2026届高考化学大一轮复习讲义第五章第3讲化学键导学案

引言：物质世界的“黏合剂”——化学键我们周围的物质，小到水分子，大到复杂的蛋白质分子，都是由原子或离子通过一定的作用力结合而成的。这种将原子或离子“黏合”在一起的作用力，就是我们今天要深入探讨的——化学键。理解化学键的本质与类型，是我们认识物质结构、解释物质性质的基础，也是高考化学的核心考点之一。本讲将带领大家系统梳理化学键的相关知识，构建清晰的知识网络。一、化学键的概述1.1化学键的定义与本质在原子结合成分子或晶体的过程中，相邻的原子（或离子）之间强烈的相互作用，我们称之为化学键。这种相互作用使得原子能够稳定地结合在一起，形成具有特定性质的物质。化学键的本质，从微观角度看，是原子核对核外电子的吸引以及电子与电子、原子核与原子核之间排斥达到平衡的结果。思考与讨论：为什么稀有气体通常以单原子分子形式存在，而其他元素的原子则倾向于结合成分子或晶体？这与化学键的形成有何关系？1.2化学键的主要类型根据成键微粒的种类以及微粒间相互作用的方式不同，我们常见的化学键主要分为三大类：离子键、共价键和金属键。本讲我们将重点学习离子键和共价键，金属键将在后续晶体结构部分详细讨论。二、离子键2.1离子键的形成与定义当两种原子，一种容易失去电子形成阳离子，另一种容易得到电子形成阴离子时，这两种带相反电荷的离子之间会产生强烈的静电作用，这种静电作用就是离子键。形成条件（一般情况）：*成键原子一方易失电子（如活泼金属元素的原子，通常是IA、IIA族元素）。*另一方易得电子（如活泼非金属元素的原子，通常是VIA、VIIA族元素）。本质：阴、阳离子之间的静电吸引与静电排斥（原子核与原子核之间、电子与电子之间）达到平衡时的静电作用。2.2离子键的特征*没有方向性：离子电荷的分布通常被看作是球形对称的，因此一个离子可以在空间各个方向上与带相反电荷的离子产生静电吸引，不存在特定的方向。*没有饱和性：在离子晶体中，一个离子周围能吸引多少个带相反电荷的离子，主要取决于离子的半径大小和电荷多少，而不是固定的数目，只要空间条件允许，就会尽可能多地吸引。2.3离子化合物由离子键构成的化合物叫做离子化合物。常见离子化合物类别：*大多数盐（如氯化钠、硫酸钾等）。*强碱（如氢氧化钠、氢氧化钾等）。*活泼金属氧化物（如氧化钠、氧化镁等）。性质特点（与化学键关系）：通常具有较高的熔点和沸点，硬度较大，熔融状态或溶于水时能导电。2.4电子式表示离子键的形成过程电子式是表示原子、离子或分子最外层电子排布的式子，对于理解离子键的形成非常直观。*原子的电子式：用元素符号表示原子核和内层电子，最外层电子用“·”或“×”表示。例如：Na·,·Mg·,·Cl:,:O:。*简单阳离子的电子式：就是其离子符号本身。例如：Na⁺,Mg²⁺。*简单阴离子的电子式：不仅要画出最外层电子，而且要用方括号“[]”括起来，并在右上角标明所带电荷。例如：[:Cl:]⁻,[:O:]²⁻。*离子化合物的电子式：由阴、阳离子的电子式组成，相同离子不能合并，且带同性电荷的离子不能相邻。例如：NaCl的电子式为Na⁺[:Cl:]⁻。*用电子式表示离子键的形成过程：左边写原子的电子式，右边写离子化合物的电子式，中间用“→”连接。例如，氯化钠的形成过程可表示为：Na·+·Cl:→Na⁺[:Cl:]⁻例题精讲：用电子式表示下列物质的形成过程：(1)MgO(2)CaCl₂思路点拨：注意氧化镁中镁离子与氧离子的电荷数，以及氯化钙中两个氯离子的位置和表示方法，不能合并。三、共价键3.1共价键的形成与定义当两种非金属元素的原子（或某些金属与非金属原子）相互靠近时，它们都不易失去电子，而是通过共用电子对的方式使双方最外层都达到稳定结构，这种原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。