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化学键综合复习
第三章化学键和晶体
第一节化学键
一、化学键
1、化学键定义:
相邻的个或个原子之间的的相互作用。
2、化学键类型
化学键
二、离子键
1、离子键和离子化合物
(1)离子键:
阴、阳离子间通过作用所形成的化学键。
成键粒子:
、
(2)离子化合物:
由和构成的化合物。
注意:
①“静电作用”包括静电和静电。
②离子键是“”和“”的平衡。
③构成粒子:
和。
④只要含有离子键的化合物,就一定为离子化合物。
如:
、、等
2、离子键的本质和形成条件
(1)离子键的本质:
阴、阳离子间强烈的。
(“静电作用”)
(2)形成离子键的元素
活泼原子(易电子成为离子)和活泼原子(易电子成为离子)
(3)、离子键的形成过程
①原子间相互作用,得失电子形成稳定的、离子;
②离子间相互和达到状态;
③体系的总能量。
3、常见的离子化合物
(1)族、族的活泼金属(如:
Li、Na、K、Mg、Ca等)与族、族的活泼非金属(如:
F2、O2、Cl2、Br2、I2、S等)发生反应时形成离子化合物。
例:
、、、等
(2)离子或与某些带电的原子、原子团之间形成离子化合物。
例:
、、、、等
(3)活泼金属的和是离子化合物。
例:
、、;、、等
复习:
电子式
电子式:
在元素符号周围用小黑点·(或×)来表示原子最外层电子的式子。
1)原子的电子式
依据元素的原子最外层电子个数的多少,先用小黑点“·”(或“×”)等符号在元素符号上、下、左、右各表示出1个电子,多余的电子配对。
例:
写出Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar、O原子的电子式
、、、、、、、、
2)阳离子电子式
①简单阳离子:
由于在形成过程中已失去最外层电子,所以其电子式就是其离子符号本身。
例:
写出Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+的电子式
、、、、、
②复杂的阳离子(例如NH4+、H3O+等):
除应标出共用电子对、非共用电子对等外,还应加中括号,并在括号的右上方标出离子所带的电荷。
例:
写出NH4+、H3O+的电子式、
3)阴离子的电子式
无论是简单阴离子,还是复杂的阴离子,都应标出电子对等,还应加中括号,并在括号的右上方标出离子所带的电荷。
例:
写出Cl—、O2—、OH—、O22—、ClO—的电子式
、、、、
4)共价型单质分子的电子式
必须正确地表示出共用电子对数,并满足每个原子的稳定结构。
例:
写出He、H2、Cl2、O2、N2的电子式
、、、、
5)共价化合物的电子式
正确地表示出共用电子对数,一般为正价者在前。
对于不同价态的元素的原子,一般将化合价绝对值大的写在中间,绝对值小的写在周边。
例:
写出HCl、H2O、NH3、CH4、CO2、BF3、H2O2、N2H4、C2H4、C2H2、HClO的电子式
、、、、、
、、、、、
6)离子化合物的电子式
将阴阳离子(阳离子在前,阴离子在后)拼在一起。
对于不同价态的离子,也按其绝对值,遵照“大值在中间、小值在周边”的原则书写。
例:
写出NaCl、NaOH、Na2O、Na2O2、K2S、CaBr2、NH4Cl、Na3N、Mg(OH)2的电子式
、、、、、
、、、
4、用电子式表示离子化合物的形成过程
1)氯化钠的形成过程:
2)氯化镁的形成过程:
或
3)氧化钠的形成过程
或
5、离子结构特征和离子化合物熔沸点
(1)离子结构特征(离子键参数)
离子结构特征
Ⅰ、离子电荷
思考:
离子所带电荷的电性和数值与什么有关?
