第四节 化学键.docx

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第四节化学键

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教学内容：

第四节化学键

【基础知识精讲】

1.离子键

使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫做离子键。

从下列几个方面掌握离子键：

（1）成键的微粒：

阴离子和阳离子。

（2）键的本质：

阴离子和阳离子之间的静电作用。

（3）键的形成条件：

（4）成键的主要原因：

①原子容易相互得、失电子形成阴、阳离；②离子间的吸引和排斥达到平衡；③成键后体系的能量降低。

（5）通过离子键形成的化合物均为离子化合物，如强碱、大多数盐以及典型的金属氧化物等。

（6）离子键的强弱及其意义：

①影响离子键强弱的因素有：

离子的半径和电荷，即离子半径越小，带电荷越多，阴、阳离子间的作用就越强。

②强弱与性质的关系：

影响该离子化合物的熔点、沸点和溶解性等。

例如：

r（Na+）＜r（K+），所以离子键NaCl较KCl强，熔点NaCl比KCl高；又如Al2O3和MgO，它们均由半径小、高电荷（Al3+、Mg2+、O2-）的离子构成，离子键很强，所以它们均为高熔点物质，常用作耐火材料。

（7）电子式；

用来表示原子、离子或分子的一种化学符号。

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：

硫原子：

钾原子：

K×氖原子：

②阴离子的电子式：

不但要画出最外层电子数，而且还应用括号“［］”括起来，并也要在右上角标“n-”电荷字样。

例如：

氧离子：

氟离子：

③阳离子的电子式：

不要求画出离子最外层电子数，只要在元素符号右上角标出“n+”电荷字样。

例如：

钠离子：

Na+镁离子：

Mg2+钡离子：

Ba2+

④原子团的电子式：

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：

⑤离子化合物的电子式：

由阴、阳离子的电子式组成，但对相同的离子不得合并。

例如：

⑥离子键形成的表示法：

（8）书写离子化合物的电子式的方法：

①每个离子都要独写，如

②在阳离子元素符号的外面不需再写出新成为最外层的8个电子，而应在右上角注明阳离子所带的正电荷数。

如镁离子Mg2+。

③在阴离子元素符号的周围应用小黑点画其最外层的8个电子（H-最外层2个电子），并用方括号跟阳离子隔开，再在括号外的右上角注明阴离子所带的负电荷数。

如溴离子

。

④离子的电荷数要注意与化合价相区别。

如

⑤离子要标出离子电荷数，阴离子、原子团要加括号。

如

2.共价键

原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。

从下面几个方面掌握共价键：

（1）成键的微粒：

一般为非金属原子（相同或不相同）。

（2）键的本质：

原子间通过共用电子对（即电子云重叠）产生的强烈作用。

（3）键的形成条件：

一般是非金属元素之间，且成键的原子最外层电子未达到饱和状态，则在两原子之间通过形成共用电子对成键。

（4）键能：

分子中所含键的键能越大，分子越稳定。

（反应物总键能-生成物总键能）＞0，反应吸热。

（反应物总键能）-生成物总键能＜0，反应放热。

（5）共价键形成的表示方法：

3.化学键

相邻的原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键。

（1）离子键、共价键的比较：

离子键

共价键

概念

阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键。

原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的化学键。

成键微粒

离子

原子

相互作用的实质

阴、阳离子间的电性作用

共用电子（电子云重叠）对两原子核产生的电性作用。

形成条件

活泼金属（如K、Na、Ca等）跟活泼非金属（如Cl、Br、O等）化合时形成离子键。

