2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修二 2.4.3 化學(xué)鍵范德華力和氫鍵的判斷與應(yīng)用 學(xué)案

1、2.4.3 化學(xué)鍵、范德華力和氫鍵的判斷與應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)：1.掌握化學(xué)鍵的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)各類化學(xué)鍵的形成條件，提升宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。2.掌握分子間作用力的形成條件，認(rèn)識(shí)形成各類晶體的作用力，提升證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。學(xué)習(xí)過程：1根據(jù)物質(zhì)類別判斷化學(xué)鍵類型(1)離子化合物中一定有離子鍵，可能有共價(jià)鍵。由簡(jiǎn)單離子構(gòu)成的離子化合物中只有離子鍵，如MgO、NaCl等；由復(fù)雜離子(原子團(tuán))構(gòu)成的離子化合物中既有離子鍵又有共價(jià)鍵，如(NH4)2SO4、KNO3、NaOH、Na2O2等。(2)共價(jià)化合物中只能有共價(jià)鍵，一定沒有離子鍵。這是因?yàn)楣矁r(jià)化合物中原子間都是通過共用電子形成化學(xué)鍵，不存在

2、帶電荷的陰、陽離子，如HCl、CO2、CH4等。(3)金屬單質(zhì)中一般只存在金屬鍵。(4)非金屬單質(zhì)(除稀有氣體外)一般只存在非極性鍵。2常見物質(zhì)中的化學(xué)鍵(1)只含有非極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：非金屬單質(zhì)，如H2、O2、N2、金剛石、單晶硅、P4、S2、S4等。(2)只含有極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：一般是由不同種元素組成的共價(jià)化合物，如HX(XF、Cl、Br、I)、CO、NO、CS2、BF3等。(3)既含有極性共價(jià)鍵，又含有非極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：H2O2、CH3CH3、CHCH、等。(4)只含有離子鍵的物質(zhì)：由活潑金屬元素與活潑非金屬元素形成的化合物，如CsCl、NaCl、Na2O、K2O等。(5)既含有離子鍵

3、，又含有極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：Na2CO3、MgSO4等。(6)既含有離子鍵，又含有非極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：Na2O2、FeS2、CaC2等。(7)含有離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵的物質(zhì)：銨鹽等。(8)既含有共價(jià)鍵，又含有配位鍵的離子：NHeq oal(,4)、H3O等。(9)不含化學(xué)鍵的物質(zhì)：稀有氣體。3范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別化學(xué)鍵范德華力存在分子內(nèi)原子之間、陰陽離子之間、金屬陽離子和“自由電子”之間分子之間，且只有分子充分接近時(shí)才有范德華力強(qiáng)弱強(qiáng)烈(100600 kJmol1)微弱(220 kJmol1)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)4.分子間作用力、范德華力與氫

4、鍵的區(qū)別(1)范德華力是分子間作用力的一種，不能把范德華力等同于分子間作用力。(2)氫鍵是一種特殊的分子間作用力，不屬于化學(xué)鍵。分子中存在電負(fù)性較大的元素，才可能形成氫鍵。(3)通常情況下，氫鍵比范德華力強(qiáng)。T、X、Y、Z、Q、R、W為周期表前四周期元素，原子序數(shù)依次增大。已知：W的原子序數(shù)為29，其余的均為短周期主族元素；T原子所處的周期數(shù)、族序數(shù)均與其原子序數(shù)相等；X的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子數(shù)相同；Z的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為ns2npn2；在Q元素所在周期中，Q的基態(tài)原子的第一電離能最小；R的單質(zhì)在常溫常壓下是氣體，其基態(tài)原子的M層上有1個(gè)未成對(duì)的p電

