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第二单元　微粒间作用力与物质性质
第1讲　化学键　分子间作用力
复习目标　1.了解化学键分类，离子键、共价键、金属键的形成。2.了解共价键的类型、共价键的参数及作用。3.掌握电子式书写。4.了解分子间作用力、氢键的含义、实质及其对物质性质的影响。
考点一　化学键　电子式
1．化学键及类型
2．共价键
(1)共价键类型
(2)键参数对分子性质的影响
①键能越大，键长越短，分子越稳定。
②
3．三种化学键的比较
化学键 离子键 共价键 金属键
形成 阴、阳离子间通过静电作用形成 相邻原子间通过共用电子对(原子轨道重叠)形成 金属离子与自由电子间强烈的相互作用
特征 无方向性和饱和性 有方向性和饱和性 无方向性和饱和性
表示方式(电子式) －
强弱比较 阴、阳离子半径的大小、离子所带电荷的多少 键能和键长 金属离子半径的大小及所带电荷的多少
存在 离子化合物(离子晶体) 单质(稀有气体除外)、共价化合物、部分离子化合物 金属单质、合金
4.化学键的表示方法——电子式
(1)概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。
(2)电子式书写常见的6大误区
内容 实例
误区1 漏写未参与成键的电子 N2的电子式误写为N N，应写为N N
误区2 化合物类型不清楚，漏写或多写[　]及错写电荷数 NaCl误写为，应写为；HF误写为，应写为
误区3 书写不规范，错写共用电子对 N2的电子式误写为NN或或
误区4 不考虑原子间的结合顺序 HClO的电子式误写为，应写为
误区5 不考虑原子最外层有几个电子，均写成8电子结构 CH的电子式误写为，应写为
误区6 不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写 CaBr2的电子式为； CaC2的电子式为
(3)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物
如NaCl：。
②共价化合物
如HCl：H×＋―→。
1．所有物质中都存在化学键(　　)
2．AsH3的电子式： (　　)
3．某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键(　　)
4．共价键的成键原子只能是非金属原子(　　)
5．共价键键长是成键的两个原子半径之和(　　)
6．所有的共价键都有方向性(　　)
7．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成(　　)
8．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转(　　)
答案　1.×　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7.√　8.√
一、化学键与物质类别的关系
1．现有下列物质：①NaCl　②Na2O　③Na2O2　④NaOH　⑤AlCl3　⑥H2O　⑦N2　⑧NH4Cl　⑨CO2　⑩H2O2
(1)只含离子键的物质有________(填序号，下同)，只含共价键的物质有__________。
(2)属于离子化合物的有__________，其中含非极性键的离子化合物有__________，含有非极性键的共价化合物有__________。
答案　(1)①②　⑤⑥⑦⑨⑩　(2)①②③④⑧　③　⑩
判断离子化合物和共价化合物的三种方法
二、共价键类型及数目的判断
2．CH4中的化学键从形成过程来看，属于______(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于________键。
答案　σ　极性
3．已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。
答案　1∶1
4．C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则一个C60分子中π键的数目为________。
答案　30
5．利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________(填字母)。
A．4个σ键 B．2个σ键、2个π键
C．2个σ键、1个π键 D．3个σ键、1个π键
答案　D
6．1 mol丙酮分子中含有的σ键数目为__________。
答案　9NA
通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为σ键，共价双键中有一个σ键和一个π键，共价三键中有一个σ键和两个π键。
三、电子式的书写
7．(1)—OH______________，OH－______________，
H3O＋______________，NH______________；
(2)HClO______________，CCl4______________，
CO2______________，N2H4______________；
(3)Na2S______________，NaH______________，
NaBH4______________，Na2O2______________。
答案　(1)　　　
(2)　　　
(3)　Na＋[H]－　　
四、键参数的应用
8．已知几种共价键的键能如下：
化学键 H—N N≡N Cl—Cl H—Cl
键能/(kJ·mol－1) 391 946 243 431
下列说法错误的是(　　)
A．键能：N≡N键＞N==N键＞N—N键
B．H(g)＋Cl(g)===HCl(g)　ΔH＝－431 kJ·mol－1
C．H—N键键能小于H—Cl键键能，所以NH3的沸点高于HCl