非金属元素形成的单质或化合物形成共价键。

实例

CaCl2、Na2O2、NaOH、NaH

Cl2、CCl4、H2O、HF、HNO3

（2）化学反应的本质：

一个化学反应的过程，本质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。

（3）化学键的存在：

①构成稀有气体的单质分子，由于原子已构成稳定结构，在这些单原子分子中不存在化学键。

②在多原子单质分子中存在共价键，如CC2、I2、O3等。

③在多原子化合物分子中存在共价键，如HCl、H2O2、H2SO4等。

④在离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键。

如K2O2、NaOH、NH4Cl等离子化合物中既有离子键又有共价键。

⑤在共价化合物中一定不存在离子键。

⑥离子化合物不一定都由金属元素和非金属元素组成。

例如NH4Cl、NH4NO3等离子化合物中不含金属元素，只含非金属元素。

【重点难点解析】

重点：

离子键，共价键。

难点：

化学键的概念，化学反应的本质。

1.比较原子半径和离子半径大小的规律。

（1）电子层数越多，半径越大；电子层数越少，半径越小。

如F＜Cl＜Br＜I;Li+＜Na+＜K+＜Rb+。

（2）对于电子层结构相同的离子，核电荷多的半径小；核电荷数少的半径大。

如S2-＞Cl-＞K+＞Ca2+。

但注意，稀有元素原子半径一般比同周期相邻的非金属元素原子的半径大。

（3）对于同种元素的各种微粒，核外电子数越多，半径越大；核外电子数越少，半径越小。

如：

Cl-＞Cl,Fe＞Fe2+＞Fe3+,H-＞H＞H+。

例题A+、B2+、C-、D2-四种离子具有相同的电子层结构。

现有以下排列顺序：

①B2+＞A+＞C-＞D2-；②C-＞D2-＞A+＞B2+；③B2+＞A+＞D2-＞C-；④D2-＞C-＞A+＞B2+。

四种离子的半径由大到小以及四种元素原子序数由大到小的顺序分别是（）

A.①④B.④①C.②③D.③②

解析根据规律2，微粒结构相同的A+、B2+、C-、D2-离子，因核电荷数由多到少的顺序为B2+＞A+＞C-＞D2-，故微粒半径由大到小的顺序为D2-＞C-＞A+＞B2+。

答案为B。

点评本题主要运用比较微粒半径的大小规律：

相同电子层结构的原子或离子核电荷数越大，半径越小。

2.学习离子键时应注意哪些问题?

（1）正确理解离子键中静电作用的涵义

①静电作用包括阴、阳离子间的静电吸引作用和电子之间、原子核之间的静电排斥作用，当阴、阳离子接近到某一定距离时，吸引和排斥作用达到平衡，于是阴、阳离子间就形成了稳定的离子键。

②由于离子键是静电吸引与静电排斥的平衡，所以阴、阳离子间既不能离得太远，又不能靠得太近，当离子化合物被熔化或溶解于水时，离子键即遭到破坏，这时离子可以自由移动。

（2）了解离子键的成键原因

（3）了解离子的结构特征

离子的结构特征包括离子的电荷，离子的电子层结构和离子的半径三层含义。

①离子的电荷

离子是带电荷的原子或原子团，离子所带的电荷和数目与原子成键时得失电子数有关，如氯气跟镁反应生成氯化镁，每个镁原子失去2个电子形成Mg2+，每个氯原子得到1个电子形成Cl-

②离子的电子层结构

主族元素形成的离子的电子层一般是饱和的（即各层电子数只为2，8，18等值），如Li+,Be2+,H-等离子最外层是2个电子；Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Al3+、S2-、F-、Cl-等离子最外层是8个电子。

③离子半径

不论是原子半径还是离子半径，都与它们的原子核对核外电子的吸引力及电子间相互排斥力的相对大小有关，一般只需考虑核电荷数、核外电子排布情况，具体规律可参见前面章节的有关内容。

（4）了解离子键的强弱与其性质的关系

①影响离子键的强弱的因素有离子的电荷和离子的半径。

一般地，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键就越强。

②离子键的强弱影响该离子化合物的熔沸点，溶解性等。

如在氯化钠和氯化钾中，前者离子键较后者强，所以氯化钠的熔点比氯化钾的高

3.学习共价键应注意哪些问题?

