学年高一化学必修2讲义第2章 化学键 化学反应与能量 第1节 第1课时.docx

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学年高一化学必修2讲义第2章化学键化学反应与能量第1节第1课时

第1节　化学键与化学反应

第1课时　化学键与化学反应中的物质变化

[目标导航]　1.了解化学键的定义。

2.了解共价键和离子键的定义及形成过程。

3.了解化学反应变化的实质，学会从微观角度认识化学反应。

一、化学键

化学键与物质变化

（1）化学键的概念：

相邻原子间的强相互作用称为化学键。

（2）化学键的分类：

化学键包括共价键、离子键等。

（3）化学反应中物质变化的实质：

旧化学键断裂和新化学键形成。

【议一议】

1．任何物质内部都存在化学键吗？

答案　不一定，如稀有气体元素的原子都具有稳定的电子层结构，所以稀有气体元素的原子间不存在化学键。

2．存在化学键的物质一定是化合物吗？

答案　不一定。

存在化学键的物质可能是单质，也可能是化合物。

3．有化学键的断裂或形成就一定是化学反应吗？

举例说明。

答案　不一定，化学反应物质变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。

只有化学键的断裂，没有化学键的形成不是化学变化；只有化学键的形成，没有化学键的断裂也不是化学变化。

如NaCl溶于水发生电离：

NaCl===Na＋＋Cl－，NaCl中的离子键发生断裂，但没有新化学键的形成，因此不属于化学变化。

二、化学键的类型

1．共价键

（1）形成过程

如HCl分子的形成过程如图：

①H原子需获得1个电子达到稳定结构，Cl原子需获得1个电子达到稳定结构。

②H原子和Cl原子各提供1个电子组成1对共用电子，使两原子最外电子层都达到稳定结构并产生强烈的相互作用，从而形成了HCl分子。

（2）概念：

原子间通过共用电子形成的化学键。

（3）构成微粒：

原子。

（4）成键元素：

一般情况下，非金属元素原子间形成共价键。

（5）共价键的存在

①除稀有气体外的分子内存在共价键；

②有些由原子构成的物质，如碳原子通过共价键直接形成金刚石。

2．离子键

（1）形成过程

如NaCl的形成过程如图：

①Cl原子获得1个电子达到8电子稳定结构而形成Cl－，Na原子失去1个电子达到8电子稳定结构而形成Na＋。

②Na原子最外层的一个电子转移到Cl原子最外层上，形成带正电荷的Na＋和带负电荷的Cl－，带相反电荷的两种离子通过静电作用形成稳定的化合物。

（2）概念：

阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。

（3）构成微粒：

阴离子和阳离子。

（4）成键元素：

一般情况下，活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子间易形成离子键。

【议一议】

1．离子键的实质是静电作用，形成离子键的静电作用指的只是阴、阳离子间的静电吸引吗？

答案　形成离子键的静电作用包括阴、阳离子之间的静电吸引，也包括电子和电子、原子核和原子核之间存在的静电排斥作用，当静电吸引与静电排斥作用达到平衡时，便形成离子键。

2．哪些元素的原子间一般形成共价键？

哪些元素的原子间一般形成离子键？

答案　一般情况下，活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子间易形成离子键，如第ⅠA族、第ⅡA族中的金属元素与第ⅥA族、第ⅦA族中的非金属元素化合时易形成离子键。

非金属元素原子间形成共价键。

3．由金属元素和非金属元素形成的化学键一定是离子键吗？

答案　不一定，活泼金属与活泼非金属能形成离子键，如NaF、NaCl、KI等；有些金属元素与非金属元素形成的化合物内却是共价键，如AlCl3中存在的是共价键，而不是离子键。

