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文档介绍
年高考化学一轮精品讲练析第9讲《化学键》
2011年高考化学一轮精品讲练析 第9讲 化学键 考点解读 1.化学键、离子键、共价键的概念；极性键与非极性键、极性分子与非极性分子的概念与判定方法。 通过该知识点，培养学生分析比较能力，归纳推理能力和自学能力。 该知识点易于与电解质溶液理论，元素化合物知识结合起来综合考查。 2.化学键、分子结构的确定与表示方法。 通过该知识点，培养学生空间想象能力、分析判断能力。 知识体系 基础过关 第1课时 化学键类型 1.化学键的类型 化学键 类型 离子键 共价键 金属键 概念 阴阳离子间通过静电引力作用所形成的化学键 原子间通过共用电子对所形成的化学键 金属阳离子与自由电子间通过相互作用而形成的化学键 成键微粒 阴阳离子 原子 金属阳离子和自由电子 成键性质 静电作用 共用电子对 电性作用 形成条件 活泼金属与活泼的非金属元素 非金属与非金属元素 金属内部 实例 NaCl、MgO HCl、H2SO4 Fe、Mg 2．化学键的成因： 众所周知，稀有气体的原子结构是原子的相对稳定结构。 其结构特点：原子的最外层电子数都是8e-（He除外）；都是偶数。 规律：稀有气体具有相对最低的能量，是周期表中邻近原子趋于形成的电子排布形式。任何非稀有气体元素原子都有自发形成邻近稀有气体相对稳定结构的趋势。其中，最外层电子数较少，容易失去电子的元素被划分为金属元素 ；最外层电子数较多，容易得到电子的元素被划分为非金属元素。这些元素的原子总是通过某种方式得到或失去电子或者共用电子对形成相对稳定的稀有气体的结构，并且进一步形成某种化学键、某种晶体结构使体系的能量进一步下降，最终趋于达到一种暂时、相对稳定的结构。这是化学“运动”的原始动力之一。（——能量最低和熵增大） 3.离子键一般由活泼的金属元素和不活泼的非金属元素组成，或者由铵根离子和不活泼的非金属元素组成；共价键一般由非金属元素组成；而金属键则存在于金属单质内部。 4.离子三特征： 离子所带的电荷：阳离子电荷就是相应原子失去的电子数；阴离子电荷是相应原子得到的电子数。 离子的电子构型：主族元素形成的简单离子其电子层结构与在周期表中离它最近的惰性气体原子结构相同。 离子的半径：离子半径大小近似反映了离子的大小。一般来说，电子层数相同的离子，随着核电荷数的增大，离子半径减小。 5.共价键三参数 键能：折开1mol共价键所吸收的能量(KJ/mol)。键能越大，键越牢固，含该键的分子越稳定。 键长：两个成键原子核间的(平均)距离。键长越短，键能越大，键越牢固，含该键的分子越稳定。 键角：分子中两个键轴间的夹角。它决定了分子的空间构型。 6.共价键的类型 非极性键 极性键 概念 同种元素原子形成的共价键，共用电子对没有发生偏移 不同种元素原子形成的共价键，共用电子对发生偏移 原子吸引电子能力 相同 不同 共用电子对 不偏向任何一方 偏向吸引电子能力强的原子 成键原子电性 电中性 显电性 形成条件 由同种非金属元素组成 由不同种非金属元素组成 典型例题 【例1】（2010重庆卷）在2008年初我国南方遭遇的冰雪灾害中，使用了一种融雪剂，其主要成分的化学式为XY2，X、Y均为周期表前20号元素，其阳离子和阴离子的电子层结构相同，且1 mol XY2含有54 mol电子。 （1）该融雪剂的化学式是 ；X与氢元素形成的化合物的电子式是 。 （2）元素D、E原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，D与Y相邻，则D的离子结构示意图是 ；D与E能形成一种非极性分子，该分子的结构式为 ；D所在族元素的氢化物中，沸点最低的是 。 （3）元素W与Y同周期，其单质是原子晶体；元素Z的单质分子Z2 中有3个共价键；W与Z能形成一种新型无机非金属材料，其化学式是 。 （4）元素R与Y同主族，其氢化物能用于刻蚀玻璃，R2与NaOH溶液反应的产物之一是OR2，该反应的离子方程式为 。 答案 （1）CaCl2 ［H］-Ca2+［H］- （2） S C S H2S （3）Si3N4 （4）2F2+2OH- OF2+2F-+H2O 解析 (1)由X、Y形成电子层结构相同的离子且XY2中有54个电子，可知X2+、Y-的电子数相同都等于54÷3=18，故可知X为Ca，Y为Cl，融雪剂化学式为CaCl2；CaH2的电子式为［H］-Ca2+［H］-。 （2）前20号元素中最外层电子数是电子层数2倍的元素有He、C、S，D与Y相邻可知D为S，E为C，故S2- ；D与E形成非极性分子CS2的结构式为S C S；D所在族氢化物中沸点最小的是相对分子质量最小的（但H2O除外，因为有氢键作用），则为H2S。 （3）由题意易知W是Si，Z是N，则化学式为Si3N4。 （4）由氢化物可以刻蚀玻璃的信息可知R2是F2。由F2和NaOH反应生成OF2，可知发生了F元素氧化O元素的 反应，由 关系可知1 mol O被氧化就有4 mol F被还原，故可以写出离子方程式：2F2+2OH- OF2+2F-+H2O。 【例2】（2010全国卷1，13）下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角 B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子 C．最小的环上，Si和O原子数之比为1：2 D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子 【解析】二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶角所以A项错误；在SiO2 晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环（最小环），所以D对，B、C都错误！ 【答案】D 【命题意图】考查学生的空间想象能力，和信息迁移能力，实际上第三册课本第一单元里面有结构图！ 【点评】怎样理解SiO2的结构，可从晶体硅进行转化，晶体硅与金刚石结构相似，只需将C原子换成Si原子即可，课本上有我直接拿来用，再将Si-Si键断开，加入氧即可，见： 但是若将题目中B、B、D三个选项前面分别加上“平均每个”，则本题的答案就又变了，这时就要应用均摊法了，由于每个Si原子被12个环所共用，每个O原子被6个环所共用，每个Si-O键被6个环所共用，则均摊之后在每个环上含有0.5个Si，1个O，2个Si-O键，此时则B、D错误，C正确了，也即在1molSiO2中含有4 mol Si-O键（这是我们经常考的） 【例3】（梅州模拟）下列物质中，含有非极性共价键的离子化合物的是 ( ) A.NH4NO3 B.Cl2 C.H2O2 D.Na2O2 [解析]NH4NO3是含有极性共价键离子化合物，故A不正确；Cl2属于单质，不是化合物，故B不正确；H2O2中虽然含有非极性共价键，但它是离子化合物，故C不正确；Na2O2虽然是离子化合物，但其O22- 内部含有极性共价键（[O-O]2-），故D正确。 [答案]D 基础过关 第2课时 极性分子与非极性分子 分子极性的判断：单质分子全为非极性分子，如X2、O2、H2、P4等，但O3除外；AB型分子全为极性分子，如HX、CO等；ABn型分子，若A的化合价等于价电子数目，则分子的空间结构对称，其分子为非极性分子；若A的化合价不等于其价电子数目，则分子的空间结构不对称，其分子为极性分子，具体分析如下表： 化 学 式 BF3 CO2 PCl5 SO3(g) H2O NH3 SO2 中心原子化合价 +3 +4 +5 +6 -2 -3 +4 中心原子价电子数 3 4 5 6 6 5 6 分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 根据共价分子中电荷分布是否对称，正负电荷重心是否重合，整个分子电性是否出现“两极”，把分子分为极性分子和非极性分子。 1.分子内各原子及共价键的空间排布对称，分子内正、负电荷中心重合的分子为非极性分子；分子内各原子及共价键的空间排布不对称，分子内正、负电荷中心不重合的分子为非极性分子。常见分子中，属非极性分子的不多，具体有： ①非金属单质分子。如：稀有气体、H2、Cl2、N2 等。 ②结构对称的直线型分子。如：CO2 ③结构对称的正三角形分子。如：BF3、BCl3 ④结构对称的正四面体型分子。如：CH4、CCl4、P4 而其它大多数分子则为极性分子。如：HCl、H2O、NH3、CH3Cl等等。 2.判断ABn型分子极性的经验规律：若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不相等，则为极性分子。