高考化学一轮复习第6章物质结构与性质元素周期律第29讲化学键学案

第29讲化学键1．了解化学键的形成和表示方法，了解化学键与化合物类型的关系。2．能说出微粒间作用(离子键、共价键)的主要类型、特征和实质。3．能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。考点一化学键与化合物类型1．化学键(1)化学键的定义及分类。(2)离子键、共价键的比较。项目离子键共价键非极性键极性键成键粒子eq\o(□,\s\up1(3))____________eq\o(□,\s\up1(4))________成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对与成键原子间的静电作用形成条件eq\o(□,\s\up1(5))__________与eq\o(□,\s\up1(6))__________经电子得失，形成离子键；铵根离子与酸根离子之间形成离子键eq\o(□,\s\up1(7))________元素原子之间成键eq\o(□,\s\up1(8))____元素原子之间成键形成的物质离子化合物非金属单质、某些共价化合物或离子化合物共价化合物或某些离子化合物2.离子化合物和共价化合物项目离子化合物共价化合物定义含有eq\o(□,\s\up1(9))________的化合物只含有eq\o(□,\s\up1(10))____的化合物构成微粒eq\o(□,\s\up1(11))____________eq\o(□,\s\up1(12))____________________________________________________________________________化学键类型一定含有eq\o(□,\s\up1(13))__________，可能含有eq\o(□,\s\up1(14))________只含有eq\o(□,\s\up1(15))______3.化学键的表示方法——电子式(1)常见物质电子式的书写。原子钠原子：eq\o(□,\s\up1(16))____________氯原子：eq\o(□,\s\up1(17))____________简单离子铝离子：eq\o(□,\s\up1(18))____________氟离子：eq\o(□,\s\up1(19))____________复杂离子铵根离子：eq\o(□,\s\up1(20))________________氢氧根离子：eq\o(□,\s\up1(21))______________离子化合物氯化镁：eq\o(□,\s\up1(22))__________________过氧化钠：eq\o(□,\s\up1(23))________________非金属单质氮气：eq\o(□,\s\up1(24))________________共价化合物二氧化碳：eq\o(□,\s\up1(25))____________过氧化氢：eq\o(□,\s\up1(26))____________(2)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，H×＋·Cl··,··eq\o\al(·,·)→Heq\o\al(×,·)Cl··,··eq\o\al(·,·)。[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))极性键eq\o(□,\s\up1(2))非极性键eq\o(□,\s\up1(3))阴、阳离子eq\o(□,\s\up1(4))原子eq\o(□,\s\up1(5))活泼金属eq\o(□,\s\up1(6))活泼非金属eq\o(□,\s\up1(7))同种eq\o(□,\s\up1(8))不同种eq\o(□,\s\up1(9))离子键eq\o(□,\s\up1(10))共价键eq\o(□,\s\up1(11))阴、阳离子eq\o(□,\s\up1(12))原子eq\o(□,\s\up1(13))离子键eq\o(□,\s\up1(14))共价键eq\o(□,\s\up1(15))共价键eq\o(□,\s\up1(16))Na·eq\o(□,\s\up1(17))eq\o(□,\s\up1(18))Al3＋eq\o(□,\s\up1(19))[]－eq\o(□,\s\up1(20))[]＋eq\o(□,\s\up1(21))eq\o(□,\s\up1(22))eq\o(□,\s\up1(23))eq\o(□,\s\up1(24))eq\o\al(·,·)N⋮⋮Neq\o\al(·,·)eq\o(□,\s\up1(25))eq\o(□,\s\up1(26))[易错秒判](1)形成离子键的静电作用指的是阴、阳离子间的静电吸引作用()(2)所有物质均含有化学键()(3)某些金属与非金属原子间也能形成共价键()(4)非金属元素的两个原子之间形成的一定是共价键，多个原子形成的化合物中可能含有离子键()(5)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()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×1．一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH3＋3F2=NF3＋3NH4F，其中NF3的空间结构与NH3的相似。下列有关说法错误的是()A．除单质F2外，反应物和生成物均为共价化合物B．NF3中各原子均满足8电子稳定结构C.NF3中只含极性共价键D．NH4F中既含有离子键又含有共价键解析：选A。NH3、NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。2．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________，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)①②⑤⑥⑦⑨⑩(2)①②③④⑧③⑩3．写出下列物质的电子式。(1)—OH__________，OH－___________________________，H3O＋____________，NHeq\o\al(＋,4)____________。