2018-2019學年高中化學 第2章 化學鍵與分子間作用力 第3節(jié) 第1課時 離子鍵學案 魯科版選修3.docx

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第1課時　離子鍵 [學習目標定位]　1.正確認識離子鍵的概念和實質(zhì)，熟知離子鍵的特征。2.會分析離子鍵對離子化合物性質(zhì)的影響。 一　離子鍵的形成及表示方法 1．下表為一些元素的電負性數(shù)據(jù)： 元素 Cs Mg K H Ca Na F Cl Br S O N Al 電負性 0.7 1.2 0.8 2.1 1.0 0.9 4.0 3.0 2.8 2.5 3.5 3.0 1.5 討論回答下列問題： (1)元素電負性的大小與其原子得失電子難易的關系如何？ 答案　一般而言，電負性較大的非金屬元素的原子容易得到電子，形成陰離子；電負性較小的金屬元素的原子容易失去電子，形成陽離子。 (2)如何根據(jù)成鍵元素的電負性判斷形成的化學鍵是離子鍵？ 答案　成鍵原子所屬元素的電負性差值越大，原子間越容易發(fā)生電子得失，形成離子鍵。一般認為，當成鍵元素的電負性差值大于1.7時，原子間才有可能形成離子鍵。 (3)表中所列的元素對應的原子之間最易形成離子鍵的是哪兩種元素？氯元素與鋁元素的原子之間能形成離子鍵嗎？ 答案　最易形成離子鍵的元素是Cs和F；Cl與Al之間不能形成離子鍵。 2．寫出下列離子化合物的電子式 (1)NaCl________；(2)Na2S________； (3)NaOH________；(4)NH4Cl________； (5)Na2O2________；(6)CaCl2________。 答案　(1)Na＋[C]－　(2)Na＋[]2－Na＋ (3)Na＋[H]－　(4)[HN,H]＋[C]－ (5)Na＋[]2－Na＋ (6)[C]－Ca2＋[C]－ 3．用電子式表示下列離子化合物中離子鍵的形成： (1)氯化鈉：。 (2)溴化鎂：。 [歸納總結] 1．離子鍵的概念是陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵，其成鍵微粒是陰離子和陽離子。 2．離子鍵的成鍵條件 [活學活用] 1．下列元素的原子在形成不同物質(zhì)時，既能形成離子鍵，又能形成極性鍵和非極性鍵的是(　　) A．Na B．Mg C．Ne D．Cl 答案　D 解析　活潑金屬與活潑非金屬都能形成離子鍵，故排除C；而活潑金屬不能形成共價鍵，則排除A、B；D選項，如NaCl、Cl2、HCl三種物質(zhì)中分別形成離子鍵、非極性共價鍵和極性共價鍵。 2．具有下列電子排布的原子中最難形成離子鍵的是(　　) A．1s22s22p2 B．1s22s22p5 C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s1 答案　A 解析　形成離子鍵的元素為活潑金屬元素與活潑非金屬元素，A為C，B為F，C為Mg，D為Na，則只有A項碳元素既難失電子，又難得電子，不易形成離子鍵。 二　離子鍵的實質(zhì)及其特征 1．離子鍵的實質(zhì) 閱讀教材內(nèi)容，回答下列問題： (1)離子鍵實質(zhì)是陰、陽離子間的靜電作用，當靜電作用中同時存在的吸引力和排斥力達到平衡時，體系的能量最低，形成穩(wěn)定的離子化合物。 (2)在離子化合物中，可近似地將陰、陽離子看做球體。根據(jù)庫侖定律，陰、陽離子間的靜電引力(F)與陽離子所帶電荷(q＋)和陰離子所帶電荷(q－)的乘積成正比，與陰、陽離子的核間距離(r)的平方成反比。 F＝k(k為比例系數(shù))。 2．離子鍵的特征 (1)離子鍵沒有方向性：離子鍵的實質(zhì)是靜電作用，離子的電荷分布通常被看成是球形對稱的，因此一種離子對帶異性電荷離子的吸引作用與其所處的方向無關。 (2)離子鍵沒有飽和性：在離子化合物中，每個離子周圍最鄰近的帶異性電荷離子數(shù)目的多少，取決于陰、陽離子的相對大小。