高考化学考点精析精练15化学键 非极性分子和极性分子

高考化学考点精析精练15化学键 非极性分子和极性分子

考点15化学键 非极性分子和极性分子 1． 复习重点 ‎1．化学键、离子键、共价键的概念和形成过程及特征；‎ ‎2．非极性共价键、极性共价键，非极性分子、极性分子的定义及相互关系。‎ 2． 难点聚焦 一． 化学键：‎ ‎1．概念：化学键：相邻的原子之间强烈的相互作用．‎ ‎ 离子键：存在于离子化合物中 ‎2．分类： 共价键：存在于共价化合物中 ‎ 金属键：存在于金属中 二． 离子键：‎ 1． 离子化合物：由阴、阳离子相互作用构成的化合物。如NaCl/Na2O/Na2O2/NaOH/Na2SO4等。‎ 2． 离子键：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。‎ 说明：‎ ‎（1）静电作用既包含同种离子间的相互排斥也包含异种离子间的相互吸引。是阴、阳离子间的静电吸引力与电子之间、原子核之间斥力处于平衡时的总效应。‎ ‎（2）成键的粒子：阴、阳离子 ‎（3）成键的性质：静电作用 ‎（4）成键条件：‎ ‎①活泼金属（IA、IIA族）与活泼非金属（VIA、VIIA族）之间相互化合――――‎ ‎ 离子键（有电子转移）‎ ‎ ②阴、阳离子间的相互结合： （无电子转移）‎ ‎（5）成键原因：‎ ‎①原子相互作用，得失电子形成稳定的阴、阳离子；‎ ‎②离子间吸引与排斥处于平衡状态；‎ ‎③体系的总能量降低。‎ ‎（6）存在：离子化合物中一定存在离子键，常见的离子化合物有强碱、绝大多数盐（PbCl2/Pb(CH3COO)2等例外），强的金属的氧化物，如：Na2O/Na2O2/K2O/CaO/MgO等。‎ 三．电子式：‎ ‎1.概念：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：‎ ‎2.离子化合物的电子式表示方法：‎ 在离子化合物的形成过程中，活泼的金属离子失去电子变成金属阳离子，活泼的非金属离子得到电子变成非金属阴离子，然后阴阳离子通过静电作用结合成离子键，形成离子化合物。所以，在离子化合物的电子式中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： ‎ ‎ ‎ ‎3．离子化合物的形成过程：‎ 注：①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。‎ ‎②对于离子化合物化学式不等于分子式，在离子化合物中不存在分子，如NaCl的晶体结构为：‎ 在这个结构中Na+和Cl-的个数比为1:1，所以氯化钠的化学式为NaCl。‎ 四．共价键：‎ ‎1．概念：原子之间通过共用电子所形成的相互作用。‎ ‎2．成键粒子：原子 ‎3．成键性质：共用电子对两原子的电性作用 ‎4．成键条件：同种非金属原子或不同种非金属原子之间，且成键的原子最外层电子未达到饱和状态 ‎5．成键原因：①通过共用电子对，各原子最外层电子数目一般能达饱和，由不稳定变稳定；②两原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态；③原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。‎ ‎6．存在范围：‎ ‎①非金属单质的分子中（除稀有气体外）：如O2/F2/H2/C60‎ ‎②非金属形成的化合物中，如SO2/CO2/CH4/H2O2/CS2‎ ‎③部分离子化合物中，如Na2SO4中的SO42-中存在共价键，NaOH的OH-中存在共价键，NH4Cl中的NH4+存在共价键 五．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： ‎ 共价化合物的形成过程：‎ 六、极性键和非极性键：‎ 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：‎ 不同种原子，对成键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-），而另一原子带部分正电荷（δ+）。这样，两个原子在成键后电荷分布不均匀，形成有极性的共价键。‎ ‎（1）不同种元素的原子形成的共价键叫极性共价键，简称极性键。‎ ‎（2）形成条件：不同非金属元素原子间配对（也有部分金属和非金属之间形成极性键）。‎ ‎（3）存在范围：气态氢化物、非金属氧化物、酸根、氢氧要、有机化合物。‎ ‎2．非极性共价键：‎ ‎（1）定义：（同种元素的原子）两种原子吸引电子能力相同，共用电子对不偏向任何一方，成键的原子不显电性，这样的共价键叫非极性键。简称非极性键。‎ ‎（2）形成条件：相同的非金属元素原子间电子配对 ‎（3）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。‎ ‎3．物质中化学键的存在规律：‎ ‎（1）离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。简单离子组成的离子化合物中只有离子键，如MgO、NaCl等，复杂离子（原子团）组成的离子化合物中既有离子键又有共价键，既有极性共价键，又有非极性共价键。