資源簡介 2.3 離子鍵、配位鍵和金屬鍵【學習目標】1.結合常見的離子化合物的實例,認識離子鍵的本質。培養宏觀辨識與微觀探析的核心素養。2.知道配位鍵的特點,認識簡單的配位化合物的成鍵特征,了解配位化合物的存在與應用。能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題。3.知道金屬鍵的特點與金屬某些性質的關系。培養宏觀辨識與微觀探析的核心素養。【自主預習】一、離子鍵1.概念陰、陽離子通過 形成的化學鍵。 2.形成過程3.判斷成鍵原子所屬元素的電負性差值 ,越容易形成離子鍵,一般認為當成鍵原子所屬元素的電負性差值 時,原子間才有可能形成離子鍵。 4.實質離子鍵的實質是 ,它包括陰、陽離子之間的 和電子與電子、原子核與原子核之間同性電荷所產生的 兩個方面。 5.特征離子鍵沒有 性和 性。 二、配位鍵1.配位鍵(1)概念:成鍵的兩個原子一方提供 ,另一方提供 而形成的化學鍵。 (2)形成條件及表示方法一方有提供孤電子對的原子(如A),另一方有接受孤電子對的空軌道的原子(如B)。配位鍵用符號 表示。 例如:[Ag(NH3)2]OH中的配位鍵可表示為 ,[Cu(NH3)4]SO4中的配位鍵可表示為 。 (3)特點:配位鍵與普通共價鍵類似,不同的只是成鍵的共用電子對是由一方提供的。2.配位化合物(1)概念:組成中含有配位鍵的物質。(2)組成3.配合物的制備與應用(1)制備[Cu(NH3)4](OH)2Cu2++2NH3·H2OCu(OH)2↓+2NCu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-(2)制備銀氨溶液Ag++NH3·H2OAgOH↓+NAgOH+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O(3)有些配合物顯現出特征顏色,從而可用于物質的檢驗。(4)利用金屬離子和與其配位的物質的性質不同,進行溶解、沉淀或萃取操作來達到分離提純、分析檢測等目的。三、金屬鍵1.金屬鍵及其實質概念 金屬中 和“ ”之間的強的相互作用 成鍵微粒 和“ ” 實質 金屬鍵本質是一種 特征 (1)金屬鍵沒有共價鍵所具有的 和 (2)金屬鍵中的電子在整個 里運動,屬于整塊固態金屬 2.金屬鍵與金屬性質(1)金屬光澤:因為固態金屬中有“ ”,當可見光照射到金屬表面上時,“自由電子”能夠吸收所有頻率的光并迅速釋放,使得金屬不透明并具有金屬光澤。 (2)導電性:在外接電源的條件下,“自由電子”能沿著導線由電源的負極向電源的正極流動而形成電流,使金屬表現出導電性。(3)導熱性:金屬中有 時,不停運動著的“自由電子”能通過自身與金屬陽離子間的碰撞,將能量由高溫處傳向低溫處,從而使金屬表現出導熱性。 【參考答案】一、1.靜電作用 3.越大 大于1.7 4.靜電作用 吸引力 排斥力 方向 飽和二、1.孤電子對 空軌道 A→B H3NAg+H3NCu2+ 2.空軌道 孤電子對三、1.金屬陽離子 自由電子 金屬陽離子 自由電子電性作用 方向性 飽和性 三維空間 2.自由電子 溫度差【效果檢測】1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)離子鍵是陰、陽離子間的靜電引力。 ( )(2)含離子鍵的化合物一定是離子化合物。 ( )(3)離子鍵與共價鍵都有方向性和飽和性。 ( )(4)離子化合物中一定含有金屬元素。 ( )(5)配位鍵實質是一種極性鍵。 ( )(6)N中的四個σ鍵不相同。 ( )(7)形成配位鍵的電子對也是由成鍵雙方原子提供的。 ( )(8)配位鍵具有飽和性和方向性。 ( )(9)金屬單質中均含金屬鍵,常溫下均為固體。 ( )(10)含有陽離子的物質中一定含有陰離子。 ( )(11)能導電的單質一定是金屬單質。 ( )(12)金屬具有金屬光澤與金屬中有“自由電子”有關。 ( )(13)金屬受外力作用時,金屬鍵被破壞,各層間發生滑動,因此具有延展性。 ( )【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√ (9)× (10)× (11)× (12)√ (13)×2.金屬元素與非金屬元素化合時一定形成離子鍵嗎 【答案】不一定。金屬元素與非金屬元素也有可能形成共價鍵,如Al、Cl兩種元素以共價鍵形成AlCl3。3.離子鍵是通過陰、陽離子間的靜電吸引形成的嗎 【答案】不是。離子鍵是陰、陽離子通過靜電作用形成的,這種靜電作用是指陰、陽離子之間的靜電吸引力與電子和電子之間、原子核和原子核之間的排斥力處于平衡時的總效應。4.金屬導電與電解質溶液導電有什么區別 【答案】金屬導電是“自由電子”的定向移動,屬于物理變化,電解質溶液導電是陰、陽離子的定向移動并在陰、陽極放電的過程,是化學變化。5.AlCl3在183 ℃開始升華,溶于水、乙醚等,其二聚物的結構如圖所示,其中Al原子的雜化方式為 ,在圖中用“→”標出分子中的配位鍵。 【答案】sp3 【合作探究】任務1:離子鍵情境導入 圖1是氯化鈉的晶體結構模型,圖2是氯化銫的晶體結構模型。問題生成1.與共價鍵相比,離子鍵為什么沒有方向性和飽和性 【答案】(1)離子鍵沒有方向性的原因:離子鍵的實質是靜電作用,離子的電荷分布通常被看成是球形對稱的,因此一種離子可以對不同方向的帶異性電荷的離子產生吸引作用,即相對于共價鍵而言,離子鍵是沒有方向性的。(2)離子鍵沒有飽和性的原因:在離子化合物中,每個離子周圍最鄰近的帶異性電荷離子數目的多少,取決于陰、陽離子的相對大小。只要空間條件允許,陽離子將吸引盡可能多的陰離子排列在其周圍,陰離子也將吸引盡可能多的陽離子排列在其周圍,以達到降低體系能量的目的,所以離子鍵是沒有飽和性的。2.如圖1、2所示,Na+最鄰近且等距的Cl-有幾個 Cs+最鄰近且等距的Cl-有幾個 【答案】6;8。【核心歸納】1.常見物質中化學鍵的判斷(1)離子化合物中一定有離子鍵,可能還有共價鍵。簡單離子組成的離子化合物中只有離子鍵;復雜離子(原子團)組成的離子化合物中既有離子鍵又有共價鍵,其中的共價鍵既可能是極性共價鍵,又可能是非極性共價鍵。例如:①只含有離子鍵:MgO、NaCl、MgCl2;②含有極性共價鍵和離子鍵:NaOH、NH4Cl、Na2SO4;③含有非極性共價鍵和離子鍵:Na2O2、CaC2等。(2)共價化合物中只有共價鍵,一定沒有離子鍵。這是因為共價化合物中沒有帶電荷的陰、陽離子,如HCl、CO2、CH4等。(3)在非金屬單質中只有共價鍵,但稀有氣體分子中不存在共價鍵。(4)非金屬元素之間也可以形成離子鍵,如NH4Cl;共價化合物不一定都由非金屬元素組成,如AlCl3屬于共價化合物。2.離子化合物和共價化合物的判斷(1)根據形成化合物的元素來判斷。一般來說,活潑的金屬元素和活潑的非金屬元素間形成的是離子化合物,不同種非金屬元素間形成的是共價化合物。(2)根據化合物的類型來判斷。大多數堿性氧化物、強堿和鹽都屬于離子化合物;非金屬氫化物、非金屬氧化物、含氧酸都屬于共價化合物。(3)根據化合物的性質來判斷。熔、沸點較低的化合物是共價化合物;溶于水后不能發生電離的化合物是共價化合物;熔化狀態下能導電的化合物是離子化合物。特別提醒:1.離子半徑越小,離子所帶電荷越多,離子鍵越強。2.離子鍵越強,相應離子化合物的熔、沸點越高。3.離子化合物在熔融狀態下和水溶液中所含離子鍵均能斷裂。【典型例題】【例1】固體A的化學式為NH5,它的所有原子的最外層都符合相應稀有氣體原子的電子層結構,其水溶液呈堿性。