只要空間條件允許，陽離子將吸引盡可能多的陰離子排列在其周圍，陰離子也將吸引盡可能多的陽離子排列在其周圍，以達到降低體系能量的目的。 (3)從庫侖引力的實質(zhì)來說，離子鍵既沒有方向性，也沒有飽和性。但這一特征是以具體的離子結構為前提的，是相對的。如在氯化鈉晶體中，每個離子周圍可吸引六個帶異性電荷的離子，而在氯化銫晶體中，每個離子周圍可吸引八個帶異性電荷的離子。 [歸納總結] 1．離子鍵的實質(zhì)是“靜電作用”。這種靜電作用不是靜電引力而是指陰、陽離子之間靜電吸引力與電子與電子之間、原子核與原子核之間的排斥力處于平衡時的總效應。 2．離子電荷、離子半徑是影響離子鍵強弱的重要因素。陰、陽離子所帶的電荷越多，靜電作用越強，離子鍵越強；離子半徑越小(核間距越小)，靜電作用越強，離子鍵越強。 3．離子鍵越強，離子化合物的熔、沸點越高。 [活學活用] 3．下列物質(zhì)中的離子鍵最強的是(　　) A．KCl B．CaCl2 C．MgO D．Na2O 答案　C 解析　離子鍵的強弱與離子本身所帶電荷數(shù)的多少及半徑有關，半徑越小，離子鍵越強，離子所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強。在所給陽離子中，Mg2＋帶兩個正電荷，且半徑最小，在陰離子中，O2－帶兩個單位的負電荷，且半徑比Cl－小。故MgO中離子鍵最強。 4．下列有關離子鍵的特征的敘述中，正確的是(　　) A．一種離子對帶異性電荷離子的吸引作用與其所處的方向無關，故離子鍵無方向性 B．因為離子鍵無方向性，故陰、陽離子的排列是沒有規(guī)律的，隨意的 C．因為氯化鈉的化學式是NaCl，故每個Na＋周圍吸引一個Cl－ D．因為離子鍵無飽和性，故一種離子周圍可以吸引任意多個帶異性電荷的離子 答案　A 解析　離子鍵的特征是沒有飽和性和方向性。因為離子鍵無方向性，故帶異性電荷的離子間的相互作用與其所處的相對位置無關，但是為了使物質(zhì)的能量最低，體系最穩(wěn)定，陰、陽離子的排列也是有規(guī)律的，不是隨意的；離子鍵無飽和性，體現(xiàn)在一種離子周圍可以盡可能多地吸引帶異性電荷的離子，但也不是任意的，因為這個數(shù)目還要受兩種離子的半徑比(即空間條件是否允許)和個數(shù)比的影響，如NaCl中，Na＋半徑比Cl－半徑小，且陰、陽離子個數(shù)比是1∶1。故每個離子周圍吸引異性離子的多少就取決于較小離子(Na＋)的周圍空間的大小，每個Na＋周圍吸引6個Cl－，每個Cl－周圍也只能吸引6個Na＋，故Cl－和Na＋的個數(shù)比為1∶1，“NaCl”僅僅是表示陰、陽離子個數(shù)比的一個比例式，而不是表示物質(zhì)確定組成的“分子式”。 離子鍵 當堂檢測 1．下列說法正確的是(　　) A．只有活潑金屬與活潑非金屬之間才能形成離子鍵 B．金屬元素與非金屬元素化合時，一定形成離子鍵 C．具有離子鍵的化合物是離子化合物 D．化學鍵是分子中多個原子之間強烈的相互作用 答案　C 解析　在NH4Cl中，NH與Cl－形成離子鍵，A錯；在AlCl3中，Al與Cl形成的是共價鍵，故B錯；化學鍵是原子之間強烈的相互作用，不一定只在分子中存在，D錯，故選C。 2．以下敘述中，錯誤的是(　　) A．鈉原子和氯原子作用生成NaCl后，其結構的穩(wěn)定性增強 B．在氯化鈉中，除氯離子和鈉離子的靜電吸引作用外，還存在電子與電子、原子核與原子核之間的排斥作用 C．任何離子鍵在形成的過程中必定有電子的得與失 D．金屬鈉與氯氣反應生成氯化鈉后，體系能量降低 答案　C 解析　活潑的金屬元素原子與活潑的非金屬元素原子之間形成離子化合物，陽離子和陰離子均達到穩(wěn)定結構，這樣體系的能量降低，其結構的穩(wěn)定性增強，故A、D正確，B也正確。離子鍵的形成只是陰、陽離子間的靜電作用，并不一定發(fā)生電子的得失，如Na＋與OH－結合成NaOH。 3．下列說法中錯誤的是(　　) A．離子化合物中的陽離子不一定是金屬離子 B．