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【高分攻略】2025年高考化學大一輪復習學案--第16講 物質結構 化學鍵 (講義)

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【高分攻略】2025年高考化學大一輪復習學案--第16講 物質結構 化學鍵 (講義)

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1.原子構成
(1)構成原子的微粒及作用
原子
(2)微粒之間的關系
①原子中:質子數(Z)=核電荷數=核外電子數;
②質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N);
③陽離子的核外電子數=質子數-陽離子所帶的電荷數;
④陰離子的核外電子數=質子數+陰離子所帶的電荷數。
(3)微粒符號周圍數字的含義
(4)兩種相對原子質量
①原子(即核素)的相對原子質量:一個原子(即核素)的質量與12C質量的的比值。一種元素有幾種同位素,就有幾種不同核素的相對原子質量。
②元素的相對原子質量:是按該元素各種天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如:Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a%+Ar(37Cl)×b%。
2.元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的關系
(2)同位素的特征
①同一元素的各種核素的中子數不同,質子數相同,化學性質幾乎完全相同,物理性質差異較大。
②同一元素的各種穩定核素在自然界中所占的原子百分數(豐度)不變。
(3)幾種重要的核素
核素 U C H H O
用途 核燃料 用于考古斷代 制氫彈 示蹤原子
3.核外電子排布
(1)核外電子排布規律
(2)原子結構示意圖
1.規避同位素、同素異形體、原子結構概念理解的易錯點
(1)同位素研究的對象是原子,同位素的“同位”是指一種元素的幾種核素在元素周期表中占同一個位置,即質子數相同,中子數不同;同素異形體研究的對象是單質,同素異形體的“同素”是指元素的種類相同。
(2)原子不一定都有中子,如H。
(3)質子數相同的微粒不一定屬于同一種元素,如F與OH-。
(4)現行元素周期表已發現的元素有118種,由于同位素的存在,故核素的種數遠大于118種。
(5)不同核素可能具有相同的質子數,如H;也可能具有相同的中子數,如O;也可能具有相同的質量數,如N。
(6)一種元素可以有多種核素,也可能只有一種核素。
(7)同位素之間的轉化,既不是物理變化也不是化學變化,是核反應。
(8)同位素是指同一元素的不同核素之間的關系,同素異形體是指同一元素的不同單質間的關系。
(9)由于同位素的存在,核素的種數遠大于元素的種類。
(10)同一元素的各種核素的中子數不同,質子數相同,化學性質幾乎完全相同,物理性質差異較大;同一元素的各種穩定核素在自然界中所占的原子百分數(豐度)不變。
2.元素、核素、同位素、同素異形體的辨析
概念 元素 核素 同位素 同素異形體
本質 質子數相同的一類原子 質子數、中子數都一定的一種原子 質子數相同、中子數不同的核素之間的互稱 同種元素形成的不同單質之間的互稱
研究對象 同類原子 原子 原子 單質
特性 只有種類,沒有個數 化學反應中的最小微粒 化學性質幾乎完全相同 組成元素相同、物理性質差異較大
決定因素 質子數 質子數、中子數 質子數、中子數 構成和結構
舉例 H、C、O三種元素 1H、2H、3H 三種核素 12C、14C互稱同位素 O2與O3互為同素異形體
(1)微粒符號周圍數字的含義。
(2)求一定質量的某物質中微粒數的答題模板
物質的質量物質的量指定粒子的物質的量粒子數
(3)①任何微粒中,質量數=質子數+中子數,但質子數與電子數不一定相等,如陰離子、陽離子中質子數與電子數不相等。
②有質子的微粒不一定有中子,如1H;有質子的微粒不一定有電子,如H+。
③質子數相同的微粒不一定屬于同一種元素,如F-與OH-。
④核外電子數相同的微粒,其質子數不一定相同,如Al3+和Na+,F-、N和OH-等。
3.“四量”比較
原子質量 原子的相對 原子質量 元素的相對 原子質量 質量數
定 義 一個原子的真實質量 一個原子的真實質量與一個_C原子質量__的的比值 該元素各種核素原子的相對原子質量與其在自然界中所占原子個數百分比的乘積之和 一個原子核內質子數與_中子數__之和
實 例 一個O原子的質量是2.657×10-26 kg O的相對原子質量約為16 Ar=Ar1a%+Ar2b%+……(其中a%+b%+……=1) O的質量數為18
備注 某核素的質量數可視為該核素的近似相對原子質量
考向1 有關微粒組成的概念辨析
【典例1】(2024·全國·高三統考開學考試)關于HF+OD-=F-+HOD(D 為氘),下列說法正確的是
A.HOD 與 H O 的質量數相同 B.HF 和 DF 為同分異構體
C.H 和 D 的電子數相同 D.OD-和 OH-的中子數相同
【變式練1】(20244·湖南·高三校聯考階段練習)管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣。已知反應原理為。下列有關化學用語的表示錯誤的是
A.NH3分子的空間填充模型: B.銨根離子的電子式:
C.氮氣的結構式: D.中子數為18的氯原子:
【變式練2】(202·湖南·高三校聯考開學考試)乙炔與水在一定條件下可反應生成乙醛。下列化學用語的表述正確的是
A.中子數為8的碳原子:C
B.乙炔的電子式:
C.基態O原子的電子排布式:1s22s22p6
D.乙醛分子中醛基與甲基碳原子的空間構型為三角錐形
考向2 原子中各種微粒數目之間的關系與計算
【典例2】(2024·全國·高三專題練習)下列說法正確的是
A.互為同分異構體 B.與互為同素異形體
C.、、是同一種核素 D.與一定互為同系物
【變式練3】(2024·浙江·模擬預測)下列各組物質的相互關系描述正確的是
A.H2、D2和T2互為同位素
B.C2H5OH和CH3OCH3互為同系物
C.金剛石、C60、石墨互為同分異構體
D.(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2屬于同種物質
【變式練4】(2024·福建·高三階段練習)黑火藥是中國古代四大發明之一,其爆炸原理為設NA為阿伏加德羅常數的值,關于該反應下列說法錯誤的是
A.KNO3屬于強電解質
B.1.8g中含有的中子數為NA
C.每生成1molN2轉移電子數為10NA
D.標準狀況下5.6LCO2中π鍵數為0.5NA
1.(2024·北京·高考真題)我國科研人員利用激光操控方法,從原子束流中直接俘獲原子,實現了對同位素的靈敏檢測。的半衰期(放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間)長達10萬年,是的17倍,可應用于地球科學與考古學。下列說法正確的是
A.的原子核內有21個中子
B.的半衰期長,說明難以失去電子
C.衰變一半所需的時間小于衰變一半所需的時間
D.從原子束流中直接俘獲原子的過程屬于化學變化
2.(2023·江蘇·統考高考真題)氫元素及其化合物在自然界廣泛存在且具有重要應用。、、是氫元素的3種核素,基態H原子的核外電子排布,使得H既可以形成又可以形成,還能形成、、、、等重要化合物;水煤氣法、電解水、光催化分解水都能獲得,如水煤氣法制氫反應中,與足量反應生成和吸收131.3kJ的熱量。在金屬冶煉、新能源開發、碳中和等方面具有重要應用,如在催化劑作用下與反應可得到。我國科學家在氫氣的制備和應用等方面都取得了重大成果。下列說法正確的是
A.、、都屬于氫元素
B.和的中心原子軌道雜化類型均為
C.分子中的化學鍵均為極性共價鍵
D.晶體中存在Ca與之間的強烈相互作用
3.(2023·湖南·統考高考真題)下列化學用語表述錯誤的是
A.HClO的電子式:
B.中子數為10的氧原子:O
C.NH3分子的VSEPR模型:
D.基態N原子的價層電子排布圖:
4.(2022·福建·統考高考真題)福建多個科研機構經過長期聯合研究發現,使用和改性的基催化劑,可打通從合成氣經草酸二甲酯常壓催化加氫制備乙二醇的技術難關。下列說法正確的是
A.草酸屬于無機物 B.與石墨互為同分異構體
C.屬于過渡元素 D.催化劑通過降低焓變加快反應速率
5.(2023·浙江·高考真題)下列化學用語表示正確的是
A.中子數為18的氯原子:
B.碳的基態原子軌道表示式:
C.的空間結構:(平面三角形)
D.的形成過程:
6.(2022·湖北·統考高考真題)在高溫高壓下可轉變為具有一定導電性、高硬度的非晶態碳玻璃。下列關于該碳玻璃的說法錯誤的是
A.具有自范性 B.與互為同素異形體
C.含有雜化的碳原子 D.化學性質與金剛石有差異
7.(2022·山東·高考真題)、的半衰期很短,自然界中不能穩定存在。人工合成反應如下:;。下列說法正確的是
A.X的中子數為2
B.X、Y互為同位素
C.、可用作示蹤原子研究化學反應歷程
D.自然界不存在、分子是因其化學鍵不穩定
8.(2022·浙江·統考高考真題)下列說法不正確的是
A.乙醇和丙三醇互為同系物
B.和互為同位素
C.和互為同素異形體
D.丙酮( )和環氧丙烷( )互為同分異構體
9.(2022·云南保山·統考一模)下列說法正確的是
A.、、是同一種核素
B.同一原子中,在離核較遠的區域運動的電子能量較高
C.的半徑大于的半徑
D.原子核外電子排布,先排滿K層再排L層,先排滿M層再排N層
10.(2022·云南保山·統考一模)下列化學用語表示不正確的是
A.的結構示意圖: B.KCl形成過程:
C.乙炔的球棍模型: D.中子數為6的氮原子:
1.電子的運動特征
運動速度很快,與宏觀物體的運動有極大不同:不能同時確定速度和位置,不能描繪運動軌跡。
2.電子層的表示方法及能量變化
3.核外電子排布規律
4.核外電子排布的表示方法[原子(或離子)結構示意圖]
如Na原子結構示意圖:
5.核外電子排布與元素性質的關系
(1)金屬元素原子的最外層電子數一般小于4,較易失去電子,形成陽離子,表現出還原性,在化合物中顯正化合價。
(2)非金屬元素原子的最外層電子數一般大于或等于4,較易得到電子,活潑非金屬原子易形成陰離子。在化合物中主要顯負化合價。
(3)稀有氣體元素的原子最外層為8電子(氦為2電子)穩定結構,不易失去或得到電子,通常表現為0價。
6.1~20號元素原子核外電子排布的特點與規律
(1)原子核中無中子的原子:H。
(2)最外層只有一個電子的原子:H、Li、Na、K;
最外層有兩個電子的原子:He、Be、Mg、Ca。
(3)最外層電子數等于次外層電子數的原子:Be、Ar;
最外層電子數是次外層電子數2倍的原子:C;
最外層電子數是次外層電子數3倍的原子:O。
(4)電子層數與最外層電子數相等的原子:H、Be、Al;
