2024–2025学年高一化学必修第一册同步学与练（人教版）第30课 共价键（解析版）

第30课共价键001学习目标1．知道共价键的概念和实质，了解其分类——极性键、非极性键。2．学会用电子式表示共价分子的形成过程，用结构式表示简单的共价分子结构。3．能判断共价化合物中原子是否满足最外层8电子(H为2电子)稳定结构。4．能从化学键的角度理解化学反应的本质，会判断有关变化中化学键是否断裂。002预习导学自主梳理1919年美国化学家路易斯(Lewis)根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图通过共用电子对使其最外层具有８电子的稳定结构。路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalentbond)。用黑点代表价电子，可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。一．共价键与共价化合物1．从微观角度理解氯气的形成过程氯原子的最外层有7个电子，要达到8电子稳定结构，都需要获得_________，所以氯原子间难以发生__________。如果2个氯原子各提供1个电子，形成__________，2个氯原子就都形成了8电子稳定结构，从而形成氯分子。2．共价键原子间通过___________所形成的相互作用。3．共价化合物以共用电子对形成_______的化合物二、分子空间结构与非极性键及极性键1．分子具有一定的空间结构如CO2是_______形，H2O呈____形，CH4呈____________形等。2．键的极性（1）非极性键在H2、Cl2这样的单质分子中，由同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的能力________，共用电子对__________任何一个原子，成键的原子因此而________，这样的共价键叫做________共价键，简称非极性键。（2）极性键在化合物分子中，不同种原子形成共价键时，因为原子吸引电子的能力_____，共用电子对偏向__________能力强的一方，所以吸引电子力强的一方显________，吸引电子能力弱的原子一方显__________。像这样共用电子对偏移的共价键叫做_______共价键，简称极性键。H2O、CO2中的共价键是极性键。三、共价分子结构的表示方法1．电子式如水的电子式为____________。2．结构式在化学上，常用一根短线“—”表示1对共用电子的图示叫做结构式。如二氧化碳的结构式为____________。四、构成物质微粒间的相互作用1．化学键相邻的原子之间______的相互作用2．分子间作用力（1）概念：分子间存在一种把_______聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，又称____________。（2）规律：分子间作用力比化学键___得多，对物质的熔点、沸点等有影响。一般来说，对于组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力____，物质的熔点、沸点越高。3．氢键（1）氢键不是化学键，通常把氢键看作是一种特殊的分子间作用力。氢键比化学键___，比范德华力____。（2）分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点________，水分子间的氢键可使其密度在固态时_______液态时的密度。4．化学反应的过程（1）化学键的形成与________有关，它主要通过原子的价电子间的转移或共用来实现。一般的化学物质主要由_________或_________结合而成。（2）化学反应是反应物中的原子____________为产物分子的一种过程。其实，在化学反应过程中，包含着反应物分子内化学键的________和产物分子中化学键的_________。（3）化学反应的过程，本质上就是_________________和_________________的过程。H2和Cl2反应生成HCl可用如下过程表示：一、1．1个电子电子的得失共用电子对2．共用电子3．分子二、1．直线V正四面体2．（1）相同不偏向不显电性非极性（2）不同吸引电子负电性正电性极性三、1．H∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))∶H2．O＝C＝O四、1．强烈2．（1）分子范德华力（2）弱越大3．（1）弱强（2）升高低于4．