陰、陽離子通過靜電引力而形成的化學鍵叫做離子鍵 C．離子化合物如能溶于水，其水溶液一定可以導電 D．大多數(shù)的鹽、堿和低價金屬氧化物中含有離子鍵 答案　B 解析　離子化合物中的陽離子不一定是金屬離子，如NH等，A正確；離子鍵中陰、陽離子之間的靜電作用包括引力和斥力，B錯；離子化合物如能溶于水，其水溶液一定存在自由移動的離子，可以導電，故C正確；大多數(shù)的鹽、堿和低價金屬氧化物都屬于離子化合物，離子化合物中一定有離子鍵，D正確。 4．在下列各對化合物中，化學鍵類型相同的是(　　) A．HCl和MgCl2 B．H2O和CO2 C．CO2和NaCl D．F2和NaF 答案　B 解析　活潑的金屬與非金屬元素原子之間形成的化學鍵是離子鍵，如：Na＋、Mg2＋與F－、O2－、Cl－之間的化學鍵是離子鍵；非金屬元素原子之間形成的化學鍵是共價鍵，如：HCl、H2O、CO2、F2之間的化學鍵都屬于共價鍵。 5．下列變化中：①碘升華?、跓龎A熔化?、凼雏}溶于水 ④HCl溶于水　⑤O2溶于水?、轓aHCO3熱分解。 (1)未發(fā)生化學鍵破壞的是_______________； (2)僅發(fā)生離子鍵破壞的是______________； (3)僅發(fā)生共價鍵破壞的是______________； (4)既發(fā)生離子鍵破壞，又發(fā)生共價鍵破壞的是____________________________。 答案　(1)①⑤　(2)②③　(3)④　(4)⑥ 解析　物理變化不破壞化學鍵，電解質(zhì)溶于水時發(fā)生電離，離子鍵或共價鍵被破壞。 40分鐘課時作業(yè) [基礎過關] 一、離子鍵的形成與判斷 1．下列說法中，正確的是(　　) A．含有金屬元素的化合物一定是離子化合物 B．ⅠA族和ⅦA族元素的原子化合時，一定形成離子鍵 C．活潑金屬與活潑非金屬化合時，能形成離子鍵 D．完全由非金屬元素形成的化合物，一定是共價化合物 答案　C 解析　本題可用排除法。含有金屬元素的化合物也可能是共價化合物，如AlCl3等，A項錯誤；HF、HCl為共價化合物，B項錯誤；NH4Cl為離子化合物，D項錯誤。 2．下列各組所有元素的組合中，既可形成離子化合物，又可形成共價化合物的是(　　) A．H、C、O、K B．H、Na、O、S C．H、N、O D．H、O、S 答案　C 解析　A、B都含活潑金屬元素，所以元素組合只能形成離子化合物；D中全部為非金屬元素，所有元素組合只能形成共價化合物，特殊的是C中的N元素，它既可與H元素組成NH，又可與O元素組成NO，所以既可組成離子化合物NH4NO3，又可組成共價化合物HNO3。 3．下列物質(zhì)中，不含離子鍵的是(　　) ①NH4HCO3?、贜H3?、跙aSO4?、蹸uSO45H2O ⑤Ba(OH)2?、轍2SO4 A．①④⑥ B．②③⑤ C．④⑤ D．②⑥ 答案　D 解析　NH4HCO3、BaSO4、CuSO45H2O屬于鹽類，Ba(OH)2是一種強堿，而H2SO4和NH3是全部由非金屬元素原子構成的分子，不含離子鍵。 4．氫化銨(NH4H)與氯化銨結構相似，且氫化銨與水反應有氫氣產(chǎn)生。下列敘述不正確的是(　　) A．氫化銨中含有離子鍵、共價鍵 B．氫化銨固體投入少量水中，有兩種氣體產(chǎn)生 C．氫化銨中H－半徑比鋰離子半徑大 D．氫化銨溶于水后，形成的溶液顯酸性 答案　D 解析　NH4H電子式為[HN,H]＋[H]－，既含離子鍵，又含共價鍵，NH4H===NH3↑＋H2↑，H－半徑大于Li＋半徑，NH4H溶于水后生成的NH3溶于水顯堿性，故只有D選項不正確。 二、由原子結構確定形成的化合物類別 5．X、Y為兩種主族元素，其原子的最外層電子數(shù)分別為1和6，則X、Y兩種元素形成的化合物(　　) A．一定是離子化合物 B．一定是共價化合物 C．一定形成X2Y型化合物 D．