劉艷影 董 順

(1.安徽省渦陽(yáng)縣第四中學(xué) 2.安徽省碭山中學(xué))

2023年新高考(含新教材老高考)地區(qū)是使用新教材后的首次高考,這些地區(qū)的高考真題為今后的復(fù)習(xí)備考指明了方向.2023 年高考試題的命題依據(jù)是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 年版2020 年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”).分析2023年新高考地區(qū)涉及共價(jià)鍵的試題(含新課標(biāo)卷),我們能夠發(fā)現(xiàn),試題完全依據(jù)新課標(biāo)命題,具體統(tǒng)計(jì)如表1所示.

表1

表2

1 共價(jià)鍵的實(shí)質(zhì)、形成過(guò)程及類型

原子軌道在兩個(gè)原子核間重疊,意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大,因此可以說(shuō),核間電子好比在核間架起一座帶負(fù)電的橋梁,把帶正電的兩個(gè)原子核“黏結(jié)”在一起了.共價(jià)鍵按照電子云重疊方式不同可以分為σ鍵(電子云通過(guò)“頭碰頭”方式重疊,常見(jiàn)的有s—sσ鍵、s—pσ鍵、p—pσ鍵及雜化軌道間、雜化軌道與s軌道、p軌道間形成的σ鍵等)和π鍵(電子云通過(guò)“肩并肩”方式重疊).其中,π鍵可以分為定域π鍵、大π 鍵(如SO2、O3中的鍵、、SO3中的鍵等)、d—pπ鍵(如H3PO4、H2SO4中非羥基氧原子的p軌道與中心P、S原子3d軌道形成的π鍵)等;按照成鍵兩原子電負(fù)性的不同可以分為極性鍵和非極性鍵;按照共用電子對(duì)數(shù)的不同可以分為單鍵(均為σ鍵)、雙鍵(1個(gè)為σ鍵,1個(gè)為π鍵)和三鍵(1個(gè)為σ鍵,2個(gè)為π鍵).

A.(湖北卷·5節(jié)選)用電子云輪廓圖表示H—H的s—sσ鍵形成的示意圖(如圖1).

圖1

B.(遼寧卷·5節(jié) 選)11.2 L CO2含π 鍵數(shù) 目為NA

C.(遼寧卷·2節(jié)選)P4中的共價(jià)鍵類型:非極性鍵

D.(北京卷·12節(jié)選)Na2O2、CaH2中均有非極性共價(jià)鍵

E.(湖北卷·11 節(jié)選)酸性:CF3COOH(pKa＝0.23)遠(yuǎn)強(qiáng)于CH3COOH(pKa＝4.76),結(jié)構(gòu)因素是羥基極性不同

2 鍵參數(shù)的比較與應(yīng)用

鍵能是指氣態(tài)分子中1 mol共價(jià)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量,鍵能的大小可以衡量共價(jià)鍵的強(qiáng)弱.

鍵長(zhǎng)是構(gòu)成共價(jià)鍵的2個(gè)原子的核間距.不過(guò),分子中的原子始終處于不斷振動(dòng)之中,鍵長(zhǎng)只是振動(dòng)著的原子處于平衡位置時(shí)的核間距.成鍵兩原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng).原子半徑越小,共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短.對(duì)于相同的兩原子形成的共價(jià)鍵而言,當(dāng)2個(gè)原子間形成雙鍵、三鍵時(shí),由于原子軌道的重疊程度增大,原子之間的核間距減小,鍵長(zhǎng)變短,故單鍵鍵長(zhǎng)＞雙鍵鍵長(zhǎng)＞三鍵鍵長(zhǎng).一般來(lái)說(shuō),鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,但也有特殊情況,比如鍵長(zhǎng):F—F＜Cl—Cl,但鍵能也是F—F＜Cl—Cl,這是由于F原子半徑很小,因此F—F的鍵長(zhǎng)短,2個(gè)F 原子形成共價(jià)鍵時(shí),原子核之間的距離小,排斥力大,因此鍵能小.