最外層電子數是電子層數2倍的原子:He、C、S;
最外層電子數是電子層數3倍的原子:O。
(5)次外層電子數是最外層電子數2倍的原子:Li、Si。
(6)內層電子總數是最外層電子數2倍的原子:Li、P。
(7)與He原子電子層結構相同的離子有:H-、Li+、Be2+。
(8)次外層電子數是其他各層電子總數2倍的原子:Li、Mg;
(9)次外層電子數與其他各層電子總數相等的元素:Be、S。
7.等電子微粒
(1)10電子微粒。
10電子微粒間的轉化。
若A、B、C、D均為10電子微粒,且它們之間存在如圖轉化:
圖中的常見轉化一定是NH+OH-NH3↑+H2O,即A為NH、B為OH-、C為NH3、D為H2O。
(2)18電子微粒。
8.質子數和核外電子數分別相等的兩種微粒關系
(1)可以是兩種原子,如同位素原子。
(2)可以是兩種分子,如CH4、NH3等。
(3)可以是兩種帶電荷數相同的陽離子,如NH、H3O+。
(4)可以是兩種帶電荷數相同的陰離子,如OH-、F-。
1.簡單離子的結構特點——“陰上陽下稀居中”
2.核外電子數相等的微粒的書寫方法
3.等電子微粒
(1)10電子微粒。
(2)18電子微粒。
4.1~20號元素原子核外電子排布的特點
(1)原子核中無中子的原子:H。
(2)最外層只有一個電子的原子:H、Li、Na、K;
最外層有兩個電子的原子:He、Be、Mg、Ca。
(3)最外層電子數等于次外層電子數的原子:Be、Ar;
最外層電子數是次外層電子數2倍的原子:C;
最外層電子數是次外層電子數3倍的原子:O。
(4)電子層數與最外層電子數相等的原子:H、Be、Al;
最外層電子數是電子層數2倍的原子:He、C、S;
最外層電子數是電子層數3倍的原子:O。
(5)次外層電子數是最外層電子數2倍的原子:Li、Si。
(6)內層電子總數是最外層電子數2倍的原子:Li、P。
(7)與He原子電子層結構相同的離子:H-、Li+、Be2+。
(8)次外層電子數是其他各層電子總數2倍的原子:Li、Mg。
(9)次外層電子數與其他各層電子總數相等的原子:Be、S。
考向1 核外電子排布規律及其應用
【典例1】(2024·江蘇·高三開學考試)下列化學用語或圖示表達正確的是
A.H2S分子的球棍模型:
B.NH3的VSEPR模型:
C.基態24Cr原子價層電子軌道表示式:
D.2pz電子云輪廓圖:
【變式練1】(2024·云南·統考一模)下列說法正確的是
A.、、是同一種核素
B.同一原子中,在離核較遠的區域運動的電子能量較高
C.的半徑大于的半徑
D.原子核外電子排布,先排滿K層再排L層,先排滿M層再排N層
【變式練2】(2024·黑龍江·模擬預測)下列說法正確的是
A.基態 Cr 原子有 6 個未成對電子
B.元素 Ga 的核外電子排布式為 ,位于元素周期表中 p 區
C.NH3 中 N—H 間的鍵角比 CH4 中 C—H 間的鍵角大
D.XY2 分子為 V 形,則 X 原子一定為 sp2 雜化
考向2 等電子微粒及應用
【典例2】(2024·福建·高三)關于疊氮酸根離子,不考慮各原子內層電子,下列說法錯誤的是
A.具有直線結構 B.電子總數為8
C.酸化后為直線形 D.與互為等電子體
【變式練3】(2024·全國·高三專題練習)通常把原子總數和價電子總數相同的分子或離子稱為等電子體。人們發現等電子體的空間結構相同,則下列有關說法中正確的是
A.CH4和是等電子體,鍵角均為60°
B.和是等電子體,均為平面三角形結構
C.H3O+和PCl3是等電子體,均為三角錐形結構
D.B3N3H6和苯是等電子體,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道
【變式練4】(2024·河北·高三階段練習)下列各組微粒互為等電子體的是
A.N2O4和C2H4 B.BF3和PCl3 C.CO2和NO2 D.SO2和O3
1.(2024·甘肅·高考真題)下列化學用語表述錯誤的是
A.和的最外層電子排布圖均為
B.和的電子式分別為和
C.的分子結構模型為
D.、和互為同位素
2.(2023·湖南·統考高考真題)日光燈中用到的某種熒光粉的主要成分為3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W為原子序數依次增大的前20號元素,W為金屬元素。基態X原子s軌道上的電子數和p軌道上的電子數相等,基態X、Y、Z原子的未成對電子數之比為2:1:3。下列說法正確的是
A.電負性:X>Y>Z>W
B.原子半徑:XC.Y和W的單質都能與水反應生成氣體
D.Z元素最高價氧化物對應的水化物具有強氧化性
3.(2022·浙江·校聯考二模)下列說法不正確的是
A.氧原子可以形成、,也可能形成
B.氯化銫晶體中,每個周圍緊鄰且距離相等的共有6個
C.同一原子中,、、能級的軌道數目相等
D.缺角的氯化鈉晶體在飽和氯化鈉溶液中慢慢變為完美的立方體塊
4.(2023·湖北·校聯考模擬預測)硫的下列4種微粒,若失去一個電子所需要能量最多的是
A.[Ne] B.[Ne] C.[Ne] D.[Ne]
5.(2023·湖北·校聯考模擬預測)氟銻酸(HSbF6)是石油重整中常用的催化劑,酸性比純硫酸要強2×1019倍,被稱為超強酸。實驗室可通過SbCl5+6HF=HSbF6+5HCl制得,且HSbF6在HF中容易生成[H2F]+[SbF6]-。下列說法錯誤的是
A.HF的電子式為
B.[H2F]+的空間結構為V形
C.基態氯原子核外電子的運動狀態有9種
D.基態Sb和F原子中電子占據能量最高的軌道形狀相同
6.(2023·重慶·統考模擬預測)三星堆遺址出土了大量的青銅器,其主要成分為Cu、Sn、Pb,還含少量Fe、As、O等元素。對上述有關元素,下列說法正確的是
A.基態Cu原子的價層電子軌道表示式為
B.基態Fe原子最高能級的軌道形狀為啞鈴形
C.第一電離能最大的是As
D.電負性最大的是O
7.(2022·浙江·一模)下列敘述正確的是
A.該配合物中配體是,配位數是2
B.離子的空間構型為V形,中心原子的雜化形式為
C.、等與互為等電子體,則和的結構式分別為、
D.分子的中心原子的價層電子對數為4,該分子的模型是正四面體形
8.(2021·山東·模擬預測)下列說法不正確的是
A.CH2=CH—CH3中有兩個π鍵,7個σ鍵
B.CO和N2原子總數相同,價電子總數相等,性質相似
C.Na+的電子排布式為1s22s22p6
D.NCl3分子的構型為三角錐形
9.(2021·浙江寧波·校聯考模擬預測)下列“類比”合理的是
A.氯氣能使濕潤的pH試紙先變紅后褪色,也使濕潤的pH試紙先變紅后褪色
B.與鹽酸反應生成和,則也可鹽酸反應生成和
C.是直線型分子,則也是直線型分子
D.的沸點高于,則的沸點高于
10.(2020·山東泰安·統考模擬預測)、·CH3、都是重要的有機反應中間體,有關它們的說法正確的是
A.·CH3中的碳原子雜化方式為sp2 B.空間構型為正四面體
C.中的鍵角大于NH3 D.與OH-形成的化合物中含有離子鍵
1.化學鍵
(1)化學鍵的定義及分類。
(2)化學反應的本質:反應物的舊化學鍵斷裂與生成物的新化學鍵形成。
2.離子鍵
(1)定義:帶相反電荷離子之間的相互作用。
(2)成鍵微粒:陰、陽離子。
(3)成鍵元素:通常為活潑金屬元素與活潑的非金屬元素。
【易錯警示】由活潑金屬與活潑非金屬形成化學鍵,不一定是離子鍵。如AlCl3中Al—Cl鍵為共價鍵。
(4)表示方法:
①用電子式表示:如NaCl:Na+[]-。
②用電子式表示形成過程:如MgCl2:
→[]-Mg2+[]-。
3.共價鍵
(1)定義:原子間通過共用電子對所形成的相互作用。
(2)成鍵微粒:原子。
(3)成鍵元素:通常是不活潑金屬元素與非金屬元素或非金屬元素與非金屬元素。
(4)表示方法:
①用電子式表示:如N2:N N。
②用電子式表示形成過程:如HCl:
H×+·→H。
③用結構式表示:如H2O:H—O—H,CO2 O===C===O。
(5)分類:
①非極性鍵:共用電子對不偏向任何原子;
②極性鍵:共用電子對有偏向。
4.電子式
(1)定義:
在元素符號周圍用“·”或“×”來表示原子的最外層電子(價電子)的式子。
(2)電子式的書寫
(3)用電子式表示化合物的形成過程:
①離子化合物:左邊是原子的電子式,右邊是離子化合物的電子式,中間用“―→”連接,相同的原子或離子不合并。
如Na2S―→Na+[]2-Na+。
②共價化合物:左邊是原子的電子式,右邊是共價化合物的電子式,中間用“―→”連接。
如H·+··+·H―→HH。
(4)寫出下列常見微粒的電子式:
①原子:Na:Na·,Cl:。
②簡單離子:Na+:Na+;F-:。
③復雜離子:NH:,OH-:。
④離子化合物
MgCl2:;
Na2O2:;
NaOH:;
NH4Cl:。
⑤非金屬單質及共價化合物
Cl2:;
N2:︰N N︰;
H2O2:
CO2:
HClO:
CCl4:
(5)用電子式表示化合物的形成過程
Na2S:;
CaCl2:;
CH4:
CO2:
5.離子化合物與共價化合物的比較
項目 離子化合物 共價化合物
概念 含有離子鍵的化合物 只含有共價鍵的化合物
構成微粒 陰、陽離子 分子或原子
化學鍵 類型 一定含有離子鍵,可能含有共價鍵 只含有共價鍵
與物質類 別的關系 ①強堿 ②絕大多數鹽 ③活潑金屬氧化物 ①含氧酸 ②弱堿 ③氣態氫化物 ④非金屬氧化物 ⑤極少數鹽 ⑥絕大多數有機物
6.離子化合物和共價化合物的判斷方法
(1)根據化學鍵的類型判斷
凡含有離子鍵的化合物,一定是離子化合物;只含有共價鍵的化合物,是共價化合物。
(2)根據化合物的類型來判斷
大多數金屬氧化物、強堿和大多數鹽屬于離子化合物;非金屬氫化物、非金屬氧化物、含氧酸、有機物(有機鹽除外)屬于共價化合物。
(3)根據化合物的性質來判斷
一般熔點、沸點較低的化合物是共價化合物。
(4)根據實驗看化合物是否導電來判斷
熔融狀態下能導電的化合物是離子化合物,如NaCl;熔融狀態下不能導電的化合物是共價化合物,如HCl。
7.化學鍵類型與物質類別的判斷
(1)只含有共價鍵:
①非金屬單質Cl2、N2、I2、P4、金剛石等
②非含屬元素構成的化合物(非金屬氫化物、非金屬氯化物、酸、大部分有機物等)NH3、 HCl、 CO2、CS2、H2SO4、CCl4等
③氯化鋁只有共價鍵。
(2)只含有離子鍵:活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物。NaCl、CaCl2、K2O
(3)既有離子鍵又有共價鍵:含有原子團的離子化合物:Na4SO4、 Ba(OH)2、NH4Cl、Na2O2等
(4)沒有化學鍵:稀有氣體Ne、Ar等
8.化學鍵與物質的類別之間的關系可概括為:
(1)只含有極性共價鍵的物質一般是不同種非金屬元素形成的共價化合物,如SiO2、HCl、CH4等。
(2)只含有非極性共價鍵的物質是同種非金屬元素形成的單質,如Cl2、P4、金剛石等。
(3)既有極性鍵又有非極性鍵的共價化合物一般由多個原子組成,如H2O2、C2H4等。
