自由移动的阴、阳离子,能够导电,故离子化合物都是电解质。
【归纳总结】离子键、离子化合物的判断方法
(1)从组成元素判断:一般活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物为离子化合物。
(2)熔融状态下是否导电:在熔融状态下能导电的化合物为离子化合物。
(3)离子化合物中不一定含金属元素,如NH4NO3是离子化合物,但全部由非金属元素组成;
含金属元素的化合物也不一定是离子化合物,如:AlCl3是共价化合物。
二、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(价电子)的式子。
2.实例:各种微粒的电子式
3.用电子式表示离子化合物的形成过程
【易错提醒】阳离子电子式和阴离子电子式组合成离子化合物的电子式,书写时应注意,相同的离子不能合并写在一起,一般对称排列;正电荷总数等于负电荷总数。例如:
三、共价键和共价化合物
1.共价键
(1)概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。
(2)成键微粒:原子。
(3)成键元素:一般是同种或不同种的非金属元素。
2.共价键的分类
3.共价键的存在
4.共价化合物
【特别提醒】
(1)只含有共价键的化合物一定为共价化合物(即若存在离子键,一定为离子化合物)。
(2)共价键存在于非金属单质的双原子分子中、共价化合物和某些离子化合物中。
5.共价键的表示方法
(1)电子式
用电子式表示共价化合物时,不需要加“[ ]”和标电荷。如:Cl2的电子式为 ,HCl的电子式为 ,N2的电子式为 ,CO2的电子式为 。
(2)结构式:在化学上,常用一根短线“—”表示一对共用电子,其余电子一律省去,这样的式子叫做结构式。
(3)几种常见物质的电子式、结构式及分子结构模型
6.用电子式表示共价化合物的形成过程:
用电子式表示共价化合物分子的形成过程时,中间用“―→”连接,右边相同原子不能合并。不用弧线箭头表示电子转移情况,所得物质的电子式不标所带电荷情况。
H2O:
HCl:。
四、化学键及化学反应的实质
1.化学键
(1)概念:相邻的原子之间强烈的相互作用,叫做化学键。
(2)分类:化学键eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(离子键,共价键\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(极性键,非极性键))))
2.化学反应的实质:化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。
(1)只有化学键的断裂而没有化学键的形成的过程不是化学变化,如HCl溶于水和NaCl固体熔化都不是化学变化。
(2)只形成化学键的过程也不是化学变化,如将NaCl溶液蒸发结晶析出NaCl晶体的过程中形成离子键,但不属于化学变化。
五、分子间作用力和氢键
1.分子间作用力
分子间存在的一种把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力,又称范德华力。
2.氢键
HF、H2O、NH3 的沸点有反常现象,是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用,这种相互作用叫氢键 。
【特别提醒】
(1)分子间作用力比化学键弱得多,它对物质的熔、沸点等有影响。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。
(2)分子间作用力与化学键的区别:分子间作用力存在于分子之间。化学键存在于原子或离子之间。
(3)氢键比化学键弱,但比范德华力强,所以把氢键看作是一种稍强的分子间作用力。例如:H2Te、H2Se、H2S随相对分子质量的减小,分子间作用力依次减弱,因而熔沸点依次降低。然而H2O由于分子间氢键的形成,分子间作用力骤然增强,从而改变了O→Te氢化物熔沸点降低的趋势而猛然升高,卤族中的HF和氮族中的NH3也有类似情况。
(4)冰中氢键的存在使冰的结构中有空隙,造成其密度低于液态水。
[核心考点剖析]
考点一:离子键和离子化合物
[典例1] 已知下列各种元素的原子序数,其中可形成AB2型离子化合物的是
①6和8 ②12和17 ③20和9 ④11和17
A.①③ B.①②
C.②③ D.③④
【答案】C
【详解】①二者分别是C、O,形成的化合物CO2中不含离子键,不符合;②二者分别是Mg、Cl,形成离子化合物MgCl2,符合;③二者分别是Ca、F,形成离子化合物CaF2,符合;④二者分别是Na、Cl,形成离子化合物NaCl,不符合。
[典例2]下列有关离子键的说法正确的是
A.阴、阳离子成键时只受到静电吸引力的作用
B.离子键是阴、阳离子之间的相互作用
C.任何离子键在形成的过程中必定有电子的得失
D.在离子化合物CaCl2中,两个氯离子之间存在离子键
【答案】B
【详解】阴、阳离子成键时,既有阴、阳离子间的相互吸引作用,又有电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用,A错误;通过离子间的反应直接形成的离子键没有电子的得失(如Ba2+与SO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(4))结合形成离子键),C错误;CaCl2中氯离子只与钙离子形成离子键,氯离子之间不存在离子键,D错误。
考点二:电子式的书写
[典例3]下列电子式的书写正确的是
A.氮原子: B.O2-: C. D.
