高考化学一轮复习第6章物质结构与性质元素周期律第29讲化学键学案

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1．了解化学键的形成和表示方法，了解化学键与化合物类型的关系。
2．能说出微粒间作用(离子键、共价键)的主要类型、特征和实质。
3．能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
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。
(2)离子键、共价键的比较。
2.离子化合物和共价化合物
3.化学键的表示方法——电子式
(1)常见物质电子式的书写。
(2)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物，如NaCl，。
②共价化合物，如HCl，H×＋·Cl··,·· eq \\al(·,·) ―→H eq \\al(×,·) Cl··,·· eq \\al(·,·) 。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 极性键 eq \(□,\s\up1(2)) 非极性键 eq \(□,\s\up1(3)) 阴、阳离子 eq \(□,\s\up1(4)) 原子 eq \(□,\s\up1(5)) 活泼金属 eq \(□,\s\up1(6)) 活泼非金属 eq \(□,\s\up1(7)) 同种 eq \(□,\s\up1(8)) 不同种
eq \(□,\s\up1(9)) 离子键 eq \(□,\s\up1(10)) 共价键 eq \(□,\s\up1(11)) 阴、阳离子 eq \(□,\s\up1(12)) 原子 eq \(□,\s\up1(13)) 离子键
eq \(□,\s\up1(14)) 共价键 eq \(□,\s\up1(15)) 共价键 eq \(□,\s\up1(16)) Na· eq \(□,\s\up1(17)) eq \(□,\s\up1(18)) Al3＋
eq \(□,\s\up1(19)) []－ eq \(□,\s\up1(20)) []＋ eq \(□,\s\up1(21))
eq \(□,\s\up1(22)) eq \(□,\s\up1(23)) eq \(□,\s\up1(24)) eq \\al(·,·) N⋮⋮N eq \\al(·,·) eq \(□,\s\up1(25)) eq \(□,\s\up1(26))
[易错秒判]
(1)形成离子键的静电作用指的是阴、阳离子间的静电吸引作用( )
(2)所有物质均含有化学键( )
(3)某些金属与非金属原子间也能形成共价键( )
(4)非金属元素的两个原子之间形成的一定是共价键，多个原子形成的化合物中可能含有离子键( )
(5)某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
1．一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F，其中NF3的空间结构与NH3的相似。下列有关说法错误的是( )
A．除单质F2外，反应物和生成物均为共价化合物
B．NF3中各原子均满足8电子稳定结构
C.NF3中只含极性共价键
D．NH4F中既含有离子键又含有共价键
解析：选A。NH3、NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。
2．现有下列物质：①NaCl，②Na2O，③Na2O2，④NaOH，⑤AlCl3，⑥H2O，⑦N2，⑧NH4Cl，⑨CO2，⑩H2O2。
(1)只含离子键的物质有________(填序号，下同)，只含共价键的物质有________。
(2)属于离子化合物的有________，含非极性键的离子化合物有______________，含有非极性键的共价化合物有____________。
答案：(1)①② ⑤⑥⑦⑨⑩ (2)①②③④⑧ ③ ⑩
3．写出下列物质的电子式。
(1)—OH__________，OH－___________________________，
H3O＋____________，NH eq \\al(＋,4) ____________。
(2)HClO__________，CCl4_____________________________，
CO2____________，N2H4____________。
(3)Na2S__________，NaH________________________________，
NaBH4________________________________________________，
Na2O2________________________________________________。
答案：(1)
(2)
(3)
考点二 共价键及其键参数
1．共价键的本质及特征
共价键是原子间通过 eq \(□,\s\up1(1)) ____________所形成的相互作用，其特征是具有 eq \(□,\s\up1(2)) ____________和 eq \(□,\s\up1(3)) ____________。
2．共价键的分类
3.键参数
(1)概念。
(2)对分子性质的影响。
①键能越大，键长越短，分子越稳定。
②
