2017-2018学年高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第3节 离子键、配位键与金属键教学案 鲁科版选修3.doc

第3节离子键、配位键与金属键 课标要求1能说明离子键的形成。2能说明简单配合物的成键情况。3知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。1.离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。静电作用包括阴、阳离子间的静电引力和电子之间以及原子核之间的斥力。2离子键形成规律：一般来说，电负性差值大于1.7的金属元素与非金属元素易形成离子键。3配位键：成键的两原子一方(A)提供孤对电子，一方(B)提供空轨道而形成的化学键。用符号AB表示。4金属键：金属中“自由电子”和金属阳离子之间存在的强的相互作用。5金属的通性(金属光泽、导电性、导热性、延展性)均与金属键有关。1概念阴阳离子通过静电作用形成的化学键。2形成过程3实质离子键的实质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的静电引力和电子与电子及原子核与原子核之间的斥力两个方面。用公式Fk表示。4特征离子键没有方向性和饱和性。5形成条件一般认为当成键原子所属元素的电负性差值大于1.7时，原子间才有可能形成离子键。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)离子键是阴、阳离子间的静电引力。()(2)含离子键的化合物一定是离子化合物。()(3)离子键与共价键都有方向性和饱和性。()(4)离子化合物中一定含有金属元素。()(5)共价化合物中可能含有离子键。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2以下叙述中，错误的是()A钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增强B在氯化钠中，除氯离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用C任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失D离子键、极性键、非极性键可能同时存在于一种物质中解析：选C活泼金属原子和活泼非金属原子之间形成离子化合物，阳离子和阴离子均达到稳定结构，这样体系能量降低，其结构稳定性增强，故A、B正确；离子键的形成只是阴、阳离子间的静电作用，并不一定发生电子的得、失，如Na与OH结合成NaOH，C项错误；在CH3COONa中同时存在Na与CH3COO间的离子键、CC间的非极性键、CH及CO间的极性键，D项正确。1配位键(1)概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的化学键。如(2)表示方法：常用符号AB表示。A提供孤对电子，B提供空轨道。如Ag(NH3)2OH中配位键可表示为H3NAgNH3，Cu(NH3)4SO4中的配位键可表示为特别提醒(1)配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中成键原子一方能提供孤对电子，另一方具有能够接受孤对电子的空轨道。(2)同共价键一样，配位键可以存在于分子之中如Ni(CO)4，也可以存在于离子之中(如NH)。(3)两种原子间所形成的配位键和普通共价键的性质(键长、键能、键角)完全相同。例如，NH中的NH配位键和3个NH共价键性质相同，即NH中4个价键的性质完全相同。2配合物(1)概念：组成中含有配位键的物质。(2)组成常见的含孤对电子的配位体：分子如CO、NH3、H2O等；离子如Cl、CN、NO等。常见的可提供空轨道的中心原子(或离子)通常是过渡元素的离子或原子(价电子层的部分d轨道和s、p轨道是空轨道)，如Cu2、Ag、Fe3、Fe、Ni等。(3)配合物的表示方法配合物由中心原子(提供空轨道)和配位体(提供孤对电子)组成，分为内界和外界，以Cu(NH3)4SO4为例表示为(4)配合物的用途生命体中，许多酶与金属离子的配合物有关；科学研究和生产实践：进行溶解、沉淀或萃取等操作来达到分离提纯、分析检测等目的。1离子化合物中一定含有离子键，一定不含共价键吗？共价化合物一定含有共价键，一定不含离子键吗？提示：离子化合物可能含有共价键；共价化合物一定不含离子键。2常见的哪些物质中含有配位键？提示：铵盐、配位化合物如Ag(NH3)2OH、Cu(NH3)4SO4等。化学键类型与物质类别的关系(1)离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。简单离子组成的离子化合物中只有离子键。如MgO、NaCl等，复杂离子(原子团)组成的离子化合物中既有离子键，又有共价键，如(NH4)2SO4、NH4NO3、NaOH、Na2O2等。