高中化学必修二-化学键、化学反应及能量知识点总结.pdf

.必修二一、化学键与化学反应1.化学键1）定义：相邻的两个或多个原子(或离子)之间强烈的相互作用叫做化学键。2）类型：离子键：由阴、阳离子之间通过静电作用所形成的化学键。共价键：原子之间通过共用电子对所形成的化学键。极性键：在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于两个原子吸引电子的能力不同，共用电子对必然偏 向吸引电子能力较强的原子一方，因而吸引电子能力较弱的原子一方相对的显正电性。这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键。举例：HCl 分子中的 H-Cl 键属于极性键。非极性键：由同种元素的原子间形成的共价键，叫做非极性共价键。同种原子吸引共用电子对的能力相等，成键电子对匀称地分布在两核之间，不偏向任何一个原子，成键的原子都不显电性。非极性键可存在于单质分子中（如 H2 中 HH 键、O2 中 O=O 键、N2 中 NN 键），也可以存在于化合物分子中（如C2H2中的 CC 键）。以非极性键结合形成的分子都是非极性分子。存在于非极性分子中的键并非都是非极性键，如果一个多原子分子在空间结构上的正电荷几何中心和负电荷几何中心重合，那么即使它由极性键组成，那么它也是非极性分子。由非极性键结合形成的晶体可以是原子晶体，也可以是混合型晶体或分子晶体。例如，碳单质有三类同素异形体：依靠CC 非极性键可以形成正四面体骨架型金刚石（原子晶体）、层型石墨（混合型晶体），也可以形成球型碳分子富勒烯C60（分子晶体）。举例：Cl2 分子中的 Cl-Cl 键属于非极性键 金属键：化学键的一种，主要在金属中存在。由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。由于电子的自由运动，金属键没有固定的方向，因而是非极性键。金属键有金属的很多特性。例如一般金属的熔点、沸点随金属键的强度而升高。其强弱通常与金属离子半径成逆相关，与金属内部自由电子密度成正相关。3）化学反应本质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。521）离子化合物：由阳离子和阴离子构成的化合物。大部分盐（包括所有铵盐），强碱，大部分金属氧化物，金属氢化物。活泼的金属元素与活泼非金属元素形成的化合物中不一定都是以离子键结合的，如AICI3 不是通过离子键结合的。非金属元素之间也可形成离子化合物，如铵盐都是离子化合物。2）共价化合物：主要以共价键结合形成的化合物，叫做共价化合物。非金属氧化物，酸，弱碱，少部分盐，非金属氢化物。3）在离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键。在共价化合物中一定不存在离子键。3.几组概念的对比1）离子键与共价键的比较键型概念成键方式成键粒子成键性质形成条件离子键带相反电荷离子之间的相互作用通过得失电子达到稳定结构阴、阳离子静电作用大多数活泼金属与活泼非金属化合时形成离子键共价键原子之间通过共用电子对所形成的相互作用通过形成共用电子对达到稳定结构原子静电作用同种或不同种非金属元素化合时形成共价键(稀有气体元素除外)-优选.电子式如 Na Cl 电子式，如 HCl表示方法离子键的形成过程：结构式，如 HCl共价键的形成过程：绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物共价化合物以共用电子对形成的化合物原子之间存在共价键存在2）离子化合物与共价化合物的比较概念粒子间的作用导电性熔化时破坏的作用力来源:Z*k.实例概念作用力范围作用力强弱性质影响离子化合物离子化合物以离子键形成的化合物阴离子与阳离子间存在离子键熔融态或水溶液导电一定破坏离子键，可能破坏共价键(如NaHCO3)强碱、大多数盐、活泼金属的氧化物中化学键相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用分子内或晶体内较强主要影响物质的化学性质熔融态不导电，溶于水有的导电(如硫酸)，有的不导电(如蔗糖)一般不破坏共价键酸、非金属的氢化物、非金属的氧化物中氢键某些具有强极性键的氢化物分子间的相互作用(静电作用)分子间(HF、H2O、NH3)较化学键弱得多，较分子间作用力稍强主要影响物质的熔点、沸点、密度3）化学键、分子间作用力、氢键的比较分子间作用力物质分子间存在微弱的相互作用分子间很弱主要影响物质的物理性质，如熔、沸点对物质性质的影响离子键：离子键越强，离子化合物的熔、沸点越高；共价键：共价键越强，单质或化合物的稳定性越大影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质；分子间氢键的存在使物质的组成和结构相似的物熔、沸点升高，在水溶液中溶质，随着相对分子质量的解度增大，如熔、沸点：增大，物质的熔、沸点逐H2OH2S，HFHCl，NH3PH3渐升高，如 F2Cl2Br2I24物质中化学键的存在规律(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：NaCl、Na2O 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NH4Cl、NaOH 等。