化學(xué)鍵與分子間作用力考點(diǎn)精析

■廣東省佛山市高明區(qū)紀(jì)念中學(xué) 雷范軍

■四川省眉山市眉山中學(xué)校 銀代智

化學(xué)鍵與分子間作用力考點(diǎn)精析

■廣東省佛山市高明區(qū)紀(jì)念中學(xué) 雷范軍

■四川省眉山市眉山中學(xué)校 銀代智

化學(xué)鍵和分子間作用力既是高中化學(xué)的基本概念和重要規(guī)律,也包含電子式等化學(xué)用語書寫的基本技能,還與元素周期律(表)、原子結(jié)構(gòu)、離子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、元素化合物的性質(zhì)和制備等具有緊密的聯(lián)系。下面根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和考試大綱及其說明的要求,提煉該部分常見的重要考點(diǎn),闡釋各考點(diǎn)在高考中的考查方式和類型,并命制典型試題予以說明。

一、化學(xué)鍵的分類及共價(jià)鍵、離子鍵的辨別

該考點(diǎn)通常涉及構(gòu)成物質(zhì)的微粒(原子、離子、分子)之間是否存在化學(xué)鍵,化學(xué)鍵常按什么標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,離子鍵和共價(jià)鍵的成鍵微粒、成鍵元素、成鍵原因分別是什么,共價(jià)鍵可按什么標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類等問題。活潑金屬和活潑非金屬元素易結(jié)合成含有離子鍵的離子化合物(還有NH4C l、NH4H等鹽,但A l C l3等例外),非金屬元素與非金屬元素一般結(jié)合為含有共價(jià)鍵的共價(jià)單質(zhì)或化合物(還有A l C l3等,但銨鹽除外)。

例1 下列說法正確的是( )。

A.金屬元素和非金屬元素形成的化學(xué)鍵一定是離子鍵,非金屬元素組成的化合物中只含共價(jià)鍵

解析：金屬元素和非金屬元素形成的化學(xué)鍵不一定是離子鍵,如A l C l3、B e C l2等,非金屬元素組成的化合物中可以含有離子鍵,如銨鹽等,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。由碳四價(jià)、氫一價(jià)、氧二價(jià)成鍵的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)簡式可知,碳酸亞乙烯分子式為C3H2O3,含有C■ C、CH、C O、C■ O 鍵,其中C■ C是非極性鍵,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。高氯酸鉀屬于鉀鹽,其所含K+與C l O4-以離子鍵結(jié)合,而高氯酸根離子中氯元素和氧元素都是非金屬,二者的原子以共價(jià)鍵或極性鍵結(jié)合,故C項(xiàng)正確。化學(xué)鍵形成的原因是“使原子或離子的最外層排滿8個(gè)電子(氫為2個(gè))”,而惰性氣體原子最外層已經(jīng)排滿電子,達(dá)到“穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)”,因此稀有氣體單質(zhì)都是單原子分子,不含非極性共價(jià)鍵,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：C

點(diǎn)評：物質(zhì)所含化學(xué)鍵的類型主要有五種情況,具體如下：(1)只含共價(jià)鍵的物質(zhì)有：①同種非金屬元素組成的單質(zhì),如I2、N2、P4、金剛石、晶體硅等;②不同非金屬元素組成的共價(jià)化合物,如HX、H2O、NH3、S i O2、C S2、大多數(shù)有機(jī)物等。(2)只含有離子鍵的物質(zhì)有：活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物,如N a2O、K2S、N a H等。(3)既含離子鍵又含有共價(jià)鍵的物質(zhì)有：N a OH、N a2O2、NH4C l、(NH4)3P O4、N a C l O等。(4)金屬鍵只存在于金屬單質(zhì)或合金中。(5)無化學(xué)鍵的物質(zhì)有稀有氣體,如氬氣、氦氣等。

