高中化学第一章物质结构元素周期律第三节2共价键学案新人教版必修2

PAGE15-第2课时共价键一、共价键1．形成过程(以Cl2形成为例)用电子式表示：eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up15(··),\s\do15(··))·＋eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up15(··),\s\do15(··))·→eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up15(··),\s\do15(··))eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up15(··),\s\do15(··))eq\o\al(·,·)。2．定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。3．成键粒子：原子。4．成键元素：同种或不同种非金属元素化合时能形成共价键。5．存在(1)非金属元素的多原子单质,如H2、Cl2、N2、O2等。(2)共价化合物,如HCl、H2O、CO2、NH3等。(3)某些离子化合物,如NaOH、Na2O2、NH4Cl等。6．分类(1)非极性键①概念：共用电子对不偏向任何一方的共价键。②形成条件：同种元素的原子间。(2)极性键①概念：共用电子对偏向于某一原子的共价键。②形成条件：不同种元素的原子间。7．共价化合物：以共价键形成分子的化合物。二、含有共价键分子的表示方法1．用电子式表示含共价键的粒子(1)单质分子H2：Heq\o\al(·,·)H、N2：eq\o\al(·,·)N⋮⋮Neq\o\al(·,·)。2．用电子式表示分子的形成过程3．用结构式表示形成共价键的每一对共用电子对用短线表示而略去未成键电子的式子。例如N2：N≡N、HCl：H—Cl、CO2：O=C=O、CH4：。三、化学键1．概念：使原子或离子相结合的作用力。2．形成类别(1)原子间价电子的转移——离子键。(2)原子间价电子的共用——共价键。3．化学反应的本质一个化学反应的过程,本质上就是旧键断裂与新键形成的过程。探究点一离子键与共价键、离子化合物与共价化合物的比较1．离子键与共价键的比较键型离子键共价键概念带相反电荷的离子之间的相互作用原子之间通过共用电子对所形成的相互作用成键方式通过得失电子达到稳定结构通过形成共用电子对达到稳定结构成键粒子阴、阳离子原子形成条件活泼金属元素与活泼非金属元素化合同种或不同种非金属元素化合2.离子化合物与共价化合物的比较离子化合物共价化合物概念由离子键形成的化合物以共用电子对形成分子的化合物粒子间的作用阴离子与阳离子间存在离子键原子之间存在共价键熔沸点较高一般较低,个别很高(如SiO2)导电性熔融态或水溶液导电熔融态不导电,溶于水有的导电(如硫酸),有的不导电(如蔗糖)熔化时破坏的作用力一定破坏离子键,可能破坏共价键(如NaHCO3)一般不破坏共价键实例强碱、大多数盐、活泼金属的氧化物中酸、非金属的氢化物、非金属的氧化物中从元素原子结构特点来看,离子键和共价键形成的条件是什么？即什么样的元素原子之间容易形成离子键,什么样的元素原子之间可以形成共价键？提示：从元素原子结构特点分析,元素原子的半径越小,最外层电子数越多,则原子越容易通过得到电子的方式而达到稳定结构；元素原子的半径越大,最外层电子数越少,则原子越容易通过失去电子的方式而达到稳定结构；前者一般是非金属元素原子,后者一般是金属元素原子。一般情况下,活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子之间容易形成离子键,而非金属元素原子之间形成的是共价键。需要注意的是这里说的是一般情况,也就是说还可能有特殊情况存在。[例1]下列叙述正确的是()A．离子键只存在于金属阳离子与酸根阴离子之间B．两种非金属元素形成AB型化合物,它一定含共价键C．物质中化学键破坏了,一定发生化学变化D．化学键类型由元素类别决定[思路分析]要注意概念的本质特征,防止非本质因素的干扰,另外还可利用反例法进行判断。[解析]氧化钠、氯化铵等都含有离子键,A项错误；非金属原子之间形成的化学键一定是共价键,注意氯化铵之间的离子键属于铵根离子与氯离子之间的作用力,不属于原子之间作用力,B项正确；物质中有旧化学键断裂,同时有新化学键形成的变化才是化学变化,而像氯化钠熔化、氢氧化钠溶于水等都不是化学变化,C项错误；离子化合物不一定含金属元素,如铵盐,含金属元素的化合物不一定是离子化合物,如氯化铝,D项错误。[答案]B下列关于共价键的叙述中正确的是(D)A．只有不同种元素的原子之间才能形成共价键B．由A失去电子,B接受电子的过程形成了共价键C．原子核外有几个电子就一定能形成几个共价键D．共用电子对必然偏向吸引电子能力强的一方解析：同种元素和不同种元素之间都可形成共价键,前者形成非极性共价键,后者形成极性共价键。共价键是指成键双方原子各提供电子形成共用电子对,从而形成共价键,没有电子转移。原子能形成的共价键的个数与最外层电子数有关,如P元素原子核外有15个电子,最外层有5个电子,可形成3个共价键,如PCl3。