4．仅由非金属元素组成的化合物中一定不含离子键吗？

答案　不一定，如NH4NO3等铵盐中NH

与NO

之间以离子键结合。

三、化学键与化合物类型及物质性质的关系

1．离子化合物与共价化合物

化合物类型

离子化合物

共价化合物

概念

含有离子键的化合物

只含共价键的化合物

化学键类型

一定存在离子键，可能存在共价键

只有共价键，没有离子键

构成粒子

阴、阳离子

原子

粒子间的作用

离子键

共价键

存在物质

强碱、绝大多数盐、活泼金属氧化物、其他类物质如Na2O2、NaH等

酸、弱碱、非金属氢化物、非金属化合物、极少数盐等

导电性

固态不导电，熔融或溶于水后导电

熔融态不导电，部分溶于水导电

熔、沸点

较高，通常为固态

差异较大（部分很高、多数较低）

2.化学键与物质性质的关系

（1）对物质物理性质的影响

①金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，是因为破坏其中的共价键时需消耗很多的能量。

②NaCl等部分离子化合物熔化时破坏其中的离子键，需要消耗较多的能量，所以NaCl熔点较高。

（2）对化学性质的影响

N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。

【议一议】

1．离子化合物中只含有离子键吗？

共价化合物中只含有共价键吗？

答案　离子化合物中可能只含有离子键，也可能既含有离子键，又含有共价键。

共价化合物中只含有共价键，不可能含有离子键。

2．含有共价键的化合物一定是共价化合物吗？

答案　不一定。

只含共价键的化合物一定是共价化合物，含有共价键的化合物也可能是离子化合物，如NaOH是既含有离子键，又含有共价键的离子化合物。

3．仅由非金属元素构成的化合物一定是共价化合物吗？

金属元素与非金属元素化合一定形成离子化合物吗？

答案　不一定，如NH4NO3等铵盐中NH

与NO

之间以离子键结合，所以铵盐属于离子化合物。

不一定，如AlCl3等少数由金属元素与非金属元素形成的化合物是共价化合物。

一、化学键及其类型

1．化学键的含义

化学键概念中的关键字：

“相邻”“原子间”“强相互作用”少任何一个都不完整、不严密。

（1）化学键是“原子”间的相互作用。

这里所说的原子是广义上的原子，既包括中性原子，也包括带电原子或原子团（即离子）。

（2）化学键是“相邻”原子间的相互作用。

化学键不是“任何”原子间的相互作用，如水分子中的化学键只是指水分子内氢原子与氧原子之间的相互作用（相互作用强），而不是水分子内两个氢原子之间的相互作用（相互作用弱）。