(4)只含離子鍵的物質主要是由活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物,如Na2S、CaCl2、NaCl等。
(5)既有離子鍵又有極性共價鍵的物質,如NaOH、K2SO4等;既有離子鍵又有非極性共價鍵的物質,如Na2O2等。
(6)僅由非金屬元素形成的離子化合物,如NH4Cl、NH4NO3等。
(7)金屬元素和非金屬元素間可能存在共價鍵,如AlCl3等。
9.化學鍵對物質性質的影響
(1)對物理性質的影響
①金剛石、晶體硅、石英、金剛砂等物質硬度大、熔點高,就是因為其中的共價鍵很強,破壞時需消耗很多的能量。
②NaCl等部分離子化合物,也有很強的離子鍵,故熔點也較高。
(2)對化學性質的影響
①N2分子中有很強的共價鍵,故在通常狀況下,N2性質很穩定。
②H2S、HI等分子中的共價鍵較弱,故它們受熱時易分解。
(3)物質熔化、溶解時化學鍵的變化
①離子化合物的溶解或熔化過程
離子化合物溶于水或熔化后均電離成自由移動的陰、陽離子,離子鍵被破壞。
②共價化合物的溶解過程
A.有些共價化合物溶于水后,能與水反應,其分子內共價鍵被破壞,如CO2和SO2等。
B.有些共價化合物溶于水后,與水分子作用形成水合離子,從而發生電離,形成陰、陽離子,其分子內的共價鍵被破壞,如HCl、H2SO4等。
C.某些共價化合物溶于水后,其分子內的共價鍵不被破壞,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
③單質的溶解過程
某些活潑的非金屬單質溶于水后,能與水反應,其分子內的共價鍵破壞,如Cl2、F2等。
10.分子間作用力
(1)定義:把分子聚集在一起的作用力,又稱范德華力。
(2)特點
①分子間作用力比化學鍵弱得多,它主要影響物質的熔點、沸點等物理性質。而化學鍵主要影響物質的化學性質。
②分子間作用力存在于由共價鍵形成的多數共價化合物分子和絕大多數氣態、液態、固態非金屬單質分子之間。但像二氧化硅、金剛石等由共價鍵形成的物質,微粒之間不存在分子間作用力。
(3)變化規律
一般來說,對于組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,分子間作用力越大,物質的熔、沸點也越高_。例如熔、沸點:I2>Br2>Cl2>F2。
11.氫鍵
(1)定義:分子間存在的一種比范德華力稍強的相互作用,但比化學鍵弱。
(2)形成條件:除H外,形成氫鍵的原子通常是N、O、F。
(3)存在:氫鍵存在廣泛,如蛋白質分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之間。分子間氫鍵會使物質的熔點和沸點升高。這是因為固體熔化或液體汽化時必須破壞分子間的氫鍵,消耗較多能量。
(4)氫鍵不屬于化學鍵,其強度比化學鍵弱得多,但它比分子間作用力稍強,通常把氫鍵看作是一種較強的分子間作用力。有氫鍵的物質,分子間也有范德華力,但有范德華力的物質分子間不一定有氫鍵。
12.化學鍵、分子間作用力和氫鍵的對比
相互作用 化學鍵 分子間作用力 氫鍵
存在范圍 分子內相鄰原子(離子)之間 分子之間 含H—F、O—H、N—H鍵的分子之間
作用力 比較 強 很弱 比化學鍵弱,比分子間作用力強
影響范圍 物質的物理性質及化學性質 物質的物理性質 物質的物理性質
對物質性 質的影響 ①離子鍵:成鍵離子半徑越小、離子所帶電荷越多,離子鍵越強,離子化合物的熔、沸點越高;②共價鍵:原子半徑越小,共用電子對越多,共價鍵越強,單質或化合物的穩定性越強 ①影響物質的熔沸點、溶解度等物理性質;②組成和結構相似的物質,隨著相對分子質量的增大,物質的熔、沸點逐漸升高 分子間氫鍵的存在使物質的熔、沸點升高,在水中的溶解度增大,如熔、沸點:H2O>H2S,HF>HCl;乙醇與水混溶
1.化學鍵判斷常見錯誤
(1)認為有化學鍵破壞的變化一定是化學變化,如HCl溶于水破壞共價鍵是物理變化。
(2)認為物質在熔化時都破壞化學鍵,如HCl、S等熔化時不破壞化學鍵。
(3)認為物質中均含化學鍵,如稀有氣體中不含化學鍵。
(4)認為只含非金屬元素的化合物不存在離子鍵,如NH4NO3中存在離子鍵。
(5)認為金屬與非金屬之間不能形成共價鍵,如AlCl3中存在共價鍵。
(6)認為離子化合物中不存在共價鍵,如NaOH中存在共價鍵。
(7)認為共價化合物中存在離子鍵,根據離子化合物定義若含離子鍵一定是離子化合物。
2.物質的溶解或熔化與化學鍵變化的關系
(1)離子化合物的溶解或熔化過程
離子化合物溶于水或熔化后均電離成自由移動的陰、陽離子,離子鍵被破壞。
(2)共價化合物的溶解過程
①有些共價化合物溶于水后,能與水反應,發生電離,其分子內共價鍵被破壞,如CO2和SO2等。
②有些共價化合物溶于水后,發生電離,其分子內的共價鍵被破壞,如HCl、H2SO4等。
③某些共價化合物溶于水后,其分子內的化學鍵不被破壞,如蔗糖(C12H22O11)、乙醇(C2H5OH)等。
(3)單質的溶解過程
某些活潑的非金屬單質溶于水后,能與水反應,其分子內的共價鍵被破壞,如Cl2、F2等。
3.電子式書寫的四個誤區
4.陌生電子式書寫方法
①確定該物質是屬于共價化合物還是離子化合物
②確定該物質中各原子的成鍵方式
③根據各原子最外層電子數和成鍵后各原子達到最外層8(或2)電子穩定結構的要求,分析各原子共用電子對的情況
④根據化合物類型、成鍵方式和原子穩定結構的分析,書寫電子式
考向1 對化學鍵概念的理解及類型判斷
【典例1】(2024·浙江·校聯考模擬預測)含有非極性鍵的離子化合物是
A. B. C. D.KOH
【變式練1】(2024·江蘇·高三校考階段練習)Ca(OH)2與NH4Cl反應生成CaCl2、NH3和H2O。下列說法錯誤的是
A.CaCl2為離子化合物 B.Ca(OH)2中既含離子鍵又含共價鍵
C.NH4Cl中N原子的雜化方式為sp3 D.NH3的空間構型為平面三角形
【變式練2】(2024·全國·高三專題練習)活潑金屬氫化物是火箭燃料的重要供氫劑,如氫化鈉、氫化鈣等。例如,氫化鈣的供氫原理是,下列有關分析中正確的是
A.氫化鈣中含共價鍵,水分子中含有極性鍵
B.水分子和氫分子中都存在非極性共價鍵
C.氫氧化鈣只存在離子鍵
D.該反應過程中斷裂離子鍵和共價鍵,形成離子鍵和共價鍵
考向2 物質變化與作用力的關系
【典例2】(2024·全國·高三專題練習)在“石蠟→液體石蠟→石蠟蒸氣→裂化氣”的變化過程中,被破壞的作用力依次是
A.范德華力、范德華力、范德華力 B.范德華力、范德華力、共價鍵
C.范德華力、共價鍵、共價鍵 D.共價鍵、共價鍵、共價鍵
【變式練3】(2024·全國·高三專題練習)下列物質的變化,破壞的主要是分子間作用力的是
A.Na2CO3·10H2O失水變為Na2CO3
B.KCl溶于水
C.將液溴加熱變為氣態
D.NH4Cl受熱分解
【變式練4】(2024·全國·高三專題練習)下列各組化合物中,化學鍵的類型完全相同的是
A.CaCl2和Na2S B.Na2O和Na2O2
C.CO2和NH4Cl D.HCl和NaOH
考向3 分子間作用力和氫鍵
【典例2】(2023·浙江·校聯考三模)水體中的測定可用丁二酮肟分光光度法,其中與丁二酮肟作用形成如圖配合物A,已知4個N原子在同一平面上,下列說法正確的是
A.配合物中心離子雜化方式為
B.根據配合物A的結構可知A易溶于水,難溶于乙醇等有機溶劑
C.該配合物中的化學鍵有極性鍵、配位鍵、氫鍵
D.該配合物最多有23個原子共平面
【變式練3】(2024·北京·高三統考專題練習)關于分子結構和性質的說法不正確的是
A.干冰和AlCl3升華,所克服的作用力相同
B.鄰羥基苯甲酸的沸點比對羥基苯甲酸的沸點低
C.碘易溶于濃碘化鉀溶液、甲烷難溶于水,都可用“相似相溶”規律解釋
D.氟的電負性大于氯,導致三氟乙酸的酸性強于三氯乙酸
【變式練4】(2024·全國·高三專題練習)關于氫鍵,下列說法正確的是
A.氫鍵比范德華力強,所以它屬于化學鍵
B.分子間形成的氫鍵使物質的熔點和沸點升高
C.由于冰中水分子間存在氫鍵,所以其密度大于液態水
D.H2O是一種穩定的化合物,這是由于H2O之間形成氫鍵所致
考向4 電子式的書寫與判斷
【典例2】(2024·北京·高三統考開學考試)用化學用語表示中的相關微粒,其中正確的是
A.中子數為8的氮原子為
B.由H和Cl形成HCl的過程為
C.的結構式為
D.的結構示意圖為
【變式練3】(2024·內蒙古·高三統考階段練習)下列化學用語表述正確的是
A.HClO的結構式為H-O-Cl B.的結構示意圖:
C.中子數為10的氧原子: D.的電子式:
【變式練4】(2024·湖南·高三校聯考階段練習)管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣。已知反應原理為。下列有關化學用語的表示錯誤的是
A.NH3分子的空間填充模型: B.銨根離子的電子式:
C.氮氣的結構式: D.中子數為18的氯原子:
1.(2024·江西·高考真題)科學家發現宇宙中存在100多種星際分子。下列關于星際分子說法正確的是
A.分子的極性:SiH4>NH3 B.鍵的極性:H—Cl>H—H
C.鍵角:H2O>CH4 D.分子中三鍵的鍵長:HC≡N>HC≡CH
2.(2023·江蘇·統考高考真題)反應應用于石油開采。下列說法正確的是
A.的電子式為 B.中N元素的化合價為+5
C.分子中存在鍵 D.為非極性分子
3.(2023·北京·統考高考真題)下列化學用語或圖示表達正確的是
A.的電子式為 B.的VSEPR模型為
C.電子云圖為 D.基態原子的價層電子軌道表示式為
4(2023·浙江·統考高考真題)下列化學用語表示正確的是
A.分子的球棍模型:
B.的價層電子對互斥模型:
C.的電子式:
D.的名稱:3 甲基戊烷
5.(2023·湖北·統考高考真題)化學用語可以表達化學過程,下列化學用語的表達錯誤的是
A.用電子式表示的形成:
B.用離子方程式表示溶于燒堿溶液:
C.用電子云輪廓圖表示H-H的s-sσ鍵形成的示意圖:
D.用化學方程式表示尿素與甲醛制備線型脲醛樹脂:
6.(2022·遼寧·統考高考真題)下列符號表征或說法正確的是
A.電離:H2S=HS- + H+ B.位于元素周期表p區
C.空間結構:平面三角形 D.電子式:
7.(2022·重慶·統考高考真題)BCl3水解反應方程式為:BCl3+3H2O=B(OH)3+3HCl,下列說法錯誤的是
A.Cl的原子結構示意圖為 B.H2O的空間填充模型為
C.BCl3的電子式為: D.B(OH)3的結構簡式為
8.(2022·河北·高考真題)中子轟擊X原子的核反應為X+n→Y+H,其中Y可用于測定文物年代。下列說法錯誤的是
A.原子半徑:Y>X B.YH的電子式為:
C.最高價含氧酸的酸性:Y>X D.X與Y均能形成多種氫化物
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1.原子構成
(1)構成原子的微粒及作用
原子