如BF3、CO2等为非极性分子，NH3、H2O、SO2等为极性分子。 3.相似相溶原理： 极性分子易溶于极性分子溶剂中（如HCl易溶于水中），非极性分子易溶于非极性分子溶剂中（如碘易溶于苯中，白磷易溶于CS2中）。 4.分子的极性与键的极性没有必然的联系。由极性键形成的分子不一定是极性分子，如：CO2；由非极性键形成的分子也不一定是非极性分子，如：H2O2 5.几种常见共价分子的空间构型 ①直线型：Ｏ＝Ｃ＝Ｏ、Ｈ－Ｃl、Ｎ≡Ｎ、CH≡CH ②V 型：Ｈ2Ｏ 键角 (H-O-H)为104°30´ ③平面型：CH2＝CH2、及苯 C6H6 ④三角锥型：ＮＨ3 键角(H-N-H)为107°18´ ⑤正四面体：ＣＨ4 和ＣＣl4 及 ＮＨ4+ 键角为109°28´；Ｐ4 键角为 60° 典型例题 【例1】（2010四川理综卷，8）下列说法正确的是 A.原子最外层电子数为2的元素一定处于周期表IIA族 B.主族元素X、Y能形成型化合物，则X与Y 的原子序数之差可能为2或5 C.氯化氢的沸点比氟化氢的沸点高 D.同主族元素形成的氧化物的晶体类型均相同 答案：B 解析：本题考查物质结构知识；本题可用举例法，氦原子最外层电子数为2，为零族，A项错误；MgCl2中原子序数之差为5，CO2中原子充数之差为2,B项正确；由于HF中存在氢键，故HF的沸点比HCl的高，C项错误；第IA中H2O为分子晶体，其它碱金属氧化物为离子晶体，D项错误。 【巩固训练1】（江苏省扬州中学2010模拟题）（12分）CuCl和CuCl2都是重要的化工原料，常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等。 已知：①CuCl可以由CuCl2用适当的还原剂如S02、SnCl2等还原制得： ②CuCl2溶液与乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)可形成配离子：请回答下列问题： (1)基态Cu原子的核外电子排布式为______________。H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是_____。 (2)SO2分子的空间构型为____。与SnCl4互为等电子体的一种离子的化学式为______ (3)乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为_______。乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是______________________。 (4)②中所形成的配离子中含有的化学键类型有__________。 a．配位键 b．极性键 c．离子键 d．非极性键 (5)CuCl的晶胞结构如右图所示，其中Cl原子的配位数为_________。 答案（1）1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d10 4s1 O >N >H （2）V形 SO42-、SiO44-等 （3）sp3杂化 乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键 （4）abd （5）4 【巩固训练2】（江西省上高二中2010年高三热身）现有A、B、C、D、E、F六种短周期元素，它们的原子序数依次增大，D与E的氢化物分子构型都是V型。A、B的最外层电子数之和与C的最外层电子数相等，A能分别与B、C、D形成电子总数相等的分子，且A与D可形成的化合物，常温下均为液态。 请回答下列问题(填空时用实际符号)： (1) C的元素符号是 ；元素F在周期表中的位置 。 (2) B与D一般情况下可形成两种常见气态化合物，假若现在科学家制出另一种直线型气态化合物 B2D2分子，且各原子最外层都满足8电子结构，则B2D2电子式为 ，其固体时的晶体类型是 。 (3) 最近意大利罗马大学的FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的C4分子。C4分子结构如右图所示，已知断裂lmolC－C吸收167kJ热量，生成Imo1C=C放出942kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是 。 ① C4属于一种新型的化合物 ② C4沸点比P4(白磷)低 ③ lmol C4气体转变为C2吸收882kJ热量 ④ C4与C2互为同素异形体 ⑤ C4稳定性比P4(白磷)差 ⑥ C4属于原子晶体 ⑦ C4和P4 (白磷)的晶体都属于分子晶体 ⑧ C4与C2互为同分异构体 (4) C与F两种元素形成一种化合物分子，各原子最外层达8电子结构，则该分子的结构式为 ，其空间构型为 。 (5) 为了除去化合物乙(A2ED4)；)稀溶液中混有的A2ED3，常采用A2D2为氧化剂，发生反应的离子方程式为： (6) E与F形成的化合物E2F2在橡胶工业上有重要用途，遇水易水解，其空间结构与A2D2极为相似。对此以下说法正确的是 。 a .E2F2的结构式为：F－ E—E－ F b.E2F2为含有极性键 和非极性键的非极性分子 c. E2Br2与E2F2结构相似，熔沸点：E2Br2> E2F2 d. E2F2与H2O反应的化学方程式可能为：2 E2F2+2H2O=EO2↑+ 3E↓+4HF (7) 举出一种事实说明E与F的非金属性强弱(用化学方程式或用语言文字表达均可)： 答案（1） N 第3周期第ⅦA族 (1，分) (2)(2分) 分子晶体 (1分) (3) ②④⑦ (3吩。选对l个得l分，有错选的0分) (4) (1分) 三角锥形 (1分) (5)H2O2+H2SO3=2H+ 十S+H2O (2分) (6)acd (3分。选对1个得1分，有错选得0分) (7)C12+H2S=S+2HCI (2分) 基础过关 第3课时 氢键 1.氢键的形成条件 如两个分子中都存在强极性共价键 X-H 或 Y-H ，共中 X、Y 为原子半径较小，非金属性很强的原子 F、O、N。若两个为同一种分子，X、Y 为同一种原子；若两个是不同的分子，X、Y 则为不同的原子。当一个分子中的氢与另一个分子中的 X 或 Y 充分接近，两分子则产生较强的静电吸引作用。这种由氢原子与另一分子中原子半径较小，非金属性很强的原子形成的吸引作用称为氢键。可表示为 X－H…Y－H ，可见只有在分子中具有 H－F、H－O、H－N 等结构条件的分子间才能形成氢键。氢键不属于化学键，其强度比化学键弱得多，通常归入分子间力（范德华力），但它比分子间作用力稍强。 2.氢键对物质物理性质的影响 氢键的形成加强了分子间的作用力，使物质的熔沸点较没有氢键的同类物质高，如HF、H2O、NH3的沸点都比它们各自同族元素的氢化物高。又如乙醇的沸点（70℃）也比乙烷的沸点（-86℃）高出很多。此外，如NH3、C2H5OH、CH3COOH 由于它们能与水形成氢键，使得它们在水中的溶解度较其它同类物质大。 典型例题 【例1】（2010全国卷1，1）下列判断错误的是 A．沸点： B．熔点： C．酸性： C．碱性： 【解析】B考查不同类型晶体的熔沸点高低，2008年高考全国卷I第8题已经考过，一般认为是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，所以B正确； C项正确，一般元素非金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的酸性越强；D正确，一般元素金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的碱性越强。A项错误，2009年高考全国卷I第29题已经考过，NH3分子间存在氢键，故最高，AsH3、PH3分子间不存在氢键，只有范德华力，组成和结构相似的分子相对分子质量越大，其分子间作用力越大，熔沸点越高故应该为：NH3＞AsH3＞PH3； 【答案】A 【命题意图】考查基本概念：如晶体熔沸点高低判断，氢键与范德华力对物质的物性的影响，金属性、非金属性的强弱判断方法具体应用，这些都是平时反复训练的，这道题目实属原题，属于送分题！ 【点评】其实还可以拓展：考同种类型晶体的熔沸点高低判断里面的如同为原子晶体或同为离子晶体等，不应该老局限于分子晶体，这样显得2010年高考题与08和09没有太大区别。 