()
例:
、、、、、、、、
Ⅱ、离子半径
同主族元素的原子与对应的阳离子和阴离子半径数据
元素
Li
Na
K
Rb
Cs
原子半径(nm)
0.152
0.186
0.231
0.244
0.262
阳离子半径(nm)
0.068
0.097
0.133
0.147
0.160
元素
F
Cl
Br
I
原子半径(nm)
0.064
0.099
0.115
0.133
阴离子半径(nm)
0.133
0.181
0.196
0.220
结论:
同主族元素,电子层数越,原子(或离子)的半径越;
电子层结构相同的离子半径数据
离子
O2—
F—
Na+
Mg2+
Al3+
离子半径(nm)
0.140
0.133
0.097
0.064
0.050
结论:
电子层结构相同(电子层数相同),原子序数越,离子半径越。
离子键键长:
阴、阳离子核间距。
r0(核间距)=+
(2)离子化合物的熔沸点
一些离子化合物的熔沸点
化合物
熔点(K)
NaF
995
CaCl2
1045
CaS
2673
Na2O
1405
离子化合物的熔沸点规律:
离子化合物的熔沸点一般较。
一些离子化合物的电荷、核间距与熔点
化合物
NaF
NaCl
NaBr
NaI
BeO
MgO
CaO
SrO
BaO
离子电荷
1—1
1—1
1—1
1—1
2—2
2—2
2—2
2—2
2—2
核间距(nm)
0.230
0.278
0.293
0.317
0.165
0.210
0.240
0.257
0.277
熔点(K)
995
801
755
651
3073
2852
2843
2703
2196
具体的影响可用
进行比较,即离子半径越小,所带电荷越多,离子键就越,所对应的离子化合物的熔沸点越。
例:
NaFNaClNaBrNaIBeOMgOCaOSrOBaO
NaOHKOHRbOHCsOHNaClKClRbClCsCl
Al2O3MgONa2O
三、共价键
1、共价键和共价化合物
(1)共价键:
原子间通过形成的化学键。
成键粒子:
(2)共价化合物:
原子间通过形成的化合物。
2、共价键的本质和形成条件
(1)共价键的本质:
原子间通过(即)产生强烈作用。
(2)形成共价键的元素及条件
1)形成元素
一般为元素之间;(同种非金属元素H2、异种非金属元素HCl、少数金属与非金属AlCl3)
2)形成条件
①形成共价键的两个原子有电子。
②形成共用电子对的未成对电子必须自旋方向。
(3)共价键的形成过程
①成键原子相互接近,电子云,共用电子;
②成键原子原子核吸引共用电子对达到状态;
③体系总能量。
(4)常见的共价单质和共价化合物
非金属单质:
、、、;
非金属氢化物:
、、、、;
非金属氧化物:
、、、;
含氧酸:
、、、;
大多数有机物:
、;
其他非金属之间形成的化合物:
、;
少数金属和非金属形成的化合物:
、;(Al与Cl之间也是共价键)
注意:
共价化合物的原子间都是共价键;只要存在离子键就是离子化合物。
如:
NaOH、NH4Cl为离子化合物;HCl、H2O、CO2、SiO2、H2SO4、CH3CH2OH为共价化合物。
3、共价键的表示方法
(1)共价键一般用电子式和结构是来表示。
结构式是指共价键的每一共用电子对用短线表示,未成键的电子对(孤对电子)不写出的式子。
例:
写出下列物质的电子式和结构式
H2、Cl2、O2、N2、
HCl、H2O、NH3、CH4、
CO2、BF3、H2O2、N2H4、
C2H4、C2H2、HClO
(2)用电子式表示共价键的形成过程
例:
H2、HCl、H2O、H2S、NH4+、HClO
;
;
;
资料库——配位键
1)定义:
由一个成键原子单方面提供共用电子对形成的共价键。
2)形成条件:
一方有孤对电子,另一方有空轨道。
例:
H3O+、NH4+、Al2Cl6(AlCl3)等。
;
4、共价键的类型(极性键和非极性键)
不同种元素的原子,在形成共价键时,对共用电子的吸引能力不同,共用电子对必然偏向吸引电子能力强(即电负性大)的原子一方,使该原子带部分负电荷(δ—),显负价,而另一原子带部分正电荷(δ+),显正价。
这样,两种原子在成键后电荷分布不均匀,形成极性共价键。
同种元素的原子,在形成共价键时,对共用电子的吸引能力相同,共用电子不偏向于任何一方。
这样,两种原子在成键后电荷分布均匀,形成非极性共价键。
共价键
(1)极性键
1)定义:
不同种元素原子形成的共价键。