二、電子式的書寫或正誤判斷

該考點(diǎn)主要涉及常見物質(zhì)或具有重要用途的物質(zhì)的電子式,且逐漸由常見物質(zhì)向聯(lián)系

C.K C l O4是助氧化劑,K C l O4含有化學(xué)鍵的類型是離子鍵和共價(jià)鍵

D.氣態(tài)單質(zhì)分子中一定含有非極性共價(jià)鍵生活、生產(chǎn)、高科技的陌生物質(zhì)過渡,不僅僅局限于知識與技能,還逐漸向過程與方法的考查過渡,要求考生應(yīng)用有關(guān)規(guī)則去書寫陌生物質(zhì)的電子式,如N2、H2O2、C2H2、(C N)2、N a C N、N a B H4、(C N)2、K S C N、H C N等。

例2 下列敘述正確的是( )。

A.N2的電子式為N??N

B.K+的結(jié)構(gòu)示意圖為

C.H2O2的電子式為

D.硼氫化鈉(N a B H4)是有機(jī)合成中的重要還原劑,其電子式為N a+

解析：A項(xiàng)錯(cuò)誤,漏寫了每個(gè)氮原子最外層的非共用電子對,N2的電子式為∶N??N∶,每個(gè)氮原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。B項(xiàng)錯(cuò)誤,搞反了鉀原子和鉀離子的結(jié)構(gòu)示意圖,K是位于第ⅠA族的活潑金屬,其原子最外層電子數(shù)為1,容易失去,變?yōu)樽钔鈱?電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鉀離子。C項(xiàng)錯(cuò)誤,把共價(jià)化合物的電子式錯(cuò)寫成離子化合物的電子式,氫元素、氧元素是兩種非金屬元素,它們之間以共價(jià)鍵結(jié)合,過氧化氫的電子式為。D項(xiàng)正確,N a B H4所含N a+與B H-4以離子鍵結(jié)合,金屬陽離子的電子式就是陽離子符號,元素周期表中B與C相鄰,C與N相鄰,B H-4與C H4、NH+4互為電子體(指價(jià)電子數(shù)和原子數(shù)相同的分子、離子或原子團(tuán)),則陰離子的電子式與C H4、NH+4相似。

答案：D

點(diǎn)評：電子式書寫容易陷入誤區(qū),常見的類型主要有六種。(1)漏寫未參與成鍵的電子,如N2：N??N(錯(cuò)),應(yīng)寫為∶N??N∶。(2)化合物類型不清楚,漏寫或錯(cuò)寫電荷數(shù),如N a C l：(3)書寫不規(guī)范,錯(cuò)寫共用電子對,如：N2的電子式為∶N??N∶,不能寫成不能寫成。(4)不考慮原子間的結(jié)合順序,如HC l O的電子式為(5)不考慮原子最外層有幾個(gè)電子,均寫成8電子結(jié)構(gòu),如C H+3的電子式為。(6)不考慮A B2型離子化合物中2個(gè)B是分開寫還是一起寫,如C a B r2、C a C2的電子式分別為

三、化學(xué)鍵與化合物類型的關(guān)系

該考點(diǎn)一般包括離子化合物和共價(jià)化合物的判斷方法、物質(zhì)所含化學(xué)鍵類型的判斷等。離子化合物與共價(jià)化合物的根本區(qū)別是看熔化狀態(tài)下能否導(dǎo)電。離子鍵只存在于離子化合物中;共價(jià)鍵不僅存在于非金屬單質(zhì)和共價(jià)化合物中,還可存在于離子化合物中,但惰性氣體和金屬單質(zhì)中沒有共價(jià)鍵。

例3 下列說法正確的是( )。

A.HC l溶液和N a C l溶液均通過離子導(dǎo)電,所以HC l和N a C l均是離子化合物

B.由不同元素組成的多原子分子里,一定只存在極性共價(jià)鍵

C.含共價(jià)鍵的化合物一定是共價(jià)化合物

D.N a在C l2中燃燒的生成物含離子鍵

解析：HC l是共價(jià)化合物,N a C l是離子化合物,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。由不同元素組成的多原子分子里,不一定只存在極性共價(jià)鍵,可能含有非極性鍵,如多個(gè)碳原子的烴及其衍生物中含有C C(或C■ C 、C■ C)等非極性鍵,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。含共價(jià)鍵的化合物可能是離子化合物,如N a OH、N a2O2、NH4C l等,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。N a在C l2中燃燒,生成的N a C l屬于鹽,其所含陰、陽離子之間存在離子鍵,故D項(xiàng)正確。