則下列有關說法錯誤的是( )。A.1 mol NH5中含有5NA個N—H鍵B.NH5中既有共價鍵又有離子鍵,為離子化合物C.NH5的電子式為[H]+H]-D.NH5與水反應的化學方程式為NH5+H2ONH3·H2O+H2↑【答案】A【解析】若氫元素全顯+1價,氮元素就為-5價,不成立。若氮元素為-3價(聯想N),其中一個氫顯-1價,其余四個氫顯+1價,則NH5的電子式為[H]+H]-,所有原子的最外層都符合相應稀有氣體原子的電子層結構,故固體A為離子化合物。根據其水溶液呈堿性,可寫出該物質與水反應的化學方程式。【例2】在下列物質中:①氨氣?、诼然瘹洹、勐然@?、芨杀?br/>⑤苛性鈉 ⑥氯化鈉?、弑、鄽鍤狻、徇^氧化鈉?、膺^氧化氫 氫氣 甲烷 HClO Cl2 CH3COOH(1)只有非極性鍵的是 。 (2)只有極性鍵的是 。 (3)既有極性鍵又有非極性鍵的是 。 (4)只有離子鍵的是 。 (5)既有離子鍵又有極性鍵的是 。 (6)既有離子鍵又有非極性鍵的是 。 【答案】(1) (2)①②④⑦ (3)⑩ (4)⑥ (5)③⑤ (6)⑨任務2:配位鍵及配位化合物情境導入 銀鏡反應是銀(Ag)的化合物溶液被還原為金屬銀的化學反應,由于生成的金屬銀附著在容器內壁上,光亮如鏡,故稱為銀鏡反應。工業上則用這個反應來對玻璃涂銀制鏡和制保溫瓶膽。問題生成向AgNO3溶液中滴入氨水,先生成白色沉淀,隨氨水的滴加,沉淀逐漸溶解,生成了[Ag(NH3)2]+。1.整個過程中發生了哪些反應 【答案】Ag++NH3·H2OAgOH↓+N,AgOH+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O。2.利用化學平衡移動原理解釋配離子是如何形成的。【答案】AgOH濁液中存在AgOH(s)Ag+(aq)+OH-(aq)平衡,繼續滴入氨水時,NH3分子與Ag+形成[Ag(NH3)2]+配離子,且配離子很穩定,促使以上平衡右移,AgOH逐漸溶解。3.[Ag(NH3)2]+中提供孤電子對的和提供空軌道的分別是什么粒子 【答案】在[Ag(NH3)2]+中N原子提供孤電子對,Ag+提供空軌道。【核心歸納】1.配合物的組成配合物由中心原子(提供空軌道)和配體(提供孤電子對)組成,分為內界和外界,以[Cu(NH3)4]SO4為例表示為:(1)配體配體可以是陰離子,如X-(鹵素離子)、OH-、SCN-、CN-、RCOO-(羧酸根離子)、P等;也可以是中性分子,如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。配體中直接同中心離子配合的原子叫作配位原子。配位原子必須是含有孤電子對的原子,如NH3中的N原子、H2O中的O原子,配位原子通常是ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族的元素。(2)配位數直接同中心離子(或原子)配位的原子的數目叫中心離子(或原子)的配位數。要注意只含有一個配位原子的配體稱為單基配位體,中心離子同單基配位體結合的數目就是該中心離子的配位數,如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位數為6。含有兩個以上配位原子的配體叫多基配體,中心離子(或原子)同多基配體配合時,配位數等于同中心離子配位的原子數。例如,乙二胺分子中含有兩個配位N原子,故在[Pt(en)2]Cl2(en代表乙二胺分子)中Pt2+的配位數為2×2=4,而配體只有兩個,依次類推。2.配位鍵與共價鍵的關系(1)形成過程不同:配位鍵實質上是一種特殊的共價鍵,在配位鍵中一方提供孤電子對,另一方具有能夠接受孤電子對的空軌道。普通共價鍵的共用電子對是由成鍵原子雙方共同提供的。