（3）化学键是相邻原子间的“强”相互作用。

物质内不相邻的原子间的相互作用一般不强烈，这种相互作用不是化学键。

分子之间的相互作用较弱，不属于化学键。

稀有气体原子均已达到稳定结构，其原子间的相互作用微弱，也不能形成化学键。

（4）“相互作用”不能只理解为“相互吸引”。

相互作用既包括相互吸引，也包括相互排斥，是二者的平衡。

2．离子键与共价键比较

化学键类型

共价键

离子键

概念

原子间通过共用电子形成的化学键

阴、阳离子间通过静电作用形成的化学键

成键微粒

原子

阴离子、阳离子

相互作用

（成键实质）

共用电子对与两原子核间的相互作用

阴、阳离子间的静电作用（引力和斥力）

成键方式

原子通过形成共用电子达到稳定结构

原子通过得失电子达到稳定结构

成键元素

（成键条件）

一般是非金属元素原子之间；某些金属元素与非金属元素（不活泼金属与不活泼非金属）原子之间

活泼金属元素与活泼非金属元素易形成离子键。

如第ⅠA族、第ⅡA族的金属元素与第ⅥA族、第ⅦA族的非金属元素之间

形成物质

非金属单质（稀有气体除外）；共价化合物及复杂的离子化合物

离子化合物：

大部分盐、强碱、活泼金属氧化物、其他类物质如Na2O2、NaH等

实例

O2、CO2、金刚石、H2O2、H2SO4、NaOH、Na2CO3、Na2O2等

NaCl、Na2CO3、NaOH等

【例1】　下列说法不正确的是（　　）

A．阴、阳离子结合成化合物的静电作用，属于离子键

B．原子之间通过共用电子对所形成的化学键，叫做共价键

C．化学键指的是相邻原子间的强烈的相互作用

D．只有活泼金属与活泼非金属原子间才能形成离子键

解析　本题考查了化学键、离子键、共价键的概念。

化学键的概念中有两点必须注意：

一个是“相邻原子间”，一个是“强相互作用”。

当阴、阳离子间形成离子键时，不但有这两种离子的静电吸引作用，而且也存在两种离子的核外电子之间、两种离子的原子核之间的排斥作用，形成了吸引与排斥的平衡。

D选项非金属元素的原子间也能形成离子键，如铵盐。

答案　D

【易错提醒】　

（1）形成离子键的阴、阳离子之间不仅存在静电引力，还存在静电斥力。

（2）不是所有的物质中都存在化学键，稀有气体中不含有化学键。

（3）由金属元素和非金属元素形成的化合物不一定含有离子键（或不一定是离子化合物）。

如BeCl2、AlCl3等含有共价键，是共价化合物。

（4）只由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物（可能含有离子键），如NH4H、NH4NO3中含有离子键，属于离子化合物。

（5）由阳离子和阴离子结合生成的化合物不一定是离子化合物，如H＋＋OH－===H2O、H＋＋CH3COO－===CH3COOH等，反应产物均是共价化合物。

（6）由两种共价化合物结合生成的化合物不一定是共价化合物。

如NH3＋HCl===NH4Cl，NH4Cl为离子化合物。

（7）同族能形成离子键的元素是H与Li、Na、K等碱金属，LiH、NaH和KH中均存在离子键。

变式训练1　下列各组物质中，化学键类型相同的是（　　）

A．NH4Cl和HNO3B．Na2O和Na2O2

C．CaF2和Na2SD．NaOH和HCl

答案　C

解析　NH4Cl、NaOH、Na2O2中含离子键和共价键，HNO3、HCl中只含共价键，Na2O、CaF2、Na2S只含离子键，C项化合物中均只含离子键。

【方法规律】　判断化学键的类型的方法

（1）从物质的组成元素判断：

活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子一般形成离子键，少数金属元素原子与非金属元素原子化合形成共价键，如AlCl3、BeCl2等化合物中含有共价键；非金属元素原子间以共价键结合。

（2）从物质的类型判断：

化学键类别

物质类别

实例

无化学键

稀有气体

He、Ne、Ar、Kr、Xe

只含有共价键

非金属单质

Si、C60、O2、金刚石等

共价化合物

非金属氢化物如H2S、非金属氧化物如CO2、含氧酸如HNO3、多数有机物如CH3OH、极少数盐（两种元素）如AlCl3、BeCl2等、其他非金属化合物如CS2等

只含有离子键

离子化合物

多数金属卤化物、活泼金属硫化物或氢化物，如MgCl2、Na2S、NaH等；活泼金属氧化物，如CaO等

含有离子键和共价键

离子化合物

强碱：

NaOH、Ba（OH）2等；活泼金属过氧化物：

CaO2、Na2O2等；铵盐：

NH4Cl等；多数含氧酸盐：

KNO3等

（3）记住一些特殊物质的化学键类型：

如AlCl3、BeCl2等含有共价键，铵盐、NH4H、Na2O2、CaO2、Na2S2等既有离子键，又有共价键。

二、离子化合物与共价化合物的判断

1．判断离子化合物和共价化合物常见方法

（1）由化学键类型判断

只含有共价键的化合物是共价化合物，只含离子键或既含离子键又含共价键的化合物是离子化合物。

（2）由化合物类型判断

①活泼金属的氧化物（或过氧化物和氢化物）、强碱和大多数盐（少数盐如AlCl3、BeCl2等除外）属于离子化合物；

②非金属氧化物、非金属氢化物、含氧酸、多数有机物、少数盐（如AlCl3、BeCl2等）属于共价化合物。

（3）由化合物性质判断

熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物，熔融状态下不能导电的化合物一定是共价化合物；只根据化合物溶于水时能导电，不能确定化合物是离子化合物，还是共价化合物。