形成条件（一般情况）：成键原子得电子能力差异较小，通常为非金属元素原子之间（或某些金属与非金属原子之间，如AlCl₃）。本质：共用电子对对两原子核的静电吸引作用，以及原子核与原子核之间、电子与电子之间的排斥作用达到平衡。3.2共价键的特征*有方向性：为了达到电子云最大程度的重叠，共价键的形成具有一定的方向性。例如，氢原子的1s电子云与氯原子的3p电子云重叠时，沿特定方向重叠才能达到最大程度。*有饱和性：每个原子所能形成的共价键数目是一定的，取决于该原子最外层能提供的未成对电子数。例如，氢原子有1个未成对电子，只能形成1个共价键；氧原子有2个未成对电子，可形成2个共价键。3.3共价键的类型3.3.1极性共价键和非极性共价键*非极性共价键（非极性键）：由同种原子形成的共价键，共用电子对不偏向任何一个原子，成键原子都不显电性。例如：H-H键，Cl-Cl键，O=O键。*极性共价键（极性键）：由不同种原子形成的共价键，由于原子吸引电子的能力不同（电负性不同），共用电子对会偏向吸引电子能力较强（电负性较大）的一方，使该方显部分负电荷，另一方显部分正电荷。例如：H-Cl键（共用电子对偏向Cl），H-O键（共用电子对偏向O）。*键的极性强弱：取决于成键原子电负性差值的大小，差值越大，键的极性越强。3.3.2σ键和π键（根据电子云重叠方式分类）*σ键：成键原子的原子轨道沿键轴方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。σ键的电子云重叠程度大，键能较大，稳定性高。例如：H₂分子中的H-H键（s-sσ键），HCl分子中的H-Cl键（s-pσ键），Cl₂分子中的Cl-Cl键（p-pσ键）。*π键：成键原子的原子轨道沿键轴方向以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。π键的电子云重叠程度较小，键能较小，稳定性较低，不如σ键牢固。π键通常与σ键共存于双键或三键中。例如：乙烯分子中碳碳双键含有一个σ键和一个π键；乙炔分子中碳碳三键含有一个σ键和两个π键。思考与讨论：为什么碳碳双键和碳碳三键的键能不是碳碳单键键能的简单倍数？3.4共价化合物与共价分子*共价化合物：分子中直接相邻的原子间均以共价键相结合的化合物。例如：HCl,H₂O,CO₂,CH₄等。*共价分子：由共价键结合而成的分子，可以是单质（如H₂,O₂,N₂），也可以是化合物（如HCl,H₂O）。注意：有些物质如金刚石、二氧化硅等，虽然是由共价键形成的，但它们是原子晶体，不存在单个分子，其化学式仅表示原子个数比。3.5电子式与结构式表示共价键*共价分子（或原子团）的电子式：用“·”或“×”表示原子最外层电子，共用电子对写在成键原子之间，未成键的孤对电子也要标出。例如：H:Cl:,H:O:H,:N:::N:。*结构式：用一条短线“-”表示一对共用电子对，将分子中原子连接起来的式子。省略未成键电子。例如：H-Cl,H-O-H,O=C=O,N≡N。*用电子式表示共价键的形成过程：例如，氯化氢的形成过程：H·+·Cl:→H:Cl:。例题精讲：写出下列物质的电子式和结构式：(1)N₂(2)H₂O(3)CO₂思路点拨：注意N₂分子中存在三键，CO₂分子中碳原子与每个氧原子形成双键。电子式中要体现出所有的共用电子对和孤对电子，结构式中用相应的短线表示。3.6配位键（一种特殊的共价键）*定义：一方原子（提供孤对电子的给予体）提供一对电子，另一方原子（具有空轨道的接受体）接受这对电子而形成的共价键，称为配位键。配位键形成后，与普通共价键没有区别。*表示方法：用“→”表示，箭头指向接受电子对的一方。*形成条件：一方有孤对电子，另一方有空轨道。*举例：NH₄⁺的形成（NH₃分子中的N原子提供孤对电子，H⁺提供空轨道）；H₃O⁺的形成；配合物如[Cu(NH₃)₄]²⁺中的配位键。