(2)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。(3)中学常见物质中的化学键只有非极性键的物质：H2、O2、N2、金刚石、单晶硅、P4、S2、S4等同种非金属元素构成的单质。只有极性键的物质：HX(XF、Cl、Br、I)、CO、NO、CS2、BF3等两种不同元素构成的化合物。既有极性键，又有非极性键的物质：H2O2、CH2=CH2、CHCH、等。只有离子键的物质：CsCl、NaCl、Na2O、K2O等。既有离子键，又有非极性键的物质：Na2O2、FeS2、CaC2等。有离子键、共价键、配位键的物质：铵盐。无化学键的物质：稀有气体。1下列化合物中同时含有离子键、共价键、配位键的是()ANa2O2BKOHCNH4NO3DH2O解析：选CA项，Na2O2中含离子键和非极性共价键；B项，KOH中含离子键和极性共价键；C项，NH4NO3中含离子键、配位键和极性共价键；D项，H2O中含极性共价键。2下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是()A配位化合物中必定存在配位键B配位化合物中只有配位键CFe(SCN)63中的Fe3提供空轨道，SCN中的硫原子提供孤电子对形成配位键D许多过渡元素的离子(如Cu2、Ag等)和某些主族元素的离子或分子(如NH3、OH等)都能形成配合物解析：选B配位化合物中一定含有配位键，但也可能含有离子键等其他化学键，A正确，B错误。Fe3、Cu2、Ag等过渡元素的离子有空轨道，对许多配体具有很强的结合力，可形成配合物；NH3中的氮原子、SCN中的硫原子等有孤电子对，H有空轨道，也可以形成配合物，C、D均正确。1金属键概念金属中金属阳离子和“自由电子”之间存在的强的相互作用成键微粒金属阳离子和“自由电子”实质金属键本质是一种电性作用特征(1)金属键无方向性和饱和性(2)金属键中的电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属2金属性质金属不透明，具有金属光泽及良好的导电性、导热性和延展性，这些性质都与金属键密切相关。1与离子键和共价键比较，金属键的成键微粒有什么不同？提示：离子键和共价键的成键微粒是离子和离子之间或原子和原子之间，金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子。2金属键存在于哪些物质中？有什么特点？提示：存在于金属或合金中，金属或合金中的所有金属阳离子与其中的所有自由电子参与成键。离子键、共价键、金属键的比较类型比较 离子键共价键金属键非极性键极性键配位键本质阴、阳离子间通过静电作用形成相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成金属阳离子与自由电子间作用成键条件(元素种类)成键原子的得、失电子能力差别很大(活泼金属与活泼非金属之间)成键原子得、失电子能力相同(同种非金属)成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属)成键原子一方有孤对电子(配位体)，另一方有空轨道(中心离子)同种金属或不同种金属(合金)特征无方向性、饱和性有方向性、饱和性无方向性、和性饱表示方式(电子式)存在离子化合物单质，共价化合物，离子化合物共价化合物，离子化合物离子化合物金属单质、合金1下列有关金属键的叙述错误的是()A金属键没有饱和性和方向性B金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用C金属键中的电子属于整个金属D金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关解析：选B金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用，既有金属阳离子和自由电子间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用。2下列叙述中错误的是()A离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性B非金属元素间也可以形成离子化合物C配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对D金属键的实质是金属中的自由电子与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用解析：选C离子的电荷分布通常被看作是球形对称的，因此一种离子对带异性电荷离子的吸引与其所处的方向无关；每个离子也将尽可能多的吸引异性电荷排列在其周围，故离子键无方向性和饱和性，但共价键具有方向性和饱和性；非金属元素间可形成离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等；配位键中一方提供孤对电子而另一方提供空轨道；金属键是化学键，是一种强烈的相互作用。