資源簡介

2.1 化學鍵與物質構成
【學習目標】
1.了解化學鍵的定義。
2.了解共價鍵和離子鍵的定義及形成過程,熟悉化學鍵類型與物質間的關系。
3.了解化學反應中物質變化的實質,學會從微觀的角度認識化學反應。
【自主預習】
一、化學鍵及其分類
1.化學鍵
(1)定義:相鄰原子間的　　　　　稱為化學鍵。
(2)類型:分為離子鍵和共價鍵。
(3)化學反應的實質
①實例
化學反應 斷裂的化學鍵 形成的化學鍵
2H2+O22H2O H2分子中氫原子間和O2分子中氧原子間的化學鍵 H2O分子中　　　　　的化學鍵
H2+Cl22HCl H2分子中氫原子間和Cl2分子中氯原子間的化學鍵 HCl分子中　　　　　的化學鍵
N2+3H22NH3 N2分子中氮原子間和H2分子中氫原子間的化學鍵 NH3分子中　　　　的化學鍵
②結論
化學反應的實質是　　　　　和　　　　　。化學鍵的斷裂與形成伴隨著能量的變化,舊化學鍵斷裂需要　　　　能量,新化學鍵形成會　　　　能量。
【微點撥】
(1)化學鍵中的相互作用是“吸引”和“排斥”相平衡的一種結果,不能簡單地理解為相互吸引。
(2)在化學反應的過程中只是原子間的結合方式發生了改變,而原子的種類和個數不會改變。
2.離子鍵
(1)概念:　　　　之間通過　　　　形成的化學鍵。
(2)成鍵微粒:一般情況下,　　　　元素原子與　　　　　　元素原子之間容易形成離子鍵。
3.共價鍵
(1)概念:　　　　之間通過　　　　形成的化學鍵。
(2)成鍵微粒:一般情況下,非金屬元素原子之間形成的化學鍵是共價鍵。
(3)由共價鍵形成的分子具有一定的空間結構
CO2 H2O NH3 CH4
空間結構 　　形 　　形 　　　形 　　　　形
鍵角 180° 104.5° 107.3° 109°28'
4.電子式
(1)概念:一種由元素符號和用于表示該元素原子最外層電子的“·”或“×”組成的式子。
(2)寫法:例如,用電子式表示氯化氫分子、氯化鈉分子的形成過程。
H×+·
Na×+·Na+]-
二、離子化合物與共價化合物
1.離子化合物
(1)概念:由　　　　與　　　　構成的化合物。
(2)常見物質類別
①活潑金屬元素(ⅠA族氫除外、ⅡA族)與活潑非金屬元素(ⅥA族、ⅦA族)形成的化合物,如NaCl、CaO、KBr等;
②大多數的含氧酸鹽,如Na2CO3、KNO3等;
③可溶性強堿,如NaOH、Ba(OH)2等;
④銨鹽,如NH4Cl、NH4HCO3等;
⑤金屬氧化物、金屬過氧化物,如Na2O、Na2O2等。
2.共價化合物
(1)概念:由原子通過　　　　構成的化合物。
(2)常見物質類別
①非金屬元素的氫化物,如H2S、HCl等;
②酸類,如H2SO4、HNO3、HCl等;
③非金屬氧化物,如CO2、SiO2等;
④弱堿,如NH3·H2O等;
⑤大多數有機化合物,如CH4、CH3CH2OH等。
【微點撥】
(1)離子化合物中一定含有陰離子和陽離子。
(2)離子化合物中一定含有離子鍵,含有離子鍵的物質一定是離子化合物。
(3)銨根離子與酸根離子之間形成離子鍵,銨鹽都是離子化合物。
(4)活潑金屬(如ⅠA、ⅡA族的金屬)與活潑非金屬(如ⅥA、ⅦA族的非金屬)原子之間通常形成離子鍵。
【答案】一、1.(1)強相互作用　(3)①H、O原子間　H、Cl原子間　N、H原子間　②舊化學鍵斷裂　新化學鍵形成
吸收　釋放
2.(1)陰、陽離子　靜電作用　(2)活潑金屬　活潑非金屬
3.(1)原子　共用電子　(3)直線　V　三角錐　正四面體
二、1.(1)陽離子　陰離子　2.(1)共價鍵
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)熔融狀態下能導電的物質一定是離子化合物。 (　　)
(2)由金屬元素和非金屬元素形成的化合物一定是離子化合物。 (　　)
