《4.4化学键》知识清单

《4.4化学键》知识清单一、化学键的概念1、**定义**-化学键就是相邻原子之间强烈的相互作用。这里要注意“相邻”和“强烈”这两个词哦。比如说，我们班级里的同学，相邻的同学之间可能会有比较强的互动，像一起讨论问题、互相借文具之类的，这就有点像原子之间的化学键。如果是隔得很远的同学，互动就比较少啦。原子也是这样，只有相邻的原子之间才有这种强烈的相互作用。2、**化学键的重要性**-化学键就像建筑里的钢筋混凝土，把原子紧紧地结合在一起，形成各种各样的物质。如果没有化学键，原子就像一盘散沙，根本不能组成我们周围看到的形形色色的物质。就像我们盖房子，如果没有水泥把砖头粘在一起，房子就盖不起来，那我们就没有住的地方啦。二、化学键的分类1、**离子键**-**形成过程**-离子键是由阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。比如说，钠原子（Na）最外层有1个电子，它很想把这个电子扔掉，变成稳定的钠离子（Na⁺）；而氯原子（Cl）最外层有7个电子，它就很想得到1个电子变成氯离子（Cl⁻）。当钠原子遇到氯原子的时候，钠原子就把自己的电子给了氯原子，这样钠原子变成了带正电的钠离子，氯原子变成了带负电的氯离子。然后呢，正电的钠离子和负电的氯离子就相互吸引，这种吸引的作用就是离子键。这就好比一个很慷慨的人（钠原子）把自己的东西（电子）给了一个很需要的人（氯原子），然后他们就因为这个“给予”和“接受”的关系紧紧地联系在一起了。-**离子化合物**-由离子键构成的化合物就叫离子化合物。常见的离子化合物有氯化钠（NaCl，我们吃的盐）、氢氧化钠（NaOH）等。像我们做菜的时候，如果没有盐（NaCl），菜就没味道。盐在我们生活中这么重要，而它就是典型的离子化合物哦。在离子化合物中，离子键使得阴阳离子有序排列，就像班级里的男生和女生按照一定的规则站成整齐的队伍一样。2、**共价键**-**形成过程**-共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键。比如氢气（H₂），每个氢原子最外层有1个电子，它们都想有2个电子达到稳定结构。于是，两个氢原子就商量好，它们把各自的1个电子拿出来，共享这一对电子，这样就形成了共价键。这就像两个小伙伴一起分享一个玩具，这个玩具把他们联系在一起了。还有像水分子（H₂O），氧原子最外层有6个电子，它想再得到2个电子达到稳定结构，而每个氢原子有1个电子，所以一个氧原子就和两个氢原子通过共用电子对的方式形成了共价键。这就好比氧原子是一个很会交朋友的人，它和两个氢原子交上朋友，大家共享电子，然后就紧紧地结合在一起了。-**共价化合物**-只含有共价键的化合物叫共价化合物。像二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）等都是共价化合物。我们呼出的二氧化碳就是共价化合物，植物通过光合作用吸收二氧化碳，把它转化成有机物，这个过程中二氧化碳的共价键会被破坏和重新组合。这就像一个拼图被拆开又重新拼成新的图案一样。-**共价键的分类**-按照共用电子对是否偏移，可以分为极性共价键和非极性共价键。-**极性共价键**：在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于不同原子对电子的吸引能力不同，共用电子对会偏向吸引电子能力强的原子一方。例如在氯化氢（HCl）分子中，氯原子对电子的吸引能力比氢原子强，所以共用电子对偏向氯原子，这就是极性共价键。这就像拔河比赛，氯原子力气大一点，就把共用电子对这个“绳子”往自己这边拉了一点。-**非极性共价键**：同种原子形成的共价键，共用电子对不发生偏移。像氢气（H₂）中的共价键，两个氢原子对电子的吸引能力一样，共用电子对就在中间，不偏向任何一方，这就是非极性共价键。这就像两个力气一样大的人拔河，绳子就在中间，谁也拉不动谁。三、化学键与物质的性质1、**对物质物理性质的影响**-**熔点和沸点**-离子化合物一般有较高的熔点和沸点。