【答案】C
【详解】A.电子式中的“·”或“×”表示原子的最外层电子,氮原子的电子式为 ,A项错误;
B.阴离子的电子式不仅要标明最外层电子数,而且要用“[ ]”括起来,并在右上角标出“n-”, O2-的电子式为 ,B项错误;
C.化合物中多个相同的离子要结合离子之间的成键情况,氧化钠的电子式为 ,C项正确;
D.CaCl2的电子式为: ,D项错误;
[典例4]下列表示离子化合物形成过程的式子正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.O原子和Na原子之间通过得失电子形成离子化合物过氧化钠,形成过程:,故A错误;
B.NaF为离子化合物,用电子式表示的形成过程:,故B错误;
C.氟离子和镁离子通过离子键形成离子化合物氟化镁,其形成过程为,故C错误;
D.硫化钠是硫离子和钠离子之间通过离子键形成的离子化合物,形成过程为:,故D正确。
考点三:共价键与共价化合物
[典例5]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断裂和形成的反应是
A.NH4Cl eq \(=====,\s\up10(△))NH3↑+HCl↑
B.NH3+CO2+H2O===NH4HCO3
C.2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
D.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
【答案】D
【详解】A、B两项反应中反应物和生成物中没有非极性共价键,不符合题意;C项,有非极性共价键(Cl—Cl键)的断裂,没有非极性共价键的形成。
[典例6]下列叙述中正确的是
A.完全由金属和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
B.完全由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
C.离子化合物中只含有离子键
D.共价化合物中只含有共价键
【答案】D
【详解】完全由金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,如氯化铝(AlCl3)就属于共价化合物,A错误;氯化铵(NH4Cl)完全由非金属元素组成,但属于离子化合物,B错误;NaOH中的OH-内存在着共价键,C错误。
考点四:化学键、分子间作用力和氢键
[典例7](23-24高一上·黑龙江牡丹江·期末)下列物质中含有共价键、范德华力和氢键的是
A.碘B.氢氧化钠C.液态氦D.冰水
【答案】D
【详解】A.碘含有共价键和范德华力,A不符合;
B.氢氧化钠含有离子键和共价键,B不符合;
C.液态氦只含有范德华力,C不符合;
D.冰水含有共价键、范德华力和氢键,D符合;
故选D。
[典例8]下列说法正确的是
A.干冰熔化时破坏了共价键
B.液态HI受热分解过程中,只破坏分子间作用力
C.水在液态时,除了单个水分子,还有几个水分子通过氢键结合而形成的缔合水分子(H2O)n的存在
D.NaHSO4溶于水时,离子键被破坏,共价键不受影响
【答案】C
【详解】A.干冰熔化时只破坏了分子间作用力,未破坏共价键,A错误;
B.液态HI受热分解过程中会生成氢气和碘单质,破坏了分子间作用力和共价键,B错误;
C.水分子间可形成氢键,故液态水中存在缔合水分子,C正确;
D.NaHSO4溶于水电离成钠离子、氢离子、硫酸根离子,故不仅离子键被破坏,有共价键也有被破坏,D错误;
故选C。
[基础过关练]
1.下列物质中,既含有离子键又含有共价键的是
A.HClB.C.KOHD.