（4）由组成元素判断

一般含金属元素或NH

的化合物是离子化合物（AlCl3、BeCl2等少数除外），如NH4H、NH4HCO3、Ca（OH）2、KClO3等；只由非金属元素原子构成的化合物（铵盐等除外）属于共价化合物。

2．化学键和化合物关系的“一定”和“不一定”

（1）“一定”

①离子化合物中一定含有离子键；

②含有离子键的化合物一定是离子化合物（一定不是共价化合物）；

③共价化合物中一定不含离子键（一定含有共价键）；

④只含有共价键的化合物一定是共价化合物（一定不是离子化合物）。

（2）“不一定”

①离子化合物中不一定含有共价键；

②金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，如AlCl3是共价化合物；

③含有共价键的化合物不一定是共价化合物；

④只含非金属元素的化合物不一定是共价化合物，如铵盐是离子化合物。

【例2】　下列物质中属于含共价键的离子化合物的是（　　）

A．H2SB．NH4NO3

C．K2SD．MgCl2

解析　H2S分中含有两个H—S共价键；NH4NO3中NH

与NO

之间以离子键结合，其中NH

中N原子与H原子之间及NO

中N原子与O原子之间都是以共价键结合；K2S中两个K＋分别与S2－间以离子键结合；MgCl2中Mg2＋与两个Cl－之间分别以离子键结合。

H2S是共价化合物，NH4NO3、K2S、MgCl2是离子化合物。

答案　B

【知识归纳】　化学键与物质类别的关系

物质

【易错警示】　

（1）共价键一般在非金属元素之间形成，但有些金属元素与非金属元素间也可以形成共价键，如AlCl3中存在共价键，而不存在离子键。

（2）非金属元素原子间也可能形成离子键，如铵盐中存在离子键，但两个非金属元素的原子间一定形成共价键。

变式训练2　下列有关化学键的叙述正确的是（　　）

A．离子化合物中一定有离子键

B．含有共价键的化合物一定是共价化合物

C．非金属元素组成的化合物中只含共价键

D．单质分子中都存在化学键

答案　A

解析　A正确，离子化合物的定义就是含有离子键的化合物；B不正确，只含有共价键的化合物，才是共价化合物；C不正确，非金属元素组成的化合物中也可能既含共价键，又含离子键，如NH4Cl中NH

与Cl－之间以离子键结合，N与H之间以共价键结合；D不正确，稀有气体单质中不含有共价键。

三、化学键与物质的性质及其变化

1．化学反应过程中一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成。

2．离子化合物溶于水或熔化时发生电离，离子键被破坏。

如NaHSO4熔化时电离出Na＋、HSO

，只破坏离子键；NaHSO4溶于水时电离出Na＋、H＋、SO

，破坏离子键和一部分共价键。

3．属于电解质的共价化合物溶于水后发生电离，破坏共价键，熔化至液态时不破坏共价键（若不分解），如HCl、HNO3等；属于非电解质的共价化合物溶于水后（若不与水反应）不破坏共价键，熔化至液态时不破坏共价键（若不分解），如酒精等。

4．物质熔化时是否有化学键的破坏，关键看构成物质的微粒。

由分子构成的物质不破坏共价键；由原子直接构成的单质或化合物（如金刚石、二氧化硅）熔化过程中破坏共价键。

【例3】　下列物质的变化过程中，有共价键明显被破坏的是（　　）

A．I2升华B．NaCl颗粒被粉碎

C．冰融化D．HCl溶于水得到盐酸

解析　HCl分子中存在H—Cl共价键，溶于水后得到盐酸，HCl分子变成了H＋和Cl－，溶液中不再存在HCl分子。

答案　D

【方法总结】　先判断物质中所含化学键的类型，再根据物质的变化来判断。

变式训练3　下列变化不属于化学变化的是（　　）

A．NH4Cl受热分解

B．石墨在高温下转化为金刚石

C．NaCl熔化

D．五氧化二磷吸水

答案　C

解析　NH4Cl受热分解破坏离子键及NH

中的一个N—H共价键，形成HCl中的Cl—H键，属于化学变化；石墨和金刚石中碳原子之间存在共价键，二者转化必需破坏石墨中的碳碳键，形成金刚石中的碳碳键，属于化学变化；NaCl熔化只破坏离子键而无新化学键形成，不属于化学变化；五氧化二磷吸水与水发生反应，生成磷酸，破坏旧共价键，形成新共价键，属于化学变化。