答案：D

點(diǎn)評：離子化合物和共價(jià)化合物的判斷方法主要有三類：(1)根據(jù)構(gòu)成化合物的粒子間作用力是離子鍵還是共價(jià)鍵判斷,活潑金屬原子和活潑非金屬原子之間形成離子鍵,同種或不同非金屬原子之間形成共價(jià)鍵。(2)根據(jù)化合物的類型判斷,大多數(shù)堿性氧化物、A l2O3、強(qiáng)堿和鹽是離子化合物;非金屬氫化物、非金屬氧化物、含氧酸一般是共價(jià)化合物。(3)根據(jù)化合物的性質(zhì)判斷,溶于水后不能發(fā)生電離的化合物是共價(jià)化合物;熔化狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物是離子化合物,不能導(dǎo)電的化合物是共價(jià)化合物。

四、化學(xué)鍵、分子間作用力對物質(zhì)沸點(diǎn)等性質(zhì)的影響

該考點(diǎn)主要涉及物質(zhì)熔化、溶解、沸騰等過程能不能導(dǎo)致化學(xué)鍵和分子間作用力變化,化學(xué)鍵和分子間作用力的強(qiáng)弱及其重要應(yīng)用(規(guī)律及使用范圍),范德華力和氫鍵對物質(zhì)沸點(diǎn)高低的影響規(guī)律及應(yīng)用等。

例4 下列敘述正確的是( )。

A.共價(jià)化合物溶于水,分子內(nèi)共價(jià)鍵被破壞,單質(zhì)溶于水,分子內(nèi)共價(jià)鍵不被破壞

B.分子之間一定存在分子間作用力,分子中不一定存在共價(jià)鍵

C.所有的物質(zhì)中均含化學(xué)鍵,因此有化學(xué)鍵斷裂的一定是化學(xué)變化

D.因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì)的沸點(diǎn)一般隨相對分子質(zhì)量增大而升高,所以NH3沸點(diǎn)低于P H3

解析：共價(jià)化合物溶于水,分子內(nèi)共價(jià)鍵可以被破壞,如S O3等,也可以不被破壞,如乙醇等,單質(zhì)溶于水,分子內(nèi)共價(jià)鍵可以不被破壞,如O2等,也可以被破壞,如F2、C l2等,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。分子晶體中相鄰分子之間一定存在分子間作用力,但分子內(nèi)相鄰原子之間不一定存在化學(xué)鍵,如固態(tài)稀有氣體單質(zhì),故B項(xiàng)正確。并非所有的物質(zhì)中均含化學(xué)鍵,如稀有氣體單質(zhì)中無化學(xué)鍵,只有分子間作用力;有化學(xué)鍵斷裂的不一定是化學(xué)變化,有化學(xué)鍵的斷裂和形成過程才是化學(xué)變化,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。氨分子之間存在氫鍵,且比磷化氫分子間的范德華力強(qiáng),因此氨的沸點(diǎn)高于磷化氫,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：B

點(diǎn)評：(1)化學(xué)鍵存在于原子或離子之間,作用力大,影響的是物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì);離子化合物溶于水或受熱熔化,離子鍵會被破壞。(2)具有分子式的共價(jià)化合物受熱熔化時(shí),共價(jià)鍵不會被破壞,溶于水時(shí)可能會被破壞,如鹵化氫(HX)等;但晶體硅、二氧化硅、碳化硅等只有化學(xué)式而沒有分子式的共價(jià)化合物受熱熔化時(shí),需要克服相鄰原子之間的作用力(或共價(jià)鍵)。(3)分子間作用力只影響物質(zhì)的物理性質(zhì),不影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。(4)范德華力的大小與分子的相對分子質(zhì)量之間存在正相關(guān)的關(guān)系,對結(jié)構(gòu)和組成相似的分子形成的物質(zhì),相對分子質(zhì)量越大,其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。(5)氫鍵比分子間作用力稍大,影響的是物質(zhì)的物理性質(zhì)(如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度)。

