12 第三章 原子间的相互作用(教师版)

(C)水分子中直接相邻原子之间相互作用 (D)水分子中不相邻原子之间相互作用
5．分子和晶体中________原子之间的________相互作用叫化学键。
6．下列物质中，熔点高低顺序排列错误的是 ( )
( A)金刚石>晶体硅 (B)食盐>碘
(C)氩>氧化镁
(D)石英>干冰
7．下列各组物质所发生的变化克服微粒间的作用，属同种类型的是 ( )
①嗣各种管子接头用记忆合金加工成内径比欲连接管子的外径小 4%的套管，然后在一定条件下 将套管扩径约 8%，装配好后，再升高温度，套管的内径恢复到原尺寸，紧紧收起，把管子封接得非 常严密。像美国的 F-14 战斗机的油压系统中使用了 10 万个这样的接头，从未发生过漏油、脱落等 事故。
②航空航天 1969 年 7 月 20 日，人类第一次登上了月球，宇航员登月后，在月球上放置了一个 直径达 2. 54 m 的半球形天线，实行了月、地之间的信息传输。宇航员乘坐的登月舱直径只有 1m 多 一点，这个天线是怎么带上去的呢？原来天线也是用记忆合金制成的，在登月舱里它的直径大约只
相反的，因
此主要表现为相互吸引；当两个原子间距离较近时，由于两个原子的原子核所带的都是正电荷，核 外电子所带
的都是负电荷，因此主要表现为相互排斥；当两个原子保持一定距离时，相互吸引和相互排斥的作 用处于平衡，
这样就形成稳定的化学键。
【回顾】原子的结构与原子中粒子所带电荷。
2．化学键的定义 分子或晶体中直接相邻的微粒之间强烈的相互作用力称为化学键。
它们的作用较弱，不是化学键而是氢键。
③成键微粒的“相互作用”不能只理解为相互吸引，它还应包括相互排斥，它是相互吸引和相 互排斥的平衡。如：在氯化钠晶体中 Na+与 Cl-既有正负电荷间的吸引力，同时 Na+核与 Cl-核、Na+ 核外电子与 Cl-核外电子之间存在排斥力，当吸引力与捧斥力平衡时，就形成了氯化钠晶体。
有作用力， 但这不是化学键。化学键仅存在于分子或晶体内的相邻的原予之间，相邻的原子可以是同种原子， 也可以是不 同种原子。不相邻原子闯也叮能有作用力，但这也不是化学键。所以只有 D 正确。分子或晶体内的 相邻的原 子之间的作用+力是比较强烈的。作用是排斥和吸引达到了平衡，作用力不是吸引力。
【答案】D
约几至数十千焦
主要影响物质的化学性质
主要影响物质的物理性质
四、视野拓展 新型金属材料记忆金属
记忆金属实际上是一种合金，确切地说应为“记忆合金”。它是指某种材料在一定温度下受到 外力作用时会发生变形，一旦外力消失后，它仍能保持变形后的形状，而当温度上升到某一数值对， 这种材料又会自动恢复到变形前的形状，它似乎能“记忆”自己原有的形状。
【答案】D
1
【例 2】 已知乙酸分子的结构可表示为，下列说法正确的是 ( ) (A)氢原子与氢原子之间存在化学键 (B)碳原子与碳原子之间存在化学键 (C)氧原子与氧原子之间存在化学键 (D)乙酸分子之间存在化学键 【解析】 由于乙酸是由分子构成的物质，在乙酸的分子内只有相邻的原子之间存在化学键，
【正解】C
2
【归纳】
概念 存在范围区别 相互作用强弱
性质影响
化学键与分子间作用力的区别
化学键
分子间作用力
相邻的两个或多个原子之间强 存在于分子间的微弱的相互作
烈的相互作用
用
分子内相邻的原子之间及晶体 内相邻的原子或离子之间
存在于分子之间
强烈的相互作用，通常键能在 较弱的相互作用，通常每摩尔
120—800 kj/mol
【注意】
①“直接相邻”的原子（包括离子）间存在化学键，非直接相邻的微粒间无化学键作用。如 H2O
分子中的两个氢原子和氧原子是直接相邻，存在化学键，而两个氢原子之间不直接相邻，它们之间 不存在化学键。
②由于相邻的微粒之间的相互作用有强有弱，而化Biblioteka 键是一种“强烈”的相互作用，原子间较
弱的相互作用不是化学键。如在水中，一个 H2O 中的氧原子与另一水分子中的氢原子也有作用，但
(Na-23 Cl-35.5 O-16)
13．我国航天科学家研制的“长征”号火箭，把人造卫星送入太空。该火箭的外壳必须由高硬度、 高熔点的材料
制成。请说出必须要使用这样的材料的原因。
14．试设计最简便的方法证明金刚石、玻璃、钠的硬度的相对大小。
15．物质结构理论告诉我们，在一定条件下，化学键可以断开，化学键也可在原子连接起来时形成： 氢气在氧气中燃烧生成了液态水。根据反应中发生的变化，推测化学键发生了怎样的变化？
( A)食盐和冰的熔化
(B)碘和干冰的升华
(C)碘化氢和碘化钠溶于水 ( D)抉状铜和块状石墨的粉碎
8．据最近的报道，在我国西部的雪山冰川下面蕴藏着大量的天然气水合物。天然气水合物是一种晶 体，专家发现，天然气水合物品体中平均每 46 个水分子构建成 8 个笼，每个笼可容纳 1 个甲烷分子 或 1 个水分子。天然气水合物中两种分子中存在的化学键是 ( )