（1）原子结构离子键共价键（2）重新组合断裂形成（3）旧化学键断裂新化学键形成预习检测1．（2023年北京市延庆区期末）下列物质含有非极性共价键的是A．NaOH B．Cl2C．H2S D．KCl【答案】B【解析】A项，NaOH中含有离子键和极性键，不符合题意；B项，Cl2只含有非极性键，符合题意；C项，H2S只含极性键，不符合题意；D项，KCl只含离子键，不符合题意。2．（2023年北京朝阳区高一检测）下列物质中既有离子键又有共价键的是A．MgO B．NH3·H2OC．CaCl2 D．(NH4)2SO4【答案】D【解析】A项，MgO中只含有离子键，不符合题意；B项，NH3·H2O中不含离子键，不符合题意，C项，CaCl2中只含有离子键，不符合题意；D项，(NH4)2SO4中既有离子键又有共价键，符合题意。3．（2023年北京市延庆区期末）下列电子式书写不正确的是A．Cl∶Cl B．H∶HC． D．【答案】A【解析】A项，氯原子最外层有7个电子，氯气形成一对共用电子对，氯气还有孤对电子，其电子式，错误；B项，氢原子最外层有1个电子，氢气形成一对共用电子对，其电子式H∶H，正确；C项，氢原子最外层有1个电子，氯原子最外层有7个电子，氯化氢形成一对共用电子对，氯原子还有孤对电子，其电子式，正确；D项，氢原子最外层有1个电子，氧原子最外层有6个电子，水有两根氢氧键即两对共用电子对，氧原子还有孤对电子，其电子式H∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))∶H，正确。4．（2023年河北省保定市期末）下列物质中，只含有离子键的是A．CaF2 B．KOHC．NH4Cl D．Na2O2【答案】A【解析】A项，氟化钙中氟离子与钙离子之间是离子键，正确；B项，氢氧化钾中氢原子与氧原子之间是共价键，氢氧根离子与钾离子之间是离子键，错误；C项，氯化铵中氮原子与氢原子之间是共价键，铵根离子与氯离子之间是离子键，错误；D项，过氧化钠中氧原子之间是非极性共价键，过氧根离子与钠离子之间是离子键，错误。5．（2023年天津市河北区期末）下列物质中，只含有极性共价键是A．Cl2 B．CO2C．MgCl2 D．CuSO4【答案】B【解析】A项，氯气分子只含有非极性共价键，错误；B项，二氧化碳分子只含有极性共价键，正确；C项，氯化镁只含有离子键，错误；D项，硫酸铜既含有离子键又含有极性共价键，错误。6．（2023年河南省洛阳市期末）下列关于化学键的说法中不正确的是A．化学键是一种作用力B．化学键可以使离子相结合，也可以使原子相结合C．化学反应过程中，反应物的化学键断裂，生成物的化学键形成D．非极性键不是化学键【答案】D【解析】A项，化学键是相邻原子之间强烈的相互作用，所以化学键是一种作用力，正确；B项，形成化学键的微粒可能是阴阳离子或原子，所以化学键可以使离子相结合，也可以使原子相结合，正确；C项，化学反应的实质是有旧化学键的断裂和新化学键的形成，所以化学反应过程中，反应物分子内的化学键断裂，产物分子内的化学键形成，正确；D项，共价键分为极性键和非极性键，所以极性键是一种化学键，错误。►环节一共价键情境材料工业生产及实验室常用的几种物质：液氯液态二氧化硫液氨氢氧化钠过氧化钠问题探究1．以下物质为共价化合物的是_______(填字母)A．氯气 B．二氧化硫C．氢氧化钠 D．过氧化钠2．下列物质的电子式书写正确的是______(填字母）A．氯气：Cl∶Cl B．氨气：C．氢氧化钠：Na＋[∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))∶H]－ D．过氧化钠：Na∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do6(··))∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do6(··))∶Na3．氨的结构式为____________。1．B2．C3．要点归纳一、共价键1．共价键定义原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键成键粒子原子成键元素非金属元素(稀有气体除外)或金属元素与非金属元(如AlCl3)成键实质共用电子对与两个原子核的静电作用成键原因通过共用电子对，各原子最外层电子数一般达到“2”或“8”的稳定状态，两原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态，体系总能量降低存在非金属单质分子(稀有气体除外)，如H2、O2、Cl2、C等；非金属形成的化合物中，如H2O、CO2、H2SO4、CH4等；原子团(根)中，如OH－、SO2－QUOTESO42-、QUOTENH4+NHeq\o\al(＋,4)等2．