选修三 专题三 共价键原子晶体.docx
《选修三 专题三 共价键原子晶体.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《选修三 专题三 共价键原子晶体.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
选修三专题三共价键原子晶体
专题三第三单元共价键原子晶体
知识点一：
共价键
1、共价键的实质
共用电子对与原子核之间的静电作用使原子结合起来
说明：
原子之间通过核间高概率出现的共用电子对所产生的强烈相互作用
2、共价键形成过程的表示方法
说明：
由于在化学反应中，一般是原子的最外层电子发生变化，所以，为了简便起见，我们可以在元素符号周围用小黑点（或×）来表示原子的最外层电子。
这种式子叫做电子式
例如：
说明：
注意书写分子的电子式和分子形成过程的电子式的区别。
3、共价键的特征
⑴饱和性：
是指每个原子成键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，因为共价键是有原子轨道重叠和共用电子形成的，而每个原子能提供的轨道和成单电子数目是一定的。
例如：
当两个H原子结合成H2分子后，不可能再结合第三个H原子形成“H3分子”。
同样，甲烷的化学式是CH4，说明碳原子最多能与四个氢原子结合。
这些事实说明，形成共价键时，每个原子有一个最大的成键数，每个原子能结合其他原子的数目不是任意的。
⑵方向性：
是指一个原子与周围原子形成的共价键具有一定的方向，角度。
这是由于原子轨道（S轨道除外）有一定的方向性，它和相邻原子的轨道重叠要满足最大重叠原理。
最大重叠原理：
在形成共价键时，原子间总是尽可能的沿着原子轨道最大重叠的方向成键。
成键电子的原子轨道重叠程度越高，电子在两核间出现的概率密度也越大，形成的共价键也越稳固。
说明：
共价键的方向性使共价分子都具有一定的空间构型。
例如，在硫原子和氢原子结合生成H2S分子时，因为硫原子的最外层两个不成对的3p电子的电子云互成直角，氢原子的1s电子云要沿着直角的方向跟3p电子云重叠，这样H2S分子中两个共价键的夹角应接近90度。
4、共价键的类型
（1）σ键：
（以“头碰头”重叠形式）
a、特征：
以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的图形不变，轴对称图形。
b、种类：
s-sσ键 s-pσ键 p-pσ键
（2）π键：
（以“肩并肩”重叠形式）
特征：
每个π键的电子云有两块组成，分别位于有两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。
说明：
a、σ键比π键强度大，π键易断裂。
例如：
烯烃比烷烃活泼。
b、只有当两原子之间形成重键的时候才会出现π键；原子间多重健中只有一个σ键其它均为π键。
5、共价键的形成条件
一般非金属元素的原子之间通过共价键结合。
如非金属气态氢化物、水、酸、非金属氧化物等物质中的元素都以共价键结合。
共价键存在于非金属单质、共价化合物中，也可存在于离子化合物中（例如，氢氧化钠、过氧化钠、硫酸钾等）。
说明:
①电负性相同或相差很小的非金属元素原子之间形成共价键。
②一般成键原子有未成对电子（自旋相反）。
③成键原子的原子轨道在空间重叠。
P29：
科学探究
1
2
3
乙烷：
7个σ键 乙烯：
5个σ键一个π键 乙炔：
3个σ键两个π键
知识点二：
键参数
１、键能
①概念：
气态基态原子形成１mol化学键所释放出的最低能量。
通常取正值。
②单位：
kJ/mol
说明：
键能越大，形成化学键放出的能量越大，化学键越稳定；含有该化学键的分子越稳定。
例如：
氢化物的稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI
２、键长
①概念：
形成共价键的两原子间的核间距
②单位：
１pm（１pm＝10-12m）
说明：
键长越短，共价键越牢固，形成的物质越稳定
3、键角：
多原子分子中的两个共价键之间的夹角。
例如：
CO2 结构为Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，键角为180°；为直线形分子。
H2O 键角105°；Ｖ形
CH4 键角109°28′；正四面体
注意：
键能、键长、键角是共价键的三个参数
键能、键长决定了共价键的稳定性；键长、键角决定了分子的空间构型。
知识点三：
等电子原理
等电子体概念：
原子数相同，价电子数也相同的微粒，组成原子的核外电子总数不一定相等。
如：
CO和N2，CH4和NH4+
说明：