3比较大小(用“”或“”填空)。(1)金属键强度：Li_Na_K_Rb；(2)金属性：Na_Mg_Al；(3)熔、沸点：Li_Na_K_Rb。答案：(1)(2)(3)方法技巧金属键的强弱及对金属性质影响的判断(1)金属键的强弱比较金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱。原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。(2)金属键对金属性质的影响金属键越强，金属熔沸点越高。金属键越强，金属硬度越大。金属键越强，金属原子的电离能越大。三级训练节节过关1下列物质中只含有离子键的是()AH2OBCaCl2CNaOH DNa2O2解析：选BH2O中含有共价键，NaOH、Na2O2中既含有离子键又含有共价键，CaCl2中只含有离子键。2下列微粒中含配位键的是()N2HCH4 OHNHFe(CO)3Fe(SCN)3H3OAg(NH3)2OHABCD全部解析：选C形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另一个原子(或离子)有空轨道。在CH4、OH中，中心原子碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子对。3在金属晶体中，自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递，可以由此来解释的金属的物理性质是()A延展性 B导电性C导热性 D硬度解析：选C金属晶体中的自由电子与金属离子的碰撞过程中有能量传递，故热量从晶体温度高的一端传递给温度低的一端。4下列说法不正确的是()全部由非金属元素组成的化合物一定不是离子化合物金属原子与非金属原子之间的化学键可能是离子键，也可能是共价键一种物质中有阳离子，则必定有阴离子一种物质中有阴离子，则必定有阳离子ABCD解析：选C离子化合物可能全部由非金属元素组成，如NH4Cl等铵盐；一种物质中有阳离子不一定有阴离子，如金属单质。5在下列物质中：CO2、KCl、CaBr2、O2、NH4Cl、Ca(OH)2、N2、HBr、NH3、Na2O2、金属铜，请用序号回答下列问题：(1)只有非极性键的是_。(2)只有极性键的是_。(3)只有离子键的是_。(4)有离子键，也有非极性键的是_。(5)既有离子键，又有极性键的是_。(6)属于离子化合物的是_。(7)属于共价化合物的是_。(8)含有配位键的物质是_，含有金属键的物质是_。解析：电负性相差较大的较活泼的金属元素与较活泼的非金属元素易形成离子化合物。铵盐为离子化合物且含有配位键；Na2O2为离子化合物，含OO非极性键。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)1下列物质中，既含有离子键，又含有非极性共价键的是()ACaC2BCaCl2CH2O2DNaClO解析：选AA项电子式为，其中含离子键、非极性键；B项中只含离子键；C项中含极性键、非极性键；D项中含有离子键和极性共价键。2下列物质不是配合物的是()ANaCl BFe(SCN)2ClCCu(NH3)4Cl2DAg(NH3)2OH解析：选A含有配位键的化合物是配合物(一般铵盐除外)，NaCl中只含有离子键，故不是配合物。3下列生活中的问题，不能用金属键理论知识解释的是()A用铁制品做炊具 B用金属铝制成导线C用铂金做首饰 D铁易生锈解析：选D用铁制品做炊具利用金属的导热性；用金属铝制成导线利用金属的导电性；用铂金做首饰利用金属的延展性；三者均是由于金属阳离子与自由电子形成的金属键有关。铁易生锈与原子的还原性以及所处的周围介质的酸碱性有关。4氯化钠是日常生活中人们常用的调味品。下列性质可以证明氯化钠中一定存在离子键的是()A具有较高的熔点 B熔融状态能导电C水溶液能导电 D常温下能溶于水解析：选BNaCl在熔融状态能导电，说明NaCl在熔融状态产生自由移动的离子，即说明NaCl晶体中存在离子键。5下列各组物质中，化学键类型相同的是()AHI和NaI BNaF和KClCCl2和KCl DNaCl和NaOH解析：选BHI、NaI中化学键分别为共价键、离子键；NaF、KCl中均为离子键；Cl2中为共价键，NaCl中为离子键，NaOH中为离子键、共价键。6由下列各组的三种元素共同组成的化合物中，既可能有离子化合物，又可能有共价化合物的是()AH、O、C BNa、S、OCH、N、O DH、S、O解析：选C要形成离子键，必须形成阴、阳离子。B中三种元素可形成的Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3 等，都是离子化合物；C中三种元素可形成HNO3、HNO2、NH4NO3等，既有离子化合物，又有共价化合物；A、D中三种非金属元素只能形成共价化合物。