2019高中化学第二章第一节共价键讲义新人教版选修3

2019高中化学第二章第一节共价键讲义新人教版选修3

共价键1．知道共价键的主要类型σ键和π键。2．能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3．结合实例说明“等电子原理”的应用。细读教材记主干1．共价键是原子间通过共用电子对形成的相互作用。HCl分子的形成：2．由同种原子形成的共价键，共价键不偏向任何一方原子，这样的共价键称为非极性共价键，如H－H键。由不同种原子形成的共价键，共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，这样的共价键称为极性共价键，如H－Cl键。3．σ键的特征是轴对称，键的强度较大；π键的特征为镜像对称，不如σ键牢固，比较容易断裂。4．键长越短，键能越大，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定，键角决定分子的空间构型，共价键具有方向性。5．原子总数相同，价电子总数相同的等电子体，具有相似的化学键特征和相近的化学性质。[新知探究]1．概念：原子间通过共用电子对形成的化学键。2．本质：在原子之间形成共用电子对。3．特征：n4．类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)：(1)σ键：形成成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成类型ss型sp型pp型续表特征①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；②σ键的强度较大(2)π键：形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p－p型特征①π键的电子云具有镜面对称，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成的平面的两侧，如果以它们之间含原子核的平面为镜面，它们互为镜像；②π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂(3)价键轨道：由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键的总称。[名师点拨]1．共价键的特征(1)饱和性因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，因此在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了，即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，所以共价键具有饱和性。(2)方向性n除s轨道是球形对称外，其他的原子轨道都具有一定的空间取向。在形成共价键时，原子轨道重叠得愈多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。2．共价键的类型分类标准类　型共用电子对数单键、双键、三键共用电子对的偏移程度极性键、非极性键原子轨道重叠方式σ键、π键3.σ键与π键比较键的类型σ键π键电子云重叠方式沿键轴方向“头碰头”重叠沿键轴方向“肩并肩”重叠重叠部位两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处为零重叠程度大小键的强度强度大，不易断裂强度小，易断裂化学活泼性不活泼活泼成键电子ss、sp、pppp[对点演练]1．(2016·浙江柯桥高二检测)下列说法正确的是(　　)A．π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的B．σ键就是单键，π键就是双键C．乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键D．H2分子中含σ键，而Cl2分子中含π键解析：选C　π键为p电子“肩并肩”重叠形成，而σ键为s或p电子“头碰头”重叠形成，A错误；σ键是单键，双键是由一个σ键和一个π键形成，B错误；乙烷分子中均为单键，乙烯中含C===C键，有1个π键，则乙烷分子中的键全为σ键，而乙烯分子中含σ键和π键，C正确；氢气、氯气中均为共价单键，则H2分子含σ键，Cl2分子中也含σ键，均不含π键，D错误。[新知探究]1．概念和特点键参数概念特点n键能气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量键能越大，键越稳定，越不易断裂键长形成共价键的两个原子之间的核间距键长越短，键能越大，键越稳定键角两个共价键之间的夹角表明共价键有方向性，决定分子的立体结构2.对分子性质的影响[名师点拨]　键参数的意义1．键能(1)表示共价键的强弱原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低得越多，释放出的能量越多，形成的共价键的键能越大，意味着共价键越稳定。(2)表示分子的稳定性键能越大，分子越稳定。例如：化学键H—FH—ClH—BrH—I键能(kJ/mol)568431.8366298.7由此可判断稳定性：HF>HCl>HBr>HI。(3)通过键能判断物质的反应活性大小例如，非金属性N>P，N比P更容易得到电子，有更大的反应活性，但P—P键的键能为201kJ/mol，N≡N键的键能为946kJ/mol，故N2比P4的反应活性小。2．键长(1)意义：一般来说，键长越短，键能就越大，键就越稳定，分子就越牢固，受热时就越难分解。(2)影响因素：影响共价键长短的因素是成键原子的半径。原子半径越小，键长越短。3．键角(1)键角决定分子的立体结构。(2)多原子分子中共价键间形成键角，表明共价键具有方向性。n(3)常见分子中的键角：CO2分子中的键角为180°，为直线形分子；H2O分子中键角为105°，为V形分子；CH4分子中键角为109°28′，为正四面体形分子。[对点演练]2．[双选](2016·福建四地六校联考)从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据：数据　O—O键OOO2O键长(10－12m)149128121112键能(kJ/mol)xyz＝494w＝628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x；该规律性是(　　)A．