等电子体结构相似、性质相似。
【规律方法指导】
一、离子键与共价键的比较
注意：
a、离子化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键
b、共价化合物中一定含有共价键，一定不含有离子键
c、离子键只存在于离子化合物中，不存在共价化合物中
d、共价键可能存在于单质、离子化合物和共价化合物中
二、电子式的书写常见错误归纳
（1）漏写没有参加成键的电子对
（2）漏写或多加［ ］及错写电荷数
（3）漏标离子所带的电荷数或与化合价混淆
（4）将相同离子错误合并
（5）电子式中微粒排列错误
（6）电子（电子对）排列错误
（7）用电子式表示形成过程时错误
三、共价键强弱的判断规律
1、电子云的重叠程度不同键的强弱不同。
例如：
σ键比π键强度大。
2、原子间共用电子对越多，共价键越强。
例如：
碳碳键的键能乙烷为348kJ/mol，乙烯是
615kJ/mol，乙炔是837kJ/mol。
3、成键原子半径之和越小，共价键越强。
例如：
已知r（F）＜r（Cl）＜r（Br）＜r（I），所以有下列共价键的大小关系：
H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I
【练习1】
一、选择题
1．下列分子结构中，原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是（）（双选）
A．CH4B．PCl3C．CO2D．BF3
2．下列各组物质中，化学键的类型相同的是（）（双选）
A．CaO和MgCl2B．NH4F和NaFC．Na2O2和H2O2D．H2O和SO2
3．下列说法中正确的是（）
A．两种元素组成的分子中一定只有极性键
B．金属晶体的熔点一定比离子晶体的高
C．非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D．含有阴离子的化合物一定含有阳离子
4．下列有关σ键的说法错误的是 （ ）
A．如果电子云图象是由两个s电子重叠形成的，即形成s—sσ键
B．s电子与p电子形成s—pσ键
C．p和p不能形成σ键
D．HCl分子里含有一个s—pσ键
5．下列说法不正确的是（）
①离子化合物不可能全部由非金属元素组成；②非金属单质中一定含有共价键；③共价化合物中可能含有离子键；④离子化合物中可能含有共价键；⑤非极性键只存在于非金属的双原子单质分子里；⑥不同元素组成的多原子分子里的化学键一定都是极性键
A．①②④⑥ B．②④⑤⑥ C．①③⑤⑥ D．只有④
6．下列说法不正确的是（）
A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
B．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有一个σ键，2个π键
7．下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是
（）
A．NH4Cl
NH3↑+HCl↑B．NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
C．2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2OD．2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
8．媒体曾报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。
如图示意的是该化合物的晶体结构：
镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。
则该化合物的化学式为（）
A．MgB2B．Mg3B2
C．Mg2BD．Mg2B3
9．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：
元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径/nm
0.160
0.143
0.102
0.089
0.074
主要化合价
+2
+3
+6、-2
+2
-2
下列叙述正确的是（）
A．R的氧化物对应的水化物可能具有两性
B．L、Q形成的简单离子核外电子排布相同
C．T、Q的氢化物常温下均为无色气体
D．L、M的单质中金属键的强弱：
M＞L
10．叠氮酸（HN3）与醋酸酸性相似，下列叙述中错误的是（）
A．HN3水溶液中微粒浓度大小顺序为：
c（HN3）>c（H+）>c（N3-）>c（OH-）
