化学键与化学反应.doc

原子是构成物质的一种基本微粒，原子是通过化学键作用在一起的。常见的化学键有三类：共价键、离子键和金属键，构成的物质的类型有离子化合物(离子键)、非金属单质和共价化合物(共价键)、金属单质(金属键)。化学反应的实质是旧的化学键断裂(吸收热量)和新的化学键形成(放出热量)，故化学反应往往伴随着能量变化。当新化学键形成时释放的能量大于破坏旧化学键所需要吸收的能量，该反应为放热反应；当新化学键形成时释放的能量小于破坏旧化学键所需要吸收的能量，则反应为吸热反应。 【重点难点】 重点：化学键的类型及反应过程中能量的变化。难点：化学键的类型与物质类型的关系以及反应过程中能量的变化与化学键的断裂、形成的关系。 【知识讲解】 前面已经分析了原子内部的结构，根据原子最外层电子数可以判断其得失电子的情况。同时我们也知道原子是构成物质的一种基本微粒，原子是通过什么样的结合方式构成物质的，其相互作用与原子核外电子排布有一定的关系吗？这就是本节要讲的化学键。 一、化学键与化学反应中的物质变化 1、化学键的概念 水有三态变化，冰加热到0开始熔化成液态水，水加热到100开始变为水蒸气，水的三态变化容易发生，固态、液态、气态的变化，是分子间的间隔发生了变化，说明分子间的分子间作用力容易改变，但把水加热到1000以上才能少量分解，通电条件下水能电解出H2、O2，说明水分子内H原子、O原子间的作用比分子间的作用力要强的多，这种作用就是化学键。化学键是相邻两个或多个原子间强烈的相互作用。 【分析研讨】 分析水通电能生H2、O2的过程中化学键的变化的情况。2H2O2H2O2水分子中H原子与O原子通过化学键结合在一起，通电后该化学键断裂，水分子变成自由的H原子、O原子，然后H的原子与H原子形成化学键，得到H2。O原子和O原子形成化学键，得到O2。由以上分析可得到如下结论：化学反应只所以生成了新物质，从微观角度分析，是分子先变为原子，原子再重新组合成分子。从化学键角度分析，是旧化学键的断裂和新化学键的形成。 2、化学键的类型 HCl和NaCl中都存在化学键，HCl为两种非金属元素原子形成的化学键，NaCl为金属元素原子与非金属元素原子形成的化学键，这两种物质中的化学键应有所不同。(1)共价键HCl分子中的化学键为H原子与Cl原子形成的，H原子的核外有1个电子，原子结构示意图为，电子式为。Cl原子核外有17个电子，原子结构示意图为, 电子式为。二者结合时，都需要得1个电子达到稳定结构。双方各提供一个电子组成一对共用电子对，从而使双方的最外电子层都达到稳定结构，通过共用电子对产生了强烈的相互作用，把双方结合在一起，这种化学键为共价键。原子间通过共用电子对形成的化学键叫做共价键。用电子式可表示H原子、Cl原子形成化学键，结合为HCl分子的过程。共价键的构成要素是双方都需要得电子，这样才能形成共用电子对。需要得电子的元素为非金属元素。故两种非金属元素的原子形成的化学键为共价键。H2O的形成：CO2的形成：(2)离子键：Na原子最外层1个电子，电子式为，Cl原子最外层7个电子，电子式为。Na原子失去1个电子，次外层变为最外层，达到8个电子结构，Cl原子得到1个电子，最外层达到8个电子结构。双方不用形成共用电子对，而是1个失电子形成阳离子，1个得电子形成阴离子，阴阳离子间通过静电作用结合在一起，这种化学键叫离子键。阴阳离子间通过静电作用形成的化学键为离子键。NaCl的形成过程可用如下电子式表示：对比NaCl和HCl的写法，可知二者的形成实质有很大不同，二者形成化合物的电子式书写也有很大不同，通过共用电子对结合的，应写出共用电子对。通过离子键形成的应写出阴阳离子的电子式，阳离子的电子式一般就在其元素符号右上角写出所带电荷，阴离子写出得到电子后的最外层电子，并用表示，右上角写上所带负电荷数。离子键的构成要素：典型的金属元素与典型非金属元素，可分别通过失电子和得电子形成阳离子和阴离子，从而形成离子键。Na2O的形成：MgCl2的形成：离子键和共价键是化学键的两种主要类型，还有一种为金属键，是金属原子内部的金属阳离子与自由电子形成的化学键，也属于不同电荷之间的静电作用。 