选择性必修2第4节 分子间作用力第2课时导学案及答案

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能力课时3　化学键、范德华力和氢键的判断与应用1．根据物质类别判断化学键类型(1)离子化合物中一定有离子键，可能有共价键。由简单离子构成的离子化合物中只有离子键，如MgO、NaCl等；由复杂离子(原子团)构成的离子化合物中既有离子键又有共价键，如(NH4)2SO4、KNO3、NaOH、Na2O2等。(2)共价化合物中只能有共价键，一定没有离子键。这是因为共价化合物中原子间都是通过共用电子形成化学键，不存在带电荷的阴、阳离子，如HCl、CO2、CH4等。(3)金属单质中一般只存在金属键。(4)非金属单质(除稀有气体外)一般只存在非极性键。2．常见物质中的化学键(1)只含有非极性共价键的物质：非金属单质，如H2、O2、N2、金刚石、单晶硅、P4、S2、S4等。(2)只含有极性共价键的物质：一般是由不同种元素组成的共价化合物，如HX(X＝F、Cl、Br、I)、CO、NO、CS2、BF3等。(3)既含有极性共价键，又含有非极性共价键的物质：H2O2、CH3CH3、CH≡CH、等。(4)只含有离子键的物质：由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物，如CsCl、NaCl、Na2O、K2O等。(5)既含有离子键，又含有极性共价键的物质：Na2CO3、MgSO4等。(6)既含有离子键，又含有非极性共价键的物质：Na2O2、FeS2、CaC2等。(7)含有离子键、共价键、配位键的物质：铵盐等。(8)既含有共价键，又含有配位键的离子：NHeq \o\al(＋,4)、H3O＋等。(9)不含化学键的物质：稀有气体。3．范德华力与化学键的区别4.分子间作用力、范德华力与氢键的区别(1)范德华力是分子间作用力的一种，不能把范德华力等同于分子间作用力。(2)氢键是一种特殊的分子间作用力，不属于化学键。分子中存在电负性较大的元素，才可能形成氢键。(3)通常情况下，氢键比范德华力强。T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次增大。已知：①W的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②T原子所处的周期数、族序数均与其原子序数相等；③X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同；④Z的基态原子价电子排布式为ns2npn＋2；⑤在Q元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小；⑥R的单质在常温常压下是气体，其基态原子的M层上有1个未成对的p电子。(1)X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是______(用元素符号表示)。(2)Y的简单氢化物分子间能形成氢键，R的氢化物分子间不易形成氢键，原因是______________________________________________________。(3)W的基态原子的核外电子排布式为________，该元素与元素X、Y形成的配离子[W(XY)4]2－中，含有的化学键是________。a．离子键 　　b．极性键　　c．非极性键 　　d．配位键(4)T、X、Z三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常见的有害气体，它的分子式为XT2Z，分子空间构型为平面三角形，则该分子中中心原子采用________杂化，1 mol M分子中σ键和π键的个数比为________。[解析]　由①可知W为Cu；由②可知T为H；由③可知X为C，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2；由④可知Z可能为O或Cl；由⑤可知Q可能为Li或Na；由⑥可知R为Cl。再结合原子序数依次增大可以确定T、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。(1)元素的非金属性越强，电负性越大，故电负性：N>C>Na。(2)元素的电负性越大、原子半径越小，则越易形成氢键，因为Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致，则HCl分子间不易形成氢键。(3)书写Cu的基态原子的核外电子排布式时，要注意其d能级为全充满稳定状态，为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；在配离子[Cu(CN)4]2－中，含有配位键和极性共价键。(4)由题意可知M为HCHO，分子中含有碳氧双键，中心原子C采用sp2杂化，1个HCHO分子中含有3个σ键和1个π键，故分子中σ键和π键的个数比为3∶1。[答案]　(1)N>C>Na　(2)Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致　(3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1　bd　(4)sp2　3∶11．某化合物的分子结构如图所示，其分子内不含有(　　)A．离子键　B．共价键 C．极性键 D．配位键A　[由题图可知，N原子与Ni原子之间为配位键；共价键中C—C键为非极性键，C—H键、N—O键、C===N键、O—H键为极性键，故选A。]2．有关物质结构的下列说法中正确的是(　　)A．碘升华时破坏了共价键B．