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

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第1課時(shí)　離子鍵 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.正確認(rèn)識(shí)離子鍵的概念和實(shí)質(zhì)，熟知離子鍵的特征。2.會(huì)分析離子鍵對(duì)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(fù)性數(shù)據(jù)： 元素 Cs Mg K H Ca Na F Cl Br S O N Al 電負(fù)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(wèn)題： (1)元素電負(fù)性的大小與其原子得失電子難易的關(guān)系如何？ 答案　一般而言，電負(fù)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(fù)性較小的金屬元素的原子容易失去電子，形成陽(yáng)離子。 (2)如何根據(jù)成鍵元素的電負(fù)性判斷形成的化學(xué)鍵是離子鍵？ 答案　成鍵原子所屬元素的電負(fù)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(rèn)為，當(dāng)成鍵元素的電負(fù)性差值大于1.7時(shí)，原子間才有可能形成離子鍵。 (3)表中所列的元素對(duì)應(yīng)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(jié)] 1．離子鍵的概念是陰、陽(yáng)離子之間通過(guò)靜電作用形成的化學(xué)鍵，其成鍵微粒是陰離子和陽(yáng)離子。 2．離子鍵的成鍵條件 [活學(xué)活用] 1．下列元素的原子在形成不同物質(zhì)時(shí)，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(jià)鍵，則排除A、B；D選項(xiàng)，如NaCl、Cl2、HCl三種物質(zhì)中分別形成離子鍵、非極性共價(jià)鍵和極性共價(jià)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(xiàng)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(shí)質(zhì)及其特征 1．離子鍵的實(shí)質(zhì) 閱讀教材內(nèi)容，回答下列問(wèn)題： (1)離子鍵實(shí)質(zhì)是陰、陽(yáng)離子間的靜電作用，當(dāng)靜電作用中同時(shí)存在的吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)，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(yáng)離子看做球體。根據(jù)庫(kù)侖定律，陰、陽(yáng)離子間的靜電引力(F)與陽(yáng)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(yáng)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(méi)有方向性：離子鍵的實(shí)質(zhì)是靜電作用，離子的電荷分布通常被看成是球形對(duì)稱的，因此一種離子對(duì)帶異性電荷離子的吸引作用與其所處的方向無(wú)關(guān)。 (2)離子鍵沒(méi)有飽和性：在離子化合物中，每個(gè)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(yáng)離子的相對(duì)大小。只要空間條件允許，陽(yáng)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(yáng)離子排列在其周圍，以達(dá)到降低體系能量的目的。 (3)從庫(kù)侖引力的實(shí)質(zhì)來(lái)說(shuō)，離子鍵既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性。但這一特征是以具體的離子結(jié)構(gòu)為前提的，是相對(duì)的。如在氯化鈉晶體中，每個(gè)離子周圍可吸引六個(gè)帶異性電荷的離子，而在氯化銫晶體中，每個(gè)離子周圍可吸引八個(gè)帶異性電荷的離子。 [歸納總結(jié)] 1．離子鍵的實(shí)質(zhì)是“靜電作用”。這種靜電作用不是靜電引力而是指陰、陽(yáng)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(shí)的總效應(yīng)。 2．離子電荷、離子半徑是影響離子鍵強(qiáng)弱的重要因素。陰、陽(yáng)離子所帶的電荷越多，靜電作用越強(qiáng)，離子鍵越強(qiáng)；離子半徑越小(核間距越小)，靜電作用越強(qiáng)，離子鍵越強(qiáng)。 3．離子鍵越強(qiáng)，離子化合物的熔、沸點(diǎn)越高。 [活學(xué)活用] 3．下列物質(zhì)中的離子鍵最強(qiáng)的是(　　) A．KCl B．CaCl2 C．MgO D．Na2O 答案　C 解析　離子鍵的強(qiáng)弱與離子本身所帶電荷數(shù)的多少及半徑有關(guān)，半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)。在所給陽(yáng)離子中，Mg2＋帶兩個(gè)正電荷，且半徑最小，在陰離子中，O2－帶兩個(gè)單位的負(fù)電荷，且半徑比Cl－小。故MgO中離子鍵最強(qiáng)。 4．下列有關(guān)離子鍵的特征的敘述中，正確的是(　　) A．一種離子對(duì)帶異性電荷離子的吸引作用與其所處的方向無(wú)關(guān)，故離子鍵無(wú)方向性 B．因?yàn)殡x子鍵無(wú)方向性，故陰、陽(yáng)離子的排列是沒(méi)有規(guī)律的，隨意的 C．因?yàn)槁然c的化學(xué)式是NaCl，故每個(gè)Na＋周圍吸引一個(gè)Cl－ D．因?yàn)殡x子鍵無(wú)飽和性，故一種離子周圍可以吸引任意多個(gè)帶異性電荷的離子 答案　A 解析　離子鍵的特征是沒(méi)有飽和性和方向性。因?yàn)殡x子鍵無(wú)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(duì)位置無(wú)關(guān)，但是為了使物質(zhì)的能量最低，體系最穩(wěn)定，陰、陽(yáng)離子的排列也是有規(guī)律的，不是隨意的；離子鍵無(wú)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?yàn)檫@個(gè)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(gè)數(shù)比的影響，如NaCl中，Na＋半徑比Cl－半徑小，且陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比是1∶1。