高二化学选修3学案：课堂互动 第2章第3节离子键、配位

课堂互动
三点剖析
重点一:离子键
1.离子键的形成
前面我们已经学过，金属元素的电负性小，其原子易失去价电子形成阳离子；非金属元素的电负性较大，其原子易得到电子形成阴离子，当这两种原子相互接近到一定程度时，容易发生电子得失而形成阴、阳离子，阴、阳离子通过静电作用形成稳定化合物。

这种阴、阳离子通过静电作用形成的化学键叫离子键。

阴、阳离子是形成离子键必不可少的粒子，缺一不可。

如MgCl2中含有Mg2+、Cl-，KAl(SO4)2·12H2O中含有K+、Al3+、-2
4
SO及H2O分子。

可见，离子化合物中含阴、阳离子至少各1种，且不一定不含分子。

2.离子键的实质
离子键的实质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和它们的核与核、电子与电子之间的斥力两个方面，当引力和斥力之间达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物，它就不再显电性，即显电中性。

离子键的强弱与阴、阳离子所带电荷及核间距有关。

据库仑定律可知F=
2
r q
q k
-+∙
∙(k
为系数)。

3.离子键的特征
没有方向性和饱和性。

为什么这样说呢？那是因为在通常情况下，阴、阳离子可看成球形对称，它们的电荷分布也是球形对称的，它们在空间的各个方向上的静电作用相同，所以在各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用，且在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许、一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子。

因此，离子键没有方向性和饱和性。

重点二：配位键
1.+
4
NH的形成过程——配位键
氨分子中，氮原子的3个未成对电子，分别与1个氢原子的电子形成3个共价键。

但是，氮原子上还有一对没有与其他原子共用的电子——孤对电子，而H+是由氢原子失去1个电子形成的，即它的1s轨道是空的。

当氨分子与H+接近到一定程度时，氨分子中的孤对电子所在的轨道与H+的1s空轨道重叠，使孤对电子主要在重叠区域出现，即氮原子与氢原子共用这一对电子，从而形成一种新化学键——配位键。

也就是说氨分子与H+之间是以配位键
结合成铵离子(+
4
NH)的。

其形成过程可用电子式表示如下：
2.配位键的形成条件
参加成键的一方(如A)是能够提供孤对电子的原子，另一方(如B)是具有能够接受孤对电子的空轨道的原子。

配位键常用A→B。

重点三：金属键
1.金属键的实质
金属键的实质也是一种电性作用：在金属固体中，由于金属元素的电离能和电负性较小，金属原子的价电子容易脱离原子核的束缚在金属阳离子之间“自由”运动，即成为“自由电
子”。

正是由于“自由电子”在整个金属固体中不停地运动，使得体系的能量大大降低，把金属离子紧紧地结合在一起。

这种在金属阳离子和“自由电子”之间存在的强烈的相互作用，叫做金属键。

2.金属键的特征
金属键没有方向性和饱和性；金属键中的电子在整个三维空间运动，属于整块金属。

3.金属键与金属性质之间的关系
由于金属晶体中有“自由电子”，所以当可见光照射到金属表面上时，“自由电子”能够吸引所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽。

当把金属导线接到电源的正、负极时，有了电势差，“自由电子”就沿导线由负极向正极流动形成电流，使金属显示出导电性。

同样，当金属中有温度差时，不停运动着的“自由电子”通过它们与金属离子间的碰撞，把能量由高温处传向低温处，使金属显示出导热性。

4.影响金属键强弱的因素
影响金属键强弱的主要因素有金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。

一般地，金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子的数目越大，金属键就越强，金属晶体的硬度就越大，熔沸点就越高。

如锂的金属键强于钠的金属键，与金属钠相比较，锂的熔点较高，硬度较大。

各个击破
【例1】下列叙述错误的是( )
A.带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键
B.金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键
C.某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键
D.非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键
解析：相互作用包括相互吸引和相互排斥两个方面，A错；B正确，如AlCl3、BeCl2是由活
NH
泼金属与活泼非金属形成的共价化合物；C正确，如HCl是通过共价键形成的；D错，如
4是由非金属元素形成的阳离子，铵盐为离子化合物。

答案：AD
类题演练 1
下列叙述错误的是( )
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.两种不同的非金属元素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：A项正确，这是离子键和共价键的特征；B项正确，例如，氮元素和氢元素形成的，离子化合物NH4H；C项错误，形成配位键的条件是，形成配位键的一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是具有接受孤对电子的空轨道的原子，D项正确，这是金属键的本质。