7下列说法正确的是()A只有活泼金属与活泼非金属之间才能存在离子键B溶于水能导电的物质中一定含有离子键C具有离子键的化合物是离子化合物D化学键是分子中多个原子之间强烈的相互作用解析：选C非金属之间也可能形成离子键，如NH4Cl等；某些共价化合物溶于水也能导电，如HCl、H2SO4等；分子中两个或多个原子之间都可以形成化学键，化学键不仅仅指多个原子之间强烈的相互作用。8下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的是()ANH4Cl=NH3HClBNH3CO2H2O=NH4HCO3C2NaOHCl2=NaClNaClOH2OD2Na2O22CO2=2Na2CO3O2解析：选DA项，NH4Cl中含离子键和极性共价键，不含非极性共价键，NH3、HCl中不含离子键、非极性键；B项，NH3、CO2、H2O中均不含有离子键和非极性键，NH4HCO3中不含非极性键；C项，NaCl、NaClO、H2O中均不含非极性键。9配位键是一种特殊的共价键，即共用电子对由某原子单方面提供和另一缺电子的微粒结合。如NH就是由NH3(氮原子提供电子对)和H(缺电子)通过配位键形成的。据此，回答下列问题：(1)下列微粒中可能存在配位键的是_。ACO2BH3OCCH4DNH3(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性，试写出其电离方程式：_。(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程，最初，科学家提出了两种观点：甲：OHHO、乙：HOOH，式中OO表示配位键，在化学反应中OO键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构，设计并完成了下列实验：a将C2H5OH与浓H2SO4反应生成(C2H5)2SO4和水；b将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应，只生成A和H2SO4；c将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂)。如果H2O2的结构如甲所示，实验c中反应的化学方程式为(A写结构简式)_。为了进一步确定H2O2的结构，还需要在实验c后添加一步实验d，请设计d的实验方案：_。解析：(1)配位键形成的条件是一方提供电子对，另一方提供空轨道，在H3O中，H2O分子提供电子时，H提供空轨道，两者形成配位键OHHH。(2)硼原子为缺电子原子，H3BO3的电离是B原子和水中的OH形成配位键，水产生的H表现出酸性。(3)由题中所含配位键的物质的反应特点分析。答案：(1)B(2)H3BO3H2OHB(OH)4(3)C2H5OOC2H5H2C2H5OC2H5H2O用无水硫酸铜检验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)10氮化钠(Na3N)是科学家制备的一种重要的化合物，它与水作用可产生NH3。请回答下列问题：(1)Na3N的电子式是_，该化合物是由_键形成的。(2)Na3N与盐酸反应生成_种盐，其电子式是_。(3)Na3N与水的反应属于_反应，反应的化学方程式：_。(4)比较Na3N中两种微粒的半径r(Na)_r(N3)。解析：(1)据N原子最外层有5个电子，非金属性比较强，Na最外层只有1个电子，金属性强，可知形成离子键。(2)Na3N4HCl=3NaClNH4Cl。(3)Na3N3H2O=3NaOHNH3，属于复分解反应(或水解反应)。(4)Na和N3核外电子排布相同，核电荷数越多，原子核对外层电子的引力越强，微粒半径越小，则r(Na)r(N3)。答案：(1)离子(2)两(3)复分解(或水解)Na3N3H2O=3NaOHNH3(4)(对应课时跟踪检测P60)1下列关于化学键的叙述中，正确的是()A离子化合物中不能含共价键B共价化合物中可能含离子键C离子化合物中只含有离子键D共价化合物中不含离子键解析：选D离子化合物一定含有离子键，可能含有共价键，而共价化合物仅含有共价键。2某元素基态原子的价电子排布为ns1，当它跟卤素结合时可形成的化学键是()A一定是共价键B一定是离子键C可能是共价键，也可能是离子键D一定是极性共价键解析：选C基态原子的价电子排布为ns1的元素属于A族，即为H、Li、Na、K、Rb、Cs等，卤素为F、Cl、Br、I等，故两主族元素两两结合时形成的化学键可能是共价键(如HF)，也可能是离子键(如NaF)。3下列分子或离子中，能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键的是()H2ONH3ClSCNABCD4下列物质：Cu(H2O)42；Al(OH)4；CH3COO；NH3；CH4。