(2)微粒之間的關系
①原子中:質子數(Z)=核電荷數=核外電子數;
②質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N);
③陽離子的核外電子數=質子數-陽離子所帶的電荷數;
④陰離子的核外電子數=質子數+陰離子所帶的電荷數。
(3)微粒符號周圍數字的含義
(4)兩種相對原子質量
①原子(即核素)的相對原子質量:一個原子(即核素)的質量與12C質量的的比值。一種元素有幾種同位素,就有幾種不同核素的相對原子質量。
②元素的相對原子質量:是按該元素各種天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如:Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a%+Ar(37Cl)×b%。
2.元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的關系
(2)同位素的特征
①同一元素的各種核素的中子數不同,質子數相同,化學性質幾乎完全相同,物理性質差異較大。
②同一元素的各種穩定核素在自然界中所占的原子百分數(豐度)不變。
(3)幾種重要的核素
核素 U C H H O
用途 核燃料 用于考古斷代 制氫彈 示蹤原子
3.核外電子排布
(1)核外電子排布規律
(2)原子結構示意圖
1.規避同位素、同素異形體、原子結構概念理解的易錯點
(1)同位素研究的對象是原子,同位素的“同位”是指一種元素的幾種核素在元素周期表中占同一個位置,即質子數相同,中子數不同;同素異形體研究的對象是單質,同素異形體的“同素”是指元素的種類相同。
(2)原子不一定都有中子,如H。
(3)質子數相同的微粒不一定屬于同一種元素,如F與OH-。
(4)現行元素周期表已發現的元素有118種,由于同位素的存在,故核素的種數遠大于118種。
(5)不同核素可能具有相同的質子數,如H;也可能具有相同的中子數,如O;也可能具有相同的質量數,如N。
(6)一種元素可以有多種核素,也可能只有一種核素。
(7)同位素之間的轉化,既不是物理變化也不是化學變化,是核反應。
(8)同位素是指同一元素的不同核素之間的關系,同素異形體是指同一元素的不同單質間的關系。
(9)由于同位素的存在,核素的種數遠大于元素的種類。
(10)同一元素的各種核素的中子數不同,質子數相同,化學性質幾乎完全相同,物理性質差異較大;同一元素的各種穩定核素在自然界中所占的原子百分數(豐度)不變。
2.元素、核素、同位素、同素異形體的辨析
概念 元素 核素 同位素 同素異形體
本質 質子數相同的一類原子 質子數、中子數都一定的一種原子 質子數相同、中子數不同的核素之間的互稱 同種元素形成的不同單質之間的互稱
研究對象 同類原子 原子 原子 單質
特性 只有種類,沒有個數 化學反應中的最小微粒 化學性質幾乎完全相同 組成元素相同、物理性質差異較大
決定因素 質子數 質子數、中子數 質子數、中子數 構成和結構
舉例 H、C、O三種元素 1H、2H、3H 三種核素 12C、14C互稱同位素 O2與O3互為同素異形體
(1)微粒符號周圍數字的含義。
(2)求一定質量的某物質中微粒數的答題模板
物質的質量物質的量指定粒子的物質的量粒子數
(3)①任何微粒中,質量數=質子數+中子數,但質子數與電子數不一定相等,如陰離子、陽離子中質子數與電子數不相等。
②有質子的微粒不一定有中子,如1H;有質子的微粒不一定有電子,如H+。
③質子數相同的微粒不一定屬于同一種元素,如F-與OH-。
④核外電子數相同的微粒,其質子數不一定相同,如Al3+和Na+,F-、N和OH-等。
3.“四量”比較
原子質量 原子的相對 原子質量 元素的相對 原子質量 質量數
定 義 一個原子的真實質量 一個原子的真實質量與一個_C原子質量__的的比值 該元素各種核素原子的相對原子質量與其在自然界中所占原子個數百分比的乘積之和 一個原子核內質子數與_中子數__之和
實 例 一個O原子的質量是2.657×10-26 kg O的相對原子質量約為16 Ar=Ar1a%+Ar2b%+……(其中a%+b%+……=1) O的質量數為18
備注 某核素的質量數可視為該核素的近似相對原子質量
考向1 有關微粒組成的概念辨析
【典例1】(2024·全國·高三統考開學考試)關于HF+OD-=F-+HOD(D 為氘),下列說法正確的是
A.HOD 與 H O 的質量數相同 B.HF 和 DF 為同分異構體
C.H 和 D 的電子數相同 D.OD-和 OH-的中子數相同
【答案】C
【解析】A.HOD的質量數為:1+16+2=19; H O 的質量數為:1×2+16=18,故A錯誤;
B.同分異構體是指分子式相同而結構不同的化合物互稱同分異構體,HF 和 DF 不是,故B錯誤;
C.H 和 D 的電子數均為1,故C正確;
D.OD-的中子數為:8+1=9; OH-的中子數為:8,故D錯誤;
故選C。
【變式練1】(20244·湖南·高三校聯考階段練習)管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣。已知反應原理為。下列有關化學用語的表示錯誤的是
A.NH3分子的空間填充模型: B.銨根離子的電子式:
C.氮氣的結構式: D.中子數為18的氯原子:
【答案】A
【解析】A. 為NH3分子的球棍模型,A錯誤;
B.根據電子式的書寫要求,銨根離子的電子式: ,B正確;
C.氮氣的電子式為 ,結構式為: ,C正確;
D.質量數減去質子數等于中子數,所以中子數為18的氯原子:,D正確;
故選A。
【變式練2】(202·湖南·高三校聯考開學考試)乙炔與水在一定條件下可反應生成乙醛。下列化學用語的表述正確的是
A.中子數為8的碳原子:C
B.乙炔的電子式:
C.基態O原子的電子排布式:1s22s22p6
D.乙醛分子中醛基與甲基碳原子的空間構型為三角錐形
【答案】B
【解析】A.中子數為8的碳原子的質子數為6,可表示為C,A項錯誤;
B.乙炔碳碳間為三鍵,含三對電子,其電子式為:,B項正確;
C.基態O原子核外有8個電子,電子排布式為1s22s22p4,C項錯誤;
D.醛基中碳原子為sp2雜化,醛基與甲基C原子形成平面三角形結構,D項錯誤;
故選B。
考向2 原子中各種微粒數目之間的關系與計算
【典例2】(2024·全國·高三專題練習)下列說法正確的是
A.互為同分異構體 B.與互為同素異形體
C.、、是同一種核素 D.與一定互為同系物
【答案】B
【解析】A.H和D是氫元素的不同核素,都是水分子,是一種物質,不是同分異構體,A錯誤;
B.與是硫元素的不同單質,互為同素異形體,B正確;
C.、、質子數相同中子數不同,是不同種核素,C錯誤;
D.為乙烯,可能為環丙烷,兩者結構不相似,不是同系物,D錯誤;
故選:B。
【變式練3】(2024·浙江·模擬預測)下列各組物質的相互關系描述正確的是
A.H2、D2和T2互為同位素
B.C2H5OH和CH3OCH3互為同系物
C.金剛石、C60、石墨互為同分異構體
D.(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2屬于同種物質
【答案】D
【解析】A.質子數相同,中子數不同的同一種元素的不同核素互為同位素,H2、D2和T2均表示氫氣,不能互為同位素,A錯誤;
B.C2H5OH和CH3OCH3的分子式相同,結構不同,二者互為同分異構體,B錯誤;
C.金剛石、C60、石墨均是由同一種元素碳元素形成的不同單質,互為同素異形體,C錯誤;
D.(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2的結構和性質完全相同,屬于同種物質,D正確;
答案選D。
【變式練4】(2024·福建·高三階段練習)黑火藥是中國古代四大發明之一,其爆炸原理為設NA為阿伏加德羅常數的值,關于該反應下列說法錯誤的是
A.KNO3屬于強電解質
B.1.8g中含有的中子數為NA
C.每生成1molN2轉移電子數為10NA
D.標準狀況下5.6LCO2中π鍵數為0.5NA
【答案】C
【解析】A.屬于鹽,屬于強電解質,A正確;
B.1.8g物質的量為0.05mol,每個含有的中子數為20,1.8g中含有的中子數為NA,B正確;
C.反應中C元素由0價上升到+4價,生成1mol氮氣同時生成3molCO2,轉移電子數為12NA,C不正確;
D.標準狀況下,5.6L物質的量為0.25mol,每分子含有2個π鍵,5.6L中含有的電子數為0.5NA,D正確;
故選C。
1.(2024·北京·高考真題)我國科研人員利用激光操控方法,從原子束流中直接俘獲原子,實現了對同位素的靈敏檢測。的半衰期(放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間)長達10萬年,是的17倍,可應用于地球科學與考古學。下列說法正確的是
A.的原子核內有21個中子
B.的半衰期長,說明難以失去電子
C.衰變一半所需的時間小于衰變一半所需的時間
D.從原子束流中直接俘獲原子的過程屬于化學變化
【答案】A
【解析】A.的質量數為41,質子數為20,所以中子數為,A正確;
B.的半衰期長短與得失電子能力沒有關系,B錯誤;
C.根據題意衰變一半所需的時間要大于衰變半所需的時間,C錯誤;
D.從原子束流中直接俘獲原子的過程沒有新物質產生,不屬于化學變化,D錯誤;
本題選A。
2.(2023·江蘇·統考高考真題)氫元素及其化合物在自然界廣泛存在且具有重要應用。、、是氫元素的3種核素,基態H原子的核外電子排布,使得H既可以形成又可以形成,還能形成、、、、等重要化合物;水煤氣法、電解水、光催化分解水都能獲得,如水煤氣法制氫反應中,與足量反應生成和吸收131.3kJ的熱量。在金屬冶煉、新能源開發、碳中和等方面具有重要應用,如在催化劑作用下與反應可得到。我國科學家在氫氣的制備和應用等方面都取得了重大成果。下列說法正確的是
A.、、都屬于氫元素
B.和的中心原子軌道雜化類型均為
C.分子中的化學鍵均為極性共價鍵
D.晶體中存在Ca與之間的強烈相互作用
【答案】A
【解析】A.、、都屬于氫元素,三者互為同位素,統稱為氫元素,A正確;
B.和的中心原子軌道雜化類型均為,B錯誤;
C.分子中的化學鍵既存在O-H極性共價鍵,也存在O-O非極性共價鍵,C錯誤;
D.晶體中存在Ca2+與之間的離子鍵,為強烈相互作用,D錯誤。
故選A。
3.(2023·湖南·統考高考真題)下列化學用語表述錯誤的是
A.HClO的電子式:
B.中子數為10的氧原子:O
C.NH3分子的VSEPR模型:
D.基態N原子的價層電子排布圖:
【答案】C
【解析】A.HClO中O元素呈負化合價,在結構中得到H和Cl共用的電子,因此HClO的電子式為 ,A正確;
B.中子數為10,質子數為8的O原子其相對原子質量為10+8=18,其原子表示為O,B正確;
C.根據VSEPR模型計算,NH3分子中有1對孤電子對,N還連接有3和H原子,因此NH3的VSEPR模型為四面體型,C錯誤;