答案：C
变式提升
下列说法正确的是( )
A.离子化合物中一定不含共价键
B.共价化合物中一定不含离子键
C.两种元素组成的化合物中一定不含非极性键
D.由于水分子之间存在氢键，所以水分子比较稳定
解析：本题考查物质结构与化学键的知识，离子化合物中可含有共价键；A项错误；两种元
素组成的化合物中可含有非极性键，如Na2O2,C错误；分子稳定与分子间力无关，D项错误；B项正确。

答案：B
温馨提示
关于离子键和化学键、离子化合物和共价化合物等概念之间的区别和联系，同学们一定要弄清，不要混为一谈。

(1)离子化合物中不一定含金属元素，如NH4NO3是离子化合物，但全部由非金属元素组成；含金属元素的化合物不一定是离子化合物，如AlCl3、BeCl2等是共价化合物。

(2)离子键只存在于离子化合物中，离子化合物中一定含离子键，也可能含共价键，如NaOH、ZnSO4、Na2O2等。

(3)离子化合物受热分解时会破坏离子键，从水溶液中结晶形成离子化合物时会形成离子键，但两个过程都是物理变化。

因此，破坏化学键或形成化学键不一定发生化学变化，但化学变化过程中一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成。

【例2】在短周期元素中，由三种元素组成的既有离子键，共价键，配位键，且阴阳离子含电子总数相等的物质是_________，该物质的电子式为_________。

NH)含有10个电子，所以阴离子解析：含有题中三种化学键的物质一般是铵盐，而铵根(+
4
必为10个电子的阴离子—F-，该物质为NH4F。

电子式为：
NH结合的NH3·H2O为共价化合物有的同学可能会考虑到OH-也是10个电子，但与+
4
不含离子键。

答案：NH4F
类题演练2
下列不属于配位化合物的是( )
A.六氟合铝酸钠
B.氢氧化二氨合银(银氨溶液)
C.六氰合铁酸钾
D.十二水硫酸铝钾
解析：解此类题方法较为灵活，从四个选项中看，我们对十二水硫酸铝钾很熟悉，而对其余
SO及H2O分子组成的离子化合物，所以D 三种较为陌生，而D选项物质是由K+、Al3+、-2
4
肯定不是配位化合物。

答案选D。

A选项物质俗称冰晶石，是电解法制铝的助熔剂；C选项物质俗称黄血盐，可检验Fe3+。

答案：D
温馨提示
过渡元素的原子或离子(价电子层的部分d轨道和s、p轨道是空轨道)与含有孤对电子
NO)通过配位键能形成很多物质，如六氨的分子(如CO、NH3、H2O)或离子(如Cl-、CN-、-
2
合Co(NH 3)6］3+、硝酸二氨合银［Ag(NH3)2］NO3和五水合硫酸铜［Cu(H2O)5］SO4(蓝矾)，这类物质称为配位化合物。

这类物质在生命体中大量存在，在半导体、医药科
学、催化反应和材料化学等领域都有广泛应用。

【例3】物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键。

金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是( )
A.镁的硬度大于铝
B.镁的熔沸点低于钙
C.镁的硬度大于钾
D.钙的熔沸点高于钾
解析：本题为信息给予题，主要考查自学能力、思维能力和原子结构知识。

根据题目所给予信息：镁和铝的电子层数相同，价电子：Al＞Mg，离子半径：Al3+＜Mg2+，Al的硬度大于镁；镁、钙电子数相同，但半径Ca＞Mg，金属键强弱Mg＞Ca，所以B不正确，用以上比较方法可推出：电荷数Mg2+＞K+；离子半径：Mg2+＜Na+＜K+。

所以金属键：Mg＞K，硬度：Mg＞K，所以C正确。

钙和钾元素位于同一周期，价电子数：Ca ＞K；电荷数：Ca2+＞K+；离子半径：K+＞Ca2+，金属键：Ca＞K；熔点：Ca＞K，所以D 正确。

答案：AB
类题演练3
试比较下列金属熔点的高低，并用金属键的知识解释。

(1)Na Mg Al
(2)Li Na K Rb Cs
解析：(1)熔点：Na＜Mg＜Al。

因为离子半径Na+＞Mg2+＞Al3+，而离子电荷Na+＜Mg2+＜Al3+，金属晶体中，离子半径越小，电荷数越大，金属键越强，金属晶体的熔点越高。

(2)熔点：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。

Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的离子电荷数相同，离子半径Li+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+，金属键Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。

所以熔点逐渐变小。

答案：(1)熔点：Na＜Mg＜Al
(2)熔点：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。