这是因为离子键很强，要破坏离子键让离子化合物变成液态或者气态，需要很多的能量。就像要把用强力胶水粘在一起的东西分开，很不容易。比如氯化钠（NaCl），它的熔点是801℃，沸点是1413℃。而共价化合物的熔点和沸点情况比较复杂。对于分子晶体（由共价键形成分子，分子间通过分子间作用力结合的晶体）来说，它们的熔点和沸点相对较低，因为分子间作用力比化学键弱很多。像二氧化碳（CO₂），在常温常压下是气体，它的熔点是-56.6℃，沸点是-78.5℃。这就好比分子晶体之间的联系像小朋友之间手拉手，比较容易分开；而离子化合物之间的联系像大人之间用铁链锁在一起，很难分开。-**溶解性**-离子化合物很多是可溶于水的，因为水分子是极性分子，它能够破坏离子键，把离子“拉”到溶液里。就像一群热情的小朋友（水分子）把原本紧紧抱在一起的离子（比如NaCl中的Na⁺和Cl⁻）分开，然后带着它们在溶液里到处跑。而共价化合物的溶解性也有不同情况。像乙醇（C₂H₆O）能与水以任意比例互溶，因为乙醇分子中有极性键，能和水分子形成氢键（一种特殊的分子间作用力）；而像甲烷（CH₄）就不溶于水，因为它是非极性分子，和极性的水分子“合不来”。这就好比有些人很合群，能很快融入新的群体（像乙醇在水里），而有些人很不合群，就不能融入（像甲烷在水里）。2、**对物质化学性质的影响**-化学键的断裂和形成是化学反应的本质。在化学反应中，旧的化学键断裂，新的化学键形成。比如氢气（H₂）和氧气（O₂）反应生成水（H₂O）的反应。首先，氢气分子中的H-H共价键和氧气分子中的O=O共价键要断裂，然后氢原子和氧原子重新组合，形成H-O-H的共价键。这就像拆了旧房子（旧化学键断裂），然后用原来的材料（原子）盖新房子（新化学键形成）。不同的化学键稳定性不同，这也影响了物质的化学活性。例如，氮氮三键（N≡N）非常稳定，所以氮气（N₂）在一般情况下化学性质很不活泼，不容易发生化学反应。而碳碳双键（C=C）相对碳碳单键（C-C）来说不太稳定，含有碳碳双键的物质（如乙烯，C₂H₄）就比较容易发生加成反应等化学反应。这就像有些东西很坚固（像氮气的化学键），不容易被破坏；而有些东西比较脆弱（像乙烯的碳碳双键），就容易被改变。四、化学键的表示方法1、**电子式**-**离子键的电子式**-对于离子化合物，我们用电子式来表示离子键。例如氯化钠（NaCl）的电子式，Na⁺的电子式就是Na⁺，因为它失去了最外层的1个电子，变得简单了；Cl⁻的电子式是[:Cl:]⁻，在氯原子的周围有8个电子（包括得到的1个电子），然后用方括号括起来，并且标上负电荷。整个氯化钠的电子式就是Na⁺[:Cl:]⁻。这就像给离子们画一幅简单的画像，把它们的电子情况表示出来。-**共价键的电子式**-对于共价化合物，也用电子式表示共价键。比如氢气（H₂）的电子式是H:H，中间的两个点表示共用的电子对。再看水分子（H₂O）的电子式，氧原子周围有8个电子，其中有两对是和氢原子共用的，所以电子式是H:O:H。这就像用一种特殊的符号语言来描述原子之间共享电子的情况。2、**结构式**-结构式是用一根短线“-”表示一对共用电子对的式子。例如氢气的结构式就是H-H，甲烷（CH₄）的结构式是H-C-H，中间的碳和每个氢原子之间都有一根短线，表示它们之间的共价键。这就像用简单的线条画出原子之间的连接关系，让我们更直观地看到分子的结构。五、典型问题1、如何判断一种物质是离子化合物还是共价化合物？-一般来说，如果物质是由金属元素和非金属元素组成（除了AlCl₃等少数特殊情况），那它很可能是离子化合物，比如氯化钠（NaCl）、氧化镁（MgO）等。如果物质是由非金属元素组成，那它很可能是共价化合物，像二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）等。但是有一些特殊情况要注意，比如铵盐（如氯化铵，NH₄Cl），虽然是由非金属元素组成，但它是离子化合物，因为铵根离子（NH₄⁺）和氯离子（Cl⁻）之间是离子键。