（1）了解共价键的形成原因

非金属原子最外层电子未达到饱和状态，使非金属元素间有相互共用电子结合的倾向，从而形成共价键。

（2）了解共价键的三个键参数的作用

①键长：

在分子中，成键原子的核间平均距离。

成键原子的半径越大，形成的共价键的键长越长，一般地，键长越短，形成的共价键越牢固，含有该键的分子就越稳定。

②键能：

拆开1mol化学键所需的能量。

一般地，键能越大，表示形成的共价键越牢固，含有该键的分子也越稳定。

③键角：

在分子中，键与键间的夹角。

键角影响分子的空间构型和分子的极性。

4.各类微粒的电子式的书写

类别

书写规则

实例

原子

只需将原子的最外层电子用·或×表示在原子的周围（但应注意电子的成对情况）

离子

金属阳离子或H+的符号即其电子式；非金属的离子的电子式应注意得到电子情况，打中括号，标电荷等；复杂的离子要分析电子得失或电子转移情况来写电子式。

气态

单质

根据共用电子的情况分析，正确写出电子式

化合物

先判断化合物是离子化合物还是共价化合物，再分析化合物中原子间电子转移的情况，最后正确写出电子式。

（要记牢）

表示形成过程

例1下列说法中正确的是（）

A.分子中键能越大，键长越长，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.电子层结构相同的离子，其半径随着核电荷数的增加而减小

D.在化学变化中，某元素由化合态变为游离态，该元素一定被还原

解析对于有关概念正误判断型的选择题，其基本解法有两种，一是运用正确的规律或概念去比较看是否有错误；二是列举法，按其说法举一个正例或举一个反例证实或反证其正误。

对A项，分子中键能越大，键长应越短，A项错误。

对B项，失电子难的原子，得电子能力不一定强，如ⅣA族元素的原子得、失电子的能力都难，B项错误。

对D项，化学反应中，元素从化合态变为游离态，该元素不一定被还原，如HCl中氯元素从化合态变为游离态（Cl2）时，是被氧化，D项错误。

故本题答案为C。

例2下列电子式中，正确的是（）

解析N2的电子式应为

，A项中3对共用电子表示有误。

NH+4的电子式为

，B项漏掉了原子团所带的电荷数及表示原子团的方括号。

H2O为共价化合物，而C项错误地用离子化合物的形式表示H2O的电子式。

D项正确。

例3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B.共价化合物可能含离子键

C.离子化合物中只含离子键D.共价化合物中不含离子键

解析A指有较复杂的离子时，内部会有共价键，如NaOH、NH4Cl等离子化合物含有共价键，A正确；B不正确，否则就成了离子化合物；C不正确，理由同A；D正确，理由同B。

答案为A、D。

点评解此类判断型选择题，关键是要掌握一定的正例和反例，掌握概念要准确、熟练。

【难题巧解点拨】

例1A、B、C、D、E是中学化学中常见的分子或离子，他们具有相同的电子总数，且A是由5个原子核组成的粒子。

它们之间可以发生如下变化：

A+B＝C+D，B+E＝2D。

且D与酸性氧化物，碱性氧化物均能发生反应。

请回答下列问题：

（1）写出A的电子式：

_________________________________；

（2）写出B的化学式：

_________________________________；

（3）写出D的结构式：

_________________________________。

解析能与酸性氧化物，碱性氧化物反应的物质是水，故D是H2O，水分子中有10个电子，含有10个电子的分子或离子有HF、H2O、NH3、CH4、Ne、Na+、Mg2+、Al3+、O2-、F-、OH-、H4O+、NH4+等。

A是由5个原子核组成的10个电子的粒子，则A必为NH4+（若A为CH4，则无给定的两个反应），再根据题目给出两个反应可推导出B是OH-，C是NH3，E是H3O+。