如：‎ 只含有离子键：MgO、NaCl、MgCl2‎ 含有极性共价键和离子键：NaOH、NH4Cl、Na2SO4‎ 含有非极性共价键和离子键：Na2O2、CaC2、Al2C3等 ‎（2）共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。‎ ‎（3）在非金属单质中只有共价键：‎ ‎（4）构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子分子中不存在化学键。‎ ‎（5）非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如NH4Cl ‎4．化学键强弱的比较：‎ ‎（1）离子键：离子键强弱的影响因素有离子半径的大小的离子所带电荷的多少，既离子半径越小，所带电荷越多，离子键就越强。离子键的强弱影响物质的熔沸点、溶解性，其中离子键越强，熔沸点越高。如：离子化合物AlCl3与NaCl比较，r(Al3+)＜r（Na+），而阴离子都是Cl-，所以AlCl3中离子键比NaCl中离子键强。‎ ‎（2）共价键：影响共价键强弱的因素有成键原子半径和成键原子共用电子对数，成键原子半径越小，共用电子对数目越多，共价键越稳定、越牢固。例如：r（H）＜r(Cl)，所以H2比Cl2稳定，N2中含有N≡N共价三键，则N2更稳定。‎ 2． 例题精讲 ‎[题型一]化学键类型、分子极性和晶体类型的判断 ‎[ 例1 ]下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是 [ ]‎ ‎(A)SO2和SiO2 (B)CO2和H2 (C)NaCl和HCl (D)CCl4和KCl ‎[点拨]首先根据化学键、晶体结构等判断出各自晶体类型。A都是极性共价键，但晶体类型不同，选项B均是含极性键的分子晶体，符合题意。C NaCl为离子晶体，HCl为分子晶体 D中CCl4极性共价键，KCl离子键，晶体类型也不同。‎ 规律总结 1、含离子键的化合物可形成离子晶体 ‎ 2、含共价键的单质、化合物多数形成分子晶体，少数形成原子晶体如金刚石、晶体硅、二氧化硅等。‎ ‎ 3、金属一般可形成金属晶体 ‎[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 (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 ‎[点拨]化合物只要含离子键就为离子化合物。共价化合物中一定不含离子键，而离子化合物中还可能含共价键。答案 A、D ‎[巩固]下列叙述正确的是 ‎ A. P4和NO2都是共价化合物 ‎ ‎ B. CCl4和NH3都是以极性键结合的极性分子 ‎ C. 在CaO和SiO2晶体中，都不存在单个小分子 D. 甲烷的结构式： ，是对称的平面结构，所以是非极性分子 答案：C 题型二：各类晶体物理性质（如溶沸点、硬度）比较 ‎[例3]下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（ ）‎ A O2 、I2 Hg B、CO2 KCl SiO‎2 C、Na K Rb D、SiC NaCl SO2‎ ‎[点拨]物质的熔点一般与其晶体类型有关，原子晶体最高，离子晶体（金属晶体）次之，分子晶体最低，应注意汞常温液态选B ‎ [例4]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. ①③② B. ②③① C. ③①② D. ②①③‎ ‎[解析]由于题给的三种物质都属于原子晶体，而且结构相似都是正四面体形的空间网状结构，所以晶体的熔点有微粒间的共价键强弱决定，这里共价键强弱主要由键长决定，可近似地看作是成键原子的半径之和，由于硅的原子半径大于碳原子，所以键的强弱顺序为C—C>C—Si>Si—Si，熔点由高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。本题正确答案为A。‎ ‎[题型三]成键原子最外层8电子结构判断，离子化合物、共价化合物电子式书写判断 ‎[例5] 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]光气从结构式可看出各原子最外层都是8电子结构，硫最外层6个电子，氙最外层已有8个电子分别形成二氟化物、六氟化物最外层电子数必超过8，硼最外层3个电子，分别与氟形成3个共价单键后，最外层只有6个电子。‎ ‎[题型四]根据粒子、晶体的空间结构推断化学式，将掌握晶体结构知识在新情境下进行应用。‎ ‎[例6]第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类 ‎ ‎ 1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳五个CH4分子或1个游离H2O分子。根据上述信息，完成第1、2题：‎ ‎（1）．下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是 A 两种都是极性分子 B 两种都是非极性分子 C CH4是极性分子，H2O是非极性分子 D H2O是极性分子，CH4是非极性分子 ‎（2）．