B．HN3与NH3都只含有共价键
C．NaN3水溶液中离子浓度大小顺序为：
c（Na+）>c（N3-）>c（OH-）>c（H+）
D．HN3与NH3作用生成的叠氮酸铵中含离子键，无配位键
二、填空题
11．寒冬遭遇的冰雪灾害时，经常使用的一种融雪剂，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1molXY2含有54mol电子。
（1）该融雪剂的化学式是_______，该物质中化学键类型是_______，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能形成一种结构类似于CO2的三原子分子，且每个原子均达到了8e-稳定结构，该分子的结构式为_______，电子式为________，化学键类型为____________（填“离子键”、“非极性共价键”或“极性共价键”）。
（3）W是与D同主族的短周期元素，Z是第三周期金属性最强的元素，Z的单质在W的常见单质中反应时有两种产物：
不加热时生成______________，其化学键类型为__________；加热时生成______________，其化学键类型为______________，电子式为_______________。
12．为维护社会秩序，保障公共安全，确保北京奥运会及残奥会的顺利进行，北京市人民政府对257种化学品实施了管制，化学品氮化钠就是其中的一种，氮化钠（Na3N）是科学家制备的一种重要的化合物，它与水作用可产生NH3。
请回答下列问题：
（1）Na3N的电子式是___________，该化合物由________键形成。
（2）基态N3-的电子排布式为__________________________。
（3）Na3N与盐酸反应生成_____种盐，其电子式分别是_____________________。
（4）Na3N与水的反应属于_______________反应（填基本反应类型）。
（5）比较Na3N中两种粒子的半径：
r（Na+）_____r（N3-）（填“＞”、“=”或“＜”）。
13．由氧化物经氯化作用生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法，
Cl2、CCl4是常用的氯化剂。
如：
Na2O＋Cl2=2NaCl＋O2
CaO＋Cl2=CaCl2＋O2
SiO2＋2CCl4=SiCl4＋2COCl2
Cr2O3＋3CCl4=2CrCl3＋3COCl2
请回答下列问题：
（1）Cr2O3、CrCl3中Cr均为+3价，写出Cr3+的基态电子排布式；
（2）分别写出Na2O和CCl4的电子式_______________、______________。
（2）CaO晶胞如右上图所示，CaO晶体中Ca2+的配位数为。
CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为：
CaO－3 401kJ•mol-1、NaCl－786kJ•mol-1。
导致两者晶格能差异的主要原因是。
14．元素周期律是20世纪科学技术发展的重要理论依据之一。
已知A、B、C、D、E五种元素都是元素周期表中前20号元素。
A、B、C、D四种元素在元素周期表（长式）中的相对位置如下图所示，B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合，均能发生反应生成盐和水。
E元素原子序数均大于A、B、C、D元素，且不与A、B、C、D元素位于同主族。
……
A
B
C
D
根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述五种元素中电负性最大的是_______________。
（填相关元素的元素符号）
（2）请写出D的电子排布式：
______________________________________。
（3）请写出B、C的最高价氧化物的水化物相混合反应的离子方程式：
_____________________________________________________________
（4）A和E可组成离子化合物，其晶胞结构如下图所示，
阳离子位于该正方体的顶点或面心；阴离子均位于小正方体中心。
该化合物的电子式为__________________________。
【练习1参考答案】
1-5ADADDCD6-10CDAADD
11．
（1）CaCl2，离子键，
（2）
，S=C=S，
（3）Na2O，离子键，Na2O2，离子键和共价键，
12．
（1）
，离子
（2）1s22s22p6
（3）两，
，
（4）复分解