不同种非金属原子(少数金属与非金属)共用电子对偏移极性键
2)存在:
气态氢化物、非金属氧化物、含氧酸及其酸根、有机化合物、一些离子化合物等
如:
、、、、、、、、、、、;
(2)非极性键
1)定义:
同种非金属元素原子形成的共价键。
同种非金属原子共用电子对不偏非极性键
如:
、、、;
2)存在:
非金属单质(稀有气体除外)、某些共价化合物、离子化合物
如:
、、、、、;
注意:
a、有些分子中既有极性共价键又有非极性共价键。
H2O2
b、有些离子化合物中含非极性键或极性键。
NaOH、NH4Cl、Na2O2
c、元素的电负性差值(X)越大,共价键的极性越大。
HF>HCl>HBr>HI
特别提醒:
①在化合物中,只要含有离子键,就为离子化合物。
共价化合物中一定不含离子键。
如:
NaOH、NH4Cl、Na2O2为离子化合物;H2O、CO2、SiO2、H2SO4、CH3CH2OH为共价化合物。
②离子化合物中,除了离子键外,还可能含有共价键。
如:
NH4Cl、Na2O2(极性、非极性、配位均可含有)。
5、共价键参数
共价键参数
(1)键长:
在分子中两个成键原子的距离。
Ⅰ、影响共价键键长的因素:
①成键原子;
②成键原子间所成键的。
某些共价键的键长
共价键
C-C
C=C
C≡C
C-O
C=O
键长(nm)
0.154
0.134
0.120
0.143
0.122
共价键
N-N
N=N
N≡N
键长(nm)
0.146
0.120
0.110
规律:
成键原子半径越小,键越;成键原子间所成键个数越多,键越。
例:
键长:
①C-CC-O;C=CC=O;C≡CN≡N
②C-CC=CC≡C;N-NN=NN≡N
Ⅱ、键长对分子热稳定性的影响:
键长越,分子越稳定;键长越,分子越不稳定。
(2)键能:
拆开1mol共价键所需的能量(或生成1mol共价键所的能量)
说明:
键能可定量的表示共价键的强度,其单位是。
Ⅰ、影响共价键键能的因素:
①键长;
②成键原子间成键数(单键、双键、叁键)
某些共价键的键长和键能数据
共价键
H-F
H-Cl
H-Br
H-I
Cl-Cl
Br-Br
键长(nm)
0.092
0.127
0.141
0.161
0.199
0.228
键能(KJ/mol)
569
432
368
297
243
193
共价键
I-I
C-C
C=C
C-O
C=O
N≡N
键长(nm)
0.267
0.154
0.134
0.143
0.122
0.110
键能(KJ/mol)
151
347
612
358
805
945
规律:
①键长越短,键能越;
例:
键能:
H-FH-ClH-BrH-I;Cl-ClBr-BrI-I;C-OC-C;C=OC=C
②相同原子间成键,键数越多,键能越。
例:
键能:
C-CC=CC≡C;C-OC=O
注意:
键能:
C≡C>C=C>C-C但C=C<2C-C;C≡C<C=C+C-C
Ⅱ、键能对分子热稳定性的影响:
键能越,分子越稳定;键能越,分子越不稳定。
思考:
①试用共价键理论解释N2分子为什么很稳定?
②根据Cl2、O2、N2与金属的反应条件,推断Cl2、O2、N2的热稳定性顺序?
并用共价键理论解释?
(3)键角:
分子中键与键之间的夹角叫做键角。
第二节分子的极性和分子间作用力
一、分子间作用力
1、定义:
使分子的作用力叫分子间作用力,又叫力。
2、实质:
分子间作用力的实质是。
说明:
(1)范德华力广泛存在于之间;
(2)它的能量远远化学键,不是化学键。
(3)分子间作用力决定由分子构成的物质的熔沸点等物理性质。
3、影响分子间作用力大小的因素
(1)组成与结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越。
如:
I2Br2Cl2F2CH3CH2CH3CH3CH3CH4
(2)一般来说,分子的极性越大,分子间作用力越。
(式量相差不大时适用)
如:
CH3CH2OHCH3OCH3CH3CH2CHOCH3COCH3
第三节晶体
一、晶体
1定义:
原子、离子或分子在空间排列形成具有一定规则的几何外形的固体叫晶体。
2、分类
二、离子晶体
1、离子晶体:
离子间通过键结合形成的晶体。
在离子晶体中,阴、阳离子按照一定的格式交替排列,具有一定的几何外形。
例:
氯化钠晶体和氯化铯晶体
a、晶胞:
晶体结构中具有代表性的最小重复单元。
NaCl是氯化钠的式,它表示氯化钠晶体中钠离子与氯离子的个数比为,NaCl晶体中不存在NaCl分子。