3、化学键与物质构成 (1)离子键与离子化合物含有离子键的化合物称为离子化合物，如NaCl、KOH、Ca(OH)2、MgSO4、Cu(NO3)2等。离子化合物中一定含有离子键，有的离子化合物中还含有共价键，如KOH中的OH-内，O与H形成共价键，KOH的电子式为。(2)共价键与非金属单质和共价化合物同种元素通过共价键结合在一起得到的为非金属单质，如：H2、Cl2、O2、N2，电子式分别为：HH、 、，共价键可以是单键，也可以是双键或叁键。只含有共价键的化合物称为共价化合物，如H2O、HCl、CO2、CH4、H2SO4等。(3)稀有气体单质中只含有分子间作用力，不含有化学键，即物质中不一定都含有化学键。(4)化学键与物质性质的关系离子化合物的熔点、沸点取决于离子键的强弱。离子带的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子化合物的熔沸点就越高。如熔点为NaFNaClNaBrNaI。非金属单质、共价化合物的熔点、沸点大多不受化学键的影响，而是受分子间作用力的影响，但共价键可以决定物质的稳定性。如N2分子内存在氮氮叁键(NN)，键能较大，故N2很稳定，N2参与化学反应往往需要较高的条件。二、化学键与化学反应中的能量变化 1、吸热反应和放热反应 (1)吸热反应：吸收热量的化学反应为吸热反应，常见的吸热反应有Ba(OH)2与NH4Cl的反应、盐类水解、水的电离等。【实验1】在一个小烧杯里，加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体(Ba(OH)28H2O)，将小烧杯放在事先已滴有3滴4滴水的玻璃片(或三合板)上。然后再加入约10g的氯化氨晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌，使Ba(OH)28H2O与NH4Cl充分反应。观察玻璃片上的水是否由于结冰而将玻璃片与小烧杯粘在一起(如下图)。(2)放热反应：放出热量的化学反应为放热反应。中学涉及的化学反应大多为放热反应，如可燃物的燃烧，酸碱中和反应等。【实验2】在一支试管里加入几小块铝片，再加入5mL盐酸，当反应进行到有大量汽泡产生时，用手触摸试管外壁，并用温度计测量溶液的温度变化。发现温度升高，说明反应为放热反应。2、化学键与反应能量的关系 化学反应是旧键的断裂和新键的形成的过程，化学键断裂的过程需吸收热量，化学键形成的过程需放出热量。故任何一个化学反应都有吸热和放热两个过程，判断反应是吸热反应还是放热，需要看这两个过程，是吸收的热量多还是放出的热量多，这需要通过键能进行计算，如H2与O2反应生成H2O的过程如下：可知，放出的热量大于吸收的热量，该反应为放热反应。(1)吸热反应与化学键的关系新化学键形成时释放的能量小于破坏旧化学键所需要吸收的能量，这样的反应需要不断地吸收热量才能使反应持续进行，该反应就为吸热反应。(2)放热反应与化学键的关系新化学键形成时释放的能量大于破坏旧化学键所需要吸收的能量，就会有一定的能量以热能、电能或光能的形式释放出来，该反应为放热反应。认识到反应有吸热、放热。对于合理利用常规能源和开发新能源具有特别重要的意义。【例题分析】 例1、下列说法中不正确的是( )A、两种非金属元素组成的化合物不可能是离子化合物。B、金属原子和非金属原子间也可形成共价键C、离子化合物中不可能含有共价键D、共价化合物中不可能含有离子键解析：两种非金属元素原子间一定形成共价键，只有三种以上非金属元素原子间才可能形成离子键，成为离子化合物，如：NH4Cl。一般金属原子和非金属原子间可形成离子键，但也有形成共价键的，如AlCl3。离子化合物中可含有共价键，如NaOH，Na+与OH-之间是离子键，O与H之间是共价键。共价化合物中只含共价键。答案：C。例2、下列离子化合物的电子式不正确的是( )A、氯化钙：B、硫化钠： C、氟化钾：D、过氧化钠：解析：本题主要考查离子化合物电子式的正确书写原则。离子化合物的电子式由阴离子的电子式和阳离子的电子式构成，原子失去电子成为阳离子，阳离子的电子式和离子符号相同，原子失去几个电子带几个单位正电。