由于原子吸引电子的能力不同,所以共用电子对会发生偏移,偏向吸引电子能力强的一方。探究点二判断离子化合物、共价化合物的方法1．根据化合元素的性质判断一般来说,活泼的金属元素跟活泼的非金属元素化合时形成的化合物是离子化合物,其他的元素化合时形成的化合物是共价化合物。常见的活泼金属元素是元素周期表中第ⅠA族的金属元素和第ⅡA族中除铍以外的金属元素；常见的活泼非金属元素是元素周期表中第ⅦA族元素,还有氮、氧、硫等元素。如NaCl、CaO、K2S、Mg3N2等化合物都是典型的离子化合物。2．根据组成化合物的粒子类型判断化合物中,由阴、阳离子组成的化合物是离子化合物,其他的是共价化合物。常见的阳离子有K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、NHeq\o\al(＋,4)等,常见的阴离子有F－、Cl－、Br－、I－、O2－、Oeq\o\al(2－,2)、S2－、ClOeq\o\al(－,3)、ClO－、SOeq\o\al(2－,4)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、NOeq\o\al(－,3)、POeq\o\al(3－,4)、HPOeq\o\al(2－,4)、H2POeq\o\al(－,4)、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SiOeq\o\al(2－,3)、MnOeq\o\al(－,4)等。3．根据化合物的种类判断①常见的盐中绝大多数是离子化合物,少数盐是共价化合物。如AlCl3、Pb(CH3COO)2是共价化合物。②常见的强碱都是离子化合物,弱碱是共价化合物。如NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2等强碱是离子化合物,NH3·H2O、Al(OH)3等弱碱是共价化合物。③活泼金属的氧化物、过氧化物是离子化合物,其他的氧化物、过氧化物一般是共价化合物。如MgO、CaO、Na2O、K2O、Na2O2等是离子化合物,SO2、SO3、NO2、CO2、CO、SiO2、P2O5、H2O、H2O2等是共价化合物。④活泼金属的氢化物是离子化合物,其他的氢化物是共价化合物。如NaH、CaH2是离子化合物,HF、HCl、HBr、HI、H2O、H2S、NH3、PH3、CH4是共价化合物。⑤CH3CH2OH(酒精或叫做乙醇)、蔗糖、甲烷等常见的有机化合物都是共价化合物。4．根据化合物的导电性判断在熔融状态下能导电的化合物是离子化合物,其他的化合物是共价化合物。5．根据化合物的熔点、沸点判断熔点、沸点比较高或很高的化合物可能是离子化合物,熔点、沸点较低或很低的化合物可能是共价化合物。化学键类型与化合物类别的关系如何？提示：①存在离子键的化合物一定是离子化合物。②离子化合物中一定存在离子键,可能存在共价键,如NaOH、Na2O2、(NH4)2SO4等。③全部由非金属元素组成的化合物中也可能存在离子键,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐,铵根离子和酸根离子之间以离子键相结合。④共价化合物中只有共价键,一定没有离子键。⑤含有共价键的化合物不一定是共价化合物,如NH4Cl、NaOH、Na2O2等是离子化合物。[例2]下列各组物质中既含有离子键又含有共价键的是()A．NaOH、H2O、NH4ClB．KOH、Na2O2、(NH4)2SC．MgO、CaBr2、NaClD．Na2SO4、HCl、MgCl2[思路分析]首先分析物质的类别,根据物质的类别判断所含的化学键类型,再看组成微粒的某些原子间是否存在共价键。[解析]既含有离子键又含有共价键的化合物肯定是离子化合物。只含有共价键的是H2O、HCl,排除A、D项；只含有离子键的是MgO、CaBr2、NaCl、MgCl2,排除C、D项；既含有离子键又含有共价键的是NaOH、NH4Cl、KOH、Na2O2、(NH4)2S、Na2SO4。[答案]B表中物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全正确的一组是(B)解析：CaCl2中只含离子键,钙离子与氯离子中存在离子键,属于离子化合物,A错误；H2O2为共价化合物,含有共价键,B正确；Na2O2含离子键、共价键,其为离子化合物,C错误；NH4Cl为离子化合物,含有离子键和共价键,D错误。探究点三物质的变化过程中化学键的变化1．化学反应过程(1)化学反应过程中反应物一定有化学键被破坏,如H2＋F2=2HF,H—H键、F—F键均被破坏。(2)化学反应时,并不是反应物中所有的化学键都被破坏,如(NH4)2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NH4Cl,只破坏反应物中的离子键,而共价键未被破坏。2．离子化合物的溶解或熔化过程对于离子化合物,溶于水或熔化后均电离成为自由的阴、阳离子,离子键被破坏。3．共价化合物的溶解或熔化过程(1)溶解过程①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏。例如：CO2、SO3等。