(2)配位鍵與普通共價鍵的實質相同。它們都被成鍵原子雙方共用,如在N中有三個普通共價鍵、一個配位鍵,但四者是完全相同的。(3)同普通共價鍵一樣,配位鍵可以存在于分子中[如Ni(CO)4],也可以存在于離子中(如N)。(4)配位鍵與普通共價鍵一樣既有飽和性又有方向性。3.配合物的形成對物質性質的影響(1)對溶解性的影響:一些難溶于水的金屬氫氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物,可以溶解于氨水,或依次溶于含過量OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中,形成可溶性的配合物。(2)顏色的改變:當簡單離子形成配離子時,顏色常發生變化,根據顏色的變化可以判斷是否有配離子生成。如Fe3+與SCN-在溶液中可生成配位數為1~6的配離子,這種配離子的顏色是血紅色的,反應的離子方程式為Fe3++nSCN-[Fe(SCN)n]3-n(n=1~6)。(3)穩定性增強:配合物具有一定的穩定性,配合物中的配位鍵越強,配合物越穩定。當作為中心原子的金屬離子相同時,配合物的穩定性與配體的性質有關。如血紅素中的Fe2+與CO分子形成的配位鍵比Fe2+與O2分子形成的配位鍵強,因此血紅素中的Fe2+與CO分子結合后,就很難再與O2分子結合,使血紅蛋白失去輸送O2的功能,從而導致人體CO中毒。4.配合物內界中共價鍵數目的判斷若配體為單核離子如Cl-等,可以不予計入,若為分子,需要用配體分子內的共價鍵數乘以該配體的個數,此外,還要加上中心原子與配體形成的配位鍵,這也是σ鍵。例如:配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl的共價鍵數為3×4+4+2=18。【典型例題】【例3】用過量的AgNO3溶液處理含0.01 mol氯化鉻的水溶液(CrCl3·6H2O),生成0.02 mol AgCl沉淀,此配合物的組成最可能是( )。A.[Cr(H2O)6]Cl3B.[CrCl(H2O)5]Cl2·H2OC.[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2OD.[CrCl3(H2O)3]·3H2O【答案】B【解析】用過量的AgNO3溶液處理含0.01 mol氯化鉻的水溶液(CrCl3·6H2O),生成0.02 mol AgCl沉淀,說明有2個Cl-在外界,1個Cl-在內界,對照各選項,答案選B。【例4】配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于離子檢驗。下列說法不正確的是( )。A.此配合物中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵、非極性鍵B.配離子為[Fe(CN)5(NO)]2-,中心離子為Fe3+,配位數為6,配位原子有C和NC.1 mol該配合物中σ鍵的數目為12NAD.該配合物為離子化合物,易電離,1 mol該配合物電離共得到的離子數目為3NA【答案】A【解析】Na+與[Fe(CN)5(NO)]2-間存在離子鍵,NO分子、CN-與Fe3+形成配位鍵,碳氮之間、氮氧之間存在極性共價鍵,不存在非極性鍵,A項錯誤;NO分子、CN-與Fe3+共形成6個配位鍵,配位原子有C和N,B項正確;1 mol該配合物中σ鍵的數目為(5×2+1×2)×NA =12NA,C項正確;配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]為離子化合物,電離出2個Na+與1個[Fe(CN)5(NO)]2-,所以1 mol 配合物電離共得到3NA個離子,D項正確。