共价键的分类2．共价化合物概念原子间以共用电子对形成分子的化合物称为共价化合物常见的共价化合物非金属氢化物：如NH3、H2S、H2O等非金属氧化物：如CO、CO2、SO2等酸：如H2SO4、HNO3等大多数有机化合物：如CH4、CH3CH2OH等①共价化合物导电性：熔融状态时不导电(即熔融无法破坏共价键)，溶于水后可能导电（如HCl、H2SO4等酸），也可能不导电(如乙醇)。②含有共价键的分子不一定是共价化合物。例如H2、O2等单质。③含有共价键的化合物不一定是共价化合物。例如NaOH、Na2O2。④离子化合物中可能含有共价键，共价化合物中一定不含离子键，只有共价键。4．共价键的表示方法（1）共价分子电子式的书写将短线“—”改为共用电子对，并补齐“8”电子稳定结构[H为“2”电子稳定]，如H∶H、∶eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do8(··))∶eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do8(··))∶、H∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))∶H、H∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))∶H、eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))∶∶C∶∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do8(··))。（2）用电子式表示共价分子的形成过程①反应物是原子的电子式②生成物是共价化合物的电子式③中间用“→”连接如：、。典例精讲【例1】（2022年北京市房山区期中）下列物质的电子式书写正确的是A． B．C． D．【答案】D【解析】A项，氮原子最外层有5个电子，要达到稳定结构得形成三对共用电子对，电子式为∶NN∶，错误；B项，HCl为共价化合物，分子中有1个H－Cl键，HCl的电子式为H∶eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do8(··))∶，错误；C项，NaCl是离子化合物，由钠离子和氯离子构成，其电子式为Na＋[:eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do8(··)):]－，错误；D项，CO2为共价化合物，C原子与O原子间形成双键，其电子式为，正确。【例2】（2023年广东广州高一广州市广外附设外语学校校考期末）下列说法正确的是A．某物质的水溶液能导电，则该物质中一定含有离子键B．MgCl2晶体中存在共价键和离子键C．NH3和Cl2两种分子中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构D．H2S和CO2化学键类型完全相同【答案】D【解析】A项，溶于水能导电的物质，可能是因为其溶于水电离出自由移动的离子，如HCl等，不含离子键，属于共价化合物；也可能是与水反应，生成电解质，发生电离，如CO2＋H2OH2CO3，碳酸能电离，所以CO2的水溶液能导电，但是CO2属于共价化合物，且也不是电解质，错误；B项，MgCl2属于离子化合物，不含共价键，只含离子键，错误；C项，NH3中H元素位于第一周期，最外层最多2个电子，错误；D项，H2S和CO2均为共价化合物，均含极性共价键，正确。【例3】（2023年重庆沙坪坝重庆一中高一期末）反应3Cl2＋8NH3N2＋8NH4Cl常用于检验运输氯气的管道是否发生泄漏。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是A．中子数为18的氯原子：eq\o(\s\up5(18),\s\do2(17))ClB．用电子式表示氨气分子的形成过程：·eq\o(N,\s\up6(·),\s\do8(·))∶＋3H·→C．N2的结构式：N＝ND．NH4Cl中有离子键和非极性键【答案】B【解析】A项，质量数＝质子数＋中子数，故中子数为18的氯原子的质量数为17＋18＝35，故表示为eq\o(\s\up5(35),\s\do2(17))Cl，错误；B项，氨气为共价化合物，氮原子和氢原子共用1对电子对，用电子式表示氨气分子的形成过程：·eq\o(N,\s\up6(·),\s\do8(·))∶＋3H·→，正确；C项，氮气中N原子间为三键，故其结构式为N≡N，错误；D项，NH4Cl中铵根离子与氯离子之间形成离子键，N和H原子形成极性共价键，错误。