NaCl不能叫,只能叫。
2、离子晶体的性质:
离子晶体一般稳定,密度,硬度,具有的熔沸点。
固态时,离子被局限在一定的空间位置振动,不存在能够自由移动的离子,因此导电。
熔融状态或水溶液中产生自由移动的离子,导电。
大多数溶于水,溶于有机溶剂。
3、常见的离子晶体有:
强碱、绝大多数盐、活泼金属氧化物等
如:
、、;、、、、、
、、;、、、。
三、分子晶体
1、分子晶体:
分子间以相结合而形成的晶体。
例:
二氧化碳晶体(干冰)和雪花晶体(H2O)
2、分子晶体的性质:
分子晶体的熔沸点,硬度。
极性分子极性分子溶剂中,非极性分子非极性分子溶剂中。
这一规律叫“”分子晶体一般导电。
3、常见的分子晶体有:
大多数非金属单质、酸、少数盐、非金属氢化物、大多数非金属氧化物、大多数有机物等。
如:
、、;、;、、、
;、、、;、。
四、原子晶体
1、原子晶体:
各相邻原子间都以结合而形成具有结构的晶体。
SIO2晶体中:
①每个Si原子周围有个O原子,每个O原子周围有个Si原子。
Si、O原子个数比为SiO2为化学式,它表示二氧化硅晶体中Si、O原子个数比为;二氧化硅晶体中不存在SiO2分子。
SiO2不能叫,只能叫。
②Si原子与Si—O键个数比为
O原子与Si—O键个数比为
③最小环由个Si原子和个O原子构成
例:
1molSiO2晶体中,含有的Si—O共价键的物质的量为mol。
1mol晶体硅中,含有的Si—Si共价键的物质的量为mol。
1molCH3CH3分子晶体中,含有的共价键的物质的量为mol。
1molP4晶体中含有的P—P键的物质的量为mol。
公式:
(除以2是因为)
2、原子晶体的性质:
硬度,熔点、沸点;溶于水和有机溶剂;有的导电,如:
晶体硅,有的导电,如:
金刚石。
3、常见原子晶体有
金刚石(C)、晶体硅(Si)、碳化硅(金刚砂:
SiC)、二氧化硅(水晶:
SiO2)、晶体硼(B)等
六、混合晶体(石墨晶体)
石墨晶体中既有共价键(层内的碳原子间),又有范德华力(层与层之间),所以石墨晶体被认为是“混合晶体”。
石墨硬度小(与分子晶体类似),熔沸点很高(与原子晶体类似)。
硬度:
金刚石>>石墨熔点:
石墨>金刚石
例:
石墨晶体如图所示,每一层由无数个正六边形构成,则平均每个正六边形所占有的碳原子数为()所含的共价键为()
A、6个B、4个C、3个D、2个
七、四种晶体类型的比较
晶体类型
离子晶体
分子晶体
原子晶体
定义
阴阳离子间通过离子键形成的晶体
分子间通过分子间作用力形成的晶体
相邻原子间通过共价键结合而成的立体网状结构的晶体
构成粒子
符号表示
粒子间作用力
代表物
NaOH、NaCl、MgSO4、Na2O
H2、P4、HNO3、HCl、H2O、AlCl3、
CH3CH2OH
金刚石(C)、金刚砂(SiC)、晶体硅(Si)、石英(SiO2)
物理性质
(硬度、熔沸点、导电导热性、溶解性、延展性)
硬度较大,熔点、沸点较高,多数易溶于水等极性溶剂;熔化或溶于水时能导电。
硬度小,熔点、沸点低;相似相溶;熔化时不导电。
硬度很大,熔点、沸点很高;难溶解;有的能导电,如晶体硅,有的不导电,如金刚石。
决定熔点、沸点主要因素
离子键强弱
分子间作用力大小
共价键强弱
例、下列化学式既能表示物质的组成,又能表示物质分子式的是
A、NH4NO3B、SiO2C、H2SO4D、Cu
八、物质熔沸点高低比较规律
1、根据相同条件下,物质状态来确定
在相同条件下,物质的熔沸点一般为:
固态>液态>气态
如:
熔点:
S>Hg>CO2沸点:
Na>H2O>NH3
2、根据晶体类型判断
(1)不同晶体类型的物质的熔沸点高低顺序一般是:
原子晶体>离子晶体>分子晶体
如:
SiO2>NaCl>CO2(或:
石英>食盐>干冰)
注:
金属晶体的熔沸点比较特殊,高的比离子晶体、甚至原子晶体还要高(如:
钨W),低的比分子晶体还要低(如:
汞Hg)。
(2)、同一晶体类型的物质,则晶体内部的结构微粒间的作用越强,熔沸点越高。
1)原子晶体(比较强弱)
规律:
键长越短,键能越大,原子晶体熔沸点越高。
如:
C(金刚石)>SiO2(石英)>SiC(金刚砂)>Si(晶体硅)
2)分子晶体(比较大小)
规律:
①若含有分子间氢键则熔沸点反常(同类物质);
②若不含分子间氢键且分子结构相似,则相对分子质量越大,熔沸点越。
如:
HF>HI>HBr>HClH2O>H2Te>H2Se>H2S