五、真題演練

1.原子序數(shù)依次增大的元素a、b、c、d,它們的最外層電子數(shù)分別為1、6、7、1。a-的電子層結(jié)構(gòu)與氦相同,b和c的次外層有8個(gè)電子,c-和d+的電子層結(jié)構(gòu)相同。下列敘述錯(cuò)誤的是( )。

A.元素的非金屬性順序?yàn)閏＞b＞a

B.a和其他3種元素均能形成共價(jià)化合物

C.d和其他3種元素均能形成離子化合物

D.元素a、b、c各自最高和最低化合價(jià)的代數(shù)和分別為0、4、6

2.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如表1所示。已知Y、W的原子序數(shù)之和是Z的3倍,下列說法正確的是( )。

表1

A.原子半徑：X＜Y＜Z

B.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：X＞Z

C.Z、W均可與M g形成離子化合物

D.最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性：Y＞W(wǎng)

3.某晶體中含有極性鍵,關(guān)于該晶體的說法錯(cuò)誤的是( )。

A.不可能有很高的熔沸點(diǎn)

B.不可能是單質(zhì)

C.可能是有機(jī)物

D.可能是離子晶體

4.下列關(guān)于化學(xué)用語的表示正確的是( )。

B.質(zhì)子數(shù)為3 5、中子數(shù)為4 5的溴原子：8035B r

5.下列有關(guān)氯元素及其化合物的表示正確的是( )。

A.質(zhì)子數(shù)為1 7、中子數(shù)為2 0的氯原子：2017C l

B.氯離子(C l-)的結(jié)構(gòu)示意圖：

D.氯乙烯分子的結(jié)構(gòu)簡式：H3C C H2C l

6.C O2的資源化利用是解決溫室效應(yīng)的重要途徑。以下是在一定條件下用NH3捕獲C O2生成重要化工產(chǎn)品三聚氰酸的反應(yīng)：列有關(guān)三聚氰酸的說法正確的是( )。

A.分子式為C3H6N3O3

B.分子中既含極性鍵,又含非極性鍵

C.屬于共價(jià)化合物

D.生成該物質(zhì)的上述反應(yīng)為中和反應(yīng)

7.在“石蠟→液體石蠟→石蠟蒸氣→裂化氣”的變化過程中,被破壞的作用力依次是( )。

A.范德華力、范德華力、范德華力

B.范德華力、范德華力、共價(jià)鍵

C.范德華力、共價(jià)鍵、共價(jià)鍵

D.共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、共價(jià)鍵

8.下列各組中兩種微粒所含電子數(shù)不相等的是( )。

A.H3O+和OH-B.C O和N2

C.HNO2和NO2-D.C H3+和NH4+

9.元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途,請根據(jù)周期表中第三周期元素相關(guān)知識回答下列問題：

(1)按原子序數(shù)遞增的順序(稀有氣體除外),以下說法正確的是。

a.原子半徑和離子半徑均減小

b.金屬性減弱,非金屬性增強(qiáng)

c.氧化物對應(yīng)的水合物堿性減弱,酸性增強(qiáng)

d.單質(zhì)的熔點(diǎn)降低

(2)原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素名稱為,氧化性最弱的簡單陽離子是。

(3)已知(如表2)：

表2

工業(yè)制鎂時(shí),電解M g C l2而不電解M g O的原因是;制鋁時(shí),電解A l2O3而不電解A l C l3的原因是。

(4)晶體硅(熔點(diǎn)14 1 0℃)是良好的半導(dǎo)體材料。由粗硅制純硅過程如下：

S i C l4的電子式為,在上述由S i C l4制純硅的反應(yīng)中,測得每生成1.1 2k g純硅需吸收ak J熱量,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：。

(5)P2O5是非氧化性干燥劑,下列氣體不能用濃硫酸干燥,可用P2O5干燥的是。

a.NH3b.H I c.S O2d.C O2

(6)K C l O3可用于實(shí)驗(yàn)室制O2,若不加催化劑,4 0 0℃時(shí)分解只生成兩種鹽,其中一種是無氧酸鹽,另一種鹽的陰、陽離子個(gè)數(shù)比為1∶1。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。