（5）<
13．
（1）1s22s22p63s23p63d3
（2）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
（3）6，CaO晶体中离子的电荷数大于NaCl
14．
（1）F
（2）1s22s22p63s23p4
（3）Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
（4）
[练习2]
高考资源网1．下列哪种物质的中心原子的最外层不是8电子结构（）
A．CO2B．NF3C．PF5D．OF2
2．下列分子结构中，原子的最外层电子满足8电子稳定结构的是 （ ）
A．SO3B．PF5C．CCl4D．NO2
3．在amol金刚石中含C—C键数为 （ ）
A．4a×6.02×1023B．a×6.02×1023
C．2a×6.02×1023D．8a×6.02×1023
4．下列物质中，既有离子键，又有非极性共价键的是（）
A．CaCl2B．Na2O2C．H2OD．NH4F
5．下列物质中不属于共价化合物的是 （ ）（双选）
A.苛性钠B.碘单质C.酒精D.葡萄糖
6．1999年曾报导合成和分离了含高能量的正离子N5＋的化合物N5AsF6，下列叙述错误的是（）
A．N5＋共有34个核外电子
B．N5＋中氮氮原子间以共用电子对结合
C．化合物N5AsF6中As化合价为+1
D．化合物N5AsF6中F化合价为-1
7．下列分子的电子式书写正确的是（）
A．氨
B．四氯化碳
C．氮
D．二氧化碳
8．某元素基态原子的最外层电子排布为ns1，当它跟卤素结合时可形成的化学键
A．一定是共价键B．一定是离子键
C．可能是共价键，也可能是离子键D．一定是极性共价键
9．下列物质中化学键类型完全相同的是（）（双选）
A．CaBr2、HCl B．MgCl2、Na2S
C．KOH、HCl D．H2O、NH3
10．下列卤化氢分子中键长最短的是 （ ）
A．HF B．HCl C．HBr D．HI
11．下列关于共价键的叙述中不正确的是（）（双选）
A．由不同元素原子形成的共价键一定是极性键
B．由同种元素的两个原子形成的双原子分子中的共价键一定是非极性键
C．单质分子中不可能含有极性键
D．当O原子与F原子形成共价键时，共用电子对偏向O原子一方
12．根据元素在元素周期表中的相对位置，判断下列化合物中，化学键极性最大的是（）
A．H2SB．H2OC．NH3D．CH4
13．在下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是（）
A．2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑
B．Mg3N2＋6H2O＝3Mg（OH）2↓＋2NH3↑
C．Cl2＋H2O＝HClO＋HCl
D．NH4Cl＋NaOH
NaCl＋NH3↑＋H2O
14．碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。
在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（）
A．①③②B．②③①
C．③①②D．②①③
15．下列说法中正确的是 （）
A．共价分子中键能越大，一定分子越稳定
B．失去电子难的原子，获得电子的能力一定强
C．在化学反应中,某元素由化合态变为游离态,该元素被还原
D．电子层结构相同的不同离子,其半径随核电荷数增多而减小
16．下列分子中，既含有极性共价键又含有非极性共价键的是（）（双选）
A．C2H2B．CO2C．H2O2D．P4
17．下列有关硼元素的叙述中，正确的是（）
A．硼原子基态电子排布式为1s22s23s1
B．三氯化硼分子中B－F键是非极性键
C．（BN）n是一种耐高温材料
D．硼元素与氢氧根结合形成的化合物是一种强碱
18．能与氢氧化钠溶液反应的原子晶体是 （ ）
A．铝B．金刚石C．硅D．二氧化硅
19．氮化硼是一种新合成的结构材料，它的一种晶体类型与金刚石相似，是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。
下列各组物质熔化时，所克服的微粒间作用力与氮化硼熔化所克服的微粒间作用力都相同的是 （）
A．硝酸钠和金刚石 B．硅晶体和水晶
C．冰和干冰 D．苯和萘
20．
（1）气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键的关系如下图所示。
请将图中，你认为是配位键的斜线上加上箭头。
（2）NH3分子的氮原子上有孤对电子，BF3可与NH3反应生成H3N·BF3。