任務3:金屬鍵情境導入 花絲鑲嵌是一門傳承久遠的中國傳統手工技藝,主要用于皇家飾品的制作?;ńz選用金、銀、銅為原料,采用掐、填、攢、焊、編織、堆壘等傳統技法,將金屬片做成托和瓜子型凹槽,再鑲以珍珠、寶石?;ńz鑲嵌工藝起源于春秋戰國金銀錯工藝,在明代中晚期達到高超的藝術水平。2008年6月,花絲鑲嵌制作技藝被列入國家級非物質文化遺產名錄。問題生成1.金屬中存在化學鍵嗎 是哪種類型的化學鍵 【答案】存在;金屬鍵。2.金屬被壓成薄片、拉絲、制成導線的過程中金屬的化學性質有沒有改變 【答案】沒有改變。金屬被壓成薄片、拉絲、制成導線的過程僅是改變金屬形狀的物理變化,其成分沒有改變。3.金屬為什么具有金屬光澤 【答案】當可見光照射到金屬表面上時,“自由電子”能夠吸收所有頻率的光并迅速釋放,使得金屬不透明并具有金屬光澤。4.金屬為什么具有一定的導電、導熱和延展性 【答案】金屬中存在“自由電子”,“自由電子”被所有原子共用,從而把所有金屬原子維系在一起,當金屬受到外力作用時,各原子層發生滑動而具有良好的延展性;在外加電場作用下,“自由電子”會發生定向移動而導電;“自由電子”在運動時會與金屬陽離子發生碰撞而傳遞熱量。【核心歸納】1.金屬鍵的特征“自由電子”不屬于某個特定的金屬陽離子,即每個金屬陽離子均可享有所有的“自由電子”,但都不可能獨占某個或某幾個“自由電子”。金屬鍵既沒有方向性,也沒有飽和性。2.金屬鍵的強弱比較一般來說,金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素原子的半徑和價電子數。原子半徑越大,價電子數越少,金屬鍵越弱;原子半徑越小,價電子數越多,金屬鍵越強。3.金屬鍵對物質性質的影響(1)金屬鍵越強,晶體的熔、沸點越高。(2)金屬鍵越強,晶體的硬度越大。【典型例題】【例5】要使金屬熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬熔、沸點高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱。由此判斷下列說法正確的是( )。A.金屬鋰的熔點高于金屬鈹B.堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸升高的C.金屬鎂的硬度小于金屬鈣D.金屬鋁的硬度大于金屬鈉【答案】D【解析】同周期金屬元素從左到右,隨著原子半徑的減小、金屬離子電荷數的增多,金屬鍵逐漸增強,金屬鋰和鈹位于同周期,則鈹的金屬鍵強,熔點高,A項錯誤;堿金屬元素從Li到Cs,陽離子半徑增大,對外層電子束縛能力減弱,金屬鍵減弱,所以熔沸點降低,B項錯誤;鎂離子的半徑比鈣離子的小,所以鎂的金屬鍵比鈣的強,則金屬鎂的硬度大于金屬鈣,C項錯誤;鋁離子帶3個單位正電荷,而鈉離子帶1個單位正電荷,且鋁離子半徑小于鈉離子,所以鋁的金屬鍵比鈉的強,則金屬鋁的硬度大于金屬鈉,D項正確。【例6】下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是( )。A.金屬鍵沒有飽和性和方向性B.金屬鍵是金屬陽離子和“自由電子”之間存在的強的靜電吸引作用C.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D.金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵有關【答案】B【解析】金屬鍵是指金屬陽離子和“自由電子”之間存在的強的相互作用,而不僅僅指靜電吸引作用,還有金屬陽離子間的和“自由電子”間的排斥作用。【隨堂檢測】1.下列有關離子鍵的敘述中正確的是( )。A.離子化合物中只含有離子鍵B.共價化合物中可能含離子鍵C.