第八章 第28讲 化学键及分类（解析版）

第八章分子结构与性质第28讲化学键及分类【高考考向预测】化学键包含离子键、共价键、金属键，可区分极性与非极性共价键，结合键参数判断物质性质；杂化轨道理论依据价电子对数判定杂化类型，关联分子空间结构；近三年为化学结构模块必考内容，小题高频考查，大题也常结合设问；预测2027年侧重键型辨析、键参数规律应用，搭配实例判断杂化方式，联动分子结构与物质理化性质综合出题。【双基自测●明考向】1.化学键与化合物类型概念辨析，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)化学键是相邻离子或原子间强烈的作用力，既包括静电吸引力，又包括静电排斥力()(2)所有物质中都存在化学键()(3)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，多个原子间可能形成离子键()(4)由金属元素与非金属元素形成的化学键都是离子键()(5)某物质熔融状态能导电，可以证明该物质内一定存在离子键()(6)H、N和S可形成既含有离子键又含有共价键的化合物()【答案】（1）√（2）×（3）√（4）×（5）×（6）√2.σ键与π键概念辨析，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)σ键以“头碰头”方式重叠，π键以“肩并肩”方式重叠()(2)σ键的电子云图形是轴对称的，π键的电子云图形是镜面对称的()(3)σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转()(4)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成()(5)H2分子中的σ键是s-sσ键，HClO分子中的σ键都是p-pσ键()(6)p-pσ键电子云轮廓图：()(7)甲醛中π键的电子云轮廓图：()【答案】(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×(6)×(7)√3.σ键和π键数目的计算。(1)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。(2)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子中含有个σ键，个π键。(3)CH2=C(CH3)C≡CH分子中，有个σ键，个π键。(4)1mol[Cr(H2O)6]3+中含有σ键的数目是。【答案】(1)1∶1(2)31(3)103(4)18NA(或18×6.02×1023)4.关于共价键及其参数正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)H—F的键长是H—X(X代表卤素)中最短的()(2)从键能角度可以解释F2比O2更容易与H2反应()(3)键角的大小与键长、键能的大小无关()(4)分子的稳定性与分子间作用力的大小有关()(5)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍()(6)依据F、Cl、Br、I的氢化物分子中氢卤键的键能，可推断它们的热稳定性强弱(2024·北京，12D)()【答案】(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√5.Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是。【答案】Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键，故不易形成双键或三键6.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—HSi—SiSi—H键能/(kJ·mol-1)347.7413.4226318(1)SiH4的稳定性小于CH4，原因是。(2)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。【答案】(1)C—H的键能大于Si—H，故SiH4的稳定性小于CH4(2)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，导致长链硅烷难以生成【核心梳理●明考点】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①化学键的定义：相邻的原子之间强烈的相互作用②化学键的分类：离子键、共价键、金属键。(2)化学反应的本质：反应物的旧化学键断裂与生成物的新化学键形成。2.离子键与共价键的比较项目离子键共价键非极性键极性键概念带相反电荷离子之间的相互作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用成键粒子阴、阳离子原子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对与成键原子间的静电作用特征无方向性和饱和性有方向性和饱和性形成条件活泼金属与活泼非金属经电子得失形成离子键；或者铵根离子与酸根离子之间形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键3.化学键与物质类别的关系【考点突破●明方向】考向一、化学键与物质类别的关系1.