(2)HClO__________，CCl4_____________________________，CO2____________，N2H4____________。(3)Na2S__________，NaH________________________________，NaBH4________________________________________________，Na2O2________________________________________________。答案：(1)(2)(3)考点二共价键及其键参数1．共价键的本质及特征共价键是原子间通过eq\o(□,\s\up1(1))____________所形成的相互作用，其特征是具有eq\o(□,\s\up1(2))____________和eq\o(□,\s\up1(3))____________。2．共价键的分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式σ键电子云“eq\o(□,\s\up1(4))______”重叠π键电子云“eq\o(□,\s\up1(5))______”重叠形成共价键的电子对是否偏移eq\o(□,\s\up1(6))____键共用电子对eq\o(□,\s\up1(7))____偏移eq\o(□,\s\up1(8))____键共用电子对eq\o(□,\s\up1(9))____偏移原子间共用电子对的数目单键原子间有eq\o(□,\s\up1(10))________共用电子对双键原子间有eq\o(□,\s\up1(11))________共用电子对三键原子间有eq\o(□,\s\up1(12))________共用电子对3.键参数(1)概念。(2)对分子性质的影响。①键能越大，键长越短，分子越稳定。②[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))共用电子对eq\o(□,\s\up1(2))方向性eq\o(□,\s\up1(3))饱和性eq\o(□,\s\up1(4))头碰头eq\o(□,\s\up1(5))肩并肩eq\o(□,\s\up1(6))极性eq\o(□,\s\up1(7))发生eq\o(□,\s\up1(8))非极性eq\o(□,\s\up1(9))不发生eq\o(□,\s\up1(10))一个eq\o(□,\s\up1(11))两个eq\o(□,\s\up1(12))三个eq\o(□,\s\up1(13))键能eq\o(□,\s\up1(14))键长eq\o(□,\s\up1(15))键角[易错秒判](1)共价键的成键原子只能是非金属原子()(2)共价键的键长是成键的两个原子半径之和()(3)在任何情况下，σ键都比π键强度大()(4)σ键能单独形成，而π键不能单独形成()(5)σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转()(6)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关()(7)碳碳三键的键能是碳碳单键的键能的3倍()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)√(7)×1．下列有关化学键类型的叙述正确的是()A．化合物NH5中所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，故1molNH5中含有5NA个N—Hσ键(NA表示阿伏加德罗常数的值)B．乙烯酮的结构简式为CH2=C=O，其分子中含有极性共价键和非极性共价键，且σ键与π键数目之比为1∶1C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，故乙炔分子中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键答案：D2．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是()A．键角是描述分子空间结构的重要参数B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关C.C=C键能等于C—C键能的2倍D．因为O—H的键能小于H—F的键能，所以O2与H2反应的能力比F2与H2反应的能力弱解析：选C。C=C由一个σ键和一个π键构成，C—C为σ键，二者的键能不是2倍的关系，C项错误。3．硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ·mol－1)347.7413.4351226318452(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是__________________________________________________________________________________________。(2)SiH4的稳定性小于CH4的，SiH4更易生成氧化物，原因是____________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)C—C和C—H的键能较大，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si和Si—H的键能较小，易断裂，导致难以形成长链硅烷(2)C—H的键能大于C—O的，C—H比C—O稳定，而Si—H的键能小于Si—O的，Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O1.(2022·新高考海南卷改编)已知CH3COOH＋Cl2eq\o(→,\s\up7(I2))ClCH2COOH＋HCl，ClCH2COOH的酸性比CH3COOH强。下列有关说法正确的是()A．HCl的电子式为B．Cl—Cl的键长比I—I的短C．CH3COOH分子中只有σ键D．ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH的弱答案：B2．