(2)既有离子键又有非极性键的物质，如Na2O2、CaC2等。(3)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键，如HCl、SiO2、C2H2等。(4)同种非金属元素构成的单质中一般只含有非极性共价键，如I2、N2、P4等。(5)由不同种非金属元素构成的化合物中含有极性键(如 H2S、PCl3)，或既有极性键又有非极性键(如 H2O2、C2H2、C2H5OH)，也可能既有离子键又有共价键(如铵盐)。(6)稀有气体由单原子组成，无化学键，因此不是所有物质中都存在化学键。5化学键的破坏(1)化学反应过程中，反应物中的化学键被破坏。(2)对于离子化合物，溶于水后电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。其熔化后也成为自由移动的阴、阳离子，熔化过程中离子键被破坏。-优选.(3)对于共价化合物，有些共价化合物溶于水后，在水分子的作用下电离，共价键被破坏，如 HCl、HNO3等。有些共价化合物溶于水后，与水发生化学反应，共价键被破坏，如SO3、SO2等。(4)对于某些很活泼的非金属单质，溶于水后，能与水作用，其分子内化学键被破坏，如：F2、Cl2、Br2等。特别提醒根据化合物在熔融状态是否导电，可判断它是离子化合物还是共价化合物。若导电，则是离子化合物；若不导电，则是共价化合物。6.用电子式表示离子化合物和共价分子电子式是表示物质结构的一种式子。其写法是在元素符号的周围用“”或“”等表示原子或离子的最外层电子，并用 n或 n(n 为正整数)表示离子所带电荷。1)原子的电子式在元素符号的周围用“”或“”等表示原子的最外层电子。2)离子的电子式主族元素形成的简单离子中，阳离子的电子式就是离子符号。如Mg2既是镁离子符号，也是镁离子的电子式;复杂阳离子：铵根离子阴离子的最外层大多为 8 电子结构，在表示离子的符号外加方括号，方括号的右上角标明所带电荷数及符号。如 Cl的电子式：3)离子化合物的电子式。离子化合物的电子式由构成离子化合物的阴、阳离子的电子式构成。如 NaCl 的电子式：。离子化合物中阴、阳离子个数比不是 11 时，要注意同性离子不直接相邻的事实。如 MgBr2的电子式：4)用电子式表示共价分子(共价型单质和化合物)表示出原子之间形成共用电子对的情况，没有形成共用电子对的最外层电子也要标出。如：Cl2。NH3。5)用电子式表示含有共价键的原子团离子要表示出离子内的原子之间的共用电子对，因是离子，所以还要括上方括号，标上电荷。如下表所示：原子团离子OHNH4O22NH2电子式6)用电子式表示物质的形成过程离子化合物：共价分子：。-优选.二、化学反应1.定义:在化学反应中,分子分成原子,离子重组，原子重组，原子重新排列组合构成新物质的过程.2.实质:是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。3.各种化学反应(11X)在反应中常伴有发光、发热、变色、生成沉淀物等。判断一个反应是否为化学反应的依据是反应是否生成新的物质。根据化学键理论，又可根据一个变化过程中是否有旧键的断裂和新键的生成来判断其是否为化学反应。1)主要化学反应形式异构化：(A B)：化合物形成结构重组而不改变化学组成物。化合反应:简记为：A+B=C：二种以上元素或化合物合成一个复杂产物。（即由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。）分解反应:简记为：A=B+C：化合物分解为构成元素或小分子。（即化合反应的逆反应。它是指一种化合物在特定条件下分解成两种或两种以上较简单的单质或化合物的反应。）置换反应（单取代反应)简记为：A+BC=B+AC：表示额外的反应元素取代化合物中的一个元素。（即指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应。）（置换关系是指组成化合物的某种元素被组成单质的元素所替代。置换反应必为氧化还原反应，但氧化还原反应不一定为置换反应。）