【答案】C
【详解】A.HCl分子中的H和Cl之间只含共价键,故A不选;
B.O2分子中两个氧原子之间只含共价键,故B不选;
C.KOH中K+和OH-之间是离子键,OH-中的O和H之间是共价键,故C选;
D.CO2分子中C和O之间只存在共价键,故D不选;
故选C。
2.下列说法正确的是
A.和中的化学键类型完全相同
B.中每个原子最外电子层都具有8电子稳定结构
C.HCl比稳定是因为分子间作用力前者强于后者
D.NaOH是离子化合物,该物质中只含有离子键
【答案】A
【详解】A.和都是仅含离子键的离子化合物,A正确;
B.甲烷中H原子最外层只有2个电子,B错误;
C.HCl和的稳定性与分子内化学键强弱有关,与分子间作用力无关,C错误;
D.NaOH是离子化合物,由与通过离子键结合,在阴离子中H、O原子之间以H—O共价键结合,因此该物质中含有离子键和共价键,D错误;
故选A。
3.下列各数值表示有关元素的原子序数,其所表示的各原子组中能以离子键相互结合成稳定化合物的是
A.10与12B.8与17C.11与17D.6与14
【答案】C
【分析】一般来说,活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,IA族(H除外)、IIA族元素和VIA族、VIIA族元素之间易形成离子键。
【详解】A.原子序数为10、12的元素分别是氖元素、镁元素,稀有气体氖元素的性质很稳定,不能与形成镁元素化合物,故A错误;
B.原子序数为8、17的元素分别氧元素、氯元素,氧元素与氯元素只能形成含有在共价键的共价化合物,故B错误;
C.原子序数为11、17的元素分别钠元素、氯元素,钠元素与氯元素只能形成含有在离子键的离子化合物,故C正确;
D.原子序数为6、14的元素分别碳元素、硅元素,碳元素与硅元素只能形成含有在共价键的共价化合物,故D错误;
故选C。
4.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.2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2B.2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
C.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑D.H2S+Cl2=S↓+2HCl
【答案】C
【详解】A.反应物NaBr中含有离子键,Cl2中含有非极性键,生成物NaCl中含有离子键,Br2中含有非极性键,反应过程中没有极性键的断裂和生成,A不符合题意;
B.反应物NaOH中含有极性键和离子键,CO2中含有极性键,生成物Na2CO3中含有离子键和极性键,H2O中含有极性键,反应过程中没有非极性键的断裂和生成,B不符合题意;
C.反应物Na2O2中含有非极性键和离子键,H2O中含有极性键,生成物NaOH中含有离子键和极性键,O2中含有非极性键,所以反应过程中既有离子键、极性键、非极性键断裂,又有离子键、极性键、非极性键生成,C符合题意;
D.反应物H2S中含有极性键,Cl2中含有非极性键,生成物HCl含有极性键,S中含有非极性键,反应过程中没有离子键的断裂和生成,D不符合题意;
故选C。
5.下列关于化学键的说法正确的是
A.有化学键断裂的变化一定是化学变化
B.中含有极性键和非极性键
C.受热分解既破坏了离子键,又破坏了极性共价键
D.共价化合物中不可能含有金属元素
【答案】C
【详解】A.既有旧化学键的断裂,又有新化学键的生成属于化学变化;例氯化钠晶体的熔化只有旧化学键的断裂不属于化学变化,A错误;
B.的结构类似,只含极性键,B错误;
C.中既含离子键,又含极性共价键,且受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,C正确;
D.共价化合物中可能含有金属元素,如,D错误;
故选C。
6.下列变化过程中,所需克服的作用力均相同的是
A.干冰熔化,氢氧化钠由固态变为熔融态
B.氯化氢溶于水,氯化钠溶于水
C.过氧化氢受热分解,碘化氢气体受热分解
D.大理石高温生成二氧化碳,碘晶体升华为碘蒸气
【答案】C
【详解】A.干冰熔化克服分子间作用力,氢氧化钠由固态变为熔融态,克服离子键,选项A错误;
B.氯化氢溶于水时破坏共价键,氯化钠属于离子晶体溶于水时克服离子键,选项B错误;
C.过氧化氢和碘化氢都是共价化合物,分解时克服共价键,选项C正确;
D.大理石高温生成二氧化碳,克服离子键和共价键,碘晶体升华为碘蒸气,克服分子间作用力,选项D错误;
答案选C。
7.下列变化中化学键未被破坏的是
A.氯化钠熔融B.氨气溶于水
C.氯化铵受热分解D.冰融化为水
【答案】D