表中物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全对应的一组是()选项ABCD物质CO2MgCl2HClNaOH化学键类型共价键离子键、共价键离子键离子键、共价键化合物类型共价化合物离子化合物离子化合物共价化合物【答案】A【解析】MgCl2中只含离子键，属于离子化合物，故B错误；HCl中只含共价键，属于共价化合物，故C错误；NaOH中钠离子和氢氧根离子之间存在离子键，氧原子和氢原子之间存在共价键，属于离子化合物，故D错误。2.下列叙述正确的是()A.KH为共价化合物B.Na与N、O、Cl分别形成的化合物中只含有离子键C.KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电，所以它们都属于离子化合物D.N和Cl可形成共价化合物NCl3【答案】D【解析】K+、H-构成KH，含离子键，属于离子化合物，A项错误；Na与N、O、Cl分别形成的Na3N、Na2O、NaCl中只含离子键，形成的NaN3、Na2O2中既含离子键又含共价键，B项错误；HCl属于共价化合物，C项错误；NCl3中只含共价键，D项正确。考向二、物质转化过程中化学键的变化3.实验室利用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体反应制氨气，化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2，下列关于该反应的说法错误的是()A.NH4Cl中存在离子键和极性键B.此反应过程中既有离子键、极性键断裂，也有离子键和极性键形成C.1molCa(OH)2含2molO—H，1molNH3含3molN—HD.像Ca(OH)2、CaCl2这样含金属元素的化合物一定属于离子化合物【答案】D【解析】铵根离子和氯离子之间存在离子键、铵根离子中N原子和H原子之间存在极性键，故A正确；此反应过程中既有铵根离子和氯离子之间的离子键、N原子和H原子之间的极性键断裂，也有钙离子和氯离子之间的离子键和水中O原子和H原子之间的极性键形成，故B正确；氢氧化钙中氧原子与氢原子之间形成共价键，则1molCa(OH)2含2molO—H，氨气分子中氮原子与氢原子形成共价键，1molNH3含3molN—H，故C正确；含金属元素的化合物不一定属于离子化合物，如AlCl3属于共价化合物，故D错误。4.(2025·商丘模拟)MoO3可以催化1，2-丙二醇()获得多种有机物，其反应历程如图所示。下列说法正确的是()A.转化过程中涉及非极性共价键断裂与形成B.反应过程中Mo形成共价键的数目始终保持不变C.如果原料是乙二醇，则主要有机产物是乙二醛和乙烯D.Cu催化氧化1，2-丙二醇所得产物与MoO3催化时相同【答案】A【解析】历程③中有碳碳单键断裂，历程④中有碳碳双键形成，A正确；Mo周围形成共价键数目有6个、4个两种情况，B错误；根据题中信息可知，由历程③反应生成和，由历程④反应生成CH3CH=CH2，若乙二醇为原料，历程③反应生成，由历程④反应生成CH2=CH2，C错误；Cu催化氧化1，2-丙二醇所得产物为，与MoO3催化所得产物不同，D错误。1.化学反应过程(1)化学键的变化：化学反应过程包含反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。(2)实质，如H2+Cl22HCl：2.化学键与物质的溶解或熔化(1)离子化合物的溶解或熔化过程离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。(2)共价化合物的溶解过程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，如CO2和SO2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，如HCl、H2SO4等。③有些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。考点二共价键及其参数(一)共价键及形成过程1.共价键的本质及特征共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用，其特征是具有方向性和饱和性。2.共价键的类型(1)按原子轨道重叠方式分：σ键、π键。(2)按共用电子对是否偏移分：极性键、非极性键。(3)按共用电子对数分：单键、双键、三键。3.σ键和π键形成的轨道重叠图示(1)H2的s-sσ键的形成：(2)HCl的s-pσ键的形成：(3)Cl2的p-pσ键的形成：(4)p-pπ键的形成：(二)键参数——键能、键长和键角1.概念(1)键能：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。(2)键长：构成化学键的两个原子的核间距。(3)键角：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。2.键参数对分子性质的影响(1)键能越大，键长越短，分子越稳定。(2)考点三电子式1.概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。2.化合物电子式的书写(1)电子式书写。①氮气：氨气：。②氯化钠：Na+[··ClHF：H·③过氧化氢：H·次氯酸：H·④CaBr2，[··Br‥‥··]CaC2：Ca2+[··C︙︙C··(2)微粒的电子式书写。①—OH：，H3O+：。②H2S：，N2H4：。③NaH：Na+[··H]-，NaBH4：3.用电子式表示化合物的形成过程。(1)MgBr2：。(2)H2O：。电子式书写的常见错误(1)分不清离子化合物和共价化合物，错写或漏写“［］”。(2)漏写未参与成键的孤电子对。(3)搞不清成键原子的成键本质，错写共用电子对的数目或原子的连接顺序。(4)误将相同的离子合并书写。