D．2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH＝－457 kJ·mol－1
答案　C
解析　A项，三键键长小于双键键长小于单键键长，键长越短，键能越大，所以键能：N≡N键＞N==N键＞N—N键，正确；B项，H(g)＋Cl(g)===HCl(g)的焓变为H—Cl键键能的相反数，则ΔH＝－431 kJ·mol－1，正确；C项，NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键，而HCl不能，键能不是主要原因，错误；D项，根据ΔH＝?E(反应物)－?E(生成物)，则2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH＝6E(N—H)＋3E(Cl—Cl)－E(N≡N)－6E(H—Cl)＝－457 kJ·mol－1，正确。
9．结合事实判断CO和N2相对活泼的是________________，试用下表中的键能数据解释其相对活泼的原因：_______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
CO C—O C==O C≡O
键能/(kJ·mol－1) 357.7 798.9 1 071.9
N2 N—N N==N N≡N
键能/(kJ·mol－1) 154.8 418.4 941.7
答案　CO　断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(273.0 kJ·mol－1)比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量(523.3 kJ·mol－1)小
解析　由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量[(1 071.9－798.9) kJ·mol－1＝273.0 kJ·mol－1]比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量[(941.7－418.4) kJ·mol－1＝523.3 kJ·mol－1]小，可知CO相对活泼。
考点二　分子间作用力　氢键
范德华力与氢键的比较
范德华力 氢键
存在 分子间普遍存在 已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间
特征 无方向性、无饱和性 具有一定的方向性和饱和性
强度 共价键＞氢键＞范德华力
影响其强度的因素 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大； ②分子的极性越大，范德华力越大 对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大
对物质性质的影响 范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点等。范德华力越大，物质的熔、沸点越高 分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低，对电离、溶解度等产生影响
1．氢键是氢元素与其他元素形成的化学键(　　)
2．乙醇分子和水分子间可以形成氢键(　　)
3．水分子间既存在范德华力又存在氢键(　　)
4．NH3的沸点高于PH3(　　)
5．卤素单质、卤素氢化物的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大(　　)
6．共价化合物溶于水，分子内共价键被破坏，单质溶于水，分子内共价键不被破坏(　　)
答案　1.×　2.√　3.√　4.√　5.×　6.×
一、氢键的特征与实质
1．氢键的本质是缺电子的氢原子和富电子的原子或原子团之间的一种弱的电性作用。近年来，人们发现了双氢键，双氢键是指带正电的H原子与带负电的H原子之间的一种弱电性相互作用。下列不可能形成双氢键的是(　　)
A．Be—H…H—O B．K—H…H—N
C．O—H…H—N D．F—H…H—Al
答案　C
解析　Be—H中H显－1价，H—O中H显＋1价，Be—H…H—O可能形成双氢键，故不选A；K—H中H显－1价，H—N中H显＋1价，K—H…H—N有可能形成双氢键，故不选B；O—H中H显＋1价，H—N中H显＋1价，O—H…H—N不可能形成双氢键，故选C；F—H中H显＋1价，H—Al中H显－1价，F—H…H—Al有可能形成双氢键，故不选D。
2．下列说法不正确的是(　　)
A．由于氢键的原因，液态水的密度大于冰
B．氢键和共价键一样，也具有方向性和饱和性
C．邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键，所以熔、沸点高于对羟基苯甲醛
D．95 ℃时实验测定的水蒸气的相对分子质量比18大的原因是氢键的存在使水分子发生“缔合”，形成“缔合分子”
答案　C
解析　液态水在形成冰的过程中氢键数目增多，水分子排列更加有序，空间利用率减小，所以冰的密度小于液态水，A正确；氢键和共价键一样，也具有方向性和饱和性，B正确；邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键，对羟基苯甲醛可以形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛熔、沸点低于对羟基苯甲醛，C错误；由于分子间氢键的存在使水分子发生“缔合”，形成“缔合分子”，因此在接近沸点时实验测定的水蒸气的相对分子质量比18大，D正确。
二、物质变化与微粒间作用力的关系
3．在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是(　　)
A．范德华力、范德华力、范德华力
B．范德华力、范德华力、共价键