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 共用电子对 eq \(□,\s\up1(2)) 方向性 eq \(□,\s\up1(3)) 饱和性 eq \(□,\s\up1(4)) 头碰头 eq \(□,\s\up1(5)) 肩并肩 eq \(□,\s\up1(6)) 极性 eq \(□,\s\up1(7)) 发生 eq \(□,\s\up1(8)) 非极性 eq \(□,\s\up1(9)) 不发生
eq \(□,\s\up1(10)) 一个 eq \(□,\s\up1(11)) 两个 eq \(□,\s\up1(12)) 三个 eq \(□,\s\up1(13)) 键能 eq \(□,\s\up1(14)) 键长 eq \(□,\s\up1(15)) 键角
[易错秒判]
(1)共价键的成键原子只能是非金属原子( )
(2)共价键的键长是成键的两个原子半径之和( )
(3)在任何情况下，σ键都比π键强度大( )
(4)σ键能单独形成，而π键不能单独形成( )
(5)σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转( )
(6)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关( )
(7)碳碳三键的键能是碳碳单键的键能的3倍( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)×
1．下列有关化学键类型的叙述正确的是( )
A．化合物NH5中所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，故1 ml NH5中含有5NA个N—H σ键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B．乙烯酮的结构简式为CH2===C===O，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∶1
C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，故乙炔分子中存在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：D
2．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.C===C键能等于C—C键能的2倍
D．因为O—H的键能小于H—F的键能，所以O2与H2反应的能力比F2与H2反应的能力弱
解析：选C。C===C由一个σ键和一个π键构成，C—C为σ键，二者的键能不是2倍的关系，C项错误。
3．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：
(1)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______________________________________
____________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4的，SiH4更易生成氧化物，原因是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
答案：(1)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，导致难以形成长链硅烷
(2)C—H的键能大于C—O的，C—H比C—O稳定，而Si—H 的键能小于Si—O的，Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O
1.(2022·新高考海南卷改编)已知CH3COOH＋Cl2 eq \(――→,\s\up7(I2)) ClCH2COOH＋HCl，ClCH2COOH的酸性比CH3COOH强。下列有关说法正确的是( )
A．HCl的电子式为
B．Cl—Cl的键长比I—I的短
C．CH3COOH分子中只有σ键
D．ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH的弱
答案：B
2．(2022·新高考北京卷改编)由键能数据大小，不能解释下列事实的是( )
A.稳定性：CH4>SiH4
B．键长：C===OC．熔点：CO2D．硬度：金刚石>晶体硅
解析：选C。A.键能越大越稳定，键能：C—H>Si—H，所以稳定性：CH4>SiH4，故不符合题意；B.键能越大，键长越短，键能：C===O>C—O，所以键长：C===OSi—Si，所以硬度：金刚石>晶体硅，故不符合题意。
3．(2020·新高考山东卷)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A．键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，因此 C2H6稳定性大于Si2H6
B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C．SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p-p π键
解析：选C。化合物中键能越大，该物质越稳定，由于键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，故可判断稳定性：C2H6>Si2H6，A项正确；SiC与金刚石均为共价键三维骨架结构的共价晶体，二者成键和结构均相似，均具有很高的硬度，B项正确；根据非金属性：C>Si，可知还原性：SiH4>CH4，C项错误；由于原子半径：Si>C，Si原子间难形成p-p π键，故Si原子间很难形成双键，D项正确。
