高中化学第三节 化学键学案

2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）

第四章  物质结构  元素周期律

第三节  化学键

第2课时  共价键

课程学习目标

1．通过Cl2、HCl的形成过程，理解共价键(极性键和非极性键)的形成过程与形成条件。

2．能用电子式表示共价分子的形成过程，能用结构式表示简单的共价分子结构。

3．能从化学键的角度理解化学反应的本质。

学科核心素养

1．通过对“离子键和共价键形成”的学习，增强微观探析的能力。

2．通过对“电子式、结构式相关问题”的学习，培养模型认知的能力。

【新知学习】

一．共价键的形成和概念

1．形成:当参加反应的原子得失电子能力差别较小时，一般无法形成离子键。如氯原子的最外层有7个电子，要达到8电子的稳定结构，就需要 1 个电子，但氯原子间不会发生电子得失，如果2个氯原子各提供 1 个电子，形成共用电子对，则2个氯原子就都形成了8电子稳定结构。

2．概念:像氯分子这样，原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键；而像HCl这样，通过共用电子对作用形成的化合物叫做共价化合物。

①成键微粒 ：        原子               

②成键本质：       共用电子对         

③成键条件：      两个非金属原子之间    

注意：

（1）只含有共价键的化合物属于共价化合物（即若存在离子键，一定为离子化合物）

（2）共价键存在于非金属单质的双原子分子中，共价化合物和某些离子化合物中

二．共价键的表示方法

1．电子式

用电子式表示共价化合物时，不需要加“[　]”和标电荷。如：Cl2的电子式为 ，HCl的电子式为  ，N2的电子式为   ，CO2的电子式为 。

思考题1　写出下列物质的电子式并判断其中存在的化学键：NH3、NaOH、NH4Cl。

共价键         离子键、共价键         离子键、共价键

判断电子式是否正确应注意以下几点：

①每个原子周围是否满足了8电子稳定结构（H为2电子稳定结构）

共价化合物中8电子稳定结构的判断规律

ⅰ．对原子序数不大于5的元素，形成化合物时，一般不可能为8电子稳定结构。如HCl中的H，BeCl2中的Be，BF3中的B等。

ⅱ．对原子序数大于5的元素，形成化合物时，若|元素化合价|＋原子最外层电子数＝8，则该化合物中该元素满足8电子稳定结构；否则不满足。如CO2中的C：|＋4|＋4＝8，满足，O：|－2|＋6＝8，也满足；PCl5中的P：|＋5|＋5＝10≠8，不满足，Cl：|－1|＋7＝8，满足。

ⅲ．对于共价单质，方法与上面类似，只是将“|元素的化合价|”换成共用电子对数即可。

②所标的电子总数是否等于所有原子的最外层电子数之和。

2．结构式

在化学上，常用一根短线“—”表示一对共用电子，其余电子一律省去，这样的式子叫做结构式。

三． 用电子式表示共价化合物的形成过程：

练习1：用电子式表示下列化合物的形成过程

CO2 ：               

H2O：        

NH3 ：                 

四．极性键和非极性键

共价键中元素化合价的体现：形成非极性键的原子间共用电子对不偏移，不会产生化合价的升降；而形成极性键的过程中，电子对偏离的元素化合价升高，电子对偏向的元素化合价降低。

练习2：下列物质中，以极性键结合的（（3）（4）（5）），以非极性键结合的（（1）（2） ）

（1）F2   （2）O2   （3）NH3   （4）CH4   （5）SO2

五．化学键及化学反应的实质

1．化学键

(1)使离子相结合或原子相结合的作用力。

(2)分类：化学键

2．化学反应的实质:化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。

思考：有化学键断裂的过程一定是化学变化吗？

不一定，如氯化钠溶于水，断裂离子键。化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。

练习3. 物质之间发生反应时，一定发生变化的是（  C ）

A.颜色       B.状态       C.化学键     D.原子核 

六．分子间作用力和氢键

1．分子间作用力

分子间存在的一种把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力，又称范德华力。分子间作用力比化学键弱得多，它对物质的熔、沸点等有影响。一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点也越高。