四、化学键的比较与判断4.1离子键、共价键（极性键、非极性键）的比较键型离子键共价键:---------:-------------------:---------------------------------------**成键微粒**阴、阳离子原子**成键本质**静电作用共用电子对（电子云重叠）**成键元素**活泼金属与活泼非金属（一般）非金属与非金属（或某些金属与非金属）（一般）**特征**无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性**存在**离子化合物中共价化合物、非金属单质、某些离子化合物（如NaOH中的OH⁻）4.2化学键类型的判断方法*离子键的判断：一般情况下，活泼金属（IA、IIA族）与活泼非金属（VIA、VIIA族）之间形成的化学键为离子键。铵盐（如NH₄Cl）中也存在离子键（NH₄⁺与酸根离子之间）。*共价键的判断：*非金属单质（稀有气体除外）分子中存在共价键。*共价化合物分子中只存在共价键。*某些离子化合物的原子团内部存在共价键，如OH⁻、SO₄²⁻、NO₃⁻等。*极性键与非极性键的判断：同种原子之间形成的共价键为非极性键；不同种原子之间形成的共价键为极性键。思考与讨论：Na₂O₂中存在哪些化学键？如何判断？五、化学键与物质性质的关系5.1化学键与物质的稳定性*对于分子晶体，分子内共价键的键能越大，分子越稳定。例如，N≡N键能很大，故N₂分子很稳定。*对于离子晶体，离子键的强弱（晶格能大小，与离子半径、离子电荷有关）影响晶体的稳定性，离子键越强，晶体越稳定，熔点沸点越高。5.2化学键与物质的物理性质*熔点、沸点：离子晶体（如NaCl）和原子晶体（如金刚石、SiO₂，原子间以共价键结合）通常具有较高的熔点和沸点；分子晶体（分子间靠分子间作用力结合，分子内是共价键）通常熔点和沸点较低。*硬度：原子晶体硬度很大，离子晶体硬度较大，分子晶体硬度较小。*导电性：离子化合物在熔融状态或水溶液中能导电（离子键断裂，产生自由移动的离子）；共价化合物熔融状态不导电，某些共价化合物水溶液可能导电（如HCl溶于水发生电离）；金属单质能导电（金属键）。5.3化学键与化学性质化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。反应物分子内化学键的强弱决定了化学反应的难易程度。键能越大，断裂时需要吸收的能量越多，反应越难进行。六、思考与总结1.如何从原子结构的角度理解离子键和共价键的形成原因？2.电子式的书写是本讲的重点和难点，如何准确快速地写出各类微粒和物质的电子式？书写时应注意哪些问题？3.共价键的极性与分子的极性有何联系与区别？（此问题可引导学生预习后续分子结构内容）4.列举你所知道的含有离子键、共价键（极性、非极性）的物质实例，并分析其化学键类型。七、课后巩固与提升1.下列关于化学键的说法中，正确的是（）A.构成单质分子的微粒一定含有共价键B.由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物C.非极性键只存在于双原子单质分子里D.不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键2.用电子式表示下列物质的形成过程，并指出所含化学键的类型：(1)KBr(2)H₂S(3)CS₂(4)MgCl₂3.有下列物质：①Cl₂②Na₂O₂③NaOH④HCl⑤H₂O₂⑥MgF₂⑦NH₄Cl只含有离子键的是______；只含有极性键的是______；只含有非极性键的是______；既含有离子键又含有极性键的是______；既含有离子键又含有非极性键的是______；含有配位键的是______（填序号）。4.已知某些共价键的键能数据如下表（单位：kJ/mol）：