5、子。(1)X、Y、Q三種元素的電負(fù)性由大到小的順序是_(用元素符號(hào)表示)。(2)Y的簡(jiǎn)單氫化物分子間能形成氫鍵，R的氫化物分子間不易形成氫鍵，原因是_。(3)W的基態(tài)原子的核外電子排布式為_，該元素與元素X、Y形成的配離子W(XY)42中，含有的化學(xué)鍵是_。a離子鍵 b極性鍵c非極性鍵 d配位鍵(4)T、X、Z三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常見的有害氣體，它的分子式為XT2Z，分子空間構(gòu)型為平面三角形，則該分子中中心原子采用_雜化，1 mol M分子中鍵和鍵的個(gè)數(shù)比為_。解析由可知W為Cu；由可知T為H；由可知X為C，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p2；由可知Z可能為O或

6、Cl；由可知Q可能為L(zhǎng)i或Na；由可知R為Cl。再結(jié)合原子序數(shù)依次增大可以確定T、X、Y、Z、Q、R分別為H、C、N、O、Na、Cl。(1)元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，故電負(fù)性：NCNa。(2)元素的電負(fù)性越大、原子半徑越小，則越易形成氫鍵，因?yàn)镃l的原子半徑比N大，二者電負(fù)性基本一致，則HCl分子間不易形成氫鍵。(3)書寫Cu的基態(tài)原子的核外電子排布式時(shí)，要注意其d能級(jí)為全充滿穩(wěn)定狀態(tài)，為1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1；在配離子Cu(CN)42中，含有配位鍵和極性共價(jià)鍵。(4)由題意可知M為HCHO，分子中含有碳氧雙鍵，中心原子C采用sp2雜化，1個(gè)HC

7、HO分子中含有3個(gè)鍵和1個(gè)鍵，故分子中鍵和鍵的個(gè)數(shù)比為31。答案(1)NCNa(2)Cl的原子半徑比N大，二者電負(fù)性基本一致(3)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1bd(4)sp2311某化合物的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，其分子內(nèi)不含有()A離子鍵B共價(jià)鍵 C極性鍵 D配位鍵A由題圖可知，N原子與Ni原子之間為配位鍵；共價(jià)鍵中CC鍵為非極性鍵，CH鍵、NO鍵、C=N鍵、OH鍵為極性鍵，故選A。2有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的下列說法中正確的是()A碘升華時(shí)破壞了共價(jià)鍵B含極性鍵的共價(jià)化合物一定是電解質(zhì)C氯化鈉固體中的離子鍵在溶于水時(shí)被破壞DHF的分子間作用力大于HCl，故HF比HCl更穩(wěn)

8、定CA項(xiàng)，碘升華破壞分子間作用力；B項(xiàng)，含極性鍵的共價(jià)化合物不一定是電解質(zhì)，如CH4；D項(xiàng)，分子的穩(wěn)定性是由鍵能和鍵長(zhǎng)決定的。3N2的結(jié)構(gòu)可以表示為，CO的結(jié)構(gòu)可以表示為，其中橢圓框表示鍵，下列說法中不正確的是()AN2分子與CO分子中都含有三鍵BCO分子中有一個(gè)鍵是配位鍵CN2與CO互為等電子體DN2與CO的化學(xué)性質(zhì)相同D由題意可知N2分子中N原子之間、CO分子中C、O原子之間均通過2個(gè)鍵，一個(gè)鍵，即三鍵結(jié)合，其中，CO分子中1個(gè)鍵由O原子單方面提供孤電子對(duì)，C原子提供空軌道通過配位鍵形成。N2化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，CO具有比較強(qiáng)的還原性，兩者化學(xué)性質(zhì)不同。學(xué)習(xí)探究：氮、磷、硫、氯的化合物種類繁

