化学键
【学习目标】
1．了解离子键、共价键、极性键、非极性键以及化学键的含义||。
2．了解离子键和共价键的形成||，增进对物质构成的认识||。
3．明确化学键与离子化合物、共价化合物的关系||。
4．会用电子式表示原子、离子、离子化合物、共价化合物以及离子化合物和共价化合物的形成过程||。
重点：离子键、共价键、离子化合物、共价化合物的涵义||。
难点：用电子式表示原子、离子、化合物以及化合物的形成过程||。
【要点梳理】
要点一、离子键
1．定义：带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键||。
要点诠释：
原子在参加化学反应时||，都有通过得失电子或形成共用电子对使自己的结构变成稳定结构的倾向||。例如Na与Cl2反应过程中||，当钠原子和氯原子相遇时||，钠原子的最外电子层的1个电子转移到氯原子的最外电子层上||，使钠原子和氯原子分别形成了带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子||。这两种带有相反电荷的离子通过静电作用||，形成了稳定的化合物||。我们把带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键||。
2．成键的粒子：阴阳离子||。
3．成键的性质：静电作用||。
阴阳离子间的相互作用(静电作用)包括：
①阳离子与阴离子之间的吸引作用；
②原子核与原子核之间的排斥作用；
③核外电子与核外电子之间的作用||。
4．成键原因：通过电子得失形成阴阳离子||。
5．成键条件：
(1)活泼金属与活泼的非金属化合时||，一般都能形成离子键||。如IA、ⅡA族的金属元素(如Li、Na、K、Mg、Ca等)与ⅥA、ⅦA族的非金属元素(如O、S、F、Cl、Br、I等)之间化合||。
(2)金属阳离子(或铵根离子)与某些带负电荷的原子团之间(如Na+与OH-、SO42-等)含有离子键||。
6．存在离子键的物质：强碱、低价态金属氧化物和大部分盐等离子化合物||。
7．离子键的形成过程的表示：
要点二、共价键
1．定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用称为共价键||。
要点诠释：
从氯原子和氢原子的结构分析||，由于氯和氢都是非金属元素||，这两种元素的原子获得电子难易的程度相差不大||，原子相互作用的结果是双方各以最外层的一个电子组成一个电子对||，电子对为两个原子所共用||，在两个原子核外的空间运动||，从而使双方最外层都达到稳定结构||，这种电子对||，就是共用电子对||。共用电子对受两个核的共同吸引||，使两个原子结合在一起||。我们把这种原子间通过共用电子对所形成的相互作用称为共价键||。
2．成键元素：一般存在于非金属元素原子之间||。
要点诠释：
某些不活泼的金属和非金属元素原子(如AlCl3)之间也存在共价键||。
3．成键粒子：原子||。
4．成键性质：共用电子对对成键原子的电性作用||。
5．成键条件：非金属元素原子最外层电子均未达到饱和状态||，相互间通过共用电子对结合形成共价键||。
6．成键原因：一是通过共用电子对||，各原子最外层电子数目一般能达到饱和||，由不稳定变得稳定；二是两原子核都吸引共用电子对||，使之处于平衡状态；三是原子通过共用电子对形成共价键后||，体系总能量降低||。
7．共价键的形成过程：
8．共价键的存在：
(1)共价化合物分子(包括SiO2这样的物质)内存在共价键||。
(2)非金属单质(稀有气体除外)的分子(包括C、Si这样的物质)里存在共价键||。
(3)SO42-、HCO3-、MnO4-、NH4+、OH-、O22-等原子团里存在共价键||。
9．共价键的分类：共价键根据成键的性质分为非极性共价键和极性共价键||。
(1)极性键：由不同种元素的原子形成的共价键(共用电子对偏向吸引电子能力强的一方)||。存在范围：气态氢化物、非金属氧化物、酸根、氢氧根、有机化合物||。
(2)非极性键：由同种元素的原子间形成的共价键(共用电子对不偏移)||。存在范围：非金属单质(稀有气体除外)及某些化合物中||，如H2、N2、O2、H2O2中的O-O键、Na2O2中的O-O键||。
要点诠释：
①共价键和离子键的实质相同||，都属于电性作用||。成键原因都是原子||，都有使自身的最外层达到稳定结构状态的趋势||。