成键的电子数越多，键能越大B．键长越长，键能越小C．成键所用的电子数越少，键能越大D．成键时电子对越偏移，键能越大解析：选A、B　由题意知，所含电子数O>O>O2>O，要形成相对稳定结构，成键电子数必然增多，且键能依次增大，故A正确、C错误；键长越长，说明轨道的重合程度越小，越容易断裂，键能越小，故B正确；电子对越偏移说明极性越大，和键能没有必然关系，故D错误。[新知探究]1．等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。2．等电子体满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，它们的许多性质相似。[名师点拨]　等电子体的判断方法(1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1,2等)的原子，如N2与CO、N和CNO－均互为等电子体。(2)将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N互为等电子体。n(3)同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。[对点演练]3．(2016·宁夏师大附中高二检测)根据等电子原理，等电子体之间结构相似、物理性质也相近。以下各组粒子不能互称为等电子体的是(　　)A．CO和N2　　　　　　　B．O3和SO2C．CO2和N2OD．N2H4和C2H4解析：选D　CO和N2的原子个数都为2，价电子数：前者为10，后者为10，原子数和价电子数都相等，属于等电子体，A错；O3和SO2的原子个数都为3，价电子数：前者为18，后者为18，原子数和价电子数都相等，属于等电子体，B错；CO2和N2O的原子个数都为3，价电子数：前者为16，后者为16，原子数和价电子数都相等，属于等电子体，C错；N2H4和C2H4的原子个数都为6，价电子数：前者为14，后者为12，原子数相等，但价电子数不相等，不属于等电子体，D正确。1．下列说法正确的是(　　)A．若把H2S写成H3S则违背了共价键的饱和性B．H3O＋的存在说明共价键不应有饱和性C．所有共价键都有方向性D．两个原子轨道发生重叠后，两核间的电子不仅存在于两核之间，还会绕两核运动解析：选A　硫原子有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，形成的氢化物为H2S，A项正确；H2O只能结合1个H＋形成H3O＋，证明共价键有饱和性，B项错误；H2分子中氢原子的s轨道成键时，因为s轨道呈球形，所以H2中的H—H键没有方向性，C项错误；两个原子轨道发生重叠后，只有共用电子对在两核之间绕两个原子核运动，D项错误。2．(2016·成都高二检测)下列对σ键的认识不正确的是(　　)A．σ键不属于共价键，是另一种化学键B．ssσ键与spσ键的对称性相同nC．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键D．含有π键的化合物与只含σ键的化合物化学性质不同解析：选A　因σ键和π键均属于共价键，故A错误；因ssσ键与spσ键的电子云均为头碰头重叠，则为轴对称图形，故B正确；单键为σ键，双键中有1个σ键，所以分子中含有共价键，则至少含有一个σ键，故C正确；π键不稳定，易断裂，则含有π键的化合物，性质活泼，所以含有π键的化合物与只含σ键的化合物化学性质不同。3．下列说法中错误的是(　　)A．p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键B．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键C．s和p轨道以“头碰头”重叠可形成σ键D．含有π键和σ键的分子在反应时，π键总是先断裂，优先参与化学反应解析：选A　p电子的原子轨道“肩并肩”重叠形成的是π键，故A错误；如H原子只含有s电子，而s电子只能形成σ键，故B正确；s和p电子的原子轨道以“头碰头”重叠可形成σ键，故C正确；形成π键的轨道重叠程度要比形成σ键的轨道重叠程度小，因而π键比σ键易断裂，易发生化学反应，故D正确。4．(2016·晋江高二检测)σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以及一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道“头碰头”方式重叠构建而成。则下列分子中的σ键是由两个原子的s、p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是(　　)A．H2　　　B．Cl2　　　C．NaH　　　D．HF解析：选D　H2中的σ键由两个原子的1s轨道以“头碰头”方式重叠构建而成，A错误；Cl2中的σ键由两个原子的3p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成，B错误；NaH为离子化合物，不存在共价键，C错误；HF中的σ键由氢原子的1s轨道和氟原子的2p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成，D正确。5．下列说法中正确的是(　　)A．分子的结构是由键角决定的B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°解析：选B　键长和键能决定共价键的稳定性，键长和键角决定分子的空间构型，A项错误，B项正确；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X键的键长不相等，C项错误；H2O分子中的键角为105°，D项错误。6．(1)如图所示，写出下列价键的名称，并各举一例说明含有这种价键类型的物质。n①②③④⑤化学键类型举例(2)某有机物的结构式如下：则分子中有________个σ键，________个π键。解析：(1)①②③中的原子轨道是“头碰头”重叠，属σ键，④⑤中的原子轨道是“肩并肩”重叠，属π键。(2)共价双键有一个σ键、一个π键，共价三键有一个σ键、两个π键，故中有7个σ键，3个π键。答案：(1)①②③④⑤化学键类型ssσ键spσ键ppσ键pzpzπ键pypyπ键举例H2HClCl2N2N2(2)7　3