有 50 cm 大小，送到月球上吸收太阳光的热量后又恢复到原来的形状。 另外，记忆合金还广泛应用于人体矫形外科、智能自控、日常生活等许多领城。在将来必为人
类做出更多的贡献。
五、课堂练习
1．下列化学材料中，硬度最大的是
( A)合成橡胶 (B)合成塑料 (C)人造金刚石 (D) 水泥
2．化学键是一种相互作用，这种相互作用是指 ( )
【答案】金刚石和石墨虽然元素组成相同，但它们的结构存在很大不同，正是这些不同导致硬度（还 包括其他性质）上的差异。
【点拨】 物质的硬度不仅与其组成的元素有关，也与原子间相互作用的方式和强弱等有关。
【回顾】同素异形体的概念：由同种元素组成的不同单质。
（二）化学键
1．原子间的相互作用 当两个原子间距离较远时，由于一个原子的原子核和另一个原子的核外电子所带电荷的电性是
【解析】二氧化碳是我们熟悉的物质，所以在对比时不难得出结论。但关键在如何作全面的对 比分析，借助我们平时研究物质的物理性质时的规律，从色、态、味，溶解性、熔、沸点着手，就 可以发现它们的反差很大， 所以用途也完全不同。
组成相近并不代表组成的物质结构相同，所以物质的性质是由多方面因素综合决定的。包括原 子结构、组成和结合方式。感受了解物质的结构是理解物质性质的前提，学好化学就一定要学好有 关物质结构的知识。
不相邻的原子同就不存在化学键。但在乙酸的分子与分子之问是由微弱的范德华力结合，范德华力 比化学键的能量小得多。
【答案】B
【例 3】 已知水的分解温度高于 1 800℃多，难以分解的原因是________________________。
【解析】 由于水分子内氢、氧原子之间存在强烈的相互作用——共价键（如图中的实线部分），
高于 3 550
3.51
不导电
石墨
灰黑色不透明
1
固体
约为 3 700
2.25
导电
【思考】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，为什么它们的硬度差异很大？
【解析】金刚石是正四面体的空间网状结构，这种网状结构非常牢固，所有的碳原子最外层电子都 已形成化学键。石墨是正六边形的层状结构，层与层之问可以相对滑动，能在纸上留下痕迹，碳原 子最外层上有 3 个电子与其他碳原子形成稳定的化学键，但还有 1 个电子可以自由移动。正是由于 这些结构上的区别，导致它们性质（包括硬度）上的差异。
【解析】形成化学键的原子问的相互作用，既有吸引又有排斥，因而处于平衡状态。
【答案】C
二、典型例题
【例 1】下列说法中不正确的是 ( )
(A)目前人类发现的天然物质中，硬度最大的是金刚石
(B)人类有可能合成比金刚石还要硬的物质
(C)物质的硬度差异，在生产、生活、科研中有着广泛的应用
(D)金刚砂（SiC）和金刚石具有同样的硬度
所以要破坏氢、氧原子间的共价键，就需要吸收很多的能量，才能使其分解成为 H2 和 O2，因而分
解温度很高，需要超过 1800℃。但水分子与水分子之间，存在较弱的相互作用力——氢键（如图中 的虚线部分），因此要使水蒸发成为水蒸气，只须破坏氢键及范德华力即可，所需能量较小，所以 水的沸点是 100℃。
【答案】见解析。 【例 4】 已知二氧化碳和二氧化硅( SiO2)组成相近，二氧化硅俗称石英。水晶是一种纯度较高的二 氧化硅晶体，试从物理性质上分析两者的差异，思考为什么组成相近的物质性质也有那么大的差异。
(A)只有共价键
(B)只有离子键
(C)既有离子键，又有共价键 (D)可能存在金属键
9．科学家发现，在常温下水不为气态而为液态、冰具有一定的硬度等，是因为水分子之间存在一种 称为“氧键”的作用力。氢键________（填“是”或“不是”）化学键，理由是________________________。
【正解】D
【例 2】 下列变化中，不需要破坏化学键的是 ( )
(A)硝酸钡溶于水 (B)金属铁熔化 (C)酒精气化 (D)甲烷燃烧
【错解】A 或 B 或 D 【错解分析】硝酸钡溶于水成为 Ba2+和 NO3-，原来的离子键被破坏；金属铁熔化过程中金属键 被破坏；甲
烷燃烧生成水和二氧化碳，甲烷中的共价键被破坏；酒精气化过程中，酒精分子没有发生变化。
3．化学键的类型及比较：
键型
成键的微粒
特征
形成物质
离子键
阴离子、阳离子
无方向性，无饱和性 离子化合物
共价键
原子
有方向性，有饱和性 单质或共价化合物
金属键
自由电子、阳离子、中 无方向性 性原子
金属或合金
【思考】化学键是原子间的相互作用，这种作用是 ( )
(A)吸引力
(B)排斥力
(C)吸引力和排斥力达到平衡 (D)吸引力大于排斥力