C．范德华力、共价键、共价键
D．共价键、共价键、共价键
答案　B
解析　石蜡属于有机物，由分子构成，故题干中前两个变化破坏的是范德华力，而第三个变化是石蜡中烃的分解，被破坏的是共价键。
4．下列变化：①碘的升华；②氧气溶于水；③氯化钠溶于水；④烧碱熔化；⑤氯化氢溶于水；⑥氯化铵受热分解。
化学键没有被破坏的是________(填序号，下同)；仅发生离子键破坏的是________；仅发生共价键破坏的是________；既发生离子键又发生共价键破坏的是________。
答案　①②　③④　⑤　⑥
三、分子间作用力对物质性质的影响的解释
5．(1)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是___________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)已知苯酚()具有弱酸性，其K＝1.1×10－10；水杨酸第一步电离形成的离子能形成分子内氢键，据此判断，相同温度下电离平衡常数K2(水杨酸)________(填“>”或“<”)K(苯酚)，其原因是________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)H2O分子内的O—H、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_______________。的沸点比高，原因是_____________________________
______________________________________________________________________________。
(4)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是__________________________________________________________。
(5)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是__________________________________________________。
化合物甲 化合物乙
答案　(1)水分子与乙醇分子之间能形成氢键
(2)<　 能形成分子内氢键，使其更难电离出H＋　(3)O—H键>氢键>范德华力　形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，沸点升高　(4)硅烷为分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，沸点升高　(5)化合物乙分子间存在氢键
1．(2021·浙江1月选考，1)下列含有共价键的盐是(　　)
A．CaCl2 B．H2SO4
C．Ba(OH)2 D．Na2CO3
答案　D
解析　CaCl2只含有离子键，不含有共价键，故A错误；H2SO4中只含有共价键，属于酸，不是盐，B错误；Ba(OH)2既含有离子键又含有共价键，属于碱，不是盐，C错误；Na2CO3中既含有离子键又含有共价键而且属于盐，D正确。
2．下列有关电子式表示正确的是(　　)
①次氯酸的电子式：
(2019·浙江4月选考，7A)
②甲醛的电子式：(2021·浙江1月选考，5D改编)
③HCl的电子式：(2018·江苏，2B)
④由Na和Cl形成离子键的过程：(2018·北京，8C)
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案　D
解析　HClO的电子式应为，①错误；HCl的电子式为，③错误；Na和Cl形成离子键时，Na失去1个电子，Cl得到1个电子，且NaCl中存在离子键，④正确。
3．依据微粒间相互作用与物质性质的关系，解答下列问题：
(1)[2021·河北，17(3)]已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol－1)如表：
N—N N≡N P—P P≡P
193 946 197 489
从能量角度看，氮以N2而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是____________________。
(2)[2021·全国乙卷，35(3)节选]NH3的沸点比PH3的________，原因是________。
答案　(1)在原子数目相同的条件下，N2比N4具有更低的能量，而P4比P2具有更低的能量，能量越低越稳定　(2)高　NH3存在分子间氢键
4．(1)[2020·浙江7月选考，26(2)]CaCN2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构，CaCN2的电子式是________。
(2)[2021·天津，16(1)节选]CH4的电子式为____________________________________。
(3)[2018·海南，13(3)]CO2的电子式为____________。
(4)[2017·海南，13(1)]PH3的电子式为________________________________________。
(5)[2016·全国卷Ⅱ，26(1)节选]联氨(N2H4)分子的电子式为__________________。
答案　(1)　(2)　(3)　(4)　(5)
课时精练
1．在NH3和NH4Cl存在的条件下，以活性炭为催化剂，用H2O2氧化CoCl2溶液来制备化工产品[Co(NH3)6]Cl3，下列表述正确的是(　　)
A．中子数为32，质子数为27的钴原子：Co
B．H2O2的电子式：
C．NH3和NH4Cl化学键类型相同
D．[Co(NH3)6]Cl3中Co的化合价是＋3
答案　D