含极性键的共价化合物一定是电解质C．氯化钠固体中的离子键在溶于水时被破坏D．HF的分子间作用力大于HCl，故HF比HCl更稳定C　[A项，碘升华破坏分子间作用力；B项，含极性键的共价化合物不一定是电解质，如CH4；D项，分子的稳定性是由键能和键长决定的。]3．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是(　　)A．N2分子与CO分子中都含有三键B．CO分子中有一个π键是配位键C．N2与CO互为等电子体D．N2与CO的化学性质相同D　[由题意可知N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间均通过2个π键，一个σ键，即三键结合，其中，CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成。N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。]氮、磷、硫、氯的化合物种类繁多，应用广泛：一些常见的杀虫剂1．工业中可用POF3合成杀虫农药，组成该物质的三种元素的电负性大小关系是什么？提示：F>O>P2．普鲁士蓝的化学式是Fe4[Fe(CN)6]3，该物质存在的化学键有哪些？提示：离子键、共价键、配位键。3．KCN可被H2O2氧化为KOCN(1)KOCN可作为制药原料，其晶体类型是离子晶体，碳原子采取sp杂化，1 mol 该物质中含有的π键数目是多少？提示：2NA或1.204×1024个。(2)H2O2常温下是液体，沸点较高(150 ℃)其主要原因是什么？提示：H2O2分子之间存在氢键。4．SO3和O3的混合气体经光解作用，可生成一种结构，如图所示的物质，该物质中S原子采用哪种类型的杂化方式？该分子是否有极性？提示：由图可知S形成了4个共价键，即含有4个价层电子对，所以硫原子的轨道杂化方式是sp3杂化；由于分子的空间结构不对称，因此该分子是极性分子。通过本情境素材中电负性的比较，化学键类型的判断、共价键类型的认知以及化学键的极性与分子极性的关系的应用等提升了宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等核心素养。1．下列几种氢键：①O—H…O；②N—H…N；③F—H…F；④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是(　　)A．③＞①＞④＞② B．①＞②＞③＞④C．③＞②＞①＞④ D．①＞④＞③＞②A　[F、O、N的电负性依次降低，F—H、O—H、N—H键的极性依次降低，故F—H…F中的氢键最强，其次是O—H…O，再次是O—H…N，最弱是N—H…N。]2．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的微粒间的主要相互作用依次是(　　)A．氢键、分子间作用力、非极性键B．氢键、氢键、极性键C．氢键、极性键、分子间作用力D．分子间作用力、氢键、非极性键B　[因为O的电负性较大，在雪花、水中存在O—H…O氢键，故在实现雪花→水→水蒸气的变化阶段主要破坏水分子间的氢键，而由水蒸气→氧气和氢气的过程中则破坏了O—H极性共价键。]3．氧氰[(OCN)2]的性质与卤素类似，被称为拟卤素。氧氰[(OCN)2]中不可能存在的化学键类型有(　　)A．非极性共价键 B．极性共价键C．共价三键 D．离子键D　[根据信息氧氰的性质与卤素类似，结构上有相似之处，则根据化合价和成键原则，可知氧氰的结构式为，故应选D。]4．(2021·山东枣庄三中高二下月考)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：反应过程中新形成的化学键中无(　　)A．离子键 B．配位键C．非极性共价键 D．氢键C　[Q在一定条件下可转化为R，由图可知，晶体Q中O—H键断裂，而R中出现离子键和[H3O]＋中H与O间的配位键，则新形成的化学键包括离子键和配位键，新形成的化学键中不包括非极性共价键，氢键为一种分子间作用力。故选C。]5．氯吡苯脲是一种西瓜膨大剂(植物生长调节剂)，其组成结构和物理性质见下表。回答下列问题：(1)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为______。(2)氯吡苯脲晶体中，微粒间的作用力类型有________。A．离子键　　B．金属键　　C．极性键D．非极性键 E．配位键 F．氢键(3)查文献可知，可用2­氯­4­氨吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂________个σ键、断裂________个π键。[解析]　(1)氮原子在氯吡苯脲中以2种形式出现，一是C—N，另一是C===N，前者是sp3杂化，后者是sp2杂化。(3)反应过程中，异氰酸苯酯断裂的C===N中1个π键，2­氯­4­氨吡啶断裂的是1个σ键。[答案]　(1)sp2、sp3　(2)CDF(3)NA或6.02×1023　NA或6.02×1023 探 究 任 务1.掌握化学键的本质，认识各类化学键的形成条件，提升宏观辨识与微观探析的核心素养。　2.掌握分子间作用力的形成条件，认识形成各类晶体的作用力，提升证据推理与模型认知的核心素养。化学键范德华力存在分子内原子之间、阴阳离子之间、金属阳离子和“自由电子”之间分子之间，且只有分子充分接近时才有范德华力强弱强烈(100～600 kJ·mol－1)微弱(2～20 kJ·mol－1)对物质性质的影响主要影响物质的化学性质主要影响物质的熔、沸点等物理性质分子式结构简式外观熔点溶解性C12H10ClN3O白色结晶粉末170～172℃易溶于水