含離子鍵的化合物不一定為離子化合物D.共價化合物中不含離子鍵【答案】D【解析】由陰、陽離子通過離子鍵直接構成的化合物稱為離子化合物,故在離子化合物中必含離子鍵,含離子鍵的化合物必為離子化合物,即離子鍵只存在于離子化合物中。但在陰、陽離子中可能含有極性或非極性共價鍵,如NaOH、NH4Cl、Na2O2,故在離子化合物中除了含有離子鍵外還可能含有共價鍵。共價化合物是原子間通過共用電子相互結合形成的化合物,它們之中不可能存在離子鍵。2.下列能證明NaCl為離子化合物的方法是( )。A.NaCl溶液可以導電B.NaCl溶液呈電中性C.熔融NaCl可以導電D.NaCl溶于水可以電離出Na+和Cl-【答案】C【解析】離子化合物在熔融狀態下電離出自由移動的陰、陽離子而導電,而共價化合物在熔融狀態下不導電。3.關于配合物[Cu(H2O)4]SO4,下列說法錯誤的是( )。A.此配合物中,中心離子的配位數為4B.H2O為配體,配位原子是氧原子C.此配合物中,Cu2+提供孤電子對D.向此配合物溶液中加入BaCl2溶液,出現白色沉淀【答案】C【解析】配合物[Cu(H2O)4]SO4的配體是H2O,配位數是4,A項正確;配合物[Cu(H2O)4]SO4中H2O為配體,配位原子是氧原子,B項正確;此配合物中,Cu2+為中心原子,提供空軌道,配位原子氧原子提供孤電子對,C項錯誤;硫酸根離子在外界,向此配合物溶液中加入BaCl2溶液,出現白色沉淀硫酸鋇,D項正確。4.下列有關NH3、N、N的說法正確的是( )。A.NH3能形成分子間氫鍵B.N的空間結構為三角錐形C.NH3與N中的鍵角相等D.NH3與Ag+形成的[Ag(NH3)2]+中有6個配位鍵【答案】A【解析】氨氣分子中N原子有比較強的吸電子能力,能和其他氨氣分子中的H原子形成氫鍵,A項正確;N中N原子價電子對數為3+=3,且N原子不含孤電子對,該離子為平面三角形,B項錯誤;N中N原子價電子對數為4+=4,且N原子不含孤電子對,NH3中N原子價電子對數為3+=4,且N原子含有1對孤電子對,N為正四面體結構、NH3為三角錐形結構,孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力,所以鍵角:N>NH3,C項錯誤;NH3與Ag+形成的[Ag(NH3)2]+中,配體數目為2,形成兩個配位鍵,D項錯誤。5.金屬鍵的強弱與金屬的價電子數多少有關,價電子數越多,金屬鍵越強;與金屬陽離子的半徑大小也有關,金屬陽離子半徑越大,金屬鍵越弱。據此判斷下列金屬熔點逐漸升高的是( )。A.Li、Na、K B.Na、Mg、AlC.Li、Be、Mg D.Li、Na、Mg【答案】B【解析】金屬鍵越強,金屬的熔點越高。A項,陽離子半徑大小順序為Li+Na>K,熔點依次降低;B項,價電子數的大小關系為NaMg2+>Al3+,故金屬鍵依次增強,熔點依次升高;C項,Be的熔點高于Mg;D項,Li的熔點高于Na。6.某多孔儲氫材料前驅體結構如圖,M、W、X、Y、Z五種元素原子序數依次增大,基態Z原子的電子填充了3個能級,其中有2個未成對電子。下列說法正確的是( )。A.氫化物沸點:X>YB.原子半徑:MC.第一電離能:WD.陰、陽離子中均有配位鍵【答案】D【解析】由題干信息可知,基態Z原子的電子填充了3個能級,其中有2個未成對電子,故Z為C或者O,根據多孔儲氫材料前驅體結構圖可知,Y周圍形成了4個單鍵,再結合信息M、W、X、Y、Z五種元素原子序數依次增大,故Y為N,Z為O,M只形成一個單鍵,M為H,X為C,則W為B,據此分析解題。X、Y的氫化物分別為CH4和NH3,由于NH3存在分子間氫鍵,故氫化物沸點:X2 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