分子间作用力与化学键的区别：

分子间作用力存在于：  分子之间  。化学键存在于：  原子或离子之间    。

2．氢键

HF、H2O、NH3 的沸点有反常现象，是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫  氢键 。氢键比 化学键   弱，比 范德华力  强，所以把氢键看作是一种稍强的分子间作用力。例如：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由于分子间氢键的形成，分子间作用力骤然增强，从而改变了Te—O氢化物熔沸点降低的趋势而猛然升高，卤族中的HF和氮族中的NH3也有类似情况。

冰中氢键的存在使冰的结构中有空隙，造成其密度低于液态水。

【知识进阶】

离子键与共价键、离子化合物与共价化合物的比较

【问题探究】1.离子键、共价键的形成条件是什么？

活泼金属与活泼非金属易形成离子键，非金属原子间形成共价键。

2．能否根据化合物溶于水形成的溶液是否导电判断一种化合物是离子化合物还是共价化合物？

不能。如NaCl和HCl溶于水得到的溶液都导电。

【知识归纳总结】

1．离子键和共价键的比较：

2．离子化合物与共价化合物的比较：

【点拨】化学键判断中的四个“不一定”

1．部分物质中不一定含有化学键，例如稀有气体分子中不含有化学键。

2．金属与非金属形成的化学键不一定都是离子键，也有共价键，例如AlCl3中没有离子键，只有共价键。

3．含有共价键的化合物不一定是共价化合物，也可能是离子化合物。

4．只含有非金属元素的化合物不一定是共价化合物，也可能是离子化合物。例如铵盐中不含有金属元素，但是属于离子化合物。

【典例】　下列关于离子键，共价键的各种叙述中，正确的是(　 　)

A．在离子化合物里，只存在离子键，没有共价键

B．非极性键只存在于双原子的单质分子中

C．在共价化合物分子内，一定不存在离子键

D．由不同元素组成的多原子分子里，一定只存在极性键

【答案】C

【解析】

在复杂的离子化合物如氢氧化钠、过氧化钠中既存在离子键又存在共价键，A项错误；离子化合物如过氧化钠中也存在非极性键，B项错误；C项正确；在H2O2中既存在极性键又存在非极性键，D项错误。

〔变式训练〕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．KOH中既含有离子键也含有共价键，属于离子化合物

B．N2属于单质，不存在化学键

C．MgCl2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；MgCl2中只含有离子键；NH4Cl中虽然含有共价键，又全部由非金属元素组成，但也含有离子键，属于离子化合物。

【效果检测】

1．下列叙述正确的是（    ）

A．H2O分子间存在着极性共价键

B．盐酸中存在H+和Cl-，故HCl为离子化合物

C．Na2O2内存在非极性共价键

D．非金属原子只能形成共价键

【答案】C

【解析】

A．极性共价键是化学键，在水分子内部的H和O之间形成，而不是水分子之间，A错误；

B．非金属元素之间一般形成共价键，HCl中H和Cl之间形成共价键，由共价键构成的化合物称为共价化合物，所以HCl是共价化合物，溶于水后在水分子作用下发生电离产生了H+和Cl+，B错误；

C．Na2O2中钠和氧之间形成2个离子键，两个氧之间形成非极性共价键，C正确；

D．非金属原子之间一般形成共价键，但也有特例，如NH4Cl中铵根和氯离子之间以离子键结合，D错误。

答案选C。

【点睛】

D．铵盐中铵根和酸根离子之间以离子键结合。

2．下列各组化合物中，化学键类型完全相同的是(　　)