若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为 ACH4·14H2O B CH4·8H2O C CH4·(23/3)H2O D CH4·6H2O ‎[点拨]晶体中8个笼只有6个容纳CH4分子，另外2个笼被水分子填充，推出8个笼共有6个甲烷分子，46+2=48个水分子。答案（1）D（2）B ‎ ‎[例7]⑴中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a×10‎-8cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为‎74.7g/mol)。‎ ‎ ⑵天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图4-4所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。‎ ‎ 图4-1‎ 图4-2‎ ‎[解析]晶胞中阴、阳离子个数的确定通常采用“原子分割法”，具体如下：①处于顶点的离子，同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞；②处于棱上的离子，同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞；③处于面上的离子，同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞；④处于内部的1个离子，则完全属于该晶胞，该离子数目为1。要确定NiO的密度，就应确定单位体积中NiO分子的个数，再结合NiO的摩尔质量求算出该晶体中NiO的质量，最后求出密度。本题解答如下：‎ ‎ ⑴如图4-5所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有 Ni2+—O2-离子数为：4×=(个)，所以1molNiO晶体中应含有 此结构的数目为6.02×1023÷=12.04×1023(个)，又因一个此结构的体积为(a×10-8cm)3，所以1molNiO的体积应为12.04×1023×(a×10-8cm)3，NiO的摩尔质量为74.7g/mol，所以NiO晶体的密度为 ‎ ⑵解法一(列方程)：设1molNi0.97O中含Ni3+为xmol，Ni2+为ymol，则得 ‎ x+y=0.97 (Ni原子个数守恒)‎ ‎ 3x+2y=2 (电荷守恒)‎ 解得x=0.06，y=0.91，故n(Ni3+):n(Ni2+)=6:91‎ ‎ 解法二(十字交叉)：由化学式Ni0.97O求出Ni的平均化合价为2/0.97，则有 ‎ Ni3+ 3 0.06/0.97‎ ‎ 2/0.97‎ ‎ Ni2+ 2 0.91/0.97‎ 故n(Ni3+):n(Ni2+)=6:91。‎ ‎4．实战演练 一、选择题 ‎1.短周期的三种元素分别为X、Y和Z，已知X元素的原子最外层只有一个电子，Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半，Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上电子数少2个，则这三种元素所组成的化合物的分子式不可能是 A.X2YZ4 B.XYZ3 C.X3YZ4 D.X4Y2Z7‎ ‎2.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.在化学反应中，某元素由化合态变成游离态，该元素被还原 D.电子层结构相同的不同离子，其半径随核电荷数的增多而减小 ‎3.下列物质的晶体中，既含有离子键，又含有非极性共价键的是 A.NaOH B.Na2O2 C.CaCl2 D.H2O2‎ ‎4.下列分子中，键角最大的是 A.CH4 B.NH3 C.H2O D.CO2‎ ‎5.下列叙述正确的是 A.两个非金属原子间可能形成离子键 B.非金属原子间不可能形成离子化合物 C.离子化合物中可能有共价键 D.共价化合物中可能有离子键 ‎6.1999年曾报道合成和分离了含高能量的正离子N的化合物N5AsF6，下列叙述中错误的是 A.N共有34个核外电子 B.N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的化合价为－1‎ ‎7.氢化铵（NH4H）与氯化铵的结构相似，已知NH4H与水反应有H2生成，下列叙述不正确的是 A.NH4H是离子化合物，含有离子键和共价键 B.NH4H溶于水，所形成的溶液显碱性 C.NH4H与水反应时，NH4H是氧化剂 D.将NH4H固体投入少量水中，有两种气体产生 ‎8.1998年中国十大科技成果之一是合成一维纳米氮化镓。已知镓是第三主族元素，则氮化镓的化学式可能是 A.Ga3N2 B.Ga2N3 C.GaN D.Ga3N ‎9.三氯化氮NCl3在常温下是一种淡黄色气体，其分子呈三角锥型，以下关于NCl3叙述正确的是 A.NCl3分子中的电荷分布是均匀、对称的 B.NCl3分子是非极性分子 C.NCl3分子中不存在孤对电子 D.