【解题感悟】　只有旧化学键的断裂，而没有新化学键的形成的变化不属于化学变化，离子化合物溶于水或熔化条件下的电离不是化学变化。

1．下列关于共价键的说法正确的是（　　）

A．金属原子在化学反应中只能失去电子，因而不能形成共价键

B．由共价键形成的分子不一定是化合物分子

C．离子化合物中不可能含有共价键，共价化合物中不可能含有离子键

D．共价键只能在不同种原子之间形成

答案　B

解析　某些金属原子可以与非金属原子形成共价键，如AlCl3，A不正确；由共价键形成的分子也可能是单质分子，如N2，B正确；在共价化合物中，各原子均靠共用电子相结合，不存在离子键，但离子化合物中可以只含离子键，也可以既含离子键，又含共价键，如NH4Cl,C不正确；共价键也可以在同种原子之间，如金刚石，D不正确。

2．下列关于化学键的叙述正确的是（　　）

A．阴、阳离子通过静电吸引形成的强烈相互作用

B．仅由非金属元素组成的物质中一定不含离子键

C．金属元素和非金属元素化合时，不一定形成离子键

D．只有活泼金属与活泼非金属之间才能形成离子键

答案　C

3．请根据下面信息，判断下列叙述中正确的是（　　）

H2O

A．1molH2O分解为H2与O2需吸收930kJ热量

B．H2与O2反应生成1molH2O放出930kJ热量

C．2molH的能量小于1molH2的能量

D．2molH结合成1molH2放出436kJ的热量

答案　D

解析　由反应方程式H2（g）＋1/2O2（g）===H2O　ΔH＝436kJ·mol－1＋249kJ·mol－1－930kJ·mol－1＝－245kJ·mol可知，分解1mol水需要吸收245kJ的能量，生成1mol水时放热245kJ，A、B错误；1molH2生成2molH吸放436kJ能量，反之2molH结合生成1molH2放出436kJ能量，C错误；D正确。

4．下列原子序数所表示的两种元素，能形成AB2型离子化合物的是（　　）

A．6和8B．11和13

C．11和16D．12和17

答案　D

解析　6和8号元素分别为C和O，C和O元素不能形成离子键；11和13号元素分别为Na和Al元素，两种金属元素不可能形成离子键；16号元素为S元素，S和Na能形成离子化合物Na2S，Na2S不为AB2型离子化合物；12号和17号元素分别为Mg和Cl元素，它们能形成MgCl2，MgCl2为AB2型离子化合物。

5．现有如下说法：

①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合；

②金属和非金属化合一定形成离子键；

③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引；

④根据电离方程式HCl===H＋＋Cl－可判断HCl分子里存在离子键；

⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程。

上述说法正确的是（　　）

A．①②⑤正确B．都不正确

C．④正确，其他不正确D．仅①不正确

答案　B

解析　水中存在分子内的H、O原子之间的相互作用，但也存在分子间的H、O原子间的相互作用，而化学键只指分子内相邻原子间强烈的相互作用，①不正确；只有活泼金属和活泼非金属化合时，才可形成离子键，②不正确；在离子化合物中，阴、阳离子间通过静电作用形成离子键，静电作用不单指相互吸引，还有相互排斥，③不正确；HCl属于共价化合物，分子中不存在离子，分子中没有离子键，④不正确；化学反应的本质是旧键断裂、新键形成的过程，但HCl中存在的是共价键而非离子键，⑤不正确。

6．下列物质中：

①O2、②金刚石、③NaBr、④H2SO4、⑤Na2CO3、⑥NH4Cl、⑦NaHSO4、⑧Ar、⑨Na2O2、⑩NaOH、⑪CaCl2。

（1）只含有共价键的是________（填序号，下同）；只含有离子键的是________；既含有离子键又含有共价键的是________；不存在化学键的是________。