以上答案均不正確 答案　D 解析　最外層為1個和6個電子的元素分別為ⅠA和ⅥA元素，中學所熟悉的有H、Na、K、O、S等，它們之間可以形成X2Y型共價化合物(如H2O、H2S等)和離子化合物(如Na2O、K2S等)，而且還可形成X2Y2型的化合物H2O2、Na2O2等，同時K、Rb等堿金屬還可形成更復雜的超氧化物，因此本題答案應該是D。本題易忽視一些特殊的化合物而錯選C。 6．已知元素X的原子序數(shù)小于元素Y的原子序數(shù)，X、Y間形成的常見化合物可表示為Y2X、Y2X2，則化合物Y2X2中(　　) A．只存在離子鍵 B．只存在共價鍵 C．既有離子鍵，也有共價鍵 D．以上說法都不對 答案　C 解析　由題意知，X為O元素，Y為Na元素，形成的化合物為Na2O或Na2O2。 7．元素X的一個原子失去2個電子轉移到元素Y的2個原子中去，形成離子化合物Z。則下列說法不正確的是(　　) A．Z在一定條件下可以電離 B．Z的化學式可以表示為XY2 C．X形成＋2價陽離子 D．Z的電子式為X 答案　D 解析　X＋Y―→X2＋Y(Z)，X失電子變?yōu)閄2＋，Y得電子變?yōu)閅－，則Z為離子化合物，在水溶液中和熔融狀態(tài)下能電離為X2＋和Y－，而D選項表明Z為共價化合物(此電子式的寫法為共價化合物的寫法)。 三、離子鍵的性質(zhì)及其強弱影響因素 8．下列性質(zhì)中，可證明某化合物內(nèi)一定存在離子鍵的是(　　) A．可溶于水 B．具有較高的熔點、沸點 C．水溶液能導電 D．熔融狀態(tài)能導電 答案　D 解析　離子化合物熔融時發(fā)生電離而導電，共價化合物液態(tài)不導電，溶于水能導電不能證明化合物是否含離子鍵，如HCl、H2SO4等含共價鍵；共價化合物熔、沸點也可能較高，如SiO2、SiC等。 9．下列變化過程中，原物質(zhì)分子因共價鍵被破壞，同時有離子鍵形成的是(　　) A．鹽酸和NaOH溶液反應 B．氯化氫溶于水 C．溴化氫與氨反應 D．鋅和稀H2SO4反應 答案　C 解析　首先分清哪些分子是共價分子。原物質(zhì)為共價分子的有HCl、H2O、HBr和NH3，A、D不符合題意；HCl溶于水共價鍵破壞，發(fā)生的是電離，無離子鍵的形成；選項C中，破壞了H—Br共價鍵，形成離子鍵。 [能力提升] 10．固體A的化學式為NH5，它的所有原子的最外電子層結構都符合相應稀有氣體的最外電子層結構，則下列有關說法不正確的是 (　　) A．1molNH5中含有5NA個NH鍵(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值) B．NH5中既有共價鍵又有離子鍵 C．NH5的電子式為[HN,H]＋[H]－ D．NH5與水反應的離子方程式為NH＋H－＋H2O===NH3H2O＋H2↑ 答案　A 解析　根據(jù)題意，固體A的化學式為NH5，它的所有原子的最外電子層結構都符合相應稀有氣體的最外電子層結構。故NH5的電子式為[HN,H]＋[H]－，C正確；由NH5的電子式可知，1molNH5中含有4NA個NH鍵，A錯誤；NH5中既有極性共價鍵又有離子鍵，B正確；NH5與水反應的離子方程式為NH＋H－＋H2O===NH3H2O＋H2↑，D正確。 11．我國已經(jīng)成功研制出了堿金屬的球碳鹽K3C60。實驗測知該物質(zhì)在熔融狀態(tài)下可以導電，而且在超臨界溫度18K時具有超導性。 (1)K3C60含有化學鍵的類型為__________(填“極性鍵”、“非極性鍵”或“離子鍵”)。 (2)1molK3C60含有的離子數(shù)目為________。 (3)K3C60中的C60俗稱足球烯，分子結構酷似足球，由12個正五邊形與20個正六邊形構成，碳碳鍵長介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間，則其中碳的雜化方式為____________。 答案　(1)非極性鍵、離子鍵　(2)4NA　(3)sp2 解析　K3C60屬于鹽，必有離子鍵，其中的C60是球形碳，故由共價鍵構成。 12．X、Y、Z、W是原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素。