(3)陰、陽離子間通過離子鍵一定能形成離子化合物。 (　　)
(4)NH4Cl屬于離子化合物,其電子式為[H]+Cl-。 (　　)
(5)最外層只有一個電子的元素原子跟鹵素原子結合時,所形成的化學鍵一定是離子鍵。 (　　)
(6)共價化合物中一定存在共價鍵,可能存在離子鍵。 (　　)
(7)HI是一種比HCl酸性強的強酸,可用電子式表示其形成過程:H·+·H+]-。 (　　)
(8)非金屬元素的兩個原子之間一定形成共價鍵,但多個原子間也可能形成離子鍵。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
(6)×　(7)×　(8)√
2.共價鍵形成時有沒有電子得失
【答案】沒有,是通過共用電子形成了共價鍵。
3.所有的非金屬單質都含有共價鍵嗎
【答案】不是,如稀有氣體等單原子分子中不存在共價鍵。
4.用電子式表示共價分子的形成過程。
(1)Cl2:　;
(2)NH3:　;
(3)CO2:　;
(4)N2:　。
【答案】(1·+·
(2)3H·+··H
(3)··+··+··
(4)··+··N
5.現有下列物質:①Cl2　②Na2O2　③NaOH　④HCl　⑤H2O2　⑥MgF2　⑦NH4Cl
(1)只由離子鍵構成的物質是　(填序號,下同)。
(2)只由非金屬元素組成的離子化合物是　。
(3)屬于離子化合物的物質是　　　　。
(4)屬于共價化合物的物質是　　　　。
【答案】(1)⑥　(2)⑦　(3)②③⑥⑦　(4)④⑤
【合作探究】
任務1　離子鍵和共價鍵
情境導入　
1.聽說過馬德堡半球實驗嗎 1654年格里克在德國馬德堡做了著名的馬德堡半球實驗,16匹馬的力量居然沒有把兩個合在一起的抽成真空的銅半球拉開!當原子和原子結合為分子時,原子之間存在著強烈的相互作用——化學鍵,化學反應中要拆開原子間的化學鍵就如同馬德堡半球實驗中拉開兩個半球那樣難!
2.(1)下圖形象地表示了氯化鈉的形成過程:
(2)形成過程(以HCl分子的形成為例):
問題生成
1.靜電作用是否僅是陰、陽離子間的相互吸引
【答案】靜電作用既包括陰、陽離子間的相互吸引,也包括原子核與原子核、核外電子與核外電子的相互排斥。
2.能否只由非金屬元素形成離子鍵
【答案】能。如NH4Cl。
3.金屬元素與非金屬元素之間一定形成離子鍵嗎
【答案】不一定。金屬元素與非金屬元素之間也可以形成共價鍵,如AlCl3。
4.任何物質內部都存在化學鍵嗎
【答案】不一定。如稀有氣體元素的原子都具有穩定的電子層結構,所以稀有氣體中不存在化學鍵。
5.存在化學鍵的物質一定是化合物嗎
【答案】不一定。存在化學鍵的物質可能是單質,也可能是化合物。
【核心歸納】
離子鍵與共價鍵比較
化學鍵類型 共價鍵 離子鍵
概念 原子間通過共用電子形成的化學鍵 陰、陽離子間通過靜電作用形成的化學鍵
成鍵微粒 原子 陰離子、陽離子
相互作用 (成鍵實質) 共用電子與兩原子核間的相互作用 陰、陽離子間的靜電作用(引力和斥力)
成鍵方式 原子通過形成共用電子達到穩定結構 原子通過得失電子達到穩定結構
成鍵元素 (成鍵條件) 一般是非金屬元素原子之間;某些金屬元素原子與非金屬元素原子(如Al和Cl)之間 活潑金屬元素與活潑非金屬元素易形成離子鍵。如第ⅠA族、第ⅡA族的金屬元素與第ⅥA族、第ⅦA族的非金屬元素之間
存在物質 非金屬單質(稀有氣體除外);共價化合物及復雜的離子化合物 離子化合物:大部分鹽、強堿、活潑金屬氧化物、其他類物質如Na2O2、NaH等
【典型例題】
【例1】　下列物質中,既含有離子鍵又含有共價鍵的是(　　)。
A.CO2 B.KOH C.MgCl2 D.Na2O
【答案】B
【解析】CO2中只含有共價鍵;KOH中含有離子鍵和共價鍵;MgCl2中只含有離子鍵;Na2O中只含有離子鍵。