②稀有气体原子的最外层都已达到稳定结构||，因此稀有气体分子都是单原子分子||，分子内不形成化学键||。
要点三、离子化合物和共价化合物
1．离子化合物：含有离子键的化合物||，如：NaCl、CaCl2、KOH、CaO等||。大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；
2．共价化合物：只含有共价键的化合物||，如：HCl、H2O、CH4、NH3、CO2等||。非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物||。
化学键的种类实例
非金属单质无化学键稀有气体分子(单原子分子)He、Ne
非极性共价键O=O、Cl—Cl、H—H
共价化合物只有极性键H2O、CO2
既有极性键又有非极性键H2O2
离子化合物只有离子键
、
离子键、极性共价键
离子键、非极性共价键
要点诠释：
①离子化合物中一定有离子键||，可能还有共价键(NaOH、Na2O2)||，也可以只含非金属元素(NH4Cl)||，即含有共价键的化合物不一定是共价化合物||。
②共价化合物中一定无离子键||，即含有离子键的化合物一定是离子化合物||。
要点四、化学键
1．概念：使离子或原子相结合的作用力通称为化学键||。
(1)化学键是“相邻”离子或原子间的相互作用；物质内不相邻的离子或原子间也有相互作用||，它们之间的相互作用不是化学键；
(2)化学键是强烈的相互作用||，所谓“强烈”是指原子间存在电子的转移||，即共用电子对的偏移或电子的得失||。
2．种类：
2．化学反应的实质
化学反应是反应物中的原子重新组合为产物分子的过程||，在这个过程中||，包含着反应物分子内化学键的断裂和产物分子中化学键的形成||，即化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成||。
要点五、电子式的书写
要点诠释：
化学反应中||，一般是原子的最外层电子发生变化||，为了表示这些化学反应的实质||，引入了电子式||，即由元素符号和用于表示该元素原子最外层电子的“·”或“×”组成的式子||。
1．各种粒子的电子式的书写：
(1)原子的电子式：常把其最外层电子数用小黑点“·”或小叉“×”来表示||。例如：
(2)简单离子的电子式：
①简单阳离子：简单阳离子是由金属原子失电子形成的||，原子的最外层已无电子||，故用阳离子符号表示||，如Na+、Li+、Ca2+、Al3+等||。
②简单阴离子：书写简单阴离子的电子式时不但要画出最外层电子数||，而且还应用括号“[ ]”括起来||，并在右上角标出“n-”电荷字样||。例如：氧离子、氟离子电子式为：
③原子团的电子式：书写原子团的电子式时||，不仅要画出各原子最外层电子数||，而且还应用括号“[ ]”括起来||，并在右上角标出“n-”或“n+”电荷字样||。例如铵根离子、氢氧根离子的电子式为：
、
(3)部分化合物的电子式：
①离子化合物的电子式表示方法：离子化合物的电子式是由阳离子和带中括号的阴离子组成||，且简单的阳离子不带最外层电子||，而阴离子要标明最外层电子多少||。
如：||。
②共价化合物的电子式表示方法：在共价化合物中||，原子之间是通过共用电子对形成的共价键的作用结合在一起的||，所以本身没有阴阳离子||，因此不会出现阴阳离子和中括号||。
如：
2．用电子式表示化学反应的实质：
(1)用电子式表示离子化合物的形成过程：
(2)用电子式表示共价化合物的形成过程：
要点诠释：用电子式表示化合物的形成过程时的注意事项
①反应物要用原子的电子式表示||，而不是用分子或分子的电子式表示||。用弯箭头表示电子的转移情况||，而共价化合物不能标||。
②这种表示化学键形成过程的式子||，类似于化学方程式||，因此||，它要符合质量守恒定律||。但是||，用于连接反应物和生成物的符号||，一般用“→”而不用“=”||。
③不是所有的离子化合物在形成过程中都有电子的得失||，如NH4+与Cl－结合成NH4Cl的过程||。
要点六、分子间作用力和氢键
除了分子内相邻的原子间存在着强烈的相互作用――化学键外||，分子与分子之间也存在着弱的相互作用而使分子聚集在一起||，这种作用叫分子间作用力||，又叫范德华力||。
分子间作用力对物质的熔点、沸点等有影响||。一般对于组成和结构相似的物质||，相对分子质量越大||，则分子间作用力越大||，物质的熔点、沸点越高||。