请用电子式表示H3N·BF3的形成过程。
【练习2参考答案】
1．C2．C3．C4．B5．AB6．C7．C
8．C9．BD10．A11．CD12．B13．A
14．A15．D16．AC17．C18．D19．B
20．
（1）
（2）
【练习3】
1.下列分子的电子式书写正确的是（）
2.下列说法中正确的是（）
A.分子中键能越大，键越长，则分子越稳定
B.失电子难的原子获得电子的能力一定强
C.在化学反应中，该元素由化合态变为游离态，使元素被还原
D.电子层结构相同的不同离子，其半径随核电荷数增多而减小
3.下列物质的熔沸点高低顺序正确的是（）
A.金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅B.Cl4＞CBr4＞CCl4＞CH4
C.MgO＞H2O＞O2＞N2D.金刚石＞生铁＞钝铁＞钠
4.下列化合物中，含有离子键和非极性共价键的是（）
A.H2O2B.K2O2C.CaCl2D.FeS2
5.下列物质在溶于水和熔化时，破坏的作用力完全相同的是（）
A.干冰B.KOHC.NaHSO4D.冰醋酸
6.从实验测得不同物质中O—O之间的键长、键能的数据为：
O—O键
数据
O2
键长/10-12m
149
128
121
112
键能/kJ·mol-1
x
y
z=494
w=628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w＞z＞y＞x。
该规律性是（）
A.成键时电子数越多，键能越大B.键长越长，键能越大
C.成键所用的电子数越少，键能越大D.成键时电子对越偏移，键能越大
7.物质的下列性质不能用键能来解释的是（）
A.氮气的化学性质没有氯气活泼B.铝的硬度比镁高
C.金刚石的熔点比晶体硅高D.常温下溴呈液态，碘呈固态
8.1999年美国《科学》杂志报道，在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功地制得了原子晶体CO2，下列有关该物质的推断中正确的是（）
A.该原子晶体中含CO2分子B.该原子晶体易汽化，可用作制冷材料
C.该原子晶体有很高的熔点、沸点D.该原子晶体硬度大，可作耐磨材料
9.下列各分子中，所有原子都满足最外层8电子结构的是（）
A.H2OB.BF3C.CCl4D.PCl5
10.在下列有关晶体的叙述中错误的是（）
A.离子晶体中，一定存在离子键B.原子晶体中，只存在共价键
C.金属晶体的熔沸点均很高D.离子晶体中可能有共价键
11.氮化硼（BN）是一种新型结构材料，具有超硬、耐磨、耐高温等优良特性，下列各组物质熔化时，所克服的微粒间作用力与氮化硼熔化时克服的微粒间作用力都相同的是（）
A.硝酸钠和金刚石B.晶体硅和水晶
C.冰和干冰D.苯和萘
12.氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是_____________晶体。
试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较，硬度更大的应该是_____________晶体，熔点较低的应是_____________晶体。
13.（2006四川高考理综，7）下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用力属于同种类型的是（）
A.液溴和苯分别受热变为气体B.干冰和氯化铵分别受热变为气体
C.二氧化硅和铁分别受热熔化D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中
14.（2006天津高考理综，7）下列说法正确的是（）
A.用乙醇或CCl4提取碘水中的碘单质
B.NaCl和SiC晶体熔化时，克服粒子间作用力类型相同
C.24Mg32S晶体中电子总数与中子总数之比为1∶1
D.H2S与SiF4分子中各原子最外层都满足8电子结构
15.（2005辽宁高考，26）在下列分子中，电子总数最少的是（）
A.H2SB.O2C.COD.NO
16.（2005广东高考，5）下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是（）
A.NH4Cl
NH3↑+HClB.NH3+CO2+H2O====NH4HCO3
C.2NaOH+Cl2====NaCl+NaClO+H2OD.2Na2O2+2CO2====Na2CO3+O2
【练习3答案】
1、D2、D3、BC4、B5、B
6、A7、D8、CD9、C10、C
11、B
12、原子氮化碳金刚石
13、A14、C15、C16、：
D
升级会员 