课时跟踪练
[基础巩固]
1．(2024·南粤名校联考)下列图示或化学用语错误的是 ( )
A．OH－的电子式：
B．Mn2＋的价层电子轨道表示式：
C．BF3分子的空间结构为平面三角形
D．P4中的共价键类型：非极性键
解析：选B。A.OH－的电子式为，A正确；B.Mn为25号元素，失去2个电子形成Mn2＋，基态Mn2＋的价层电子轨道表示式为，B错误；C.BF3的中心B原子上无孤电子对，价层电子对数为3，故BF3分子的空间结构为平面三角形，C正确；D.P4分子中的共价键类型为非极性键，D正确。
2．(2024·东莞高三质检)下列表达正确的是( )
A．HClO的电子式为
B．H2S的电子式为
C．用电子式表示Na2O的形成过程：2Na×＋·―→
D．BaCl2的电子式为
答案：D
3．下列说法不正确的是( )
A．HCl属于共价化合物，溶于水能电离出H＋和Cl－
B．NaOH是离子化合物，该物质中只含有离子键
C．HI气体受热分解的过程中，破坏了极性共价键
D．CO2分子中碳与氧原子的最外层都满足8电子稳定结构
答案：B
4．下列有关化学键知识的比较错误的是( )
A．键能：C—NB．键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl
C．分子中的键角：H2O>CO2
D．相同元素原子间形成的共价键键能：σ键>π键
解析：选C。C、N原子间形成的化学键中，碳氮三键的键能最大，碳氮单键的键能最小，A正确；原子半径：I>Br>Cl，故键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl，B正确；H2O分子中的键角是105°，CO2分子中的键角是180°，C错误；相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大，D正确。
5．下列每组物质中含有的化学键类型相同的是( )
A．NaCl、HCl、H2O、NaOH
B．Cl2、Na2S、HCl、SO2
C．HBr、CO2、H2O、CS2
D．Na2O2、H2O2、H2O、O3
解析：选C。A项，NaCl中只含离子键，HCl和H2O中只含共价键，NaOH中既含离子键又含共价键；B项，Cl2、HCl、SO2中只含共价键，Na2S中只含离子键；C项，均只含共价键；D项，Na2O2中既含离子键又含共价键，H2O2、H2O、O3中只含共价键。
6．关于σ键和π键的形成过程，下列说法不正确的是( )
A．HCl分子中的σ键是由两个s轨道“头碰头”重叠形成的
B．N2分子中的π键为p-p π键，π键不能绕键轴旋转
C．CH4中的碳原子为sp3杂化，4个sp3杂化轨道分别与氢原子的s轨道形成σ键
D．乙烯(CH2===CH2)中的碳碳之间形成了1个σ键和1个π键
解析：选A。HCl分子中的σ键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠形成的，故A错误；N2分子中p轨道与p轨道通过“肩并肩”重叠形成p-p π键，π键为镜面对称，不能绕键轴旋转，故B正确；CH4中的碳原子为sp3杂化，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与氢原子的s轨道重叠，形成C—H σ键，故C正确；CH2===CH2中的碳碳之间形成双键，双键中有1个σ键和1个π键，故D正确。
7．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＋O2 eq \(――→,\s\up7(催化剂)) CO2＋H2O。下列有关说法正确的是( )
A．CO2只含有非极性共价键
B．0.5 ml HCHO含有1 ml σ键
C．HCHO、CO2分子中只含有σ键
D．H2O中含有极性共价键
解析：选D。CO2中只含有极性共价键，A错误；根据结构式可知，0.5 ml HCHO含有1.5 ml σ键，B错误；HCHO、CO2分子中既含有σ键又含有π键，C错误；H2O中含有极性共价键，D正确。
8．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似。下列叙述正确的是( )
A．不能和氢氧化钠溶液发生反应
B．分子中N≡C的键长大于C≡C的键长
C．分子中既有极性键，又有非极性键
D．分子中含有2个σ键和4个π键
解析：选C。氰气性质与卤素相似，能和氢氧化钠溶液发生反应，故A错误；同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，原子半径越大，键长越长，碳原子半径大于氮原子半径，所以氰气分子中C≡N的键长小于C≡C的键长，故B错误；该分子的结构式为N≡C—C≡N，分子中既含有极性键，又含有非极性键，该分子中含有3个σ键、4个π键，故C正确、D错误。
9．可以利用反应Fe＋2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(300 ℃)) FeCO3＋Na2CO3＋H2↑得到的FeCO3制备活性Fe3O4－x(0≤x<1)催化剂。下列说法正确的是( )
A．Fe的价层电子排布式为[Ar]3d64s2
B．NaHCO3中仅含有离子键
C．1 ml Na2CO3中含有3 ml σ键
D．FeCO3制备Fe3O4－x时铁元素被还原