(2022·新高考北京卷改编)由键能数据大小，不能解释下列事实的是()化学键C—HSi—HC=OC—OSi—OC—CSi—Si键能/(kJ·mol－1)413.4318745351452347.7226A.稳定性：CH4>SiH4B．键长：C=O<C—OC．熔点：CO2<SiO2D．硬度：金刚石>晶体硅解析：选C。A.键能越大越稳定，键能：C—H>Si—H，所以稳定性：CH4>SiH4，故不符合题意；B.键能越大，键长越短，键能：C=O>C—O，所以键长：C=O<C—O，故不符合题意；C.CO2是分子晶体，熔点由分子间作用力决定，SiO2是共价晶体，熔点由共价键决定，不能用键能解释二者熔点高低，故符合题意；D.金刚石、晶体硅都是共价晶体，共价晶体中键能越大，晶体的硬度越大，键能：C—C>Si—Si，所以硬度：金刚石>晶体硅，故不符合题意。3．(2020·新高考山东卷)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是()A．键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度C．SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p-pπ键解析：选C。化合物中键能越大，该物质越稳定，由于键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，故可判断稳定性：C2H6>Si2H6，A项正确；SiC与金刚石均为共价键三维骨架结构的共价晶体，二者成键和结构均相似，均具有很高的硬度，B项正确；根据非金属性：C>Si，可知还原性：SiH4>CH4，C项错误；由于原子半径：Si>C，Si原子间难形成p-pπ键，故Si原子间很难形成双键，D项正确。课时跟踪练[基础巩固]1．(2024·南粤名校联考)下列图示或化学用语错误的是()A．OH－的电子式：B．Mn2＋的价层电子轨道表示式：C．BF3分子的空间结构为平面三角形D．P4中的共价键类型：非极性键解析：选B。A.OH－的电子式为，A正确；B.Mn为25号元素，失去2个电子形成Mn2＋，基态Mn2＋的价层电子轨道表示式为，B错误；C.BF3的中心B原子上无孤电子对，价层电子对数为3，故BF3分子的空间结构为平面三角形，C正确；D.P4分子中的共价键类型为非极性键，D正确。2．(2024·东莞高三质检)下列表达正确的是()A．HClO的电子式为B．H2S的电子式为C．用电子式表示Na2O的形成过程：2Na×＋·→D．BaCl2的电子式为答案：D3．下列说法不正确的是()A．HCl属于共价化合物，溶于水能电离出H＋和Cl－B．NaOH是离子化合物，该物质中只含有离子键C．HI气体受热分解的过程中，破坏了极性共价键D．CO2分子中碳与氧原子的最外层都满足8电子稳定结构答案：B4．下列有关化学键知识的比较错误的是()A．键能：C—N<C=N<C≡NB．键长：I—I>Br—Br>Cl—ClC．分子中的键角：H2O>CO2D．相同元素原子间形成的共价键键能：σ键>π键解析：选C。C、N原子间形成的化学键中，碳氮三键的键能最大，碳氮单键的键能最小，A正确；原子半径：I>Br>Cl，故键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl，B正确；H2O分子中的键角是105°，CO2分子中的键角是180°，C错误；相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大，D正确。5．下列每组物质中含有的化学键类型相同的是()A．NaCl、HCl、H2O、NaOHB．Cl2、Na2S、HCl、SO2C．HBr、CO2、H2O、CS2D．Na2O2、H2O2、H2O、O3解析：选C。A项，NaCl中只含离子键，HCl和H2O中只含共价键，NaOH中既含离子键又含共价键；B项，Cl2、HCl、SO2中只含共价键，Na2S中只含离子键；C项，均只含共价键；D项，Na2O2中既含离子键又含共价键，H2O2、H2O、O3中只含共价键。6．关于σ键和π键的形成过程，下列说法不正确的是()A．HCl分子中的σ键是由两个s轨道“头碰头”重叠形成的B．N2分子中的π键为p-pπ键，π键不能绕键轴旋转C．CH4中的碳原子为sp3杂化，4个sp3杂化轨道分别与氢原子的s轨道形成σ键D．乙烯(CH2=CH2)中的碳碳之间形成了1个σ键和1个π键解析：选A。HCl分子中的σ键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠形成的，故A错误；N2分子中p轨道与p轨道通过“肩并肩”重叠形成p-pπ键，π键为镜面对称，不能绕键轴旋转，故B正确；CH4中的碳原子为sp3杂化，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与氢原子的s轨道重叠，形成C—Hσ键，故C正确；CH2=CH2中的碳碳之间形成双键，双键中有1个σ键和1个π键，故D正确。7．我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应为HCHO＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂))CO2＋H2O。下列有关说法正确的是()A．CO2只含有非极性共价键B．0.5molHCHO含有1molσ键C．HCHO、CO2分子中只含有σ键D．H2O中含有极性共价键解析：选D。CO2中只含有极性共价键，A错误；根据结构式可知，0.5molHCHO含有1.5molσ键，B错误；HCHO、CO2分子中既含有σ键又含有π键，C错误；H2O中含有极性共价键，D正确。8．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似。下列叙述正确的是()A．不能和氢氧化钠溶液发生反应B．分子中N≡C的键长大于C≡C的键长C．分子中既有极性键，又有非极性键D．分子中含有2个σ键和4个π键解析：选C。