含有配位键的是()ABCD解析：选A水分子中的氧有未成键电子对，Cu2有空轨道，由此可以判断该离子有配位键；Al(OH)4离子中，Al只有3个电子可以成键，故还有一个空轨道，故其中一个OH是通过配位键与Al结合的。5下列关于金属键的叙述中，不正确的是()A金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性C金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D金属中的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动解析：选B金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。6向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是()A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2的浓度不变B沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子Cu(NH3)42C硫酸铜水溶液里加入氨水生成的沉淀是氢氧化铜，继续加氨水沉淀又溶解，说明氢氧化铜是两性氢氧化物D在Cu(NH3)42离子中，Cu2给出孤对电子，NH3提供空轨道解析：选B向CuSO4水溶液中逐滴加入氨水时，先后发生反应：Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH，Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O。Cu(OH)2溶于氨水是因为生成的Cu(NH3)42比Cu(OH)2更难电离，故C项错误；反应前后Cu2的浓度减小，故A项错误；在Cu(NH3)42离子中，Cu2提供3d空轨道，NH3分子提供孤对电子。7已知NH3分子可与Cu2形成配合物离子Cu(NH3)42，则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是()ANaOH BNH3CBaCl2DCu(OH)2解析：选D除杂原则“不增不减易复原”。A项，CuSO42NaOH=Cu(OH)2Na2SO4；B项，CuSO44NH3=Cu(NH3)4SO4；C项，BaCl2H2SO4=BaSO42HCl，引入新杂质Cl；D项，Cu(OH)2H2SO4=CuSO4H2O。8根据物质结构理论判断下列说法错误的是()A镁的硬度大于铝 B钠的熔、沸点低于镁C镁的硬度大于钾 D钙的熔、沸点高于钾解析：选A镁和铝的自由电子数AlMg，离子半径Al3Mg2，金属键MgNa，钠的熔、沸点低于镁，B正确；电荷数Mg2K，离子半径Mg2NaK，硬度MgK，C正确；钙和钾价电子数CaK，离子电荷数Ca2K，离子半径KCa2，金属键CaK，熔点CaK，D正确。9(1)在配合物Fe(SCN)2中，提供空轨道接受孤对电子的微粒是_，画出配合物离子Cu(NH3)42中的配位键_。(2)H3O的空间结构为_，BCl3的空间结构为_。(3)按要求写出由第2周期元素为中心原子，通过sp3杂化形成中性分子的化学式(各写一种)：正四面体形分子_，三角锥形分子_，V形分子_。解析：(1)在配合物Fe(SCN)2中，Fe3提供空轨道，SCN提供孤对电子；在配合物Cu(NH3)42中，Cu2提供空轨道，NH3提供孤对电子，其成键情况为。(2)H3O的中心原子以sp3方式杂化，但有一对孤对电子，故H3O呈三角锥形。BCl3中心原子以sp2方式杂化，没有孤对电子，故BCl3分子呈平面三角形。答案：(1)Fe3(2)三角锥形平面三角形(3)CH4(或CF4)NH3(或NF3)H2O10已知五种元素的原子序数的大小顺序为CABDE；A、C同周期，B、C同主族；A与B形成离子化合物，A2B中所有离子的电子数相同，其电子总数为30，D和E可形成4核10电子分子。试回答下列问题：(1)写出五种元素的名称：A_，B_，C_，D_，E_。(2)用电子式表示离子化合物A2B的形成过程_。(3)写出D元素形成的单质的结构式_。(4)写出下列物质的电子式：E与B形成的化合物：_；A、B、E形成的化合物：_；D、E形成的化合物：_。(5)B、C、D、E四种元素分别形成的单质中化学键最强的是_(写分子式)。(6)A、B两种元素组成的化合物A2B2属于_(填“离子”或“共价”)化合物，存在的化学键是_，A2B2与水反应的化学方程式为_。解析：因为A、B离子的电子数相同，在电子总数为30的A2B型化合物中，每个离子的电子数平均为10个，故可推知A是Na，B是O。因为4核10电子分子中，每个原子平均不到3个电子，所以只有从原子序数18的元素中寻找，Li已有3个电子，故一定含有氢原子，分子中有4个原子核共10个电子，一定为NH3；因原子序数DE，所以D为N，E为H。C与A(Na)同周期、与B(O)同主族，所以C位于第3周期A族，为S。答案：(1)钠氧硫氮氢(2)(3)NN