►环节二化学键分子间作用力情境材料干冰应用干冰应用食品级干冰干冰用于餐饮干冰是二氧化碳的凝结固体。干冰的温度是零下78.5摄氏度，所以保持物体冻结或低温非常有用。在加热过程中，干冰直接从固体升华为气体，直接转化为气体，并消除了转化为液体的过程。因此，它的相变不会产生液体，所以我们称之为“干冰”。其主要应用有：优质海鲜食品冷冻保鲜、停电食品冷冻保鲜，应急降温；酒店和酒店的食品装饰、空气生成、影视效果、舞台和活动烟雾产生；空运和航运需要长期冻结；冷冻食品的储存和运输。问题探究1．干冰晶体中存在的作用力有________________________。2．在干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内继续燃烧，发出耀眼的白光，像冰灯一样。已知该反应的生成物是氧化镁和碳。以上变化中，说明在化学反应的过程中有化学键的__________和_________？3．二氧化碳分子碳原子与氧原子形成的共价键较牢固，为什么干冰易升华？1．共价键与范德华力2．断裂生成3．干冰升华时共价键未破坏，而只是破坏了二氧化碳分子间的范德华力，而范德华力很小。要点归纳二、化学键1．概念：相邻的原子或离子之间强烈的相互作用。2．分类3．化学反应的本质：一个化学反应过程，本质上就是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程。化学键被破坏的几种情况：（1）化学反应过程中，反应物中的化学键被破坏。（2）离子化合物的溶解或熔化过程。离子化合物eq\o(→,\s\up7(溶解或熔化))电离eq\o(→,\s\up7(离子键被破坏))阴、阳离子（3）部分共价化合物溶于水后，与水作用形成水合离子，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。（4）部分共价分子溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如Cl2、CO2和SO2等。三、分子间作用力与氢键1．分子间作用力（1）分子之间存在一种把分子聚集在一起的作用力，叫作分子间作用力。最初也将分子间作用力称为范德华力。（2）范德华力比化学键弱得多，主要影响物质的熔、沸点等。2．氢键（1）氢键也是一种分子间作用力，比化学键弱，但比范德华力强。（2）氢键会使物质的熔点和沸点升高，这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键，消耗较多能量。典例精讲【例4】（2023年上海浦东新高一上海市进才中学校考期末）下列变化不需要破坏化学键的是A．碳酸钙受热分解 B．干冰气化C．食盐熔化 D．氯化氢溶于水【答案】B【详解】A项，碳酸钙受热分解破坏离子键和共价键，不符合题意；B项，干冰气化破坏分子间作用力，不需要破坏化学键，符合题意；C项，食盐熔化破坏离子键，不符合题意；D项，氯化氢溶于水破坏共价键，不符合题意。【例5】（2022年安徽省芜湖市期末）离子键、共价键、和分子间作用力是微粒之间的不同作用力。下列物质中只含有上述一种作用力的是A．冰 B．碘单质C．氢氧化钠 D．氯化钠【答案】D【解析】A项，冰中含共价键、范德华力、氢键三种作用力，不符合题意；B项，碘中含共价键、范德华力两种作用力，不符合题意；C项，NaOH中含离子键、共价键两种作用力，不符合题意；D项，氯化钠中只含离子键一种作用力，符合题意。004课堂总结离子键和共价键的比较离子键共价键定义带相反电荷离子之间的相互作用原子之间通过共用电子对形成的相互作用成键微粒阴、阳离子原子本质阴、阳离子之间的静电作用共用电子与成键原子之间的静电作用形成条件一般活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子间易形成离子键一般非金属元素原子之间易形成共价键存在离子化合物(绝大多数盐、强碱、活泼金属氧化物等)非金属单质、共价化合物、某些离子化合物离子化合物和共价化合物的比较离子化合物共价化合物概念含有离子键的化合物只含有共价键的化合物构成粒子阴、阳离子原子粒子间的作用离子键共价键熔、沸点较高一般较低，少部分很高(如SiO2)导电性熔融态或水溶液中导电熔融态时，不导电。