【真题再现●明考向】1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)H2O2中既含离子键又含共价键(2024·江苏，2B)()(2)天然气液化过程中形成了新的化学键(2024·广东，2B节选)()(3)H2O2分子中的化学键均为极性共价键(2023·江苏，5C)()(4)P4中的共价键类型：非极性键(2023·辽宁，2B)()(5)NaClO和NaCl均为离子化合物，所含的化学键类型相同(2022·天津，4D)()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)H2O2的电子式：H+[··O‥‥··O‥‥(2)NaOH的电子式：Na+[··O‥‥··H](3)KBr的电子式：K+[··Br-](2024·贵州，2A(4)PH3和H2S的电子式分别为和H··S‥‥··H(5)HClO的电子式：H··O‥‥·(6)NH4+的电子式为H··N‥H(7)用电子式表示KCl的形成过程：(2024·浙江1月选考，3C)()【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√3.化学用语可以表达化学过程，下列化学用语表达错误的是()A.用电子式表示Cl2的形成：→(2024·湖北，4A)B.NaCl溶液中的水合离子：(2024·湖南，2C)C.用电子云轮廓图示意p-pπ键的形成：(2024·湖北，4C)D.Cl2分子中σ键的形成：(2024·湖南，2D)【答案】B【解析】Na+的离子半径比Cl-小，水分子电荷情况如图：，Cl-带负电荷，水分子在Cl-周围时，呈正电性的H朝向Cl-，水分子在Na+周围时，呈负电性的O朝向Na+，NaCl溶液中的水合离子应为，故B错误；π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，C正确；Cl2分子中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的p-pσ键，故D正确。4.计算σ键的数目。(1)[2024·新课标卷，29(2)节选]Ni(CO)4结构如图，其中含有σ键的数目为。(2)[2025·上海，1(4)]1mol分子中σ键的数目为。【答案】(1)8(2)13NA5.[2021·河北，17(3)]已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如表：N—NN≡NP—PP≡P193946197489从能量角度看，氮以N2，而白磷以P4()形式存在的原因是。【答案】在原子数目相同的条件下，N2比N4的键能大，而P4比P2的键能大，键能越大越稳定【限时训练】（40分钟）(1~10题，每小题5分，11~13题，每小题8分)1.(教材改编)下列说法错误的是()A.s-sσ键与s-pσ键的电子云形状的对称性相同B.键长等于成键两原子的半径之和C.键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，化学键越牢固D.键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性【答案】B【解析】s-sσ键与s-pσ键的电子云形状的对称性均为轴对称，A正确，键长是两个成键原子的平均核间距，小于两成键原子半径之和，B错误。2.下表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()选项ABCD物质CaCl2CS2HBrCsOH所含化学键类型离子键、共价键共价键离子键离子键所属化合物类型离子化合物共价化合物离子化合物离子化合物【答案】B【解析】A项，CaCl2中仅含离子键；C项，HBr中仅含共价键，是共价化合物；D项，CsOH中含有离子键、共价键，是离子化合物。3.化学键是相邻原子之间强烈的相互作用。下列有关化学键的说法正确的是()A.Na2O2中既含有离子键又含有共价键，属于离子化合物B.N2属于单质，不存在化学键C.Na2S中既含有离子键，又含有共价键D.NH4Cl中含有共价键，又全部由非金属元素组成，属于共价化合物【答案】A【解析】N2中存在共价键，B错误；Na2S中只含有离子键，C错误；NH4Cl由NH4+和Cl-构成，属于离子化合物，4.“宏、微、符”三重表征是重要的化学学科素养。下列相关化学用语正确的是()A.1H2、2H2互为同位素B.用电子式表示MgCl2的形成过程为C.CO2的电子式为D.甲烷分子的球棍模型可以表示为【答案】C【解析】1H2、2H2是氢元素的不同核素形成的单质，不互为同位素，A错误；用电子式表示MgCl2的形成过程为，B错误；甲烷分子的球棍模型可以表示为，D错误。5.在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是()A.仅有一个σ键B.仅有一个π键C.一个σ键，一个π键D.一个σ键，两个π键【答案】C【解析】N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，所以结构式为F—NN—F，σ键只能形成单键，而双键或三键中既有σ键又有π键，所以两个氮原子之间有一个σ键，一个π键。6.(2025·甘肃，2)马家窑文化遗址出土了大量新石器时代陶制文物，陶制文物的主要成分为硅酸盐，下列有关表述错误的是()A.基态Si原子的价层电子排布图：B．816O的同位素C.SiCl4的电子式为D.SiO2的球棍模型为【答案】D【解析】Si为14号元素，基态Si原子的价层电子排布式为3s23p2，价层电子排布图为，A正确；816O和818O的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，818O可作为有机反应示踪原子，B正确；SiCl4中1个Si分别与4个Cl形成单键，电子式为7.