【详解】A.氯化钠熔融电离成钠离子和氯离子,破坏离子键,A错误;
B.氨气溶于水形成一水合氨,一水合氨电离破坏共价键,B错误;
C.氯化铵受热分解为氨气和氯化氢,破坏离子键和共价键,C错误;
D.冰融化为水未破坏化学键,D正确;
故选D。
8.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由分子构成的物质中一定存在共价键
⑥熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物
A.①③⑤B.②④⑥C.②③④D.①③⑥
【答案】D
【详解】①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键,例如NaOH中既含离子键又含极性共价键,Na2O2中既含离子键又含非极性键,①正确;②共价化合物一定含共价键,不可能含离子键,含有离子键的化合物一定是离子化合物,②错误;③含金属元素的化合物不一定是离子化合物,例如AlCl3等含有金属元素区属于共价化合物,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,例如NH4Cl、NH4NO3等属于离子化合物,④错误;⑤由分子构成的物质中不一定存在共价键,如He、Ne、Ar、Kr等单原子分子中不存在任何化学键,只存在分子间作用力,⑤错误;⑥熔融状态下能导电的化合物说明原化合物是由阴、阳离子组成的,故一定是离子化合物,⑥正确;综上分析可知,①③⑥正确,故答案为:D。
9.下列物质的性质与氢键无关的是
A.冰的密度比液态水的密度小B.NH3易液化
C.NH3分子比PH3分子稳定D.在相同条件下,H2O的沸点比H2S的沸点高
【答案】C
【详解】A.冰中存在的大量的氢键使水分子排列有序,增大了水分子间的距离,冰的密度比液态水的密度小,与氢键有关;
B.氨分子间存在的氢键使NH3易液化;
C.氢键属于分子间作用力的范畴,不是化学键,一般影响物质的物理性质,不能影响分子的稳定性,所以C错误;
D.水分子间有氢键而硫化氢分子间没有氢键,使得相同条件下,H2O的沸点比H2S的沸点高;
答案选C。
【点睛】一般非金属性很强的元素才能形成氢键,例如F、O、N等。
10.下列表述正确的有几种
①的电子式:
②碳原子电子式为
③氨气分子的结构式:
④次氯酸的电子式
⑤用电子式表示的形成过程:
⑥核外有a个电子,核内有b个中子原子符号:
A.1种B.2种C.4种D.5种
【答案】A
【详解】①为共价化合物,电子式: ,错误;
②碳原子最外层有4个电子,电子式为 ,错误;
③氨气分子的结构式为: ,错误;
④次氯酸的中心原子为氧,电子式 ,错误;
⑤为镁离子和氯离子形成的离子化合物,用电子式表示的形成过程: ,错误;
⑥核素的表示方法为:元素符号左下角为质子数,左上角为质量数;核外有a个电子,则其原子有a+2个电子,核内有b个中子,质量数等于质子数加中子数,则质量数为a+2+b,故原子符号:,正确;
综上所述,正确的只有⑥;
故选A。
[能力提升练]
1.下列物质中既有离子键,又有非极性共价键的是
A.KBrB.NaOHC.HBrD.Na2O2
【答案】D
【详解】A.KBr是离子化合物,只含离子键,故不选A
B.NaOH由Na+、OH-构成,是离子化合物,既有离子键又有极性共价键,故不选B;
C.HBr是共价化合,只含共价键,故不选C;
D.Na2O2由 构成,属于离子化合物,既有离子键又有非极性共价键,故选D;
选D。
2.下列各分子中,所有原子都满足最外层为8电子结构的是
A.H2OB.BeCl2C.CCl4D.PCl5
【答案】C
【详解】在ABn型化合物中,中心元素A的族序数+成键数=8时,满足分子中所有原子都满足最外层8电子结构,含H元素的化合物一定不满足。
A.H2O中,H元素位于第IA族,则1+1≠8,所以所有原子不能都满足最外层为8电子结构,故A错误;
B.BeCl2中,Be元素位于第IIA族,2+2≠8,所有原子不能都满足最外层为8电子结构,故B错误;
C.CCl4中,C元素位于IVA族,4+4=8,所以所有原子都满足最外层为8电子结构,故C正确;
D.PCl5中,P元素位于第VA族,5+5=10,所以所有原子不能都满足最外层为8电子结构,故D错误;
故选:C。
3.短周期主族元素 W、V、R、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的原子半径是周期表中所有元素中最小的,V的质子数比R小1,R是地壳中含量最多的元素,X与W同主族,Y的最外层电子数是最内层电子数的3倍,下列说法正确的是
A.原子半径:R
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