D.基態N原子的價層電子排布為2s22p3,其電子排布圖為 ,D正確;
故答案選C。
4.(2022·福建·統考高考真題)福建多個科研機構經過長期聯合研究發現,使用和改性的基催化劑,可打通從合成氣經草酸二甲酯常壓催化加氫制備乙二醇的技術難關。下列說法正確的是
A.草酸屬于無機物 B.與石墨互為同分異構體
C.屬于過渡元素 D.催化劑通過降低焓變加快反應速率
【答案】C
【解析】A.草酸屬于二元弱酸,即乙二酸,屬于有機物,A錯誤;
B.C60與石墨是碳元素的不同單質,互為同素異形體,B錯誤;
C.Cu為ⅠB族,屬于過渡元素,C正確;
D.催化劑通過降低反應的活化能加快反應速率,反應焓變不變,D錯誤;
故選C。
5.(2023·浙江·高考真題)下列化學用語表示正確的是
A.中子數為18的氯原子:
B.碳的基態原子軌道表示式:
C.的空間結構:(平面三角形)
D.的形成過程:
【答案】C
【解析】A.質量數=質子數+中子數,質量數標注于元素符號左上角,質子數標注于左下角,中子數為18的氯原子的質量數為17+18=35,核素符號為,故A錯誤;
B.基態碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2,根據洪特規則,2p軌道上的2個電子應該分別在2個軌道上,且自旋方向相同,軌道表示式:,故B錯誤;
C.BF3的中心原子B原子孤電子對數==0,價層電子對數=3,空間構型為平面三角形,空間結構模型為:,故C正確;
D.HCl是共價化合物,不存在電子得失,其形成過程應為,故D錯誤;
故選:C。
6.(2022·湖北·統考高考真題)在高溫高壓下可轉變為具有一定導電性、高硬度的非晶態碳玻璃。下列關于該碳玻璃的說法錯誤的是
A.具有自范性 B.與互為同素異形體
C.含有雜化的碳原子 D.化學性質與金剛石有差異
【答案】A
【解析】A.自范性是晶體的性質,碳玻璃為非晶態,所以沒有自范性,A錯誤;
B.碳玻璃和均是由碳元素形成的不同的單質,所以是同素異形體,B正確;
C.碳玻璃具有高硬度,與物理性質金剛石類似,因而結構具有一定的相似性,所以含有雜化的碳原子形成化學鍵,C正確;
D.金剛石與碳玻璃屬于同素異形體,性質差異主要表現在物理性質上,化學性質上也有著活性的差異,D正確;
故選A。
7.(2022·山東·高考真題)、的半衰期很短,自然界中不能穩定存在。人工合成反應如下:;。下列說法正確的是
A.X的中子數為2
B.X、Y互為同位素
C.、可用作示蹤原子研究化學反應歷程
D.自然界不存在、分子是因其化學鍵不穩定
【答案】B
【解析】根據質量守恒可知,X微粒為,Y微粒為,據此分析解題。
A. 由分析可知,X微粒為,根據質量數等于質子數加中子數可知,該微粒的中子數為4,A錯誤;
B. 由分析可知,X微粒為,Y微粒為,二者具有相同的質子數而不同的中子數的原子,故互為同位素,B正確;
C.由題干信息可知,與的半衰期很短,故不適宜用作示蹤原子研究化學反應歷程,C錯誤;
D.自然界中不存在與并不是其化學鍵不穩定,而是由于與的半衰期很短,很容易發生核變化,轉化為氣體其他原子,O=O的鍵能與形成該鍵的核素無關,D錯誤;
故答案為:B。
8.(2022·浙江·統考高考真題)下列說法不正確的是
A.乙醇和丙三醇互為同系物
B.和互為同位素
C.和互為同素異形體
D.丙酮( )和環氧丙烷( )互為同分異構體
【答案】A
【解析】A.結構相似,組成上相差若干個CH2原子團的有機化合物為同系物,乙醇(CH3CH2OH)是飽和一元醇,丙三醇是飽和三元醇,兩者所含官能團數目不同,不互為同系物,A錯誤;
B.質子數相同、中子數不同的同種元素互為同位素,35Cl的質子數為17,中子數為18,37Cl的質子數為17,中子數為20,兩者質子數相同、中子數不同,互為同位素,B正確;
C.由同種元素組成的不同的單質互為同素異形體,O2和O3是由氧元素組成的不同的單質,兩者互為同素異形體,C正確;
D.分子式相同、結構不同的化合物互為同分異構體,丙酮和環氧丙烷的分子式相同、結構不同,兩者互為同分異構體,D正確;
答案選A。
9.(2022·云南保山·統考一模)下列說法正確的是
A.、、是同一種核素
B.同一原子中,在離核較遠的區域運動的電子能量較高
C.的半徑大于的半徑
D.原子核外電子排布,先排滿K層再排L層,先排滿M層再排N層
【答案】B
【解析】A.、、質子數相同,中子數不同,是不同種核素,故A錯誤;
B.核外電子排布中,電子離核越遠,能量越高,故B正確;
C.電子層結構相同,原子序數越大,離子半徑越小,所以的半徑小于的半徑,故C錯誤;
D.M能層中3d能級的能量高于N能層中4s能級能量,所以先填充滿N能層4s能級后才填充M能層3d能級,故D錯誤;
答案選B。
10.(2022·云南保山·統考一模)下列化學用語表示不正確的是
A.的結構示意圖: B.KCl形成過程:
C.乙炔的球棍模型: D.中子數為6的氮原子:
【答案】B
【解析】A.氯元素的原子序數為17,氯離子結構示意圖為,A正確;
B.氯化鉀為離子化合物,形成過程可表示為,B錯誤;
C.乙炔中含有碳碳三鍵,其球棍模型:,C正確;
D.中子數為6的氮原子:,D正確;
故選B。
1.電子的運動特征
運動速度很快,與宏觀物體的運動有極大不同:不能同時確定速度和位置,不能描繪運動軌跡。
2.電子層的表示方法及能量變化
3.核外電子排布規律
4.核外電子排布的表示方法[原子(或離子)結構示意圖]
如Na原子結構示意圖:
5.核外電子排布與元素性質的關系
(1)金屬元素原子的最外層電子數一般小于4,較易失去電子,形成陽離子,表現出還原性,在化合物中顯正化合價。
(2)非金屬元素原子的最外層電子數一般大于或等于4,較易得到電子,活潑非金屬原子易形成陰離子。在化合物中主要顯負化合價。
(3)稀有氣體元素的原子最外層為8電子(氦為2電子)穩定結構,不易失去或得到電子,通常表現為0價。
6.1~20號元素原子核外電子排布的特點與規律
(1)原子核中無中子的原子:H。
(2)最外層只有一個電子的原子:H、Li、Na、K;
最外層有兩個電子的原子:He、Be、Mg、Ca。
(3)最外層電子數等于次外層電子數的原子:Be、Ar;
最外層電子數是次外層電子數2倍的原子:C;
最外層電子數是次外層電子數3倍的原子:O。
(4)電子層數與最外層電子數相等的原子:H、Be、Al;
最外層電子數是電子層數2倍的原子:He、C、S;
最外層電子數是電子層數3倍的原子:O。
(5)次外層電子數是最外層電子數2倍的原子:Li、Si。
(6)內層電子總數是最外層電子數2倍的原子:Li、P。
(7)與He原子電子層結構相同的離子有:H-、Li+、Be2+。
(8)次外層電子數是其他各層電子總數2倍的原子:Li、Mg;
(9)次外層電子數與其他各層電子總數相等的元素:Be、S。
7.等電子微粒
(1)10電子微粒。
10電子微粒間的轉化。
若A、B、C、D均為10電子微粒,且它們之間存在如圖轉化:
圖中的常見轉化一定是NH+OH-NH3↑+H2O,即A為NH、B為OH-、C為NH3、D為H2O。
(2)18電子微粒。
8.質子數和核外電子數分別相等的兩種微粒關系
(1)可以是兩種原子,如同位素原子。
(2)可以是兩種分子,如CH4、NH3等。
(3)可以是兩種帶電荷數相同的陽離子,如NH、H3O+。
(4)可以是兩種帶電荷數相同的陰離子,如OH-、F-。
1.簡單離子的結構特點——“陰上陽下稀居中”
2.核外電子數相等的微粒的書寫方法
3.等電子微粒
(1)10電子微粒。
(2)18電子微粒。
4.1~20號元素原子核外電子排布的特點
(1)原子核中無中子的原子:H。
(2)最外層只有一個電子的原子:H、Li、Na、K;
最外層有兩個電子的原子:He、Be、Mg、Ca。
(3)最外層電子數等于次外層電子數的原子:Be、Ar;
最外層電子數是次外層電子數2倍的原子:C;
最外層電子數是次外層電子數3倍的原子:O。
(4)電子層數與最外層電子數相等的原子:H、Be、Al;
最外層電子數是電子層數2倍的原子:He、C、S;
最外層電子數是電子層數3倍的原子:O。
(5)次外層電子數是最外層電子數2倍的原子:Li、Si。
(6)內層電子總數是最外層電子數2倍的原子:Li、P。
(7)與He原子電子層結構相同的離子:H-、Li+、Be2+。
(8)次外層電子數是其他各層電子總數2倍的原子:Li、Mg。
(9)次外層電子數與其他各層電子總數相等的原子:Be、S。
考向1 核外電子排布規律及其應用
【典例1】(2024·江蘇·高三開學考試)下列化學用語或圖示表達正確的是
A.H2S分子的球棍模型:
B.NH3的VSEPR模型:
C.基態24Cr原子價層電子軌道表示式:
D.2pz電子云輪廓圖:
【答案】D
【解析】A.H2S分子分子的空間構型是V形,且O原子半徑大于H,其球棍模型:,A錯誤;
B.NH3價層電子對數為3+(5 3×1)=4,VSEPR模型為四面體形,即,B錯誤;
C.基態24Cr原子價層電子排布式為:3d54s1,則其軌道表示式為:,C錯誤;
D.已知p能級上的電子云輪廓圖即原子軌道為三個垂直的呈啞鈴形的軌道,故2pz電子云輪廓圖為:,D正確;
故答案為:D。
【變式練1】(2024·云南·統考一模)下列說法正確的是
A.、、是同一種核素
B.同一原子中,在離核較遠的區域運動的電子能量較高
C.的半徑大于的半徑
D.原子核外電子排布,先排滿K層再排L層,先排滿M層再排N層
【答案】B
【解析】A.、、質子數相同,中子數不同,是不同種核素,故A錯誤;
B.核外電子排布中,電子離核越遠,能量越高,故B正確;
C.電子層結構相同,原子序數越大,離子半徑越小,所以的半徑小于的半徑,故C錯誤;
D.M能層中3d能級的能量高于N能層中4s能級能量,所以先填充滿N能層4s能級后才填充M能層3d能級,故D錯誤;
答案選B。
【變式練2】(2024·黑龍江·模擬預測)下列說法正確的是
A.基態 Cr 原子有 6 個未成對電子
B.元素 Ga 的核外電子排布式為 ,位于元素周期表中 p 區
C.NH3 中 N—H 間的鍵角比 CH4 中 C—H 間的鍵角大
D.XY2 分子為 V 形,則 X 原子一定為 sp2 雜化
【答案】A
【解析】A.鉻為24號元素,基態Cr原子價電子排布為3d54s1,基態 Cr 原子有 6 個未成對電子,A正確;
B..元素Ga為31號元素,位于元素周期表中p區,其核外電子排布式為[Ar]3d104s24p1,B錯誤;
C.NH3是三角錐形含有1對孤電子對,CH4是正四面體形無孤電子對,因此NH3中N-H間的鍵角比CH4中C-H間的鍵角小,C錯誤;
D.XY2 分子中原子個數比為1:2,XY2 分子為 V 形,則X原子不一定為sp2雜化,也可能含有2對孤電子對為sp3雜化,D錯誤;
故選A。
考向2 等電子微粒及應用
【典例2】(2024·福建·高三)關于疊氮酸根離子,不考慮各原子內層電子,下列說法錯誤的是
A.具有直線結構 B.電子總數為8
C.酸化后為直線形 D.與互為等電子體
【答案】C