根据反应物和生成物中单质的类别，置换反应有以下4 种情况：a 较活泼的金属置换出较不活泼的金属或氢气b 较活泼的非金属置换出较不活泼的非金属c 非金属置换出金属d 金属置换出非金属复分解反应（双取代反应）:简记为：AB+CD=AD+CB：在水溶液中（又称离子化的）两个化合物交换元素或离子形成不同的化合物。(即由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。)复分解反应的本质是溶液中的离子结合成难电离的物质（如水）、难溶的物质或挥发性气体，而使复分解反应趋于完成。酸、碱、盐溶液间发生的反应一般是两种化合物相互交换成分而形成的，即参加反应的化合物在水溶液中发生电离离解成自由移动的离子，离子间重新组合成新的化合物，因此酸、碱、盐溶液间的反应一般是复分解反应。复分解反应是离子或者离子团的重新组合，因为此类反应前后各元素的化合价都没有变化，所以复分解反应都不是氧化还原反应。当然还有更多复杂的情形，但仍可逐步简单化而视为上述反应类别的连续反应。化学反应的变化多端难以建立简单的分类标准。但是一些类似的化学反应仍然可以归类，如：a 歧化反应:指的是同一物质的分子中同一价态的同一元素间发生的氧化还原反应。同一价态的元素在发生氧化还原反应过程中发生了“化合价变化上的分歧”，有些升高，有些降低。发生歧化反应的元素必须具有相应的高价态和低价态化合物，歧化反应只发生在中间价态的元素上。氟(F2)无歧化作用，因为氟元素电负性最大，无正化合价，只有负化合价。自身氧化还原反应与歧化反应均属同种物质间发生的氧化还原反应，歧化反应是自身氧化还原反应的一种，但自身氧化还原反应却不一定都是歧化反应。b 归中反应（反歧化反应）:指的是物质中不同价态的同种元素之间发生的氧化还原反应。即同一元素的价态由反应前的高价和低价都转反应以后的中间价态，在化学反应中元素的价态变化有个规律：只靠拢，不交叉。因此元素的高价和低价都只能向中间靠拢。归中反应和歧化反应是两个相反的过程，这两种反应都一定是氧化还原反应。c 有机反应：指以碳原子化合物为主的各种反应。d 氧化还原反应：指两化合物间的电子转移（如：单取代反应和燃烧反应）e 燃烧反应(初中化学书上也叫氧化反应)：指受质和氧气的反应。三、化学反应的快慢和限度（一）化学反应速率及其表示方法1.化学反应速率是用来描述化学反应快慢的。-优选.2.化学反应速率的表示方法。（1）概念：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示（2）速率符号：v（3）单位：mol/(Ls)mol/(Lmin)（4）数学计算式：（i）c(i)/t（c 表示某一反应物或生成物的物质的量浓度的变化）思考：对化学反应2SO2+O2物质起始浓度 mol/L反应终浓度 mol/L反应发生的时间（分钟）反应速率反应速率比105100.5mol/(Lmin)2：1：2催化剂加热2SO3，请填写下列相关空格：O2107.5100.25mol/(Lmin)SO305100.5mol/(Lmin)SO2特别提示：1)同一化学反应用不同的物质表示反应速率时，值可能不同，因此，表示反应速率时，必须指明是用哪一种物质。2)同一化学反应的各物质的速率之比，等于对应系数之比（可用于计算）。思考：1、S 在纯 O2和空气中燃烧时有什么现象？为什么？3)带火星的木条在空气中熄灭，而在O2中能复燃，为什么？（解答：1、硫在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色，在纯氧中燃烧更剧烈，火焰呈蓝紫色。因为空气中氧气的浓度小，反应较慢。2、纯氧中 O2浓度大。）（二）影响化学反应速率的因素1、内因：反应物的本性（如：反应物的化学性质越活泼化学反应速率越快，反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢。）2、外因：（1）催化剂：能提高化学反应速率，而本身结构不发生永久性改变的物质。改变化学反应速率，大部分加快反应速率（2）温度：升高温度化学反应速率加快（一般每升高10，化学反应速率就提高原来的24 倍），降低温度化学反应速率降低。（3）压强（有气体的反应）：增大气体反应物的压强，化学反应速率加快减小气体反应物的压强，化学反应速率降低（4）浓度：在其它条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减少反应物的浓度，化学反应速率降低（注意：纯固体、纯液体的浓度看作常数）（5）其他：固体反应物的表面积，光波、电磁波、超声波等（三）调控化学反应速率的意义调控化学反应速率在实践中具有十分重要的意义，人们可以根据需要采取适当的措施加快或减慢反应，以满足人们的需要。四、化学反应的利用1.