具体的化学反应的离子方程式：

NH4++OH-＝NH3+H2O，OH-+H3O+＝2H2O。

答案

点评物质或粒子推断题，必须扣紧题意，牢牢抓住“常见”两个字作文章，切忌随意性，更不能信手拈来。

应当从熟悉、常见的物质或粒子下手，寻找题眼，抓住切入点和突破口，丝丝相连，环环相扣，则可收“拨云见日”，“水落石出”之功效。

例2钅我的名称源于拉丁文，原意“气味”，这是由于钅我的粉末会被空气氧化为有恶臭的OsO4（代号A，熔点40℃，沸点130℃）。

A溶于强碱转化为深红色的［OsO4（OH）2］2-离子（代号B）。

向含B的溶液中通入氨，生成C，溶液的颜色转化为淡黄色。

C十分稳定，C是A的等电子体，其中钅我的氧化态仍为+8。

红外谱图可以检出分子中某些化学键振动吸收。

红外谱图显示C有一个四氧化钅我没有被吸收。

C的含钾化合物是黄色晶体，与高锰酸钾类质同晶。

（1）给出C的化学式。

（2）给出A、B、C最可能的立体结构。

解析由题给信息得反应式：

OsO4+2OH-＝［OsO4（OH）2］2-在［OsO4（OH）2］2-中通入NH3可生成C，因C是A的等电子体，且NH3是一个很好的配位体，可写出C的可能的化学式：

［OsOn（NH4）（4-n）］（n＝1～3）。

［OsO3（NH2）］+、［OsO3（NH3）］2+、［OsO3N］-等，但在这些组成中只有［OsO3N］-合题意，因C中只有一种新的化学键，即Os与N形成的化学键，且C的含钾化合物与KMnO4类质同晶，故C应显-1价，即［OsO3N］-。

利用价电子互斥理论推断，在OsO4中，四个钅我-氧键呈正四面体排布时，排斥作用最小，分子最稳定。

在［OsO4（OH）2］2-中，当钅我原子的6个化学键的成键电子对呈八面体分布时，钅我原子核外成键电子之间的排斥作用最小，但由于钅我的6个化学键不同，因而不是正八面体。

同理，在［OsO3N］-中，钅我原子的4个化学键的成键电子对应呈四面体排布，但不是正四面体结构。

答案

（1）C的化学式为［OsO3N］-。

（2）A的立体结构为正四面体（类似CH4）；B的立体结构为八面体，C的立体结构为四面体，但不是正四面体。

（类似CH3Cl）。

点评此题告诉我们，要提高化学竞赛水平，必须提高化学理论水平。

只有把握化学理论的本质，才能站在较高的高度审视化学问题，并对有关问题做到整体的把握和入木三分的理解，迅速切中问题的要害。

例3有X、Y、Z三种元素，其中∶X的负价阴离子的原子核外电子排布和氙的原子核外电子排布相同；Y有两种氧化物，其水溶液都呈碱性。

在Y的两种氧化物中，Y的质量分数分别是74.19%和58.97%，这两种氧化物的摩尔质量分别是62g/mol和78g/mol。

在X和Y化合生成物的水溶液中滴入Z单质的水溶液，溶液由无以变为深黄色。

Z和X在同一主族，相差2个周期。

（1）写出三种元素的名称：

X______________，Y______________，Z______________。

（2）两种氧化物分别为______________和______________。

（3）Z的单质溶于水，滴加到X和Y形成的化合物的水溶液，其离子方程式为（要求标明电子转移方向和总数）______________。

（4）X与Y形成的化合物熔点比Z与Y形成的化合物熔点______________（填“高”或“低”），其原因是______________。

（5）用电子式表示Y的质量分别为74.19%的氧化物的形成过程：

______________。

解析X的阴离子核外电子排布与氙原子核外电子排布相同，故可确定其是第5周期的非金属元素，又因其化合物与Z单质发生反应，生成物的水溶液呈深黄色（碘水的特征颜色），故可确定X是碘元素。