下列化学用语表示错误的是()A.基态铜原子的价层电子轨道表示式：B.乙烯分子中的π键：C.溴乙烷的分子模型：D.硼氢化钠的电子式：【答案】A【解析】基态铜原子的价层电子轨道表示式为，A错误；乙烯分子中π键是两个碳原子的p轨道以肩并肩形式形成的，B正确；硼氢化钠是离子化合物，电子式为，D正确。8.下列有关化学键类型的叙述正确的是()A.化合物NH5所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，则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CH2CO，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，则乙炔中存在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】D9.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.CC键能等于C—C键能的2倍D.因为F—F比OO键能小易断裂，而H—F比O—H键能大，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强【答案】C【解析】CC由一个σ键和一个π键构成，C—C为σ键，二者键能不是2倍的关系，C项错误。10.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+O2CO2+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中含有极性键【答案】D【解析】CO2中只含有碳氧极性键，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中含有氢氧极性键，D正确。11.六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是()A.六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构B.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫C.六氟化硫分子中含极性键、非极性键D.S—F是σ键，且键长、键能都相等【答案】D【解析】根据题图可知，每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对，所以F原子达到8电子稳定结构，但S原子最外层达到12电子，A项错误；六氟化硫中F为-1价，S为+6价，S原子不能再失去电子，所以不能被氧化，故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫，B项错误；同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的S—F均为极性键，不含非极性键，C项错误；六氟化硫分子中的S—F都是σ键，为正八面体结构，所以键长、键能都相等，D项正确。12.硼氢化钠(NaBH4)与水在催化剂作用下获得氢气的微观过程如图所示。下列说法正确的是()A.NaBH4中含有离子键和非极性共价键B.BH3中B—H键长小于H2O中O—H键长C.BH4−→BHD.若用D2O代替H2O，反应后生成的气体有H2、HD、D2【答案】D【解析】硼氢化钠(NaBH4)与水在催化剂作用下获得氢气的总反应的方程式为NaBH4+4H2ONaB(OH)4+4H2↑。NaBH4为离子化合物，阳离子和阴离子之间为离子键，B—H为极性共价键，A错误；B原子半径大于O原子，半径越大，键长越长，故BH3中B—H键长大于H2O中O—H键长，B错误；BH4−→BH3的过程中只有化学键的断裂，没有化学键的生成，C错误；由图可知，①是两个BH4−各提供1个H原子形成H2，②和③是含硼微粒和H2O各提供1个H原子形成H2，④是两个H2O各提供1个H原子形成H2，所以D2O与NaBH4反应时，生成的氢气分子有H2、HD和D213.N2的分子结构可以表示为，CO的分子结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法不正确的是()A.N2分子与CO分子中都含有三键B.N2分子与CO分子中的π键完全相同C.N2与CO键能不同D.N2与CO的化学性质不同【答案】B【解析】从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有1个σ键和2个π键，所以二者都含有三键，A项正确；N2分子中的2个π键是由每个N原子各提供2个p电子以“肩并肩”的方式重叠形成的，而CO分子中的2个π键，其中1个π键，成键电子完全由氧原子提供，B项错误；由不同元素原子形成的三键，键能不同，C项正确。14.(12分)下表是元素周期表的一部分，针对表中的①~⑨九种元素，填写下列空白：族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02①②③3④⑤⑥⑦⑧4⑨(1)在最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的化合物的化学式是，碱性最强的化合物的电子式是。(2)用电子式表示元素④与⑥形成化合物的过程：，该化合物属于(填“共价”或“离子”)化合物。(3)①与⑦形成的化合物的电子式：。(4)由①②⑨组成的常见化合物中化学键类型为，该化合物的阴离子中σ键与π键数目之比为。【答案】(1)HClO4(2)