解析　A项，中子数为32，质子数为27的元素，质量数为27＋32＝59，表示为Co，错误；B项，H2O2为共价化合物，电子式为，错误；C项，NH3中只存在共价键，NH4Cl中既存在离子键又存在共价键，二者化学键类型不同，错误；D项，[Co(NH3)6]Cl3中，NH3整体为0价，Cl为－1价，所以Co的化合价为＋3，正确。
2．下列关于C60、H3、O、N等微粒的叙述错误的是(　　)
A．碳、氢、氧、氮元素中各含有不同核素
B．H3与H2化学性质相同，互为同位素
C．C60与N中都含有共价键
D．KO2属于含有共价键的离子化合物
答案　B
3．下列关于化学键和化合物的说法正确的是(　　)
A．Na2O2、NaOH、CaCl2三种化合物含有相同的化学键
B．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
C．非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D．HCl、H2S溶于水时只破坏了共价键
答案　D
4．科学家研制了有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3，下列有关N(NO2)3分子的说法正确的是(　　)
A．该物质是只含共价键的共价化合物
B．该物质中既含共价键也含离子键
C．该物质是离子化合物
D．该物质的组成微粒是阴、阳离子
答案　A
5．下列各组中每种物质都既有离子键又有共价键的是(　　)
A．NaOH　H2SO4　(NH4)2SO4
B．MgO　Na2SO4　HNO3
C．Na2O2　KOH　Na3PO4
D．HCl　Al2O3　MgCl2
答案　C
解析　H2SO4中只含共价键，A错误；MgO中只含离子键，HNO3中只含共价键，B错误。
6．下列说法正确的是(　　)
A．离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B．NH4NO3晶体中含共价键，是共价化合物
C．H2O2、N2H4分子中只含有极性共价键
D．某化合物熔融状态能导电，可以证明该化合物内一定存在离子键
答案　D
解析　离子键是阴、阳离子间的静电作用，包括静电引力和静电斥力，故A错误；硝酸铵是离子化合物，含有离子键和共价键，故B错误；H2O2的结构式为H—O—O—H，含有极性共价键和非极性共价键，N2H4中也是含有极性共价键和非极性共价键，故C错误；离子化合物在熔融状态下导电，共价化合物在熔融状态下不导电，故D正确。
7．下列说法错误的是(　　)
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．在共价化合物中一定含有共价键
C．含有离子键的化合物一定是离子化合物
D．双原子单质分子中含有的共价键一定是非极性共价键
答案　A
解析　只含有共价键的化合物是共价化合物，离子化合物中也可能含有共价键，如氯化铵，故A错误，B正确；含有离子键的化合物就是离子化合物，故C正确；由同一种元素的原子形成的共价键是非极性共价键，故D正确。
8．下图中每条折线表示元素周期表中ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是(　　)
A．H2S B．HCl C．PH3 D．SiH4
答案　D
解析　ⅣA～ⅦA族元素的氢化物中，NH3、H2O、HF分子间因存在氢键，故沸点反常地高，则含a点的线为ⅣA族元素的氢化物，则a点代表SiH4。
9．下列说法正确的是(　　)
A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂
B．随着电子层数的增加，卤化物CX4分子间作用力逐渐增大，所以它们相应的熔、沸点也逐渐升高
C．由于H—O键比H—S键牢固，所以水的熔、沸点比H2S高
D．在由分子所构成的物质中，分子间作用力越大，该物质越稳定
答案　B
解析　冰融化为物理变化，只破坏氢键而不破坏化学键，A项错误；物质的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S高，是因为水分子间存在氢键，C项错误；物质的稳定性与化学键有关，与分子间作用力无关，D项错误。
10．下列现象与氢键有关的是(　　)
①NH3的熔、沸点比ⅤA族其他元素氢化物的高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④水分子高温下很稳定
A．①②④ B．①②③ C．①② D．①③
答案　B
解析　水分子高温下很稳定是因为分子中O—H键的键能大。
11．“冰面为什么滑”，这与冰层表面的结构有关(如图)。下列有关说法错误的是(　　)
A．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解
B．第一层固态冰中，水分子间通过氢键形成空间网状结构
C．第二层“准液体”中，水分子间形成氢键的机会比固态冰中少
D．当高于一定温度时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂，产生“流动性的水分子”，使冰面变滑
答案　A
解析　水分子的稳定性好，是由水分子内氢氧共价键的键能决定的，与分子间形成的氢键无关，故A项错误；固态冰中，1个水分子与周围的4个水分子通过氢键相连接，从而形成空间网状结构，故B项正确；“准液体”中，水分子间的距离不完全相等，所以1个水分子与少于4个的水分子间形成氢键，形成氢键的机会比固态冰中少，故C项正确；当温度达到一定数值时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏，使一部分水分子能够自由流动，从而产生“流动性的水分子”，造成冰面变滑，故D项正确。
12．下列说法错误的是(　　)
A．卤化氢中，HF的沸点最高，是由于HF分子间存在氢键