实验室制备氯气原理：MnO2+4HCl(浓)=加热=MnCl2+Cl2+2H2O试剂：二氧化锰、浓盐酸装置：发生装装置-收集装置-尾气处理装置除杂：饱和食盐水-发生装置-除杂装置A B C D干燥装置-收集装置优选-吸收装置讨论：讨论：制取氯气的过程中可能产生哪些杂质气体，制取氯气的过程中可能产生哪些杂质气体，如何除去，如何除去，A A瓶中是什么试剂，用于除去哪种杂瓶中是什么试剂，用于除去哪种杂质？那质？那 B B瓶呢？瓶呢？.干燥：浓硫酸收集：向上排空气法尾气处理：通入氢氧化钠溶液中2.化学反应为人类提供能源1）化学能与热能的转化即热饭盒能加热食物，铝热剂能焊接钢轨，都是化学反应过程中产生的能量以热能的形式释放出来，被人们所利用。2）化学能与电能间的转化化学能不仅可以转变成热能，还可以通过氧化还原反应将化学能转化成电能。电池就是利用化学反应产生电能的装置。原电池的反应原理：将铜片、锌片插入稀硫酸中，然后用导线将铜片、锌片连接起来，并接入一支电流表，观察发生的现象。现象：铜片表面有气泡产生，锌片溶解；电流表指针偏转。实验原理：Zn+2 H+=Zn2+H2锌片：Zn-2e-=Zn2+负极(氧化反应)铜片：2H+2e-=H2正极(还原反应)较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属。溶液中，SO42流向负极。原电池：将 化学能 转化为 电能的装置。形成条件：能发生氧化还原反应，活性不同的两个电极，闭合的回路电解质溶液。3、化学能与光能之间的相互转化太阳光照射，植物用叶绿素A 吸收了光能，使其转化为电能，再将电子穿给其他叶绿素，再通过还原C3，变为 C5。葡萄糖储蓄在菠萝里，由于物体分子中有电子，菠萝两极上有电势差，通过导线使它们串连，连接上灯泡就变光能了。一次能源和二次能源：直接从自然界取得的能源称为一次能源，如流水、风力、原煤、石油、天然气等，一次能源经过加工，转换得到的能源为二次能源，如电力、蒸汽、氢能等。例题：1 下列关于离子键和离子化合物的说法正确的是()A阴、阳离子通过静电引力形成离子键B阴、阳离子间通过离子键一定能形成离子化合物C离子化合物一定能导电D只有在活泼金属元素和活泼非金属元素化合时，才能形成离子键解析离子键是指阴、阳离子间的静电作用，它包括静电引力和静电斥力，A 项错误；离子化合物在水溶液或熔融状态下才能导电；D 项中 NH4与活泼非金属元素之间也能形成离子键。（1）离子键的实质是一种静电作用。静电作用包括阴、阳离子间的静电吸引作用和电子与电子、原子核与原子核间的静电排斥作用。（2）活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物中不一定都是以离子键结合，如 AlCl3不是通过离子键结合。（3）非金属元素之间也有可能形成离子化合物，如铵盐都是离子化合物。例 2 下列物质中，既含有离子键又含有非极性共价键的是()AHClOBBa(OH)2CNa2O2DAr解析 A 项，HClO 是共价化合物，且分子中氢原子和氧原子、氧原子和氯原子之间都为极性共价键；B 项 Ba(OH)2是含有极性共价键和离子键的离子化合物；C 项 Na2O2是含有非极性共价键和离子键的离子化合物。例 4 下列各分子中，所有原子都满足最外层电子为8 电子结构的是()ACCl4BBF3CHCHODNCl5例 5 下列关于氢键的说法不正确的是()-优选.AHF 的沸点比 HCl 的沸点高，是由于HF 分子间存在氢键B水在结冰时体积膨胀，是由于水分子之间存在氢键CNH3的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键D在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键解析氢键是一种较强的分子间作用力，它主要影响物质的物理性质，而物质的稳定性属于化学性质。氢键是某些氢化物(NH3、H2O、HF)分子间存在的比分子间作用力稍强的作用力，它的存在使氢化物的熔、沸点相对较高，因此HF 的沸点高是由氢键所致，A 项正确；水在结冰时体积膨胀是由于水分子大范围的以氢键互相联结，形成相对疏松的晶体，从而在结构上有许多空隙，造成体积膨胀，B 项正确；NH3的稳定性取决于 NH 键，而不是氢键，C 项不正确；氨分子和水分子之间主要是以氢键结合的，故D 项正确。(1)氢键的形成条件：一个分子中有形成共价键的氢原子(如 H2O 中的 H，NH3中的 H，HF 中的 H)，另一个分子中有吸引电子能力(电负性)很强的原子(如 H2O 中的 O，NH3中的 N，HF 中的 F)。(2)氢键的表示方法：XHYH(X、Y 可相同或不同，一般为O、N、F，虚线部分表示氢键)。(3)氢键的强弱与作用：氢键比化学键弱的多，但比分子间作用力稍强；氢键的存在影响物质的熔、沸点及溶解度。-优选