【例2】下列各組物質中,化學鍵類型不同的是(　　)。
A.NaCl和K2S B.H2O和NH3 C.CaF2和CsCl D.CCl4和Na2O
【答案】D
【解析】NaCl和K2S中均只存在離子鍵;H2O和NH3中均只存在共價鍵;CaF2和CsCl中均只存在離子鍵;CCl4中只存在共價鍵,Na2O中只存在離子鍵,兩物質所含化學鍵類型不同。
任務2　離子化合物和共價化合物
情境導入　
1.鈉元素分布十分廣泛。人們在食鹽、土壤、水甚至高層大氣中,都可以發現它的蹤影。鈉是一種活潑的金屬,能夠與多種元素形成離子化合物,如氯化鈉、碳酸鈉等。
2.走進國家速滑館“冰絲帶”,映入眼簾的是一整塊1.2萬平方米的冰面,這是目前世界上最大的采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術打造的多功能全冰面,可以讓“水立方”秒變“冰立方”。
問題生成
1.寫出二氧化碳(CO2)、水的電子式,判斷其所含化學鍵類型。
答案、H;都只含共價鍵。
2.你能用電子式分別寫出碳原子、氫原子、氧原子形成CO2和H2O的過程嗎
【答案】CO2和H2O均是共價化合物,其形成過程用電子式表示分別為··+··+··、
H·+··+·HH。
3.含共價鍵的物質一定是共價化合物嗎
【答案】不一定。如非金屬單質(O2、Cl2、N2等)中含共價鍵,但不屬于化合物;某些離子化合物(如NaOH、Na2SO4、NH4Cl等)中既含離子鍵,也含共價鍵,屬于離子化合物。
4.在共價化合物中一定存在共價鍵,是否可以存在離子鍵 在離子化合物中一定含有離子鍵,是否可以存在共價鍵
【答案】在共價化合物中一定不存在離子鍵,如HF、H2O分子中只有共價鍵。如果含有離子鍵,那么此物質就屬于離子化合物。離子化合物中可以存在共價鍵。如Na2O2、NaOH、NH4Cl等離子化合物中既有離子鍵又有共價鍵。
【核心歸納】
1.離子化合物與共價化合物的比較
離子化合物 共價化合物
定義 含有離子鍵的化合物 只含有共價鍵的化合物
構成粒子 陰、陽離子 分子或原子
構成粒子 間的作用 離子鍵 共價鍵
熔、沸點 較高 一般較低,少部分很高(如SiO2)
導電性 熔融態或水溶液導電 熔融態時不導電;溶于水時,有的導電(如硫酸),有的不導電(如蔗糖)
熔化時破壞的作用力 一定破壞離子鍵 一般不破壞共價鍵,極少部分破壞共價鍵(如SiO2)
實例 強堿、大多數鹽、活潑金屬的氧化物 酸、非金屬的氫化物、非金屬的氧化物、大多數的有機化合物
2.離子化合物與共價化合物的判斷方法
(1)依據化合物的組成元素判斷
a.活潑的金屬元素和活潑的非金屬元素原子之間易形成離子鍵,它們形成的化合物為離子化合物。
b.非金屬元素原子之間易形成共價鍵,只含非金屬元素原子的化合物一般為共價化合物,但銨鹽屬于離子化合物。
(2)依據化合物的類別判斷
a.活潑金屬氧化物(如K2O、Na2O、Na2O2等)、強堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數的鹽是離子化合物。
b.氣態氫化物、非金屬氧化物、酸、大部分有機物等是共價化合物。
(3)依據化合物的一些性質判斷
a.常溫下是氣態或液態的化合物一定是共價化合物。但有些共價化合物,熔點較高,如SiO2等。
b.熔融態時能導電的化合物一定是離子化合物。
【特別提醒】　離子鍵的三個“一定”和兩個“不一定”
1.三個“一定”
(1)離子化合物中一定含有離子鍵;
(2)含有離子鍵的物質一定是離子化合物;
(3)離子化合物中一定有陰離子和陽離子。
2.兩個“不一定”
(1)離子化合物中不一定含有金屬元素,如氯化銨、硝酸銨等;
(2)含有金屬元素的化合物不一定是離子化合物,如氯化鋁等。
【典型例題】
【例3】　下列各組所有的元素組合,既可形成離子化合物,又可形成共價化合物的是(　　)。