例如钙原子失去两个电子，电子式和离子符号都是Ca2+，阳离子没有方括号(阳离子的原子团除外)，阴离子是原子获得电子，使最外层电子达到8个电子的稳定结构(K层2个电子)，用方括号把电子都围在内部，例如氯原子获得1个电子，成为带1个单位负电荷的离子，在氯化钙中有2个氯离子、1个钙离子，但是两个阴离子不能写在一起，阳离子要挨着阴离子，阴离子要挨着阳离子，整个电子式成电中性，氯化钙的电子式是对的，排除A。硫化钠的电子式正确，排除B。氯化钾的电子式正确，排除C。 过氧化钠是离子化合物，阴离子没有用方括号括住，没有标出所带负电的电荷数，D错。过氧化钠电子式的正确书写是。答案：D。例3、下列分子中，所有原子满足8电子结构的是( )A、光气(COCl2)B、六氟化硫C、二氟化氙D、三氟化硼解析：本题考查共价化合物中共价键形成的条件及规律。对于共价化合物，要知道是否满足8电子结构，需看两点：自身最外层电子数；形成的共用电子对数。A中C有4个电子，可分别和两个Cl的电子和1个O的电子形成4个共价键，电子式为，可见，都满足8电子结构。B项中S原子最外层有6个电子，与6个F成键，电子数大于8。C项中氙已是8电子结构，与F成键，最外层电子数超过8，D项中硼最外层有3个电子，与3个氟原子形成3个共用电子对，只有6个电子，不能满足8电子结构。答案：A。【达标练习】 1、下列化学式及结构式中，从成键情况来看不合理的是( )A、B、C、D、2、下列关于化学键的叙述正确的是( )A、化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间。B、两个原子之间的相互作用叫化学键C、化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用。D、阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小。3、下列变化不需要破坏化学键的是( )A、加热氯化铵B、干冰气化C、石油裂化D、氯化氢溶于水4、下列各对原子序数的原子能以共价键结合成化合物的是( )A、9和11B、35和1C、6和17D、12和165、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、BeCl2B、PCl3C、PCl5D、N26、下列叙述正确的是( )A、两个非金属原子间不可能形成离子键B、共价化合物中可能有离子键C、在单、双和叁键中，原子被共用的电子数分别为2，4，6D、H2分子和Cl2分子中的键都是共价键，所以同种元素的原子间形成的化学键都是共价键7、六氧化四磷的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足8个电子结构，则该分子中含有的共价键的数目是( )A、10B、12C、24D、288、下列对离子化合物的叙述不正确的是( )A、离子化合物一定是含有离子键的化合物。B、离子化合物不一定是盐类C、离子化合物熔点高，加热一定难分解D、离子化合物在水中的离子浓度一定大于共价化合物在水中的离子浓度9、下列物质的电子式书写正确的是( )A、B、C、D、10、下列物质中含有非极性键的共价化合物是( )A、I2B、C、Na2O2D、C2H211、下列物质中属离子化合物是( )A、苛性钾B、碘化氢C、硫酸D、醋酸12、下列关于非金属元素的叙述正确的是( )A、非金属元素的原子最外层电子数都大于或等于4B、非金属元素的原子都易得电子生成相应的阴离子C、只由非金属元素组成的化合物中一定不含离子键D、每一主族所包含的元素中不一定都有非金属元素13、在H、Na、O、Cl四种元素中，由两种元素组成的离子化合物有、，由两种元素组成的共价化合物有、。14、同一短周期的X、Y两元素，它们以共价键相结合时，生成气态物质XY2，将它通入水中，其溶液能使石蕊试液变红；另一种元素R，它的离子R2+与氩原子的电子层结构相同，X、Y、R三种元素可生成一种化合物RXY3，该化合物在强热条件下可分解生成气体XY2和固体RY，那么，XY2的分子式是，电子式是，RY的电子式为，RXY3的化学式为。15、已知X、Y、Z、W是短周期中的四种元素，它们的原子序数依次增大。X和Y可形成常见化合