【链接】(09全国卷Ⅰ，29） 已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题： （1）W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是 ； （2）Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是 ；（3）R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是 ； （4）这5个元素的氢化物分子中，①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学式） ，其原因是 ； ②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是 ； （5）W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCL气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式（各物质用化学式表示）是 。 答案 （1）原子晶体。 （2）NO2和N2O4 （3）As2S5。 （4）①NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键,后两者构型相同，分子间作用力不同；②电子数相同的有SiH4、PH3和H2S结构分别为正四面体，三角锥和V形。（5）SiCl4 + 4NH3 = Si(NH2)4 + 4HCl，3Si(NH2)4 = 8NH3 + Si3N4 解析 本题可结合问题作答。W的氯化物为正四体型，则应为SiCl4或CCl4，又W与Q形成高温陶瓷，故可推断W为Si。 （1）SiO2为原子晶体。 （2）高温陶瓷可联想到Si3N4,Q为N，则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。 （3）Y的最高价氧化的的水化物为强酸，且与Si、N等相邻，则只能是S。R为As，所以R的最高价化合物应为As2S5。 （4）显然x为P元素。①氢化物沸点顺序为NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键后两者构型相同，分子间作用力不同。②SiH4、PH3和H2S的电子数均为18。，结构分别为正四面体，三角锥和V形。 （5）由题中所给出的含字母的化学式可以写出具体的物质，然后配平即可。 【例2】(天津理综，26) W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同一短周期元素，W、X是金属元素，Y、Z是非金属元素。 （1）W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以反应生成盐和水，该反应的离子方程式为 。 （2）W与Y可形成化合物W2Y，该化合物的电子式为 。 （3）X的硝酸盐水溶液显 性，用离子方程式解释原因： 。 （4）Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中，发生反应的化学方程式为 。 （5）比较Y、Z气态氢化物的稳定性： > （用分子式表示）。 （6）W、X、Y、Z四种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是 > > > 。 （7）Z的最高价氧化物为无色液体，0.25 mol该物质与一定量水混合得到一种稀溶液，并放出QkJ的热量。写出该反应的热化学方程式： 。 答案 （1）Al（OH）3+OH- AlO+2H2O （2）Na+ （3）酸 Al3++3H2O Al（OH）3+3H+ （4）SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl （5）HCl>H2S （6）S2->Cl->Na+>Al3+ (7)Cl2O7(1)+H2O(1) 2HClO4(aq); ΔH=-4QkJ/mol 解析 两种金属的最高价氧化物对应的水化物能反应生成盐和水，应为强碱和两性氢氧化物，因此应为NaOH和Al（OH）3，其反应的离子方程式为Al（OH）3+OH- AlO+2H2O。由W2Y及原子序数Y大于钠，又为短周期元素，知W2Y为Na2S。Al（NO3）3为强酸弱碱盐能发生水解反应，水解后溶液显酸性：Al3++3H2O Al（OH）3 +3H+。S-低价氧化物SO2，Z只能为Cl，则SO2与Cl2在水中反应生成HCl和H2SO4。Cl的非金属性强于S，因此HCl的稳定性大于H2S。Na+、Al3+、S2-、Cl-的离子半径不在同一个周期中比较，可借助r（Al3+）查看更多