在第一种氧化的中，1mol该氧化物含氧原子（实为离子）为

＝1（mol）。

在第二种氧化物中，1mol该氧化物含氧原子（实为离子）为

＝2（mol）。

由于Y在两种各1mol氧化物中质量均为46g，根据钠的摩尔质量和氧化物的性质可确定这两种氧化物分别是Na2O和Na2O2。

Z和Y在同一主族且相差2个周期，故可确定Z是氯元素。

答案

（1）碘；钠；氯

（2）Na2O;Na2O2

（3）

（4）低；I-离子半径大于Cl-离子半径，NaI离子键比NaCl弱，故NaI熔点比NaCl低。

（5）

点评解题的难点是确定碘元素和确定钠元素，确定碘元素时应用到了碘水的特征颜色，确定钠元素是结合计算推论出来的。

【课本难题解答】

二、问题答

1.例Na2O中为离子键，用电子式可表示为

，H2中为共价键，用电子式可表示为H∶H

HCl中为共价键，用电子式可表示为

由此可知，形成离子键必有电子得失，出现阴阳离子，而形成共价键则没有电子得失，共用电子对可偏移或不偏移，即有极性键和非极性键之分，不出现阴阳离子。

2.例如H2+Cl2反应生成HCl,H-H+Cl-Cl→2H-Cl必须断裂H-H、Cl-Cl中共价键，重新形成H-Cl键，生成HCl。

3.稀有气体原子最外层已达8电子稳定结构

【命题趋势分析】

1.分析化合物中元素原子的最外层电子数多少

2.用电子式表示离子化合物或共价化合物及表示键的形成过程

3.对离子键、共价键、离子化合物、共价化合物的概念的考查

4.题型以选择题型为主

【典型热点考题】

例1已知氢化锂（LiH）属于离子化合物。

LiH跟水反应可以放出氢气。

下列叙述中正确的是（）

A.LiH跟水反应时的水溶液显中性

B.LiH中氢离子可以被还原成氢气

C.LiH在化学反应中是一种强氧化剂

D.LiH中氢离子比锂离子的离子半径大

解析据题意：

LiH+H2O＝LiOH+H2↑，反应后生成LiOH溶液显碱性，因LiH中H-→H2，故H-被氧化，LiH是还原剂，Li+和H-的电子层结构相同，由规律2可判断离子半径H-＞Li+。

故答案为D。

点评解本题关键要正确认识H-离子。

H-的原子核只有1个质子，核外有2个电子，故核对核外电子的束缚力相当弱，易失电子，所以H-有强还原性。

例2下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（）

A.光气（COCl2）B.六氟化硫

C.二氟化氙D.三氟化硼

解析四个选项给出的物质都为共价化合物，原子间通过共用电子对相结合。

A项可由CO2D结构联想：

，符合题意。

B、C项，SF6中S有6个共用电子对；XeF2中Xe有2个共用电子对，S与Xe最外层均多于8个电子。

D项中B最外层只有3个电子与3个F原子形成3条共价键后，最外层只有6个电子。

故本题选A。

点评本题的考点在于短周期元素与稀有气体元素的电子层结构及共价化合物的形成。

在概念与相关知识清晰的前提下，可以用排除法得出正确结论——选项A；也可以从已知共价化合物结构简式，顺推出光气（COCl2）分子中各原子最外层都达到8电子结构；还可以根据COCl2的电子式得出正确结论。