溶于水时，有的导电(如硫酸)，有的不导电(如蔗糖)熔化时破坏的作用力离子键一般不破坏共价键，极少部分破坏共价键(如SiO2)实例强碱、大多数盐、活泼金属氧化物酸、非金属氢化物、非金属氧化物、绝大多数有机物化学键与物质类别的关系00503强化训练1．（2023年北京市通州区期末）下列化学用语或图示表达不正确的是A．H2O的分子结构模型： B．CO2的结构式：O＝C＝OC．HCl的电子式： D．中子数为8的氮原子：【答案】C【解析】A项，H2O的结构为折线形，故分子结构模型：，正确；B项，CO2空间构型为直线形，结构式为O＝C＝O，正确；C项，HCl为共价化合物，故其电子式为，错误；D项，中子数为8的氮原子，质量数为8＋7＝15，故为，正确。2．（2023年上海浦东新高一上海市进才中学校考期末）下列关于化学键的说法中正确的是A．离子化合物中只有离子键B．共价化合物分子中一定不含离子键C．硫、氢、氧只能形成一种化合物D．离子化合物中一定含有金属元素【答案】B【解析】A项，有些离子化合物中只有离子键，例如氯化钠，有些离子晶体中既有离子键又有共价键，例如氯化铵，错误；B项，共价化合物分子中只有共价键、一定不含离子键，正确；C项，硫、氢、氧能形成多种化合物，例如H2SO4、H2SO3等，错误；D项，离子化合物中不一定含有金属元素，例如氯化铵，错误。3．（2023年北京市西城区期末）下列化学用语不正确的是A．Mg的原子结构示意图是：B．NH3的电子式是：C．CH4的分子结构模型是：D．NaCl的形成过程是：【答案】B【解析】A项，Mg为12号元素，原子结构示意图是：，正确；B项，NH3为共价化合物且氮原子为8电子稳定结构，电子式是：，错误；C项，CH4分子为正四面体形，分子结构模型是：，正确；D项，NaCl为钠离子和氯离子形成的离子化合物，形成过程是：，正确。4．（2023年江苏省江阴高级中学期末）下列物质属于电解质，且溶解时破坏共价键的是A．Cl2 B．HClC．CO2 D．NaOH【答案】B【解析】A项，Cl2为单质，虽然溶解于水时破坏共价键，但不属于电解质，不符合题意；B项，HCl溶于水后电离产生H＋和Cl－，破坏了共价键，其水溶液能导电，则HCl属于电解质，符合题意；C项，CO2为非金属氧化物，属于非电解质，不符合题意；D项，NaOH属于电解质，但溶于水时破坏离子键，不符合题意。5．（2022年江苏南京师大附中高一期末）下列关于化合物、化学键和氢键、范德华力的说法中正确的是A．含有阴离子的化合物中一定含有阳离子B．氯气分子间的范德华力与氯气分子熔沸点高低无关C．水结成冰密度增大与水分子之间能形成氢键无关D．化学键的形成一定伴随着电子的得失【答案】A【解析】A项，由于物质对外不显电性，所以含有阴离子的化合物中一定含有阳离子，正确；B项，氯气的熔沸点高低取决于分子间作用力即范德华力大小，错误；C项，固体水分子和液体水分子都存在氢键，错误；D项，共价键的形成是原子间的共用电子对的偏移，错误。6．（2023年湖北省襄阳市普通高中期末节选）X射线衍射法可以测定某些分子的结构，下列分子结构模型中正确是ABCDHClH2OCO2CH4直线形直线形直线形平面正方形【答案】AC【解析】A项，HCl由2个原子构成，为直线型分子，正确；B项，水是V形分子，错误；C项，CO2是直线形分子，正确；D项，CH4的空间构型为正四面体，错误；选AC。7．（2023年山东济南高一检测）传说老子过函谷关之前，关尹喜见有紫气从东而来，知道将有圣人过关，果然老子骑着青牛而来，后来人们用“紫气东来”比喻吉祥的征兆。碘晶体受热转变成碘蒸气也有紫气东来之象。下列关于碘等物质的说法中正确的是A．HCl溶于水能电离出H＋、Cl－，所以HCl是离子化合物B．碘晶体受热转变成碘蒸气，吸收的热量用于克服碘原子间的作用力C．He、CO2和CH4都是由分子构成，它们中都存在共价键D．NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，既破坏了离子键，也破坏了共价键【答案】D【解析】A项，HCl属于共价化合物，属于电解质，在溶液中可发生电离，错误；B项，碘晶体受热转变成碘蒸气，克服分子间作用力，而碘原子间的作用力属于共价键，错误；C项，He为单原子分子，不存在共价键，错误；D项，NaHCO3为离子化合物，含有离子键和共价键，受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，阴阳离子间的离子键断裂，破坏共价键，正确。8．（2023年广东省东莞市期末）位于前三周期的主族元素R、W、X、Y、Z原子序数依次增大，R元素位于第一周期。五种元素的最外层电子数之和为20，其中三种是地壳中含量前三的元素。下列说法不正确的是A．最