B．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上
C．H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中形成的氢键数目多
D．氨气极易溶于水与氨气分子和水分子间形成氢键有关
答案　B
解析　H2O分子最多与周围H2O分子形成4个氢键，而HF分子最多与周围HF分子形成2个氢键，氢键越多，熔、沸点越高，所以H2O的熔、沸点高，故C项正确。
13．写出下列物质的电子式。
(1)NaH：______________；(2)NaCN：_______________________________________________；
(3)NaBH4：____________；(4)H2O2：_________________________________________________；
(5)MgCl2：____________；(6)NH4Cl：________________________________________________。
答案　(1)Na＋[H]－
(2)Na＋[C N]－
(3)
(4)
(5)
(6)
14．(1)请用以下物质的序号填空：①NaCl　②Na2O2　③NaOH　④AlCl3　⑤H2O2　⑥N2　⑦NH4Cl　⑧CO2　⑨He　⑩P4
其中只含有共价键的化合物有________，含有非极性共价键的离子化合物有________，含有极性共价键的离子化合物有________，不含共价键的化合物有________。
(2)X、Y两种主族元素能形成XY2型化合物，已知XY2中共有38个电子，若XY2为常见元素形成的离子化合物，其电子式为 __________________；若XY2为共价化合物，其结构式为____________。
(3)现有a～g 7种短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示，请据此回答下列问题：
①元素的原子间反应最容易形成离子键的是____(填字母，下同)，容易形成共价键的是_____。
A．c和f B．b和g
C．d和g D．b和e
②写出由a～g 7种元素形成的，所有原子都满足最外层为8电子结构的任意一种分子的分子式：________________________________________________________________________。
③a与e能形成化合物ea5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构，其电子式为________，其中所含化学键类型为________________，该物质能与水剧烈反应生成两种气体，这两种气体的化学式是________。
(4)氯化铝的物理性质非常特殊，如：氯化铝的熔点为190 ℃(2.02×103Pa)，但在180 ℃就开始升华。据此判断，氯化铝是________(填“共价化合物”或“离子化合物”)，可以证明你的判断正确的实验依据是_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)④⑤⑧　②　③⑦　①
(2)　S==C==S(答案合理即可)
(3)①B　C　②CCl4(答案合理即可)
③　极性共价键、离子键　NH3、H2
(4)共价化合物　氯化铝在熔融状态下不导电
15．冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
(1)Li＋的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。
①基态锂离子核外能量最高的电子所处电子层符号为 ________。
②W中Li＋与孤电子对之间的作用属于________(填字母)。
A．离子键 B．共价键
C．配位键 D．氢键
E．以上都不是
(2)冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构。理由是__________________
_______________________________________________________________________________。
(3)烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。
①水分子中键角________(填“>”“<”或“＝”)109°28′。
②已知：冠醚Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)①K　②C　(2)Li＋半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内O原子的孤电子对作用形成稳定结构　(3)①<　②冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚Z中的K＋因静电作用将MnO带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果
解析　(1)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其电子层符号为K。②Li＋提供空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成配位键。(3)①水分子中氧原子的价电子对数是4，根据价层电子对互斥模型判断水分子价层电子对空间结构为四面体。由于水分子中O原子含有2对孤电子对，孤电子对之间的排斥力较强，导致水分子中键角小于109°28′。

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