【變式練3】(2024·全國·高三專題練習)通常把原子總數和價電子總數相同的分子或離子稱為等電子體。人們發現等電子體的空間結構相同,則下列有關說法中正確的是
A.CH4和是等電子體,鍵角均為60°
B.和是等電子體,均為平面三角形結構
C.H3O+和PCl3是等電子體,均為三角錐形結構
D.B3N3H6和苯是等電子體,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道
【答案】B
【解析】A.CH4和是正四面體結構,鍵角是109°28′,故A錯誤;
B.和是等電子體,均為平面三角形結構,故B正確;
C.H3O+和PCl3的價電子總數不相等,不互為等電子體,故C錯誤;
D.苯分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道,故其等電子體B3N3H6分子中也存在,故D錯誤;
故答案選B。
【變式練4】(2024·河北·高三階段練習)下列各組微粒互為等電子體的是
A.N2O4和C2H4 B.BF3和PCl3 C.CO2和NO2 D.SO2和O3
【答案】D
【分析】原子數和價電子數分別都相等的微粒為等電子體,分子中質子數等于電子數;
【解析】A.N2O4和C2H4的原子數相等,價電子數不相等,所以兩者不是等電子體,A錯誤;
B.BF3和PCl3的原子數相等,價電子數不相等,所以兩者不是等電子體,B錯誤;
C.CO2和NO2的原子數相等,價電子數不相等,不屬于等電子體,C錯誤;
D.SO2和O3的原子數和價電子數分別均相等,所以兩者是等電子體,D正確;
故選D。
1.(2024·甘肅·高考真題)下列化學用語表述錯誤的是
A.和的最外層電子排布圖均為
B.和的電子式分別為和
C.的分子結構模型為
D.、和互為同位素
【答案】B
【解析】
A.Ca2+和Cl-的核外電子數都是18,最外層電子排布圖均為,故A正確;
B.PH3中磷原子和每個氫原子共用一對電子,中心原子P原子價層電子對數為3+×(5-3×1)=4,孤電子對數為1,PH3的電子式為,故B錯誤;
C.CH2=CHCH2CH2CH3分子中存在1個碳碳雙鍵,位于1號碳原子與2號碳原子之間,存在3個碳碳單鍵,無支鏈,且氫原子半徑小于碳原子半徑,其分子結構模型表示為,故C正確;
D.、和是質子數相同、中子數不同的碳原子,是碳元素的不同核素,互為同位素,故D正確;
故選B。
2.(2023·湖南·統考高考真題)日光燈中用到的某種熒光粉的主要成分為3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W為原子序數依次增大的前20號元素,W為金屬元素。基態X原子s軌道上的電子數和p軌道上的電子數相等,基態X、Y、Z原子的未成對電子數之比為2:1:3。下列說法正確的是
A.電負性:X>Y>Z>W
B.原子半徑:XC.Y和W的單質都能與水反應生成氣體
D.Z元素最高價氧化物對應的水化物具有強氧化性
【答案】C
【解析】根據題中所給的信息,基態X原子s軌道上的電子式與p軌道上的電子式相同,可以推測X為O元素或Mg元素,由熒光粉的結構可知,X主要形成的是酸根,因此X為O元素;基態X原子中未成鍵電子數為2,因此Y的未成鍵電子數為1,又因X、Y、Z、W的原子序數依次增大,故Y可能為F元素、Na元素、Al元素、Cl元素,因題目中給出W為金屬元素且熒光粉的結構中Y與W化合,故Y為F元素或Cl元素;Z原子的未成鍵電子數為3,又因其原子序大于Y,故Y應為F元素、Z其應為P元素;從熒光粉的結構式可以看出W為某+2價元素,故其為Ca元素;綜上所述,X、Y、Z、W四種元素分別為O、F、P、Ca,據此答題。
A.電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小,根據其規律,同一周期從左到右依次增大,同一主族從上到下依次減小,故四種原子的電負性大小為:Y>X>Z>W,A錯誤;
B.同一周期原子半徑從左到右依次減小,同一主族原子半徑從上到下依次增大,故四種原子的原子半徑大小為:YC.F2與水反應生成HF氣體和O2,Ca與水反應生成氫氧化鈣和氫氣,二者均可以生成氣體,C正確;
D.Z元素的最高價氧化物對應的水化物為H3PO4,幾乎沒有氧化性,D錯誤;
故答案選C。
3.(2022·浙江·校聯考二模)下列說法不正確的是
A.氧原子可以形成、,也可能形成
B.氯化銫晶體中,每個周圍緊鄰且距離相等的共有6個
C.同一原子中,、、能級的軌道數目相等
D.缺角的氯化鈉晶體在飽和氯化鈉溶液中慢慢變為完美的立方體塊
【答案】A
【解析】A.共價鍵有飽和性,O原子最外層有6個電子,要想達到8電子穩定結構還需要2個電子,所以不能形成H3O分子,故A錯誤;
B.氯化銫晶體晶胞結構如圖:,Cs+位于該晶胞的體心,沿X、Y、Z三軸切割的方法知,每個Cs+周圍最近的Cs+個數是6,故B正確;
C.在同一原子中、、均是p能級,軌道數均為3,軌道數目相等,故C正確;
D.由于晶體具有自范性,缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變為完美的立方體塊,故D正確;
故選:A。
4.(2023·湖北·校聯考模擬預測)硫的下列4種微粒,若失去一個電子所需要能量最多的是
A.[Ne] B.[Ne] C.[Ne] D.[Ne]
【答案】B
【解析】A、B、C、D四項中的微粒分別對應基態S、、激發態、激發態S,激發態上電子能量高,不穩定,易失去,故需要能量最多的是基態的;
答案選B。
5.(2023·湖北·校聯考模擬預測)氟銻酸(HSbF6)是石油重整中常用的催化劑,酸性比純硫酸要強2×1019倍,被稱為超強酸。實驗室可通過SbCl5+6HF=HSbF6+5HCl制得,且HSbF6在HF中容易生成[H2F]+[SbF6]-。下列說法錯誤的是
A.HF的電子式為
B.[H2F]+的空間結構為V形
C.基態氯原子核外電子的運動狀態有9種
D.基態Sb和F原子中電子占據能量最高的軌道形狀相同
【答案】C
【解析】A.HF分子中,H原子與F原子間形成1對共用電子,則其電子式為,A正確;
B.[H2F]+的中心F原子的價層電子數為4,發生sp3雜化,空間結構為V形,B正確;
C.基態氯原子核外有17個電子,電子的運動狀態有17種,C錯誤;
D.基態Sb和F原子中,電子占據能量最高的軌道分別為5p和2p,都呈啞鈴形或紡錘形,D正確;
故選C。
6.(2023·重慶·統考模擬預測)三星堆遺址出土了大量的青銅器,其主要成分為Cu、Sn、Pb,還含少量Fe、As、O等元素。對上述有關元素,下列說法正確的是
A.基態Cu原子的價層電子軌道表示式為
B.基態Fe原子最高能級的軌道形狀為啞鈴形
C.第一電離能最大的是As
D.電負性最大的是O
【答案】D
【解析】A.基態銅原子的價層電子排布式為3d104s1,基態Cu原子的價層電子軌道表示式為,A錯誤;
B.基態Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,最高能級為3d,軌道形狀為花瓣形,B錯誤;
C.Cu、Sn、Pb、Fe、As、O中O的第一電離能最大,C錯誤;
D.Cu、Sn、Pb、Fe、As、O中O的電負性最大,D正確;
故答案選D。
7.(2022·浙江·一模)下列敘述正確的是
A.該配合物中配體是,配位數是2
B.離子的空間構型為V形,中心原子的雜化形式為
C.、等與互為等電子體,則和的結構式分別為、
D.分子的中心原子的價層電子對數為4,該分子的模型是正四面體形
【答案】B
【解析】A.中,Cu2+與4個N原子形成配位鍵,配體是,配位數是4,故A錯誤;
B.中心原子I的價層電子對數為,雜化類型為,中心I原子的孤電子對數為2,其空間構型為V形,故B正確;
C.的電子數為18,的電子數為14,與不是等電子體,故C錯誤;
D.分子中含有羥基,N原子周圍形成3個σ鍵,中心氮原子采用sp2雜化,孤電子對數為0,則其價層電子對數為3, 的VSEPR模型是平面正三角形,則分子的模型不可能是正四面體形,故D錯誤;
答案選B。
8.(2021·山東·模擬預測)下列說法不正確的是
A.CH2=CH—CH3中有兩個π鍵,7個σ鍵
B.CO和N2原子總數相同,價電子總數相等,性質相似
C.Na+的電子排布式為1s22s22p6
D.NCl3分子的構型為三角錐形
【答案】A
【解析】A.單鍵為σ鍵,雙鍵中有1個σ鍵,1個π鍵,則有機物CH2=CH-CH3中有1個π鍵,8個σ鍵,故A錯誤;
B.CO和N2為等電子體,原子總數相同,價電子總數相等,結構相似,但化學性質不同,性質相似,故B正確;
C.Na+的最外層為8電子穩定結構,則Na+的電子排布式為1s22s22p6,故C正確;
D.NCl3分子中N原子成3個σ鍵,孤電子對數為,有一對未成鍵的孤對電子,雜化軌道數為4,分子空間構型是三角錐形,故D正確;
故選:A。
9.(2021·浙江寧波·校聯考模擬預測)下列“類比”合理的是
A.氯氣能使濕潤的pH試紙先變紅后褪色,也使濕潤的pH試紙先變紅后褪色
B.與鹽酸反應生成和,則也可鹽酸反應生成和
C.是直線型分子,則也是直線型分子
D.的沸點高于,則的沸點高于
【答案】C
【解析】A.SO2并不能漂白pH試紙,不能使變化的pH試紙褪色,A錯誤;
B.S2-會被Fe3+氧化,Fe3S4與鹽酸反應的化學方程式應為Fe3S4+6HCl=3FeCl2+S↓+3H2S,沒有Fe3+生成,B錯誤;
C.CO2與COS為等電子體,空間構型均為直線形,C正確;
D.H2O分子間存在氫鍵,沸點高于H2S,D錯誤;
綜上所述答案為C。
10.(2020·山東泰安·統考模擬預測)、·CH3、都是重要的有機反應中間體,有關它們的說法正確的是
A.·CH3中的碳原子雜化方式為sp2 B.空間構型為正四面體
C.中的鍵角大于NH3 D.與OH-形成的化合物中含有離子鍵
【答案】C
【解析】A.·CH3中價層電子對個數為4,根據價層電子對互斥理論知,碳原子雜化方式為sp3,A錯誤;
B.與NH3均具有8個價電子,4個原子,互為等電子體,結構相似,氨氣分子是三角錐形結構,所以空間構型是三角錐形,B錯誤;
C.中的碳原子采取sp2雜化,所有原子均共面,NH3分子是三角錐形,故中的鍵角大于NH3,C正確;
D.與OH-形成的化合物中只有非金屬元素,只含有共價鍵,D錯誤;
答案選C。
1.化學鍵
(1)化學鍵的定義及分類。
(2)化學反應的本質:反應物的舊化學鍵斷裂與生成物的新化學鍵形成。
2.離子鍵
(1)定義:帶相反電荷離子之間的相互作用。
(2)成鍵微粒:陰、陽離子。
(3)成鍵元素:通常為活潑金屬元素與活潑的非金屬元素。
【易錯警示】由活潑金屬與活潑非金屬形成化學鍵,不一定是離子鍵。如AlCl3中Al—Cl鍵為共價鍵。
(4)表示方法:
①用電子式表示:如NaCl:Na+[]-。
②用電子式表示形成過程:如MgCl2:
→[]-Mg2+[]-。
3.共價鍵
(1)定義:原子間通過共用電子對所形成的相互作用。
(2)成鍵微粒:原子。
(3)成鍵元素:通常是不活潑金屬元素與非金屬元素或非金屬元素與非金屬元素。
(4)表示方法:
