劉艷影 董 順

(1.安徽省渦陽縣第四中學(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)》(以下簡稱“新課標(biāo)”).分析2023年新高考地區(qū)涉及共價鍵的試題(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)計如表1所示.

表1

表2

1 共價鍵的實質(zhì)、形成過程及類型

原子軌道在兩個原子核間重疊,意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大,因此可以說,核間電子好比在核間架起一座帶負(fù)電的橋梁,把帶正電的兩個原子核“黏結(jié)”在一起了.共價鍵按照電子云重疊方式不同可以分為σ鍵(電子云通過“頭碰頭”方式重疊,常見的有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“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;按照共用電子對數(shù)的不同可以分為單鍵(均為σ鍵)、雙鍵(1個為σ鍵,1個為π鍵)和三鍵(1個為σ鍵,2個為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中均有非極性共價鍵

E.(湖北卷·11 節(jié)選)酸性:CF3COOH(pKa＝0.23)遠(yuǎn)強于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鍵的強弱.

鍵長是構(gòu)成共價鍵的2個原子的核間距.不過,分子中的原子始終處于不斷振動之中,鍵長只是振動著的原子處于平衡位置時的核間距.成鍵兩原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長.原子半徑越小,共價鍵的鍵長越短.對于相同的兩原子形成的共價鍵而言,當(dāng)2個原子間形成雙鍵、三鍵時,由于原子軌道的重疊程度增大,原子之間的核間距減小,鍵長變短,故單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞三鍵鍵長.一般來說,鍵長越短,鍵能越大,但也有特殊情況,比如鍵長: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的鍵長短,2個F 原子形成共價鍵時,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.

為什么N2分子不活潑呢? N2分子結(jié)構(gòu)可簡單地寫為,即2個N 原子之間有1個σ鍵,2個π鍵.同時,每個N 原子有1對孤對電子.在N2分子中,每個N 原子有1對孤對電子,N 原子的孤對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2 個π 鍵的成鍵電子吸引較強,造成N2分子的活性低.

鍵角是指在多原子分子中,2個化學(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,表明共價鍵具有方向性.

A.(山東卷·5節(jié)選)(CF)x中C—C 的鍵長比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 價層電子對互斥(VSEPR)模型及應(yīng)用

1)模型要點

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

b)孤電子對的排斥力較大,孤電子對數(shù)越多,排斥力越強,鍵角越小.

2)用價層電子對互斥理論推測分子的空間結(jié)構(gòu)

價層電子對數(shù)包括σ鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù),其中σ鍵電子對數(shù)等于中心原子結(jié)合的原子數(shù).對于ABn型微粒,價層電子對數(shù)(中心原子價電子數(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提供1個電子,O、S作配體時不提供電子.

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的價層電子對互斥模型:

4 分子極性的判斷

1)化合價法:多原子分子(ABn型).

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

常見ABn型分子的極性判斷如表3所示.

表3

2)空間結(jié)構(gòu)對稱法(如表4).

表4

A.CS2B.NF3C.SO3D.SiF4

共價鍵是新高考的熱點內(nèi)容,共價鍵理論在解釋元素化合物及有機化合物性質(zhì)中發(fā)揮著重要的作用.學(xué)習(xí)共價鍵時要關(guān)注其應(yīng)用,這樣不僅能加深對理論的理解,還會促進對元素化合物及有機物性質(zhì)的認(rèn)識.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,這樣會使復(fù)習(xí)備考事半功倍.

(完)