②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴、阳离子,其分子内的共价键被破坏。例如：HCl、H2SO4等强酸。③某些共价化合物溶于水后,其分子内的化学键不被破坏。例如：蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。(2)熔化过程①由分子构成的共价化合物,熔化时只破坏分子间作用力,而不破坏化学键。②由原子构成的共价化合物,如SiO2,熔化时破坏共价键。4．单质的熔化或溶解过程(1)由分子构成的固体单质,如I2的升华、P4的熔化只破坏分子间作用力,而不破坏化学键。(2)由原子构成的单质,如金刚石、晶体硅,熔化时破坏共价键。(3)对于某些活泼的非金属单质,溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如Cl2、F2等。有化学键断裂的过程一定是化学变化吗？提示：不一定。化学反应不仅要有旧化学键的断裂,还要有新化学键的形成。只有旧化学键断裂的变化不一定是化学反应,如NaCl受热熔化,断裂离子键,HCl溶于水断裂共价键,但都不是化学变化。[例3]下列物质的变化过程中,有共价键明显被破坏的是()A．I2升华 B．NaCl颗粒被粉碎C．HCl溶于水得盐酸 D．NaOH受热熔化[思路分析]首先搞清楚构成物质的粒子之间的作用力,然后根据发生的变化作出判断。[解析]A项I2升华,I2分子没有分解,只是破坏了分子间作用力；B项NaCl颗粒被粉碎破坏了部分离子键而不涉及共价键；C项HCl溶于水后,电离出H＋和Cl－,共价键被破坏,C项正确；D项NaOH受热熔化时,NaOH电离出Na＋和OH－,破坏了离子键,而OH－中的共价键没被破坏。[答案]C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的断裂和形成的反应是(D)A．NH4Cleq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋HCl↑B．NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3C．2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2OD．2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2解析：A、B中无非极性键的断裂和形成,C中有非极性键(Cl—Cl)的断裂但无非极性键的形成,故选D。D中Na2O2既有离子键又有非极性共价键,CO2中有极性共价键,O2中有非极性共价键。探究点四分子间作用力和氢键1．范德华力物质的分子间普遍存在着作用力,这种分子间作用力也叫做范德华力。分子间作用力的实质是电性引力,结构相似的物质,其相对分子质量越大,分子间作用力就越大,其熔点、沸点也就越高。(1)分子间作用力的主要特征①广泛存在于分子之间；②只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力,如固体和液体物质中；③分子间作用力远远小于化学键；④由分子构成的物质,其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要由分子间作用力大小决定。(2)影响分子间作用力大小的因素①组成与结构相似的物质。相对分子质量越大,分子间作用力越大,如：I2>Br2>Cl2>F2；HI>HBr>HCl；Ar>Ne>He。②分子的空间构型。一般来说,分子的空间构型越对称,分子间的作用力越小。2．氢键氢原子和吸引电子能力较强的X原子形成共价键之后,又与另外一个吸引电子能力较强的Y(F、O、N等)原子产生较弱的静电引力,这种作用力叫氢键。可以表示为X—H…Y。氢键比化学键弱得多,但比分子间作用力稍强。通常我们也可把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。根据元素周期律,卤素氢化物的水溶液均应为强酸性,但HF表现为弱酸的性质,其原因为分子间存在氢键F—H…F(如图)。与吸电子能力强的元素相结合的氢原子,由于键的极性太强,使共用电子对极大地偏向这些原子。而H原子几乎成了不带电子、半径极小的带正电的核,它会受到相邻分子中吸电子能力强、半径较小的这些原子中孤对电子的强烈吸引,而在分子间表现出较强的作用力,这种作用力就是氢键。氢键的形成对化合物的物理和化学性质具有重要的影响。如化合物的熔沸点主要取决于分子间作用力。以氧族元素为例,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O—H…O的形成,分子间作用力骤然增强,从而改变了Te→S氢化物熔沸点降低的趋势而猛然升高,卤族元素中的HF和氮族中的NH3也有类似情况。又如,绝大多数物质的密度总是固态大于液态的,但H2O在0℃附近的密度却是液态大于固态的,这是因为固态H2O(冰)分子间存在O—H…O(氢键),使它具有空洞结构,此时,冰的密度就小于水,所以,冰可浮于水面。化学键、分子间作用力、氢键有什么区别？提示：[例4]下列关于氢键的说法不正确的是()A．HF的沸点比HCl的沸点高,是由于HF分子间存在氢键B．