①用電子式表示:如N2:N N。
②用電子式表示形成過程:如HCl:
H×+·→H。
③用結構式表示:如H2O:H—O—H,CO2 O===C===O。
(5)分類:
①非極性鍵:共用電子對不偏向任何原子;
②極性鍵:共用電子對有偏向。
4.電子式
(1)定義:
在元素符號周圍用“·”或“×”來表示原子的最外層電子(價電子)的式子。
(2)電子式的書寫
(3)用電子式表示化合物的形成過程:
①離子化合物:左邊是原子的電子式,右邊是離子化合物的電子式,中間用“―→”連接,相同的原子或離子不合并。
如Na2S―→Na+[]2-Na+。
②共價化合物:左邊是原子的電子式,右邊是共價化合物的電子式,中間用“―→”連接。
如H·+··+·H―→HH。
(4)寫出下列常見微粒的電子式:
①原子:Na:Na·,Cl:。
②簡單離子:Na+:Na+;F-:。
③復雜離子:NH:,OH-:。
④離子化合物
MgCl2:;
Na2O2:;
NaOH:;
NH4Cl:。
⑤非金屬單質及共價化合物
Cl2:;
N2:︰N N︰;
H2O2:
CO2:
HClO:
CCl4:
(5)用電子式表示化合物的形成過程
Na2S:;
CaCl2:;
CH4:
CO2:
5.離子化合物與共價化合物的比較
項目 離子化合物 共價化合物
概念 含有離子鍵的化合物 只含有共價鍵的化合物
構成微粒 陰、陽離子 分子或原子
化學鍵 類型 一定含有離子鍵,可能含有共價鍵 只含有共價鍵
與物質類 別的關系 ①強堿 ②絕大多數鹽 ③活潑金屬氧化物 ①含氧酸 ②弱堿 ③氣態氫化物 ④非金屬氧化物 ⑤極少數鹽 ⑥絕大多數有機物
6.離子化合物和共價化合物的判斷方法
(1)根據化學鍵的類型判斷
凡含有離子鍵的化合物,一定是離子化合物;只含有共價鍵的化合物,是共價化合物。
(2)根據化合物的類型來判斷
大多數金屬氧化物、強堿和大多數鹽屬于離子化合物;非金屬氫化物、非金屬氧化物、含氧酸、有機物(有機鹽除外)屬于共價化合物。
(3)根據化合物的性質來判斷
一般熔點、沸點較低的化合物是共價化合物。
(4)根據實驗看化合物是否導電來判斷
熔融狀態下能導電的化合物是離子化合物,如NaCl;熔融狀態下不能導電的化合物是共價化合物,如HCl。
7.化學鍵類型與物質類別的判斷
(1)只含有共價鍵:
①非金屬單質Cl2、N2、I2、P4、金剛石等
②非含屬元素構成的化合物(非金屬氫化物、非金屬氯化物、酸、大部分有機物等)NH3、 HCl、 CO2、CS2、H2SO4、CCl4等
③氯化鋁只有共價鍵。
(2)只含有離子鍵:活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物。NaCl、CaCl2、K2O
(3)既有離子鍵又有共價鍵:含有原子團的離子化合物:Na4SO4、 Ba(OH)2、NH4Cl、Na2O2等
(4)沒有化學鍵:稀有氣體Ne、Ar等
8.化學鍵與物質的類別之間的關系可概括為:
(1)只含有極性共價鍵的物質一般是不同種非金屬元素形成的共價化合物,如SiO2、HCl、CH4等。
(2)只含有非極性共價鍵的物質是同種非金屬元素形成的單質,如Cl2、P4、金剛石等。
(3)既有極性鍵又有非極性鍵的共價化合物一般由多個原子組成,如H2O2、C2H4等。
(4)只含離子鍵的物質主要是由活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物,如Na2S、CaCl2、NaCl等。
(5)既有離子鍵又有極性共價鍵的物質,如NaOH、K2SO4等;既有離子鍵又有非極性共價鍵的物質,如Na2O2等。
(6)僅由非金屬元素形成的離子化合物,如NH4Cl、NH4NO3等。
(7)金屬元素和非金屬元素間可能存在共價鍵,如AlCl3等。
9.化學鍵對物質性質的影響
(1)對物理性質的影響
①金剛石、晶體硅、石英、金剛砂等物質硬度大、熔點高,就是因為其中的共價鍵很強,破壞時需消耗很多的能量。
②NaCl等部分離子化合物,也有很強的離子鍵,故熔點也較高。
(2)對化學性質的影響
①N2分子中有很強的共價鍵,故在通常狀況下,N2性質很穩定。
②H2S、HI等分子中的共價鍵較弱,故它們受熱時易分解。
(3)物質熔化、溶解時化學鍵的變化
①離子化合物的溶解或熔化過程
離子化合物溶于水或熔化后均電離成自由移動的陰、陽離子,離子鍵被破壞。
②共價化合物的溶解過程
A.有些共價化合物溶于水后,能與水反應,其分子內共價鍵被破壞,如CO2和SO2等。
B.有些共價化合物溶于水后,與水分子作用形成水合離子,從而發生電離,形成陰、陽離子,其分子內的共價鍵被破壞,如HCl、H2SO4等。
C.某些共價化合物溶于水后,其分子內的共價鍵不被破壞,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
③單質的溶解過程
某些活潑的非金屬單質溶于水后,能與水反應,其分子內的共價鍵破壞,如Cl2、F2等。
10.分子間作用力
(1)定義:把分子聚集在一起的作用力,又稱范德華力。
(2)特點
①分子間作用力比化學鍵弱得多,它主要影響物質的熔點、沸點等物理性質。而化學鍵主要影響物質的化學性質。
②分子間作用力存在于由共價鍵形成的多數共價化合物分子和絕大多數氣態、液態、固態非金屬單質分子之間。但像二氧化硅、金剛石等由共價鍵形成的物質,微粒之間不存在分子間作用力。
(3)變化規律
一般來說,對于組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,分子間作用力越大,物質的熔、沸點也越高_。例如熔、沸點:I2>Br2>Cl2>F2。
11.氫鍵
(1)定義:分子間存在的一種比范德華力稍強的相互作用,但比化學鍵弱。
(2)形成條件:除H外,形成氫鍵的原子通常是N、O、F。
(3)存在:氫鍵存在廣泛,如蛋白質分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之間。分子間氫鍵會使物質的熔點和沸點升高。這是因為固體熔化或液體汽化時必須破壞分子間的氫鍵,消耗較多能量。
(4)氫鍵不屬于化學鍵,其強度比化學鍵弱得多,但它比分子間作用力稍強,通常把氫鍵看作是一種較強的分子間作用力。有氫鍵的物質,分子間也有范德華力,但有范德華力的物質分子間不一定有氫鍵。
12.化學鍵、分子間作用力和氫鍵的對比
相互作用 化學鍵 分子間作用力 氫鍵
存在范圍 分子內相鄰原子(離子)之間 分子之間 含H—F、O—H、N—H鍵的分子之間
作用力 比較 強 很弱 比化學鍵弱,比分子間作用力強
影響范圍 物質的物理性質及化學性質 物質的物理性質 物質的物理性質
對物質性 質的影響 ①離子鍵:成鍵離子半徑越小、離子所帶電荷越多,離子鍵越強,離子化合物的熔、沸點越高;②共價鍵:原子半徑越小,共用電子對越多,共價鍵越強,單質或化合物的穩定性越強 ①影響物質的熔沸點、溶解度等物理性質;②組成和結構相似的物質,隨著相對分子質量的增大,物質的熔、沸點逐漸升高 分子間氫鍵的存在使物質的熔、沸點升高,在水中的溶解度增大,如熔、沸點:H2O>H2S,HF>HCl;乙醇與水混溶
1.化學鍵判斷常見錯誤
(1)認為有化學鍵破壞的變化一定是化學變化,如HCl溶于水破壞共價鍵是物理變化。
(2)認為物質在熔化時都破壞化學鍵,如HCl、S等熔化時不破壞化學鍵。
(3)認為物質中均含化學鍵,如稀有氣體中不含化學鍵。
(4)認為只含非金屬元素的化合物不存在離子鍵,如NH4NO3中存在離子鍵。
(5)認為金屬與非金屬之間不能形成共價鍵,如AlCl3中存在共價鍵。
(6)認為離子化合物中不存在共價鍵,如NaOH中存在共價鍵。
(7)認為共價化合物中存在離子鍵,根據離子化合物定義若含離子鍵一定是離子化合物。
2.物質的溶解或熔化與化學鍵變化的關系
(1)離子化合物的溶解或熔化過程
離子化合物溶于水或熔化后均電離成自由移動的陰、陽離子,離子鍵被破壞。
(2)共價化合物的溶解過程
①有些共價化合物溶于水后,能與水反應,發生電離,其分子內共價鍵被破壞,如CO2和SO2等。
②有些共價化合物溶于水后,發生電離,其分子內的共價鍵被破壞,如HCl、H2SO4等。
③某些共價化合物溶于水后,其分子內的化學鍵不被破壞,如蔗糖(C12H22O11)、乙醇(C2H5OH)等。
(3)單質的溶解過程
某些活潑的非金屬單質溶于水后,能與水反應,其分子內的共價鍵被破壞,如Cl2、F2等。
3.電子式書寫的四個誤區
4.陌生電子式書寫方法
①確定該物質是屬于共價化合物還是離子化合物
②確定該物質中各原子的成鍵方式
③根據各原子最外層電子數和成鍵后各原子達到最外層8(或2)電子穩定結構的要求,分析各原子共用電子對的情況
④根據化合物類型、成鍵方式和原子穩定結構的分析,書寫電子式
考向1 對化學鍵概念的理解及類型判斷
【典例1】(2024·浙江·校聯考模擬預測)含有非極性鍵的離子化合物是
A. B. C. D.KOH
【答案】C
【解析】A.中只含有共價鍵,不屬于離子化合物,故A不選;
B.中只含有離子鍵,故B不選;
C.是離子化合物,Na+和O形成離子鍵,O中有非極性鍵,故C選;
D.KOH是離子化合物,Na+和OH-形成離子鍵,OH-中有極性鍵,故D不選;
故選C。
【變式練1】(2024·江蘇·高三校考階段練習)Ca(OH)2與NH4Cl反應生成CaCl2、NH3和H2O。下列說法錯誤的是
A.CaCl2為離子化合物 B.Ca(OH)2中既含離子鍵又含共價鍵
C.NH4Cl中N原子的雜化方式為sp3 D.NH3的空間構型為平面三角形
【答案】D
【解析】A.CaCl2含有離子鍵,為離子化合物,A正確;
B.鈣離子與氫氧根離子中間是離子鍵,氫氧根里面的氫氧原子之間是共價鍵,B正確;
C.NH4Cl中N原子價層電子對數為,其雜化方式為sp3,C正確;
D.NH3的中心N原子價層電子對數為,含有一對孤電子對,為sp3雜化,空間構型為三角錐形,D錯誤;
故選D。
【變式練2】(2024·全國·高三專題練習)活潑金屬氫化物是火箭燃料的重要供氫劑,如氫化鈉、氫化鈣等。例如,氫化鈣的供氫原理是,下列有關分析中正確的是
A.氫化鈣中含共價鍵,水分子中含有極性鍵
B.水分子和氫分子中都存在非極性共價鍵
C.氫氧化鈣只存在離子鍵
D.該反應過程中斷裂離子鍵和共價鍵,形成離子鍵和共價鍵
【答案】D
【解析】A.氫化鈣是由Ca2+和H-構成的,不含共價鍵,A錯誤;
B.H2O結構式為H-O-H,不存在非極性共價鍵,B錯誤;
C.Ca(OH)2是由Ca2+和OH-構成,其中OH-含有O-H極性共價鍵,C錯誤;
D.該反應過程中,有離子鍵Ca2+和H-的斷裂、Ca2+和OH-的形成,有共價鍵O-H鍵斷裂和H-H鍵的形成,D正確;
故選D。
考向2 物質變化與作用力的關系
【典例2】(2024·全國·高三專題練習)在“石蠟→液體石蠟→石蠟蒸氣→裂化氣”的變化過程中,被破壞的作用力依次是
A.范德華力、范德華力、范德華力 B.范德華力、范德華力、共價鍵
C.范德華力、共價鍵、共價鍵 D.共價鍵、共價鍵、共價鍵
【答案】B