这就像判断一个人是男生还是女生，一般有一些明显的特征，但也有个别特殊的情况。2、离子键和共价键在本质上有什么区别？-离子键是阴、阳离子之间的静电作用，包括静电吸引和静电排斥（因为离子都带电荷，同性相斥，异性相吸）。而共价键是原子之间通过共用电子对形成的相互作用。可以想象离子键是因为有电荷的吸引，就像磁铁的两极相互吸引（当然离子之间还有排斥）；而共价键是大家共享一些东西（电子对），就像合租房子的人共同使用一些设施一样。3、化学键与物质的稳定性有什么关系？-化学键越强，物质越稳定。比如氮气（N₂），氮氮三键非常强，所以氮气在常温下很稳定。而一些化学键比较弱的物质，就容易发生反应。例如碘化氢（HI）中的H-I键相对较弱，所以碘化氢比氯化氢（HCl）更容易分解。这就像一座桥，如果是用很坚固的材料建造的（强化学键），就不容易倒塌；如果是用比较脆弱的材料建造的（弱化学键），就容易坏掉。一、选择题1、下列物质中，含有离子键的是（）A.H₂OB.CO₂C.NaClD.CH₄2、下列化学键中，属于非极性共价键的是（）A.H-ClB.O=OC.C-HD.Na⁺[:Cl:]⁻3、下列关于化学键的说法正确的是（）A.化学键只存在于分子内部B.化学键的断裂和形成是物理变化C.离子化合物中一定只含有离子键D.共价化合物中一定含有共价键4、下列物质的电子式书写正确的是（）A.氮气：N:::NB.氯化氢：H⁺[:Cl:]⁻C.二氧化碳：O::C::OD.水：H:O:H二、填空题1、写出下列物质的电子式：-氧化镁：______-氨气：______2、用结构式表示下列物质：-乙烯（C₂H₄）：______-过氧化氢（H₂O₂）：______三、简答题1、比较离子化合物和共价化合物在物理性质（熔点、沸点、溶解性）方面的差异，并解释原因。2、举例说明化学键的断裂和形成在化学反应中的体现。参考答案：一、选择题1、C。NaCl是由钠离子（Na⁺）和氯离子（Cl⁻）通过离子键形成的离子化合物，而H₂O、CO₂、CH₄都是共价化合物，不含离子键。2、B。O=O是同种原子（氧原子）形成的共价键，共用电子对不发生偏移，属于非极性共价键；H-Cl是不同种原子形成的极性共价键；C-H也是极性共价键；Na⁺[:Cl:]⁻表示的是离子键。3、D。化学键不仅存在于分子内部，还存在于离子化合物等中；化学键的断裂和形成是化学反应的本质，不是物理变化；离子化合物中可能含有共价键，如氯化铵（NH₄Cl）中铵根离子（NH₄⁺）内部有共价键；共价化合物中一定含有共价键。4、D。氮气的电子式应该是:N≡N:；氯化氢是共价化合物，电子式为H:Cl；二氧化碳的电子式为:O::C::O:。二、填空题1、氧化镁：Mg²⁺[:O:]²⁻；氨气：H:N:H。-在氧化镁中，镁原子失去2个电子形成镁离子（Mg²⁺），氧原子得到2个电子形成氧离子（O²⁻），然后通过离子键结合，用电子式表示就是Mg²⁺[:O:]²⁻。-氨气分子中，氮原子最外层有5个电子，它和3个氢原子通过共用电子对结合，每个氢原子提供1个电子，氮原子还有1对孤对电子，所以电子式是H:N:H。2、乙烯（C₂H₄）：H-C=C-H；过氧化氢（H₂O₂）：H-O-O-H。-在乙烯分子中，两个碳原子之间是碳碳双键（C=C），每个碳原子还和两个氢原子以单键相连，所以结构式是H-C=C-H。-过氧化氢分子中，两个氧原子之间有一个单键（O-O），每个氧原子还和一个氢原子相连，所以结构式是H-O-O-H。三、简答题1、-**熔点和沸点**-离子化合物一般有较高的熔点和沸点。原因是离子键很强，离子化合物中阴阳离子通过离子键紧密结合，要破坏离子键使离子化合物变成液态或者气态需要很多能量。例如氯化钠（NaCl）熔点为801℃，沸点为1413℃。-共价化合物的熔点和沸点情况较复杂。对于分子晶体这种共价化合物，它们的熔点和沸点相对较低，因为分子间作用力比化学键弱很多。例如二氧化碳（CO₂）熔点为-56.6℃，沸点为-78.5℃。-**溶解性**-离子化合物很多可溶于水。这是因为水分子是极性分子，能破坏离子键，将离子“拉”到溶液里。例如氯化钠易溶于水。-共价化合物溶解性