有三种元素即F、O、N由于本身原子半径小且获得电子的能力很强||，所以||，它们不仅能使与H形成的共用电子对强烈的偏向自己||，还对其它H2O、NH3、HF等分子中的H原子有较强的作用(比通常分子间的作用强不少||，但比化学键弱得多)||，这种较强的分子间作用力叫氢键||。如下图所示||，虚线代表分子间的氢键||。
要点诠释：
⑴氢键属于特殊的分子间作用力||，不属于化学键||，比化学键弱得多||，但比一般的分子间作用力强；
⑵氢键只存在于F、O、N三种元素与H元素间；
⑶由于氢键的作用||，使HF、H2O、NH3的熔点沸点比同族元素形成的相似化合的熔点、沸点高出许多||。
【典型例题】
类型一：离子键、共价键
例1、下列物质中既含有离子键||，又含有共价键的是( )
A．Na2O2B．H2O2 C．MgCl2D．HCl
【思路点拨】既含有离子键、又含有共价键的物质肯定属于离子化合物||，但并不是所有的离子化合物都含有共价键||，进一步排除就可做对本题||。
【答案】A
【解析】Na2O2含有离子键和非极性键；H2O2不含离子键||，含有极性共价键和非极性共价键；MgCl2只含离子键；HCl只含共价键||。
【总结升华】可先写出电子式||，再判断所含的化学键类型||。
举一反三：
【变式1】下列各组物质中化学键类型不相同的是( )
A．NaCl和HNO3B．H2O和NH3C．CaCl2和NaCl D．H2S和Na2S
【答案】AD
【变式2】某元素的原子最外层只有1个电子||，它跟卤素结合时||，所形成的化学键( ) A．一定是离子键B．一定是共价键
C．可能是离子键||，也可能是共价键D．以上说法都不正确
【答案】C
【变式3】下列物质中含有非极性键的分子是( )
A．MgF2 B．N2 C．CO2 D．Na2O
【答案】B
【变式4】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大||，X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍||，Y是地壳中含量最高的元素||，Z2+与Y2－具有相同的电子层结构||，W与X同主族||，下列说法正确的是( ) A．原子半径的大小顺序：r(W)＞r(Z)＞r(Y)＞r(X)
B．Y分别与Z、W形成的化合物中化学键类型相同
C．X的最高氧化物对应的水化物的酸性比W的弱
D．Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强
【答案】D
【解析】X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍||，因此X是C||，Y是地壳中含量最高的元素O||，W 与X同主族||，W是Si||，短周期元素Z2+与Y2－具有相同的电子层结构||，电子层结构与Ne相同||，因此Z为Mg．
A、Mg和Si、C和O同周期||，C和Si同主族||，同周期自左到右原子半径逐渐减小||，同主族自上而下原子半径逐渐增大||，因此原子半径r(Mg)＞r(Si)＞r(C)＞r(O)||，故A错误；
B、Y分别与Z、W形成的化合物分别为MgO、SiO2||，MgO中含有离子键||，SiO2中含有共价键||，化学键类型不同||，故B错误；
C、C和Si同主族||，非金属性C＞Si||，因此碳酸的酸性大于硅酸的酸性||，故C错误；
D、非金属性O＞Si||，元素非金属性越强||，简单气态氢化物越稳定||，因此H2O的热稳定性大于SiH4||，故D正确；故选D||。
类型二：离子化合物与共价化合物
例2、关于化学键的下列叙述中||，正确的是( )
A．离子化合物可能含共价键||，共价化合物中不含离子键
B．共价化合物可能含离子键||，离子化合物中只含离子键
C．构成单质分子的微粒一定含有共价键
D．在过氧化钠中||，既存在离子键||，又存在非极性键
【思路点拨】利用共价键和离子键的异同辨析||，注意选项中“可能”、“只有”等的表达对选项的正误也有关键性的影响||。
【答案】AD
【解析】离子化合物中一定含有离子键||，还可能含共价键||，如NaOH是由Na+和OH—结合而成的离子化合物||，而OH—中含O—H共价键；在共价化合物中||，各原子均靠共用电子对相结合||，不存在离子和离子键||，故A正确||，B错误||。稀有气体分子不存在化学键||，C错误||。在Na2O2中||，不仅有Na+与O22—间的离子键||，还有O22—中氧原子间的非极性共价键||，D正确||。