水在结冰时体积膨胀,是由于水分子之间存在氢键C．NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键D．在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键[思路分析]氢键是一种较强的分子间作用力,它主要影响物质的物理性质,而物质的稳定性属于化学性质。eq\x(氢键)—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up15(存在))\x(某些氢化物分子间)→\x(\a\al(HF、H2O、,NH3等)),\o(→,\s\up15(影响))\x(物质的物理性质)→\x(\a\al(熔点、沸点、溶,解性、密度等))))[解析]氢键是某些氢化物(如NH3、H2O、HF等)分子间存在的比分子间作用力稍强的作用力,它的存在使氢化物的熔、沸点相对较高,因此HF的沸点高是由于分子间形成氢键,A项正确；水在结冰时体积膨胀是由于水分子间以氢键结合排列成规整的晶体,从而使冰的结构中有许多空隙,造成体积膨胀,B项正确；NH3的稳定性取决于N—H键的强弱,而不是氢键,C项错误；氨分子和水分子之间主要是以氢键结合的,D项正确。[答案]C(双选)下表为元素周期表中短周期的一部分,其中Y元素的核电荷数为M与N元素核电荷数之和。下列说法正确的是(CD)MNXYZA.气态氢化物的稳定性：N>Z,因为N的氢化物分子间存在氢键B．元素的非金属性：M>Y,因为M单质能与YN2反应置换出Y单质C．熔、沸点：YH4>MH4,因为YH4的相对分子质量较大,分子间作用力较强D．简单离子半径：N>X,因为它们具有相同的电子层结构且X的核电荷数更大解析：M、Y在同一主族,Y元素的核电荷数为M与N元素核电荷数之和,可知N为O,由原子在周期表中的位置可知X为Al、M为C,Y为Si,Z为S。氢化物的稳定性与元素的非金属性强弱有关,故A项错误；单质C能与SiO2反应生成单质Si,为置换反应,C表现出还原性,与非金属性无关,故B项错误；SiH4与CH4的组成和结构相似,SiH4的相对分子质量较大,分子间作用力较强,熔、沸点较高,故C项正确；核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,故D项正确。1．下列叙述中,不正确的是(B)A．共价化合物中不可能含有离子键B．硫酸分子中有H＋和SOeq\o\al(2－,4)两种离子C．某元素原子的最外层只有一个电子,它跟卤素可能形成离子键,也可能形成共价键D．共价键存在于非金属元素形成的化合物或单质中解析：硫酸分子是共价化合物,无游离态离子。2．下列物质的电子式正确的是(C)解析：3．根据化学反应的实质是旧键断裂和新键形成这一事实,下列变化不属于化学变化的是(C)A．白磷在260℃时转化为红磷B．石墨在高温高压下转化为金刚石C．NaCl熔化D．五氧化二磷吸水解析：本题主要考查化学键与化学变化的关系。解答本题主要抓住题目所给的信息：有旧键断裂和新键形成这两个过程的才是化学变化。题目所给的A、B、D三个选项的变化过程均有旧键断裂(反应物被破坏)和新键形成(新物质生成)的过程,属于化学变化。C选项中只有旧键断裂(离子键被破坏),而无新键的形成,故不属于化学变化。4．下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是(C)A．BF3 B．H2OC．SiCl4 D．PCl5解析：A项,BF3中形成三个共用电子对,硼原子最外层只有6个电子,未达到8电子结构,故错误；B项,H2O中氢原子最外层只有2个电子,故错误；C项,SiCl4中Si与Cl形成4个共用电子对,两种原子的最外层电子均达到8电子结构,故正确；D项,PCl5中P不符合8电子结构,故错误。5．(1)用电子式表示H2O和MgBr2的形成过程：H2OH×＋·eq\o(O,\s\up15(··),\s\do15(··))·＋×H→Heq\o\al(·,×)eq\o(O,\s\up15(··),\s\do15(··))eq\o\al(·,×)H；MgBr2→[eq\o\al(·,·)eq\o(Br,\s\up15(··),\s\do15(··))eq\o\al(×,·)]－Mg2＋[eq\o\al(·,×)eq\o(Br,\s\up15(··),\s\do15(··))eq\o\al(·,·)]－。(3)A＋、B＋、C－、D、E5种粒子(分子或离子),它们分别含10个电子,已知它们有如下转化关系：a．A＋＋C－→D＋E;b．B＋＋C－→2D据此,回答下列问题：①写出a反应的离子方程式NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3＋H2O。解析：(3)10电子微粒中NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3＋H2O。6．甲型H1N1流感可防、可控、不可怕,通常人们会在疫区喷洒生石灰、84消毒液等。根据要求回答下列问题：(1)工业上煅烧生石灰的原理为：CaCO3eq\o(=,\s\up15(高温))CaO＋CO2↑,下列有关物质的分类中正确的是(C)A．碳酸钙、氧化钙、二氧化碳