A.H、C、O、K B.H、Na、O、S
C.H、N、O D.H、O、S
【答案】C
【解析】A、B兩項只能形成離子化合物;D項只能形成共價化合物;C項既可形成離子化合物又可形成共價化合物,如NH4NO3是離子化合物,HNO3是共價化合物。
【例4】　下列物質中含有共價鍵的離子化合物是(　　)。
①MgF2　②Na2O2　③NaOH　④NH4Cl　⑤CO2 ⑥H2O2　⑦N2
A.②④⑤⑦ B.②③④ C.①②③④⑥ D.①③⑤⑥
【答案】B
【解析】MgF2只含離子鍵;CO2、H2O2是共價化合物;N2不是化合物。
【方法技巧】
　離子化合物與共價化合物的判斷方法
1.根據化合物類別判斷
(1)強堿、大部分鹽、活潑金屬氧化物屬于離子化合物。
(2)非金屬氧化物、非金屬氫化物、含氧酸、大部分有機化合物屬于共價化合物。
2.根據化合物性質判斷
(1)熔融狀態下能導電的化合物是離子化合物。
(2)熔、沸點較低的化合物一般為共價化合物。
(3)熔融狀態下不導電的化合物為共價化合物。
3.根據化學鍵的類型判斷
一般來說,活潑的金屬元素原子和活潑的非金屬元素原子之間易形成離子鍵,同種或不同種非金屬元素原子之間易形成共價鍵。
(1)含有離子鍵的化合物一定是離子化合物。
(2)只含共價鍵的化合物是共價化合物。
(3)離子化合物中一般既含金屬元素又含非金屬元素(銨鹽除外);共價化合物中一般只含非金屬元素(AlCl3除外),但只含非金屬元素的化合物不一定是共價化合物,如NH4NO3等。
任務3　電子式
情境導入　2023年7月20日21時40分,經過約8小時的出艙活動,“神舟十六號”航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮密切協同,在空間站機械臂支持下,圓滿完成出艙活動全部既定任務,航天員景海鵬、朱楊柱已安全返回空間站問天實驗艙,出艙活動取得圓滿成功。在艙外活動時,宇航員的供氧離不開過氧化鈉。過氧化鈉作為供氧劑,能和水反應生成氫氧化鈉和氧氣。
問題生成
1.過氧化鈉與水反應前后所涉及離子化合物有哪些 分別寫出它們的電子式。
【答案】涉及的離子化合物有過氧化鈉、氫氧化鈉,電子式分別為Na+]2-Na+ 、Na+H]- 。
2.用電子式表示離子化合物的形成過程。
AB型(如NaCl):　;
AB2型(如MgCl2):　;
A2B型(如Na2O):　。
【答案】
【核心歸納】
1.電子式的書寫
(1)原子的電子式:常把最外層電子用“·”或“×”來表示。以第三周期元素的原子為例:Na·,·Mg·,··,··,·,··,·。
(2)簡單陽離子的電子式:陽離子符號,如Na+、Ba2+等。
(3)簡單陰離子的電子式:原子得到電子后形成電子排布與稀有氣體元素相同的穩定結構,這時不但要畫出最外層電子,而且還應用中括號“[ ]”括起來,并在右上角標出“n-”字樣,如F-:]-;O2-:]2-。
(4)原子團的電子式:不僅要畫出各原子最外層電子,而且還應用中括號“[ ]”括起來,并在右上角標出“n+”或“n-”字樣,如銨根離子:[H]+;氫氧根離子:H]-。
(5)含有離子鍵的化合物的電子式:由陰、陽離子的電子式組合而成,但相同的離子不能合并,如:
K2O:K+]2-K+;NaF:Na+]-;
MgCl2:]-Mg2+]-。
2.電子式書寫中的常見錯誤
(1)漏標陰離子的括號,如將S2-的電子式錯寫為。
(2)給陽離子多標電子和括號,如將Al3+的電子式錯寫為]3+。
(3)漏標或錯標離子的電荷,如將S2-的電子式錯寫為]或]-2。
(4)將多個相同的離子合并在一起,如將K2S的電子式錯寫為]2-。
【典型例題】
【例5】　下列離子化合物的電子式書寫正確的是(　　)。
A.Ca2+　　　　　B.Na+]-2Na+