參考問題與答案

1.B 解析：將核外電子層排布列表,可以快速推斷核電荷數(shù)為1～2 0的元素原子或離子,進(jìn)而推斷元素及其重要化合物的性質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等。本題采用列表法(如表3)解答過程如下：

表3

由元素周期律可知,非金屬性：C l＞S＞H,故A項(xiàng)正確。氫、硫、氯都是非金屬,鉀是金屬,則氫與硫、氯能形成共價(jià)化合物H2S、HC l,但氫元素與鉀元素不能形成共價(jià)化合物,只能形成離子化合物KH,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。鉀與氫、硫、氯均能形成屬于離子化合物的KH、K2S、K C l,故C項(xiàng)正確。氫元素的最高和最低價(jià)分別為+1、-1,硫元素的最高和最低價(jià)分別為+6、-2,氯元素的最高和最低價(jià)分別為+7、-1,+1+(-1)=0,+6+(-2) =4,+7+(-1)=6,故D項(xiàng)正確。

2.C 3.A

4.B 解析：過氧化鈉不是共價(jià)化合物,而是離子化合物,其電子式為故A項(xiàng)錯(cuò)。質(zhì)量數(shù)為3 5+4 5=8 0、質(zhì)子數(shù)為3 5的溴原子,核素符號為B r,故B項(xiàng)正確。S原子核外具有2、8、6電子層,S2-核外具有穩(wěn)定的2、8、8電子層結(jié)構(gòu),故C項(xiàng)錯(cuò)。間二甲苯的2個(gè)甲基位于苯環(huán)上1、3號碳或相間位置,2個(gè)甲基位于1、4號碳或相對位置則形成對二甲苯,故D項(xiàng)錯(cuò)。

5.C

6.C 解析：A項(xiàng)錯(cuò)誤,觀察結(jié)構(gòu)簡式,其中遵循碳四價(jià)、氮三價(jià)、氧二價(jià)、氫一價(jià)規(guī)則(使成鍵原子最外層達(dá)到8或2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)),三聚氰酸的分子式為C3H3N3O3。B項(xiàng)錯(cuò)誤,三聚氰酸結(jié)構(gòu)簡式中含有HO、O C、C■ N 、C N 四種共價(jià)鍵,成鍵微粒均為不同非金屬原子,均為極性鍵。C項(xiàng)正確,三聚氰酸由多種元素組成,只含共價(jià)鍵,無離子鍵。D項(xiàng)錯(cuò)誤,酸堿中和反應(yīng)生成鹽和水,三聚氰酸不是鹽,而是非電解質(zhì)。

7.B

8.D 解析：H3O+和O H-均為1 0電子離子,故A項(xiàng)錯(cuò)。C O和N2均含有兩個(gè)原子1 4個(gè)電子,互為等電子體,故B項(xiàng)錯(cuò)。H N O2和N O-2均含有2 4個(gè)電子,故C項(xiàng)錯(cuò)。C H+3和N H+4分別含有8個(gè)電子、1 0個(gè)電子,故D項(xiàng)正確。

9.(1)b (2)氬 N a+或鈉離子 (3)M g O的熔點(diǎn)高,熔融時(shí)耗費(fèi)更多資源,增加生產(chǎn)成本 A l C l3是共價(jià)化合物,熔融態(tài)難導(dǎo)電

解析：第(4)問,S i C l4分子中每個(gè)硅原子周圍形成四對共用電子對,每個(gè)氯原子周圍含有1對共用電子對、3對非共用電子對,成鍵后硅、氯原子最外層均達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。由題意可得：S i C l4(g)+2 H2(g)■■S i(s)+4 HC l(g),由1.1 2k g=11 2 0g,S i相對原子質(zhì)量為2 8,可知,n(S i)=由吸熱反應(yīng)的焓變大+0.0 2 5ak J·m o l-1。

(責(zé)任編輯 謝啟剛)