【总结升华】离子化合物中一定存在离子键||，可能存在共价键；而共价化合物中一定存在共价键而一定不存在离子键||。
举一反三：
【变式1】已知下列各种元素中A、B两元素的原子序数||，其中可形成AB2型离子化合物的是( )
①6和8②12和17③20和9④11和17
A．①③B．①②C．②③D．③④
【答案】C
【变式2】下列各组所有的元素组合||，既可形成离子化合物||，又可形成共价化合物的是( ) 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项中所有的元素组合形成的化合物均为离子化合物||，D项中所有的元素组合形成的化合物为共价化合物||，C项中可形成HNO3||，HNO3为共价化合物||，也可形成NH4NO3||，为离子化合物||。
【变式3】下列叙述中正确的是( )
A．O3和NO2都是共价化合物
B．有化学键断裂的变化属于化学变化
C．在离子化合物与共价化合物中||，都不存在单个小分子
D．在反应O3＋2KI＋H2O===2KOH＋I2＋O2中||，参加反应的所有臭氧都作氧化剂
【答案】C
类型三：电子式的书写
例3、下列粒子的电子式书写正确的是( )
【思路点拨】运用电子式的书写规则作答||。
【答案】B
【解析】A项漏写了未参与成键但属于最外层电子的电子对；C项中HF为共价化合物不应标电荷；D项中Na+不应合并写||。
【总结升华】书写电子式应首先判断是离子化合物还是共价化合物||。在共价化合物中||，共用电子对为成键原子所共有||，不属于任何一方||，所以不能用方括号括起来||。掌握并灵活运用电子式的书写规则||，才能顺利解答此类题目||。
举一反三：
【变式1】下列粒子的电子式书写正确的是( )
【答案】BD
【解析】A项氮分子中三对共用电子对应竖排||，C项中水为共价化合物不应标电荷||。
例4．下列各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是( )
A．BeCl2B．PCl3C．PCl5D．N2
【思路点拨】可根据物质的电子式判断原子的最外层电子是否为8||。
【答案】BD
【解析】BeCl2中Be化合价为+2价||，原子最外层电子数为2||，故A项不符合题意；PCl3中P为+3价||，原子最外层电子数为5||，故B项符合题意||，而C项不符合；N2分子因共用三对电子||，使两个N原子最外层都满足8电子结构||，故D项也符合题意||。
【总结升华】判断共价化合物8电子稳定结构的方法：元素化合价的绝对值与该元素原子最外层电子数之和等于8||，则该原子的最外层满足8电子稳定结构||。
举一反三：
【变式1】下列各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是
A．BF3B．H2S C．SiCl4D．Ne
E．BeCl2 F．NCl3G．CS2H．N2I．XeF2
【答案】CDFGH
类型四：分子间作用力、氢键
例5、下列关于氢键的说法不正确的是( )
A．HF的沸点比HCl的沸点高||，是由于HF分子间存在氢键
B．水在结冰时体积膨胀||，是由于水分子之间存在氢键
C．NH3的稳定性很强||，是因为其分子间能形成氢键
D．在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键
【思路点拨】氢键是一种较强的分子间作用力||，它主要影响物质的物理性质||，而物质的稳定性属于化学性质||。氢键是某些氢化物(NH3、H2O、HF)分子间存在的比分子间作用力稍强的作用力||，它的存在使氢化物的熔、沸点相对较高||。
【答案】C
【解析】HF的沸点高是由氢键所致||，A项正确；水在结冰时体积膨胀是由于水分子大范围的以氢键互相联结||，形成相对疏松的晶体||，从而在结构上有许多空隙||，造成体积膨胀||，B项正确；NH3的稳定性取决于N—H 键||，而不是氢键||，C项不正确；氨分子和水分子之间主要是以氢键结合的||，故D项正确||。
【总结升华】氢键的存在会导致一些物质的物理性质具有特殊性而不再遵循周期律||。氢键的存在使物质的熔、沸点升高||，还影响着物质在水中的溶解度||。
举一反三：
【变式1】下列关于氢键的说法不正确的是( )
A．氢键不属于化学键
B．氢键属于特殊的分子间作用力
C．水的沸点较高||，是由于水分子内存在氢键
D．氨水中||，氨分子与水分子之间也存在氢键||，使得氨极易溶于水||。
【答案】C