解析：选C。A.Fe为26号元素，价层电子排布式为3d64s2，A错误；B.NaHCO3中碳酸氢根离子内部存在共价键，B错误；C.1个碳酸根离子中含有3个σ键，故1 ml Na2CO3中含有3 ml σ键，C正确；D.FeCO3制备Fe3O4－x时铁元素化合价升高，被氧化，D错误。
10．含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。
(1)CH4中的化学键从形成过程来看属于______(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于______键。
(2)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________。
(3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为________。
(4)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________(填字母)。
A．4个σ键
B．2个σ键、2个π键
C．2个σ键、1个π键
D．3个σ键、1个π键
答案：(1)σ 极性 (2)1∶1 (3)30 (4)D
[素养提升]
11.二茂铁[(C5H5)2Fe]分子是一种金属有机配合物，是燃油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5H eq \\al(－,5) )之间为离子键
B．1 ml环戊二烯()中含有σ键的数目为5NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C．分子中存在π键
D．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2
解析：选C。含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键，所以二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5H eq \\al(－,5) )之间为配位键，故A错误；一个环戊二烯()分子中含有σ键的数目为11个，故1 ml环戊二烯()中含有σ键的数目为11NA，故B错误；碳碳双键中有1个π键，所以该分子中存在π键，故C正确；铁原子核外有26个电子，失去最外层两个电子变为亚铁离子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，故D错误。
12．如图所示为元素周期表前四周期的一部分。下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是( )
A．W、R元素单质分子内都存在非极性键
B．X、Z元素都能形成双原子分子
C．键长：W—HW—H
D．键长：X—H解析：选B。由元素在元素周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A项错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B项正确；原子半径：W>Y，故键长：W—H>Y—H，电负性：WW—H，C项错误；原子半径：W>X，故键长：W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能：W—H13．实验测得不同物质中O—O之间的键长和键能数据如下表，其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据键长规律推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律是( )
A.成键时电子数越多，键能越大
B．键长越长，键能越小
C．成键所用的电子数越少，键能越大
D．成键时电子对越偏移，键能越大
答案：B
14．羰基硫(COS)存在于许多种植物中，杀虫效果显著。它与CO2、CS2结构相似，已知 C===O 的键能为745 kJ·ml－1。下列有关羰基硫的说法错误的是 ( )
A．分子中有2个σ键和2个π键
B．可推测C===S的键能小于745 kJ·ml－1
C．COS中碳原子是采用sp2杂化方式成键的
D．CS2、COS、CO2分解温度依次升高
解析：选C。 COS分子中有2个σ键和2个π键；S原子的半径大于O原子，可推测C===S的键能小于C===O的键能，即小于745 kJ·ml－1，所以CS2、COS、CO2分解温度依次升高；COS中碳原子是采用sp杂化方式成键的。
15．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子L层上有2对成对电子；E＋原子核外有3个电子层且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题：
(1)E元素在元素周期表中的位置是________________，属于________区。
(2)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为______________(填元素符号)，第一电离能最大的原因是___________________________________________________。
(3)D元素与氟元素相比，电负性：D________F (填“>”“＝”或“<”)，下列表述中能证明这一事实的是________(填字母)。
A．常温下氟气的颜色比D单质的颜色深
B．氟气与D的氢化物剧烈反应，生成D的单质