A．HCl 和NaOH B．Na2O 和Na2O2

C．CO2和 CaO D．CaCl2和 Na2S

【答案】D

【解析】

A. HCl中只含共价键，NaOH中既含离子键又含共价键，故A不选；

B. Na2O中只含离子键，Na2O2中既含离子键又含共价键，故B不选；

C. CO2中只含共价键，CaO中只含离子键，故C不选；

D. CaCl2中只含离子键，Na2S中只含离子键，故D选；

故选D。

3．下列说法正确的是（ ）

A．双原子分子中的共价键一定是非极性键

B．任何原子的原子核都是由质子和中子构成的

C．非极性键可能存在于离子化合物中

D．质子数相同的微粒，它们的化学性质基本相同

【答案】C

【解析】

A. 同种元素形成双原子分子中的共价键，一定是非极性键，而不同种元素形成的双原子分子如HCl中的共价键，是极性键，故A错误；

B. H原子中没有中子，故B错误；

C. 非极性键可能存在于离子化合物中如Na2O2，故C正确；

D. H2O和HF质子数相同，但化学性质不同，故D错误；

故答案为C。

4．下列分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构的是（    ）

A．BeCl2 B．CH4 C．BF3 D．PCl3

【答案】D

【解析】

A. BeCl2中Be的最外层有4个电子，不满足最外层8电子结构，故A不符合题意；

B. CH4中H的最外层有2个电子，不满足最外层8电子结构，故B不符合题意；

C. BF3中 B最外层有6个电子，不满足最外层8电子结构，故C不符合题意；

D. PCl3中P和Cl最外层均为8电子结构，故D符合题意；

故答案为D。

5．反应NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是（   ）

A．中子数为18的氯原子：

B．N2的结构式：N=N

C．Na+的结构示意图：

D．H2O的电子式：

【答案】D

【解析】

此题考查化学用语，化学用语包括：化学式，结构式，电子式，原子（或离子）结构示意图以及不同核素的表达等，根据各化学用语的书写要点分析。

A.核素的表达式中A表示X原子的质量数，Z表示X原子的质子数，则中子数=A-Z，中子数为18的氯原子为，A项错误；

B.氮原子最外层电子数为5，还需要3个电子（或形成3对共用电子对）达到8电子稳定结构，所以两个氮原子共用3对电子，氮气的结构式为N≡N，B项错误；

C.钠原子的核外有11个电子，钠离子是由钠原子失去一个电子形成的，则钠离子核外有10个电子，Na+的结构示意图为，C项错误；

D.氧原子最外层有6个电子，两个氢原子分别和氧原子形成1对共用电子对，D项正确。

故选D。

6．下列用电子式表示共价化合物的形成过程，正确的是(　　)