故每個(gè)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(gè)Na＋周圍吸引6個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－周圍也只能吸引6個(gè)Na＋，故Cl－和Na＋的個(gè)數(shù)比為1∶1，“NaCl”僅僅是表示陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比的一個(gè)比例式，而不是表示物質(zhì)確定組成的“分子式”。 離子鍵 當(dāng)堂檢測(cè) 1．下列說(shuō)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(shí)，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(xué)鍵是分子中多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用 答案　C 解析　在NH4Cl中，NH與Cl－形成離子鍵，A錯(cuò)；在AlCl3中，Al與Cl形成的是共價(jià)鍵，故B錯(cuò)；化學(xué)鍵是原子之間強(qiáng)烈的相互作用，不一定只在分子中存在，D錯(cuò)，故選C。 2．以下敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．鈉原子和氯原子作用生成NaCl后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng) 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(guò)程中必定有電子的得與失 D．金屬鈉與氯氣反應(yīng)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(yáng)離子和陰離子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這樣體系的能量降低，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，故A、D正確，B也正確。離子鍵的形成只是陰、陽(yáng)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(jié)合成NaOH。 3．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．離子化合物中的陽(yáng)離子不一定是金屬離子 B．陰、陽(yáng)離子通過(guò)靜電引力而形成的化學(xué)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(dǎo)電 D．大多數(shù)的鹽、堿和低價(jià)金屬氧化物中含有離子鍵 答案　B 解析　離子化合物中的陽(yáng)離子不一定是金屬離子，如NH等，A正確；離子鍵中陰、陽(yáng)離子之間的靜電作用包括引力和斥力，B錯(cuò)；離子化合物如能溶于水，其水溶液一定存在自由移動(dòng)的離子，可以導(dǎo)電，故C正確；大多數(shù)的鹽、堿和低價(jià)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(duì)化合物中，化學(xué)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(xué)鍵是離子鍵，如：Na＋、Mg2＋與F－、O2－、Cl－之間的化學(xué)鍵是離子鍵；非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵，如：HCl、H2O、CO2、F2之間的化學(xué)鍵都屬于共價(jià)鍵。 5．下列變化中：①碘升華　②燒堿熔化?、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(xué)鍵破壞的是_______________； (2)僅發(fā)生離子鍵破壞的是______________； (3)僅發(fā)生共價(jià)鍵破壞的是______________； (4)既發(fā)生離子鍵破壞，又發(fā)生共價(jià)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(xué)鍵，電解質(zhì)溶于水時(shí)發(fā)生電離，離子鍵或共價(jià)鍵被破壞。 40分鐘課時(shí)作業(yè) [基礎(chǔ)過(guò)關(guān)] 一、離子鍵的形成與判斷 1．下列說(shuō)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(shí)，一定形成離子鍵 C．活潑金屬與活潑非金屬化合時(shí)，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(jià)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(jià)化合物，如AlCl3等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；HF、HCl為共價(jià)化合物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NH4Cl為離子化合物，D項(xiàng)錯(cuò)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(jià)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(jià)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(jià)化合物HNO3。 3．下列物質(zhì)中，不含離子鍵的是(　　) ①NH4HCO3?、贜H3?、跙aSO4　④CuSO45H2O 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(qiáng)堿，而H2SO4和NH3是全部由非金屬元素原子構(gòu)成的分子，不含離子鍵。 4．氫化銨(NH4H)與氯化銨結(jié)構(gòu)相似，且氫化銨與水反應(yīng)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(jià)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(jià)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(xiàng)不正確。 