C．氟与D形成的化合物中D元素呈正价态
D．比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目
(4)只含C、A两种元素的离子化合物CA5，它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构，其电子式为________________， 它的晶体中含有多种化学键，但一定不含的化学键是__________(填字母)。
A．极性键 B．非极性键
C．配位键 D．金属键
(5)B2A4是重要的基本石油化工原料。1 ml B2A4分子中含________ml σ键。
解析：根据A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等可知，A为H元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，B为C元素；D原子L层上有2对成对电子，D为O元素；B、C、D的原子序数依次增大，故C为N元素；E＋原子核外有3个电子层且M层3d轨道电子全充满，故E为Cu元素。(1)E为Cu元素，Cu在元素周期表中位于第四周期第ⅠB 族，属于ds区。(2)B、C、D三种元素分别是C、N、O元素，N的2p轨道半充满，较稳定，其第一电离能最大，C的第一电离能最小，第一电离能由小到大的顺序为C答案：(1)第四周期第ⅠB族 ds (2)C(4) BD (5)5项目
离子键
共价键
非极性键
极性键
成键
粒子
eq \(□,\s\up1(3)) ____________
eq \(□,\s\up1(4)) ________
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
形成
条件
eq \(□,\s\up1(5)) __________与 eq \(□,\s\up1(6)) __________经电子得失，形成离子键；铵根离子与酸根离子之间形成离子键
eq \(□,\s\up1(7)) ________元素原子之间成键
eq \(□,\s\up1(8)) ____元素原子之间成键
形成的
物质
离子化合物
非金属单质、某些共价化合物或离子化合物
共价化合物或某些离子化合物
项目
离子化合物
共价化合物
定义
含有 eq \(□,\s\up1(9)) ________的化合物
只含有 eq \(□,\s\up1(10)) ____的化合物
构成微粒
eq \(□,\s\up1(11)) ____________
eq \(□,\s\up1(12)) ____________________________________________________________________________
化学键类型
一定含有 eq \(□,\s\up1(13)) __________，可能含有 eq \(□,\s\up1(14)) ________
只含有 eq \(□,\s\up1(15)) ______
原子
钠原子： eq \(□,\s\up1(16)) ____________
氯原子： eq \(□,\s\up1(17)) ____________
简单离子
铝离子： eq \(□,\s\up1(18)) ____________
氟离子： eq \(□,\s\up1(19)) ____________
复杂离子
铵根离子： eq \(□,\s\up1(20)) ________________
氢氧根离子： eq \(□,\s\up1(21)) ______________
离子化合物
氯化镁： eq \(□,\s\up1(22)) __________________
过氧化钠： eq \(□,\s\up1(23)) ________________
非金属单质
氮气： eq \(□,\s\up1(24)) ________________
共价化合物
二氧化碳： eq \(□,\s\up1(25)) ____________
过氧化氢： eq \(□,\s\up1(26)) ____________
分类依据
类型
形成共价键的原
子轨道重叠方式
σ键
电子云“ eq \(□,\s\up1(4)) ______”重叠
π键
电子云“ eq \(□,\s\up1(5)) ______”重叠
形成共价键的
电子对是否偏移
eq \(□,\s\up1(6)) ____键
共用电子对 eq \(□,\s\up1(7)) ____偏移
eq \(□,\s\up1(8)) ____键
共用电子对 eq \(□,\s\up1(9)) ____偏移
原子间共用
电子对的数目
单键
原子间有 eq \(□,\s\up1(10)) ________共用电子对
双键
原子间有 eq \(□,\s\up1(11)) ________共用电子对
三键
原子间有 eq \(□,\s\up1(12)) ________共用电子对
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/
(kJ·ml－1)
347.7
413.4
351
226
318
452
化学键
C—H
Si—H
C===O
C—O
Si—O
C—C
Si—Si
键能/(kJ
·ml－1)
413.4
318
745
351
452
347.7
226
O—O
O eq \\al(2－,2)
O eq \\al(－,2)
O2
O eq \\al(＋,2)
键长/pm
149
128
121
112
键能/(kJ·ml－1)
x
y
z＝494
w＝628