X與W可形成四面體形的共價化合物，該化合物常用作滅火劑。Y的次外層電子數(shù)等于其最外層和最內(nèi)層電子數(shù)之和的2倍，Y、Z的最外層電子數(shù)之和等于W的最外層電子數(shù)。 (1)用化學符號表示X的一種核素_________________________________________。 (2)寫出Y的單質(zhì)與X的最高價氧化物反應的化學方程式____________________。 (3)Z的單質(zhì)在W的單質(zhì)中燃燒，生成的產(chǎn)物中各原子的最外層均達到8電子穩(wěn)定結構的分子為________。 (4)用電子式表示Y與W形成化合物的過程為____________________________。 (5)XW4的電子式為_________________________________________________。 (6)W的氫化物R是實驗室一種常用試劑的主要成分，該試劑可用于實驗室多種氣體的制備，寫出實驗室制取氣體時滿足下列條件的離子方程式。 ①R作氧化劑：____________________________________________________。 ②R作還原劑：______________________________________________________。 答案　(1)C(或C或C或12C或13C或14C) (2)2Mg＋CO22MgO＋C (3)PCl3 (4) (5)C, (6)①2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑ ②MnO2＋4H＋＋2Cl－△,Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(其他合理答案均可) [拓展探究] 13．已知X、Y、Z都是短周期的元素，它們的原子序數(shù)依次遞增。X原子的電子層數(shù)與它的核外電子總數(shù)相同，而Z原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，Y和Z可以形成兩種以上氣態(tài)化合物，則 (1)X是________，Y是________，Z是________。(填元素名稱) (2)由Y和Z組成，且Y和Z的質(zhì)量比為7∶20的化合物的化學式(分子式)是________。 (3)由X、Y、Z中的兩種元素組成，且與X2Z分子具有相同電子數(shù)的兩種離子的化學式為____________和_______________________________________________________。 (4)X、Y、Z可以形成一種鹽，此鹽中X、Y、Z元素的原子個數(shù)比為4∶2∶3，該鹽的化學式(分子式)是________________________________________________________。 答案　(1)氫　氮　氧　(2)N2O5 (3)NH　OH－(其他合理答案也可)　(4)NH4NO3 解析　(1)原子的電子層數(shù)與它的核外電子總數(shù)相同的元素只有氫(X)；原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)三倍的元素只有氧(Z)；原子序數(shù)大于1而小于8，可以與氧形成兩種以上氣態(tài)化合物的元素只有氮(這些化合物是N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等)。 (2)m(N)∶m(O)＝7∶20，則N(N)∶N(O)＝∶＝2∶5。該化合物的分子式是N2O5。 (3)X2Z分子為H2O，H2O分子有10個電子。由氫(X)、氮(Y)、氧(Z)中的兩種元素組成的10電子離子有OH－、H3O＋、NH。 (4)分子組成符合N(H)∶N(N)∶N(O)＝4∶2∶3的鹽只有NH4NO3。