（2）属于共价化合物的是________；属于离子化合物的是________。

（3）Na2O2中阴、阳离子个数比是________。

（4）将NaHSO4溶于水，破坏了________（填化学键类型，下同），将NaHSO4熔化破坏了________，写出NaHSO4溶于水的电离方程式__________________________________。

（5）下列变化中：

①I2升华，②NaOH熔化，③H2SO4溶于水，④NaCl溶于水，⑤冰融化，⑥加热NH4Cl。

未发生化学键破坏的是________；仅发生离子键破坏的是________；仅发生共价键破坏的是________。

答案　

（1）①②④　③⑪　⑤⑥⑦⑨⑩　⑧

（2）④　③⑤⑥⑦⑨⑩⑪　（3）1∶2

（4）离子键、共价键　离子键　NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO

　（5）①⑤　②④　③

解析　

（1）和

（2），O2、金刚石中只含有共价键，是单质；H2SO4中只含有共价键，是共价化合物；NaBr、CaCl2中只含有离子键，是离子化合物；Na2CO3、NH4Cl、NaHSO4、Na2O2、NaOH中既含有离子键，又含有共价键，是离子化合物；稀有气体Ar原子最外层达到了稳定结构，Ar气体中不能形成化学键。

（3）Na2O2中的阳离子为Na＋，阴离子为O

，阴、阳离子个数比是1∶2。

（4）NaHSO4溶于水，Na＋与HSO

之间的离子键被破坏，HSO

中“H”与“SO4”之间的共价键也受到破坏。

（5）I2升华、冰融化是发生物理变化，I2、H2O分子仍然存在，没有破坏共价键；NaOH熔化、H2SO4溶于水、NaCl溶于水均发生化学键的破坏，但NaOH熔化时O—H共价键未被破坏；NH4Cl受热分解既破坏了离子键，又破坏了部分共价键。

分层训练

[基础过关]

题组1　离子键和共价键及其判断

1．下列叙述正确的是（　　）

A．NaHCO3、CH3COONa均含有离子键和共价键

B．Ca（OH）2、CaCl2固体中均存在两类不同的化学键

C．液氯和氯气中存在不同类型的化学键

D．氧气和金刚石中存在不同类型的化学键

答案　A

解析　NaHCO3中Na＋与HCO

之间、CH3COONa中Na＋与CH3COO－之间都以离子键结合，HCO

和CH3COO－离子内含有共价键，A正确；Ca（OH）2中Ca2＋与OH－之间存在离子键，O与H之间存在共价键，CaCl2中两个Cl－与Ca2＋以离子键结合，B不正确；液氯和氯气的构成微粒都是Cl2，Cl2中存在共价键，C不正确；O2中两个O原子之间以共价键结合，金刚石中碳原子间以共价键结合，D不正确。

2．下列叙述不正确的是（　　）

A．活泼金属与活泼非金属化合时，能形成离子键

B．阴、阳离子通过静电引力所形成的化学键叫做离子键

C．离子所带电荷的符号和数目与原子成键时得失电子有关

D．阳离子半径比相应的原子半径小，而阴离子半径比相应的原子半径大

答案　B

解析　活泼金属元素与活泼非金属元素之间一般形成离子键，故A项正确；人们把带相反电荷的离子之间的相互作用称为离子键，B项错；由离子的形成过程易知C项正确；失去电子→形成阳离子→半径减小，得到电子→形成阴离子→半径增大，故D项正确。

3．下列各组元素既能形成离子键，又能形成共价键的是（　　）

①C、H、O　②K、Mg、Cl　③N、Cl、H　④H、Na、S

A．①④B．②③

C．③④D．①②

答案　C

解析　一般金属元素原子与非金属元素原子之间形成离子键，非金属元素原子之间形成共价键，但非金属元素原子也可以形成离子键。

①组只能形成共价键；②组为ⅠA族、ⅡA族的金属元素和氯元素，只能形成离子键；③组中既可形成共价键，如HCl、NH3等，又可形成离子键，如NH4Cl；④组中既可形成