9、多，應(yīng)用廣泛：一些常見的殺蟲劑1工業(yè)中可用POF3合成殺蟲農(nóng)藥，組成該物質(zhì)的三種元素的電負(fù)性大小關(guān)系是什么？提示：FOP2普魯士藍(lán)的化學(xué)式是Fe4Fe(CN)63，該物質(zhì)存在的化學(xué)鍵有哪些？提示：離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵。3KCN可被H2O2氧化為KOCN(1)KOCN可作為制藥原料，其晶體類型是離子晶體，碳原子采取sp雜化，1 mol 該物質(zhì)中含有的鍵數(shù)目是多少？提示：2NA或1.2041024個(gè)。(2)H2O2常溫下是液體，沸點(diǎn)較高(150 )其主要原因是什么？提示：H2O2分子之間存在氫鍵。4SO3和O3的混合氣體經(jīng)光解作用，可生成一種結(jié)構(gòu)，如圖所示的物質(zhì)，該物質(zhì)中S原子采用哪種類型的雜化

10、方式？該分子是否有極性？提示：由圖可知S形成了4個(gè)共價(jià)鍵，即含有4個(gè)價(jià)層電子對(duì)，所以硫原子的軌道雜化方式是sp3雜化；由于分子的空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，因此該分子是極性分子。當(dāng)堂檢測(cè)：1下列幾種氫鍵：OHO；NHN；FHF；OHN。氫鍵從強(qiáng)到弱的順序正確的是()ABC DAF、O、N的電負(fù)性依次降低，F(xiàn)H、OH、NH鍵的極性依次降低，故FHF中的氫鍵最強(qiáng)，其次是OHO，再次是OHN，最弱是NHN。2若不斷地升高溫度，實(shí)現(xiàn)“雪花水水蒸氣氧氣和氫氣”的變化。在變化的各階段被破壞的微粒間的主要相互作用依次是()A氫鍵、分子間作用力、非極性鍵B氫鍵、氫鍵、極性鍵C氫鍵、極性鍵、分子間作用力D分子間作用力、氫鍵

11、、非極性鍵B因?yàn)镺的電負(fù)性較大，在雪花、水中存在OHO氫鍵，故在實(shí)現(xiàn)雪花水水蒸氣的變化階段主要破壞水分子間的氫鍵，而由水蒸氣氧氣和氫氣的過程中則破壞了OH極性共價(jià)鍵。3氧氰(OCN)2的性質(zhì)與鹵素類似，被稱為擬鹵素。氧氰(OCN)2中不可能存在的化學(xué)鍵類型有()A非極性共價(jià)鍵 B極性共價(jià)鍵C共價(jià)三鍵 D離子鍵D根據(jù)信息氧氰的性質(zhì)與鹵素類似，結(jié)構(gòu)上有相似之處，則根據(jù)化合價(jià)和成鍵原則，可知氧氰的結(jié)構(gòu)式為，故應(yīng)選D。4(2021山東棗莊三中高二下月考)BF3與一定量的水形成(H2O)2BF3晶體Q，Q在一定條件下可轉(zhuǎn)化為R：反應(yīng)過程中新形成的化學(xué)鍵中無()A離子鍵 B配位鍵C非極性共價(jià)鍵 D氫鍵CQ在一定條件下可轉(zhuǎn)化為R，由圖可知，晶體Q中OH鍵斷裂，而R中出現(xiàn)離子鍵和H3O中H與O間的配位鍵，則新形成的化學(xué)鍵包括離子鍵和配位鍵，新形成的化學(xué)鍵中不包括非極性共價(jià)鍵，氫鍵為一種分子間作用力。故選C。5氯吡苯脲是一種西瓜膨大劑(植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑)，其組成結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)見下表。分子式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式外觀熔點(diǎn)溶解性C12H10ClN3O白色結(jié)晶粉末170172易溶于水回答下列問題：(1)氯吡苯脲晶體中，氮原子的雜化軌道類型為_。(2)氯吡苯脲晶體中，微粒間的作用力類型有_。A離子鍵B金屬鍵C極性鍵D非極性鍵 E配位鍵 F氫鍵(3)查文獻(xiàn)可知，可用