另外,鍵能:碳碳單鍵＜碳碳雙鍵＜碳碳三鍵,但碳碳雙鍵的鍵能小于碳碳單鍵鍵能的兩倍,說(shuō)明其中的σ鍵鍵能＞π鍵鍵能,這也就解釋了烯烴、炔烴性質(zhì)比烷烴性質(zhì)活潑的事實(shí).

為什么N2分子不活潑呢? N2分子結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)單地寫為,即2個(gè)N 原子之間有1個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵.同時(shí),每個(gè)N 原子有1對(duì)孤對(duì)電子.在N2分子中,每個(gè)N 原子有1對(duì)孤對(duì)電子,N 原子的孤對(duì)電子的電子云較集中于N≡N 分子的外側(cè),因而使N 原子上的有效正電荷大,所以對(duì)2 個(gè)π 鍵的成鍵電子吸引較強(qiáng),造成N2分子的活性低.

鍵角是指在多原子分子中,2個(gè)化學(xué)鍵之間的夾角.CO2鍵角為180°,是一種直線形分子;H2O 分子中的H—O—H 鍵角是105°,是一種V 形(或稱角形)分子.多原子分子中的鍵角一定,表明共價(jià)鍵具有方向性.

A.(山東卷·5節(jié)選)(CF)x中C—C 的鍵長(zhǎng)比C—F短

B.(湖北卷·6節(jié)選)鍵能:N2＜O2＜F2

C.(湖北卷·16節(jié)選)導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解的因素有Si—Cl鍵鍵能更大,Si—Cl鍵極性更大

D.(北京卷·10節(jié)選)不能通過(guò)比較氟元素與氯元素的電負(fù)性解釋F—F的鍵能小于Cl—Cl的鍵能

3 價(jià)層電子對(duì)互斥(VSEPR)模型及應(yīng)用

1)模型要點(diǎn)

a)價(jià)層電子對(duì)在空間上彼此相距最遠(yuǎn)時(shí),排斥力最小,體系的能量最低.

b)孤電子對(duì)的排斥力較大,孤電子對(duì)數(shù)越多,排斥力越強(qiáng),鍵角越小.

2)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)

價(jià)層電子對(duì)數(shù)包括σ鍵電子對(duì)數(shù)和孤電子對(duì)數(shù),其中σ鍵電子對(duì)數(shù)等于中心原子結(jié)合的原子數(shù).對(duì)于ABn型微粒,價(jià)層電子對(duì)數(shù)(中心原子價(jià)電子數(shù)+配體提供的電子數(shù)×n-微粒所帶電荷數(shù)).其中,鹵素原子和氫原子作配體時(shí)提供1個(gè)電子,O、S作配體時(shí)不提供電子.

A.(遼寧卷·2節(jié)選)BeCl2的空間結(jié)構(gòu):V 形

B.(湖南卷·2節(jié)選)NH3分子的VSEPR 模型:

C.(浙江6 月·2節(jié) 選)H2S 分 子 的球棍 模型:

D.(浙江6月·2節(jié)選)AlCl3的價(jià)層電子對(duì)互斥模型:

4 分子極性的判斷

1)化合價(jià)法:多原子分子(ABn型).

中心原子化合價(jià)的絕對(duì)值＝該元素的價(jià)電子數(shù)→該分子為非極性分子→分子的空間結(jié)構(gòu)中心對(duì)稱(直線形、平面三角形、正四面體形……).

常見(jiàn)ABn型分子的極性判斷如表3所示.

表3

2)空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱法(如表4).

表4

A.CS2B.NF3C.SO3D.SiF4

共價(jià)鍵是新高考的熱點(diǎn)內(nèi)容,共價(jià)鍵理論在解釋元素化合物及有機(jī)化合物性質(zhì)中發(fā)揮著重要的作用.學(xué)習(xí)共價(jià)鍵時(shí)要關(guān)注其應(yīng)用,這樣不僅能加深對(duì)理論的理解,還會(huì)促進(jìn)對(duì)元素化合物及有機(jī)物性質(zhì)的認(rèn)識(shí).在復(fù)習(xí)備考中一方面要關(guān)注新教材的變化和描述,另一方面要關(guān)注新高考地區(qū)的試題,明確高考的方向,這樣會(huì)使復(fù)習(xí)備考事半功倍.

(完)