I2>Br2>Cl2>F2
3)离子晶体(比较强弱)
规律:
离子半径越小,离子电荷越多,离子晶体熔沸点越。
如:
MgO>MgCl2>NaCl>CsCl
4)金属晶体(比较强弱)
规律:
离子半径越小,离子电荷越多,金属晶体熔沸点越。
如:
Li>Na>K>Rb>CsNa<Mg<Al
辩析:
1、极性分子中可能含有非极性键2、非极性分子中可能含有极性键
3、离子化合物中可能含有共价键4、共价化合物中可能含有离子键
5、两种原子构成的共价化合物分子中的化学键都是极性键
6、两种不同非金属元素原子间形成的化学键都是极性键
7、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高9、构成分子晶体的粒子一定含有共价键10、晶体中分子间作用力越大,分子越稳定11、原子晶体中共价键越强,熔点越高
12、冰融化时水分子中共价键发生断裂
13.含有离子键的晶体一定是离子晶体14.含有共价键的晶体一定是分子晶体错
15.分子晶体中一定含有共价键16.晶体中只有共价键一种微粒间作用力的是原子晶体
例1、下列分子中,所有原子的最外层均为8电子结构的是
A.BeCl2 B.H2S C.NCl3 D.PCl5
2.已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。
下列关于C3N4晶体的说法错误的是()
A.该晶体属于原子晶体,其化学键比金刚石更牢固
B.该晶体中每个碳原子连接4个氮原子,每个氮原子连接3个碳原子
C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D.该晶体与金刚石相似,都是原子间以非极性键形成空间网状结构
3.下列过程中共价键被破坏的是
A.碘升华B.溴蒸气被木炭吸附
C.酒精溶于水D.HCl气体溶于水
4.干冰气化时,下列所述内容发生变化的是
A.分子内共价键B.分子本身的体积
C.分子间的距离D.分子内原子间的距离
5.下列变化中,不需要破坏化学键的是()
A.加热氯化铵B.干冰气化C.石油裂化D.氯化氢溶于水
6、下列含有非极性键的共价化合物是
A、H2 B、Na2O2 C、C2H2 D、CH4
7、下列各组晶体中,化学键类型完全相同,晶体类型也完全相同的是
A.SO2、SiO2 B.NaCl、HCl C.CO2、H2O D.NaOH、KCl
6、共价健、离子键和分子间作用力是微粒之间的不同作用力,下列①Na2O2②SO2③石墨④金刚石⑤NaCl⑥白磷,含有其中两种结合力的是
A.①②⑤ B.①③⑥ C.②④⑥ D.①②③⑥
9、对于反应3Cl2+8NH3→N2+6NH4Cl(两步反应)的说法错误的是
A.有非极性共价键断裂 B.有极性共价键断裂 C.有离子键生成 D.有离子键断裂
10.下列物质的变化规律,与共价键的键能有关的是()
A.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
11.下列过程中共价键被破坏的是
A.碘升华B.溴蒸气被木炭吸附
C.酒精溶于水D.HCl气体溶于水E.加热氯化铵
12.实现下列变化时,需克服相同类型作用力的是
A.碘和干冰的升华B.液溴和液汞的汽化
C.纯碱和铁的熔化D.食盐和SiO2的熔化
13.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
14.含有非极性键的离子化合物是 ( )
A . NaOH B .Na2O2 C. NaCl D .NH4Cl
15.HgCl2的稀溶液可以用作手术刀的消毒剂。
已知HgCl2的熔点为277℃,熔融状态的HgCl2不导电,HgCl2的稀溶液有弱的导电能力,则下列关于HgCl2的叙述中正确的是
A.HgCl2属于共价化合物B.HgCl2属于离子化合物
C.HgCl2属于非电解质D.HgCl2属于弱电解质
15.下列关于化学键的叙述正确的是:
A化学键存在于原子之间,也存在于分子之间B两个原子之间的相互作用叫做化学键
C离子键是阴、阳离子之间的吸引力D化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用
16.下列实验事实中,能用键能大小来解释的是
①稀有气体一般较难发生化学反应 ②金刚石比晶体硅的熔点高
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