氰气性质与卤素相似，能和氢氧化钠溶液发生反应，故A错误；同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，原子半径越大，键长越长，碳原子半径大于氮原子半径，所以氰气分子中C≡N的键长小于C≡C的键长，故B错误；该分子的结构式为N≡C—C≡N，分子中既含有极性键，又含有非极性键，该分子中含有3个σ键、4个π键，故C正确、D错误。9．可以利用反应Fe＋2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(300℃))FeCO3＋Na2CO3＋H2↑得到的FeCO3制备活性Fe3O4－x(0≤x<1)催化剂。下列说法正确的是()A．Fe的价层电子排布式为[Ar]3d64s2B．NaHCO3中仅含有离子键C．1molNa2CO3中含有3molσ键D．FeCO3制备Fe3O4－x时铁元素被还原解析：选C。A.Fe为26号元素，价层电子排布式为3d64s2，A错误；B.NaHCO3中碳酸氢根离子内部存在共价键，B错误；C.1个碳酸根离子中含有3个σ键，故1molNa2CO3中含有3molσ键，C正确；D.FeCO3制备Fe3O4－x时铁元素化合价升高，被氧化，D错误。10．含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。(1)CH4中的化学键从形成过程来看属于______(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于______键。(2)已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。(3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为________。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________(填字母)。A．4个σ键B．2个σ键、2个π键C．2个σ键、1个π键D．3个σ键、1个π键答案：(1)σ极性(2)1∶1(3)30(4)D[素养提升]11.二茂铁[(C5H5)2Fe]分子是一种金属有机配合物，是燃油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示，下列说法正确的是()A．二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5Heq\o\al(－,5))之间为离子键B．1mol环戊二烯()中含有σ键的数目为5NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)C．分子中存在π键D．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2解析：选C。含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键，所以二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5Heq\o\al(－,5))之间为配位键，故A错误；一个环戊二烯()分子中含有σ键的数目为11个，故1mol环戊二烯()中含有σ键的数目为11NA，故B错误；碳碳双键中有1个π键，所以该分子中存在π键，故C正确；铁原子核外有26个电子，失去最外层两个电子变为亚铁离子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，故D错误。12．如图所示为元素周期表前四周期的一部分。下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是()A．W、R元素单质分子内都存在非极性键B．X、Z元素都能形成双原子分子C．键长：W—H<Y—H；键的极性：Y—H>W—HD．键长：X—H<W—H；键能：X—H<W—H解析：选B。由元素在元素周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A项错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B项正确；原子半径：W>Y，故键长：W—H>Y—H，电负性：W<Y，元素电负性越大，对键合电子吸引力越大，与H元素形成的化学键极性越大，故键的极性：Y—H>W—H，C项错误；原子半径：W>X，故键长：W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能：W—H<X—H，D项错误。13．实验测得不同物质中O—O之间的键长和键能数据如下表，其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据键长规律推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律是()O—OOeq\o\al(2－,2)Oeq\o\al(－,2)O2Oeq\o\al(＋,2)键长/pm149128121112键能/(kJ·mol－1)xyz＝494w＝628A.成键时电子数越多，键能越大B．键长越长，键能越小C．成键所用的电子数越少，键能越大D．成键时电子对越偏移，键能越大答案：B14．羰基硫(COS)存在于许多种植物中，杀虫效果显著。它与CO2、CS2结构相似，已知C=O的键能为745kJ·mol－1。下列有关羰基硫的说法错误的是()A．分子中有2个σ键和2个π键B．可推测C=S的键能小于745kJ·mol－1C．COS中碳原子是采用sp2杂化方式成键的D．CS2、COS、CO2分解温度依次升高解析：选C。COS分子中有2个σ键和2个π键；S原子的半径大于O原子，可推测C=S的键能小于C=O的键能，即小于745kJ·mol－1，所以CS2、COS、CO2分解温度依次升高；COS中碳原子是采用sp杂化方式成键的。15．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子L层上有2对成对电子；E＋原子核外有3个电子层且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题：(1)E元素在元素周期表中的位置是________________，属于________区。(2)