二、由原子結(jié)構(gòu)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(jià)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(gè)和6個(gè)電子的元素分別為ⅠA和ⅥA元素，中學(xué)所熟悉的有H、Na、K、O、S等，它們之間可以形成X2Y型共價(jià)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(shí)K、Rb等堿金屬還可形成更復(fù)雜的超氧化物，因此本題答案應(yīng)該是D。本題易忽視一些特殊的化合物而錯(cuò)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(jià)鍵 C．既有離子鍵，也有共價(jià)鍵 D．以上說(shuō)法都不對(duì) 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(gè)原子失去2個(gè)電子轉(zhuǎn)移到元素Y的2個(gè)原子中去，形成離子化合物Z。則下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．Z在一定條件下可以電離 B．Z的化學(xué)式可以表示為XY2 C．X形成＋2價(jià)陽(yáng)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(xiàng)表明Z為共價(jià)化合物(此電子式的寫法為共價(jià)化合物的寫法)。 三、離子鍵的性質(zhì)及其強(qiáng)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(diǎn)、沸點(diǎn) C．水溶液能導(dǎo)電 D．熔融狀態(tài)能導(dǎo)電 答案　D 解析　離子化合物熔融時(shí)發(fā)生電離而導(dǎo)電，共價(jià)化合物液態(tài)不導(dǎo)電，溶于水能導(dǎo)電不能證明化合物是否含離子鍵，如HCl、H2SO4等含共價(jià)鍵；共價(jià)化合物熔、沸點(diǎn)也可能較高，如SiO2、SiC等。 9．下列變化過(guò)程中，原物質(zhì)分子因共價(jià)鍵被破壞，同時(shí)有離子鍵形成的是(　　) A．鹽酸和NaOH溶液反應(yīng) B．氯化氫溶于水 C．溴化氫與氨反應(yīng) D．鋅和稀H2SO4反應(yīng) 答案　C 解析　首先分清哪些分子是共價(jià)分子。原物質(zhì)為共價(jià)分子的有HCl、H2O、HBr和NH3，A、D不符合題意；HCl溶于水共價(jià)鍵破壞，發(fā)生的是電離，無(wú)離子鍵的形成；選項(xiàng)C中，破壞了H—Br共價(jià)鍵，形成離子鍵。 [能力提升] 10．固體A的化學(xué)式為NH5，它的所有原子的最外電子層結(jié)構(gòu)都符合相應(yīng)稀有氣體的最外電子層結(jié)構(gòu)，則下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 (　　) A．1molNH5中含有5NA個(gè)NH鍵(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值) B．NH5中既有共價(jià)鍵又有離子鍵 C．NH5的電子式為[HN,H]＋[H]－ D．NH5與水反應(yīng)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(xué)式為NH5，它的所有原子的最外電子層結(jié)構(gòu)都符合相應(yīng)稀有氣體的最外電子層結(jié)構(gòu)。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(gè)NH鍵，A錯(cuò)誤；NH5中既有極性共價(jià)鍵又有離子鍵，B正確；NH5與水反應(yīng)的離子方程式為NH＋H－＋H2O===NH3H2O＋H2↑，D正確。 11．我國(guó)已經(jīng)成功研制出了堿金屬的球碳鹽K3C60。實(shí)驗(yàn)測(cè)知該物質(zhì)在熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電，而且在超臨界溫度18K時(shí)具有超導(dǎo)性。 (1)K3C60含有化學(xué)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(jié)構(gòu)酷似足球，由12個(gè)正五邊形與20個(gè)正六邊形構(gòu)成，碳碳鍵長(zhǎng)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(jià)鍵構(gòu)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(jià)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(xué)符號(hào)表示X的一種核素_________________________________________。 (2)寫出Y的單質(zhì)與X的最高價(jià)氧化物反應(yīng)的化學(xué)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(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的分子為________。 (4)用電子式表示Y與W形成化合物的過(guò)程為____________________________。 (5)XW4的電子式為_________________________________________________。 (6)W的氫化物R是實(shí)驗(yàn)室一種常用試劑的主要成分，該試劑可用于實(shí)驗(yàn)室多種氣體的制備，寫出實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)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(xué)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(xué)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(gè)數(shù)比為4∶2∶3，該鹽的化學(xué)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(gè)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。