例3化合物A是一种不稳定的物质，它的分子组成可用OxFy表示。

10mLA气体能分解生成15mLO2和10mLF2（同温、同压下）。

（1）A的化学式是______________，推断时的依据是______________。

（2）已知A分子中x个氧原子呈…O—O—O…链状排列，则A分子的电子式是______________，结构式是______________。

解析依题意：

V（A）∶V（O2）∶V（F2）＝10∶15∶10＝2∶3∶2，根据阿伏加德罗定律，写出化学方程式：

2A＝3O2+2F2；根据质量守恒定律，A的化学式为O3F2。

答案

（1）O3F2；阿伏加德罗定律和质量守恒定律。

（2）

点评要学会把电子式和结构式相互转换，转换的方法是：

一对共用电子对表示为单键，二对共用电子对表示为双键，三对共用电子对表示为叁键，反之亦然。

例如，氮分子电子式为

，容易导出结构式为N≡N；二硫化碳的结构式为S＝C＝S，也容易导出其电子式为

。

例4下列叙述中正确的是（）

A.两个非金属原子间不可能形成离子键

B.非金属元素原子间只能形成极性共价键

C.离子化合物中可能含有极性共价键也可能含有非极性共价键

D.共价化合物可能含有离子键

解析两个非金属原子之间绝对不能得失电子，故不可能形成离子键；而非金属原子组成原子团时，可以形成离子化合物，如铵盐、硫酸盐、硝酸盐等；也可以相同元素原子之间形成非极性共价键（即共用电子对不发生偏移），如单质双原子分子或Na2O2中的“O—O键”等；还可以不同元素原子之间形成极性共价键（即共用电子对发生偏移），如Hx、CO2、CH4等。

在离子化合物中，只要存在原子团，必含有共价键，如NaOH中的O—H键，Na2O2中的O—O键等。

而化合物只要含有离子键就一定是离子化合物。

答案AC选项符合题意。

点评此类问题的解答，关键在于概念清晰，理论准确。

“两个非金属原子间”与“非金属原子间”有着质的区别，关系到能否构成原子团，进而形成离子键的重要分水岭。

两个（不同元素）非金属原子只能通过共价离子键的重要分水岭。

两个（不同元素）非金属原子只能通过共价键构成原子团，却不能发生得或失电子形成离子键。

关于离子键与共价键、离子化合物与共价化合物之间的关系，必须明确的是：

含有原子团的离子化合物，尽管构成原子团是共价键，但只要含有离子键的化合物，则一定是离子化合物。

【同步达纲练习】

1.613C—NMR（核磁共振）可以用于含碳化合物的结构分析。

613C表示的碳原子（）

A.核外有13个电子，其中6个能参与成键

B.核内有6个质子，核外有7个电子

C.质量数为13，原子序数为6，核内有7个中子

D.质量数为13，原子序数为6，核内有7个质子

2.已知：

A、B两元素的阴离子具有相同的电子层结构；A元素的阴离子半径大于B元素的阴离子半径；C和B两元素的原子核外电子层数相同；C元素的原子半径大于A元素的原子半径。

A、B、C三种元素的原子序数的关系是（）

A.A＞B＞CB.B＞A＞C

C.C＞A＞BD.A＞C＞B

3.下列表示电子式的形成过程正确的是（）

4.下列性质中，可以证明某化合物中一定含有离子键的是（）

A.熔融状态能导电B.具有较高的熔点

C.可溶于水D.溶于水能导电

5.下列事实能够说明元素M比元素N的非金属性强的是（）

A.元素M的单质比元素N的单质更难与氢气化合

B.元素M的单质比元素N的单质的熔点低

C.元素M的气态氢化物比元素N的气态氢化物稳定

D.元素M的单质的密度比元素N的单质的密度小

6.A元素原子的核电荷数为11，B元素原子的核内质子数为8，A和B化合形成化合物Z，下列说法中错误的是（）

A.A能形成+1价阳离子

B.Z一定能与水反应

C.Z一定是AB型离子化合物

D.Z的熔点较高

7.已知A、B是除第一周期外的短周期元素，它们可以化合生成离子化合物AmBn，在此化合物中，两种离子均形成稀有气体元素原子的电子层结构，若A的核电荷数为a，则B的核电荷数不可能是下列中的（）

A.a+8-m-nB.a+16-m-n

C.a-m-nD.a-8+m+n

8.主族元素X、Y、Z的离子的电子层结构相同，原子半径X＞Z，离子半径Y＞Z，Y和Z能形成离子化合物，由此可判断三种元素的原子序数大小关系为（）

A.X＞Y＞ZB.Z＞X＞Y

C.Y＞X＞ZD.X＞Z＞Y

9.下列关于化学键的叙述正确的是（）

A.化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间

B.两个原子之间的相互作用叫做化学键

C.化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用

D.阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小

10.下列电子式正确的是（）

11.根据化学反应的实质是旧键断裂，新键形成这一观点，下列变化不属于化学反应的是（）

A.干冰气化B.O2转变成O3

C.加热NH4HCO3D.HCl溶于水

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