【解析】石蠟→液體石蠟破壞范德華力,液體石蠟→石蠟蒸氣破壞范德華力,石蠟蒸氣→裂化氣破壞共價鍵,故B符合題意。
答案選B。
【變式練3】(2024·全國·高三專題練習)下列物質的變化,破壞的主要是分子間作用力的是
A.Na2CO3·10H2O失水變為Na2CO3
B.KCl溶于水
C.將液溴加熱變為氣態
D.NH4Cl受熱分解
【答案】C
【解析】A.Na2CO3·10H2O失水破壞的是化學鍵,故A錯誤;
B.KCl溶于水后電離,破壞的是離子鍵,故B錯誤;
C.液溴由液態變為氣態,破壞的是分子間作用力,故C正確;
D.NH4Cl受熱分解,分解成氨氣和氯化氫氣體,破壞的是化學鍵,故D錯誤;
答案選C。
【變式練4】(2024·全國·高三專題練習)下列各組化合物中,化學鍵的類型完全相同的是
A.CaCl2和Na2S B.Na2O和Na2O2
C.CO2和NH4Cl D.HCl和NaOH
【答案】A
【解析】A.CaCl2和Na2S中都只有離子鍵,故A正確;
B.Na2O中只有離子鍵,而Na2O2中除有離子鍵外,還有非極性共價鍵(過氧根離子中),故B錯誤;
C.CO2中只有共價鍵,NH4Cl中既有離子鍵又有共價鍵,故C錯誤;
D.HCl中只有共價鍵,而NaOH中除有共價鍵(氫氧根離子中)外,還有離子鍵,故D錯誤;
答案選A。
考向3 分子間作用力和氫鍵
【典例2】(2023·浙江·校聯考三模)水體中的測定可用丁二酮肟分光光度法,其中與丁二酮肟作用形成如圖配合物A,已知4個N原子在同一平面上,下列說法正確的是
A.配合物中心離子雜化方式為
B.根據配合物A的結構可知A易溶于水,難溶于乙醇等有機溶劑
C.該配合物中的化學鍵有極性鍵、配位鍵、氫鍵
D.該配合物最多有23個原子共平面
【答案】D
【解析】A.由4個氮原子在同一平面上可知,配合物的中心離子鎳離子的雜化方式不可能為sp3雜化,故A錯誤;
B.由圖可知,配合物A形成了分子內氫鍵,很難再與水形成氫鍵,所以A難溶于水,故B錯誤;
C.氫鍵是作用力較強的分子間作用力,不屬于化學鍵,故C錯誤;
D.由圖可知,配合物A中碳氮雙鍵和氧原子為平面結構,由4個氮原子在同一平面上可知,配合物最多有23個原子共平面,故D正確;
故選D。
【變式練3】(2024·北京·高三統考專題練習)關于分子結構和性質的說法不正確的是
A.干冰和AlCl3升華,所克服的作用力相同
B.鄰羥基苯甲酸的沸點比對羥基苯甲酸的沸點低
C.碘易溶于濃碘化鉀溶液、甲烷難溶于水,都可用“相似相溶”規律解釋
D.氟的電負性大于氯,導致三氟乙酸的酸性強于三氯乙酸
【答案】C
【解析】A.干冰和AlCl3都屬于分子晶體,它們升華時破壞的是分子間作用力,A正確;
B.分子內氫鍵使物質熔沸點降低,分子間氫鍵使物質熔沸點升高,鄰羥基苯甲酸存在分子內氫鍵,對羥基苯甲酸存在分子間氫鍵,則鄰羥基苯甲酸沸點比對羥基苯甲酸沸點低,B正確;
C.甲烷為非極性分子,水為極性分子,甲烷難溶于水可用“相似相溶”原理解釋,碘是非極性分子,碘易溶于濃碘化鉀溶液與發生反應有關,不可用“相似相溶”原理解釋,C錯誤;
D.氟的電負性大于氯的電負性,使得F3C-的極性大于Cl3C-的極性,三氟乙酸中的-COOH比三氯乙酸中的-COOH更容易電離出氫離子,三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性,D正確;
故選C。
【變式練4】(2024·全國·高三專題練習)關于氫鍵,下列說法正確的是
A.氫鍵比范德華力強,所以它屬于化學鍵
B.分子間形成的氫鍵使物質的熔點和沸點升高
C.由于冰中水分子間存在氫鍵,所以其密度大于液態水
D.H2O是一種穩定的化合物,這是由于H2O之間形成氫鍵所致
【答案】B
【解析】A.氫鍵存在于分子間,化學鍵存在于分子內,所以氫鍵不是化學鍵,故A錯誤;
B.氫鍵的存在使分子間作用力增強,能夠顯著提高物質的熔、沸點,故B正確;
C.由于冰中水分子間存在氫鍵,使冰的結構中有空隙,造成體積膨脹,密度減小,故C錯誤;
D.氫鍵只影響物質的物理性質,H2O是一種非常穩定的化合物,是因為H—O鍵的穩定性強,故D錯誤;
故答案選B。
考向4 電子式的書寫與判斷
【典例2】(2024·北京·高三統考開學考試)用化學用語表示中的相關微粒,其中正確的是
A.中子數為8的氮原子為
B.由H和Cl形成HCl的過程為
C.的結構式為
D.的結構示意圖為
【答案】C
【解析】A.中子數為8的氮原子質量數為15,化學符號為,故A錯誤;
B.HCl為共價化合物,電子式:,用電子式表示其形成過程時形成共用電子對,沒有電子得失,故B錯誤;
C.是共價分子,其結構式為,故C正確;
D.的結構示意圖,故D錯誤;
答案選C。
【變式練3】(2024·內蒙古·高三統考階段練習)下列化學用語表述正確的是
A.HClO的結構式為H-O-Cl B.的結構示意圖:
C.中子數為10的氧原子: D.的電子式:
【答案】A
【解析】A.HClO是共價化合物,中心原子是O,含有O-H鍵、O-Cl鍵,結構式為H-O-Cl,故A正確;
B.氯離子的核內有17個質子,核外有18個電子,其結構示意圖為,故B錯誤;
C.中子數為10的氧原子,質子數為8、質量數為18,則表示為,故C錯誤;
D.NH3的氮原子達到8電子穩定結構,其電子式是,故D錯誤;
故選A。
【變式練4】(2024·湖南·高三校聯考階段練習)管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣。已知反應原理為。下列有關化學用語的表示錯誤的是
A.NH3分子的空間填充模型: B.銨根離子的電子式:
C.氮氣的結構式: D.中子數為18的氯原子:
【答案】A
【解析】A. 為NH3分子的球棍模型,A錯誤;
B.根據電子式的書寫要求,銨根離子的電子式: ,B正確;
C.氮氣的電子式為 ,結構式為: ,C正確;
D.質量數減去質子數等于中子數,所以中子數為18的氯原子:,D正確;
故選A。
1.(2024·江西·高考真題)科學家發現宇宙中存在100多種星際分子。下列關于星際分子說法正確的是
A.分子的極性:SiH4>NH3 B.鍵的極性:H—Cl>H—H
C.鍵角:H2O>CH4 D.分子中三鍵的鍵長:HC≡N>HC≡CH
【答案】B
【解析】A.SiH4中四條Si—H鍵完全相同,均為極性鍵,但由于SiH4為正四面體結構,故為非極性分子,NH3為三角錐形結構,3條N—H鍵的極性不能抵消,故為極性分子,故A錯誤;
B.H—H為非極性鍵,H—Cl為極性鍵,則鍵的極性:H—Cl>H—H,故B正確;
C.水分子為V形結構,含兩對孤對電子,甲烷為正四面體結構,不含孤對電子,孤對電子對成鍵電子對斥力較大,則鍵角:H2O<CH4,故C錯誤;
D.原子半徑C>N,分子中三鍵的鍵長:HC≡N<HC≡CH,故D錯誤;
故選B。
2.(2023·江蘇·統考高考真題)反應應用于石油開采。下列說法正確的是
A.的電子式為 B.中N元素的化合價為+5
C.分子中存在鍵 D.為非極性分子
【答案】C
【解析】A.的電子式為 ,A錯誤;
B.中N元素的化合價為+3,B錯誤;
C.分子中存在鍵,C正確;
D.為V形分子,分子中正負電荷中心未重合,為極性分子,D錯誤。
故選C。
3.(2023·北京·統考高考真題)下列化學用語或圖示表達正確的是
A.的電子式為 B.的VSEPR模型為
C.電子云圖為 D.基態原子的價層電子軌道表示式為
【答案】C
【解析】A.氯化鈉是離子化合物,其電子式是 ,A項錯誤;
B.氨分子的VSEPR模型是四面體結構,B項錯誤:
C.p能級電子云是啞鈴(紡錘)形,C項正確;
D.基態鉻原子的價層電子軌道表示式是 ,D項錯誤;
故選C。
4(2023·浙江·統考高考真題)下列化學用語表示正確的是
A.分子的球棍模型:
B.的價層電子對互斥模型:
C.的電子式:
D.的名稱:3 甲基戊烷
【答案】D
【解析】A.分子是“V”形結構,因此該圖不是分子的球棍模型,故A錯誤;
B.中心原子價層電子對數為,其價層電子對互斥模型為平面三角形,故B錯誤;
C.是離子化合物,其電子式:,故C錯誤;
D.的結構簡式為,其名稱為3 甲基戊烷,故D正確。
綜上所述,答案為D。
5.(2023·湖北·統考高考真題)化學用語可以表達化學過程,下列化學用語的表達錯誤的是
A.用電子式表示的形成:
B.用離子方程式表示溶于燒堿溶液:
C.用電子云輪廓圖表示H-H的s-sσ鍵形成的示意圖:
D.用化學方程式表示尿素與甲醛制備線型脲醛樹脂:
【答案】D
【解析】A.鉀原子失去電子,硫原子得到電子形成硫化鉀,硫化鉀為離子化合物,用電子式表示的形成:,A正確;
B.氫氧化鋁為兩性氫氧化物,可以和強堿反應生成四羥基合鋁酸根離子,離子方程式為:,B正確;
C.H的s能級為球形,兩個氫原子形成氫氣的時候,是兩個s能級的原子軌道相互靠近,形成新的軌道,則用電子云輪廓圖表示H-H的s-sσ鍵形成的示意圖:,C正確;
D.用化學方程式表示尿素與甲醛制備線型脲醛樹脂為,D錯誤;
故選D。
6.(2022·遼寧·統考高考真題)下列符號表征或說法正確的是
A.電離:H2S=HS- + H+ B.位于元素周期表p區
C.空間結構:平面三角形 D.電子式:
【答案】C
【解析】A.H2S是二元弱酸,電離分步進行,其一級電離方程式為H2S H++HS﹣,弱電解質電離應用可逆符號,故A錯誤;
B.基態Na原子的價電子排布式是3s1,最后一個電子填充在s能級,位于元素周期表s區,故B錯誤;
C.中心碳原子的價層電子對數為3+×(4+2﹣2×3)=3,故其空間結構為平面三角形,故C正確;
D.KOH是離子化合物,電子式為 ,故D錯誤;
故選C。
7.(2022·重慶·統考高考真題)BCl3水解反應方程式為:BCl3+3H2O=B(OH)3+3HCl,下列說法錯誤的是
A.Cl的原子結構示意圖為 B.H2O的空間填充模型為
C.BCl3的電子式為: D.B(OH)3的結構簡式為
【答案】C
【解析】A.Cl為荷電核數為17,原子結構示意圖為 ,A項正確;
B.分子為V形結構,且O原子的半徑比H原子的半徑大,B項正確;
C.是缺電子化合物,B提供3個電子,與3個Cl分別共用1對電子,電子式應為,C項錯誤;
D.的結構簡式為,D項正確;
答案選C。
8.(2022·河北·高考真題)中子轟擊X原子的核反應為X+n→Y+H,其中Y可用于測定文物年代。下列說法錯誤的是
A.原子半徑:Y>X B.YH的電子式為:
C.最高價含氧酸的酸性:Y>X D.X與Y均能形成多種氫化物
【答案】C
【解析】A.同周期元素,從左到右原子半徑依次減小,則碳原子的原子半徑大于氮原子,故A正確;
B.CH為質子數大于電子數的陽離子,電子式為,故B正確;
C.元素的非金屬性越強,最高價含氧酸的酸性越強,氮元素的非金屬性強于碳元素,則硝酸的酸性強于碳酸,故C錯誤;
D.碳元素可以與氫元素形成的氫化物為烴類化合物,氮元素可以與氫元素形成的氫化物可能為氨氣、聯氨,則碳元素和氮元素均能形成多種氫化物,故D正確;
故選C。
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