分子中所有原子最外层都达到8个电子的稳定结构 二、非选择题（共55分） ‎10.(7分)写出下列粒子的电子式： ‎(1)硫原子 ，(2)镁离子 ，‎ ‎(3)氢氧根离子 ，(4)氮气 ，‎ ‎(5)过氧化钠 ，(6)氯化铵 ，‎ ‎(7)氮化镁 。‎ ‎11. AB2离子化合物的阴、阳离子的电子层结构相同，1 mol AB2分子中含有54 mol电子，根据下列反应：‎ ‎①H2＋B2C ‎②B2＋ＸＹ＋AB2＋H2O ‎③Ｙ＋CAB2＋Z，Z有漂白作用 ‎(1)写出下列物质的化学式AB2 ，X ，Y ，Z 。‎ ‎(2)用电子式表示AB2的形成过程 。‎ ‎(3)写出反应②的化学方程式 。‎ ‎12.在白磷分子中每个磷原子以 键与另外的 个磷原子相结合成 结构，键角为 。如果把一个白磷分子的每个P—P都打开插入一个氧原子，则一共可结合 个氧原子，这样得到的化合物的分子式为 。‎ ‎13有A、B、C、D、E五种粒子，其组成均有氢元素，且电子总数为10个。A是双原子的阴离子，根据下列变化，写出粒子的化学式及B粒子的空间结构。 ‎①A＋B C＋Ｄ↑ ②2CA＋E ‎③Ｄ＋Ｅ===B＋C 则A ，B ，C ，D ，E 。B的形状是 ，C的电子式是 。‎ ‎14.处于相邻三个周期的元素A、B、C，原子序数依次增大，三者原子序数之和为25，且知B、C处于同一主族，‎1.8 g D与足量盐酸反应生成DCl3和‎2.24 L氢气(标况)，E和D处于同周期，且E＋和D离子具有相同的电子层结构，元素F和C能形成FC型离子化合物，又知C离子比F离子多一个电子层，试推断： ‎(1)六种元素的名称分别为A ，B ，C ，D ，E ，F 。‎ ‎(2)用电子式表示A和C形成化合物的过程 。‎ ‎15.1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。O3‎ 能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图所示，呈V型，键角为116.5°。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键（虚线内部分）——三个O原子均等地享有这4个电子。请回答： ‎（1）臭氧与氧气的关系是 。‎ ‎（2）写出下列分子与O3分子的结构最相似的是 A.H2O B.CO‎2 ‎ C.SO2 D.BeCl2‎ ‎（3）分子中某原子有1对没有跟其他原子共用的价电子叫孤对电子，那么O3分子 有 对孤对电子。 ‎（4）O3分子是否为极性分子 （是或否）。 ‎（5）O3与O2间的转化是否为氧化还原反应（若否，请回答A小题；若是，请回答B小题）。‎ A.O3具有强氧化性，它能氧化PbS为PbSO4而O2不能，试配平： ‎ PbS＋ O3—— PbSO4＋ O2‎ B.O3在催化剂作用下生成1 mol O2转移电子数 mol ‎16.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子。它们之间存在下图的转化关系。‎ ‎（1）如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出：‎ A的结构式 ；D的电子式 。‎ ‎（2）如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，请写出： ‎①A与B在溶液中反应的离子方程式 ；‎ ‎②根据上述离子方程式，可以判断C与B结合质子能力的大小是（用化学式或离子符号表示） ＞ 。‎ ‎17.晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。FexO晶体结构如下图所示。已知FexO晶体密度ρ为‎5.71 g·cm－3，晶胞边长为4.28×10－‎10 m。（铁相对原子质量为55.9,氧相对原子质量为16）‎ 求：（1）FexO中x值。 ‎（2）晶体中的铁分别为Fe2＋、Fe3＋，在Fe2＋和Fe3＋的总数中，Fe2＋所占的质量分数（用小数表示精确到0.001)。‎ ‎（3）确定此晶体的化学式（化学式中表示出Fe2＋和Fe3＋的个数）。 ‎（4）在该晶体中，铁元素的离子间的最短距离为多少米？‎ 附参考答案 一、1.解析：X在ⅠA族，Y元素=5 即15号元素为磷，Z元素为8号元素，即氧。可组成：HPO3、H3PO4、H4P2O7‎ 答案：A ‎2.D 3.B 4.D ‎5.解析：在离子化合物NaOH中，既含有离子键又有共价键。‎ 答案：C ‎6.C ‎7.解析：NH4H+H2O===NH3·H2O+H2↑ 答案：C ‎8.C 9.D ‎(3) 2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O ‎12.共价 三 正四面体 60° 6 P4O6 ‎13.OH－ NH H2O NH3 H3O+ 正四面体 ‎14.（1）氢 氧 硫 铝 钠 镁 ‎（2）①H2S+OH－===HS－+H2O或HS－+OH－===S2－+H2O ‎②OH－＞S2－(或HS－) ‎17.（1）x=0.92 ‎（2）82.6% ‎（3）19 FeO·2Fe2O3 ‎（4）3.03×10－10m