C.[Mg2+]]2- 　　　　D.K+]-
【答案】D
【解析】每個離子均要單獨寫,應改為]-Ca2+]-,A項不正確;離子電荷表示法(如R2-)與化合價(如)不同,“2-”表示帶兩個單位負電荷,而“-2”則表示化合價為-2價,應改為Na+]2-Na+,B項不正確;簡單陽離子用簡單離子符號表示即可,應改為Mg2+]2-,C項不正確。
【例6】　下列化合物的形成過程表示正確的是(　　)。
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A項,Na+電子式書寫錯誤;B項,Na+、Br-都沒有標離子所帶電荷數;C項,應把F-分寫在Mg2+的左右兩側。
【方法技巧】
　用電子式表示離子化合物形成過程時的注意事項
1.連接號必須使用“”,不能用等號。
2.左邊寫出原子的電子式并用箭頭標出電子轉移情況,右邊構成離子化合物的每個離子的電子式都要單獨寫,不能合并,而且要符合相鄰關系。
3.陰、陽離子的電子式要標出離子所帶的電荷數,陰離子的電子式要加“[　]”。
4.要和化學方程式區別開,形成過程表示由原子形成離子化合物的過程,右邊不能寫成物質的化學式。
【隨堂檢測】
1.下列敘述錯誤的是(　　)。
A.陰、陽離子通過靜電作用形成的化學鍵,叫離子鍵
B.金屬元素與非金屬元素化合時,不一定形成離子鍵
C.某元素原子的最外層只有一個電子,它跟氟原子結合時所形成的化學鍵不一定是離子鍵
D.離子化合物中的陽離子只能是金屬離子
【答案】D
【解析】離子鍵是陰、陽離子之間的強烈的相互作用,但這種作用不只是吸引,也存在原子核間的斥力和電子間的斥力,A項正確;活潑金屬元素與活潑非金屬元素之間易形成離子鍵,對于不太活潑的金屬元素而言,不一定形成離子鍵,B項正確;最外層只有一個電子的元素可能是氫元素,而氫元素與氟元素均為非金屬元素,不能形成離子鍵,C項正確;NH4Cl是離子化合物,陽離子是N,不是金屬離子,D項錯誤。
2.與NaCl化學鍵類型相同的物質是(　　)。
A.H2 B.HCl C.KCl D.CO2
【答案】C
【解析】氯化鈉是由鈉離子和氯離子構成的,氯化鈉中鈉離子和氯離子之間只存在離子鍵。題給四種物質中只有KCl只存在離子鍵。
3.下列性質中,可以證明某化合物內一定存在離子鍵的是(　　)。
A.可溶于水 B.具有較高的熔點 C.水溶液能導電 D.熔融狀態能導電
【答案】D
【解析】含離子鍵的化合物屬于離子化合物,由陰、陽離子構成,在熔融狀態下,陰、陽離子可以在電場中做定向移動,因而能導電,而A、B、C三項所述性質并非離子化合物所獨有,故不能作為判斷某化合物內一定存在離子鍵的依據,D項正確。
4.請按要求寫出電子式:
(1)原子的電子式
H　　　　、Ca　　　　、N　　　　、O　　　　、Cl　　　　、C　　　　、Al　　　　。
(2)離子的電子式
①簡單陽離子:鉀離子　　　　,鈣離子　　　　。
②簡單陰離子:氯離子　　　　,氧離子　　　　。
(3)離子化合物的電子式
NaCl　　　　,CaO　　　　,CaCl2　　　　,
CaF2　　　　,Na2O　　　　。
【答案】(1)H·　·Ca·　··　···　··　··
(2)①K+　Ca2+　②]-　]2-
(3)Na+]-　Ca2+]2-
]-Ca2+]-　]-Ca2+]-
Na+]2-Na+
5.用電子式表示下列離子化合物的形成過程:
(1)BaCl2　　　　　　　　　　;
(2)NaF　　　　　　　　　　;
(3)MgS　　　　　　　　　　;
(4)K2O　　　　　　　　　　。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
2

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