A．H＋·C―→H＋[C]－ B．Na·＋·B―→NaB

C．·Mg·＋2·―→Mg2＋[]－[]－ D．··＋··＋··―→··C··

【答案】D

【解析】

A．HCl是共价化合物，不能用“[ ]”，故A错误；

B．NaBr是离子化合物，应该写成，故B错误；

C．MgF2是离子化合物，在晶体中阴、阳离子是交替排布的，为了表示这种排布，在书写时也是把同性离子分开来写，故C错误；

D．二氧化碳是共价化合物，碳原子最外层有4个电子，各与氧原子形成两对共用电子对，故D正确；

答案选D。

【点睛】

分清离子键和共价键的区别，会电子式的表示方法，注意规范表示。

7．下列用电子式表示化合物的形成过程正确的是（    ）

A．

B．

C．Mg++Mg2++

D．

【答案】B

【解析】

A．氯化氢是共价化合物，没有离子键，形成过程为，A项错误；

B．氧化钾是离子化合物，氧离子和钾离子之间存在离子键，B项正确；

C．用电子式表示化合物形成过程时，没有标注电子转移的方向及的最外层电子，且应该写在的两侧，即，C项错误；

D．没有注明离子所带电荷且阴离子没有加“[]”，应该为，D项错误。

答案为B。

【点睛】

本题易错点在于电子式表示化合物形成过程时，各离子之间应该展开，绝不能直接将相同离子合并后加上系数，应完整表达各离子之间的电子转移。

8．下列电子式中错误的是（    ）

A． B． C．Na＋ D．

【答案】A

【解析】

A. NH3分子的电子式是，故A错。   

B.为是OH－的电子式，B正确；   

C. Na＋是Na＋的电子式，C正确；   

D. 是CH3Cl的电子式，D正确。

故选A。

9．下列各项中表达正确的是（    ）

A．次氯酸电子式

B．H、D、T表示同一种核素

C．用电子式表示HCl形成过程：

D．F－离子结构示意图：

【答案】D

【解析】

A. 次氯酸电子式，故A错误；B. H、D、T表示3种核素，故B错误；C. HCl是共价化合物，用电子式表示HCl形成过程：，故C错误；D. F－离子结构示意图：，故D正确；答案：D。

10．下面有关几种化合物的叙述正确的是(　　)。

A．H2O2分子中只存在极性键 B．NH3的结构式为

C．HCl的电子式为 D．H2O的比例模型为

【答案】B

【解析】

A、H2O2分子中O-O键为非极性键，选项A错误；

B、结构式只用短线标出共用电子对即可，选项B正确；

C、HCl为共价化合物，其电子式为，选项C错误；

D、水分子为V形，图给为直线形，选项D错误．

答案选：B。

【点睛】

本题考查了共价键类型、电子式、结构式、比例模型等知识，涉及知识点较多，注意掌握电子式、结构式的表示方法，难度不大。

11．下列叙述正确的是（    ）

A．固态Na2O2和熔融态NaHSO4中的阴、阳离子个数比不同

B．每个水分子内含有两个氢键

C．碘晶体受热转变成碘蒸气，破坏了共价键

D．干冰溶于水生成碳酸的过程只需克服分子间作用力

【答案】A

【解析】

A. 固态Na2O2中含有钠离子和过氧根离子，阴、阳离子个数比为1：2；NaHSO4晶体中含有1个Na+和1个HSO4-，NaHSO4晶体中的阴、阳离子个数比为1：1，故A正确；

B. 水分子内不含氢键，只存在与水分子之间，故B错误；

C. 碘晶体受热转变成碘蒸气，只破坏分子间作用力，没有破环共价键，故C错误；

D. 二氧化碳与水反应生成碳酸，发生了化学变化，共价键被破坏，故D错误；

故选：A。

【点睛】

氢键是分子间作用力的一种，不是化学键，存在于分子之间。

12．下列说法正确的是(    )

A．H2O分子间存在氢键，所以H2O比H2S稳定

B．He、CO2和CH4都是由分子构成，它们中都存在共价键

C．PCl5中各微粒最外层均达到8电子稳定结构

D．NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，既破坏了离子键，也破坏了共价键

【答案】D

【解析】

A. H2O分子间存在氢键，影响水的沸点，稳定性是化学性质，沸点是物理性质，所以稳定性与氢键无关，故A错误；

B. CO2和CH4都是由分子构成，它们中都存在共价键，He中不存在共价键，故B错误；

C. PCl5中Cl的最外层电子数为7，成键电子数为1，都达到8电子稳定结构，PCl5分子中P原子最外层电子数为5，成键电子数为5，达到10电子结构，故C错误；

D. NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，受热分解的过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏，故D正确；

答案选D。

【点睛】

氢键不是化学键，是分子间作用力，主要影响分子晶体的沸点。

13．用电子式表示下列化合物的形成过程：

（1）Na2S：___________________；

（2）CaCl2：_______________；

（3）CH4：____________________；

（4）CO2：________________。

（5）H2S：            ；

（6）MgF2：            。

【答案】：    ：  

 ：    ：   

H2S：；  MgF2：。

14．现有①BaCl2、②金刚石、③KOH、④Na2SO4、⑤干冰、⑥碘片六种物质，按下列要求回答：

(1)熔化时不需要破坏化学键的是______(填写物质的序号，下同)，熔化时需要破坏共价键的是________。

(2)属于离子化合物的是______________，只有离子键的物质是________。

【答案】⑤⑥    ②    ①③④    ①