資源簡介

(共64張PPT)
第二章　
分子結構與性質
第一節(jié)　
共價鍵
[明確學習目標]
1．熟知共價鍵的概念與形成過程，知道共價鍵的特征——具有飽和性和方向性。
2．能夠從不同的角度對共價鍵分類，會分析σ鍵和π鍵的形成及特點。
[核心素養(yǎng)對接]
1．宏觀辨識與微觀探析：從微觀角度認識共價鍵的形成過程并對共價鍵進行分類，結合物質的性質，形成“結構決定性質”的觀念。
2．證據推理與模型認知：結合共價鍵模型的建立過程，能論證證據與模型建立及其發(fā)展之間的關系。
課前篇
·
自主學習固基礎
一、共價鍵的概念和特征
[知識梳理]
1．概念：原子間通過____________所形成的相互作用。
2．本質：電子云(或原子軌道)的重疊。
共用電子對　
3．特征：
(1) __________：決定分子的組成。
(2) 方向性：決定分子的立體構型。
飽和性
二、共價鍵的類型
1．σ鍵
形成 成鍵原子的s軌道或p軌道“________”重疊而形成
類型 s s型
頭碰頭　
類型 s p型
p p型
特征 ① 以形成化學鍵的兩原子核的________為軸做旋轉操作，共價鍵的電子云的圖形________，這種特征稱為________；
② σ鍵的強度________。
連線　
不變　
軸對稱　
較大
2． π鍵
形成 由兩個原子的p軌道“________”重疊形成
p p型
特征 ①π鍵的電子云具有______對稱性，即每個π鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由________構成平面的兩側，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面， 它們互為______；
②π鍵_______旋轉；不如σ鍵牢固，較易________。
肩并肩　
鏡面　
原子核　
鏡像　
不能　
斷裂
三、鍵參數的概念和特點
1．鍵能
(1)概念：氣態(tài)分子中1 mol化學鍵________成氣態(tài)原子所________的能量。
(2)特點：鍵能越大，鍵越________，越不易________。
解離　
吸收　
穩(wěn)定　
斷裂
2．鍵長
(1) 概念：構成化學鍵的兩個原子的________。
(2) 特點：鍵長越短，鍵能________，鍵越________。
3．鍵角
(1) 概念：兩個相鄰共價鍵之間的夾角。
(2)特點：表示共價鍵有________，決定分子的立體結構。
核間距
越大　
穩(wěn)定　
方向性
[自我排查]
一、微判斷
(1)所有共價鍵都具有方向性(　　)
(2)N2分子中σ鍵與π鍵的個數是2∶1(　　)
(3)氯氣的化學式是Cl2而不是Cl3，是由共價鍵的飽和性決定的(　　)
(4)共價鍵只能是非金屬原子之間的成鍵(　　)




二、嘗試解答
原子軌道盡可能沿著最大重疊的方向重疊，軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機會越大，形成的共價鍵也就越穩(wěn)定。若分子間距離相等，A、B、C三種情況中，哪種情況下重疊最多？
提示：C中“頭碰頭”方式重疊最多。
課堂篇
·
重點難點要突破
研習1 共價鍵
[探究活動]
[素材1]　下面五種元素原子電負性的數值：
元素符號 H C O Na Cl
電負性 2.1 2.5 3.5 0.9 3.0
[問題探討]
1．從原子電負性的角度分析為什么鈉、氯通過得失電子形成的電子對不被鈉原子和氯原子共用形成共價鍵而形成離子鍵？氫和氯原子間、碳和氧原子間的共用電子對可以被兩原子共用而形成共價鍵嗎？由此你得出的結論是什么？
提示：鈉、氯電負性之差(絕對值)為2.1＞1.7，故Na和Cl之間通過得失電子形成的電子對不被共用，不能形成共價鍵，形成的是離子鍵。
氫、氯電負性之差為0.9，碳、氧電負性之差為1，均小于1.7，故氫、氯之間形成的電子對被共用，碳、氧之間形成的電子對也被共用，能形成共價鍵。由此得出的結論是：
①當原子的電負性相差很大(一般大于1.7)時，化學反應形成的電子對不會被共用，形成的是離子鍵。
②當原子的電負性相差不大(一般小于1.7)時，原子間形成的電子對能被共用，形成的是共價鍵。
[素材2]　下面是乙烷、乙烯、乙炔的球棍模型和空間填充模型：
[問題探討]
2. 仔細觀察乙烷、乙烯、乙炔的分子結構，指出它們分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構成？
　　　　物質 共價鍵類別　　　　 乙烷 乙烯 乙炔
σ鍵數目 7 5 3
π鍵數目 0 1 2
提示：
3. 解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的？
提示：乙烯分子中兩個碳原子的p軌道“頭碰頭”重疊形成一個σ鍵，而兩個碳原子間相互垂直的p軌道“肩并肩”重疊形成一個π鍵。故乙烯分子中的碳碳雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構成。
[重點講解]
1．共價鍵的特征
(1) 飽和性：決定分子的組成。
(2) 方向性：決定分子的立體構型。
2．共價鍵的存在范圍
(1)共價化合物，以共用電子對(形成共價鍵)形成分子的化合物稱為共價化合物。共價化合物的組成粒子(原子)通過共價鍵結合成分子，因此共價化合物中一定存在共價鍵。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。
(2)非金屬單質分子中(稀有氣體除外)，如O2、F2、Cl2、H2、C60等。
(3)部分離子化合物，如Na2SO4中的SO中存在共價鍵，NaOH中的OH－中存在共價鍵，NH4Cl中的NH中存在共價鍵，Na2O2中的O中存在共價鍵。
3．σ鍵與π鍵的比較
共價鍵類型 σ鍵 π鍵
電子云重疊方式 沿鍵軸方向相對重疊 沿鍵軸方向平行重疊
電子云重疊部分 兩原子核之間，在鍵軸處 鍵軸上方和下方，鍵軸處為零
電子云重疊程度 大 小
鍵的強度 較大 較小
化學活潑性 不活潑 活潑
成鍵規(guī)律 共價單鍵是σ鍵；雙鍵中一個是σ鍵，一個是π鍵；三鍵中一個是σ鍵，兩個是π鍵
4．乙烷、乙烯、乙炔成鍵分析
名稱 乙烷 乙烯 乙炔
分子結構
碳碳鍵成鍵方式 1個σ鍵 1個σ鍵、1個π鍵 1個σ鍵、2個π鍵
[典例1] 下列說法中正確的是(　　)
A．若把H2O分子寫成H3O分子，違背了共價鍵的飽和性
B．全部由非金屬元素組成的化合物不一定含有共價鍵
C．所有共價鍵都有方向性
D．兩個原子軌道發(fā)生重疊后，電子在兩核間出現(xiàn)的概率減少
A
解析：A對，O原子最外層有兩個未成對電子，根據共價鍵的飽和性，一個O原子只能結合兩個H原子形成H2O；B錯，全部由非金屬元素組成的化合物可能是共價化合物，也可能是含有原子團的復雜離子化合物，如NH4Cl等，無論是哪種情況，都一定含有共價鍵。C錯，H2分子中，H原子以s軌道成鍵，因為s軌道為球形，所以H2分子中的H—H鍵沒有方向性。D錯，兩個原子軌道發(fā)生重疊后，電子在兩核之間出現(xiàn)的概率增大。
[舉一反三]
1．下列關于σ鍵和π鍵的理解不正確的是(　　)
A．含有π鍵的分子在進行化學反應時，分子中的π鍵比σ鍵活潑
B．在有些分子中，共價鍵可能只含有π鍵而沒有σ鍵
C．有些原子在與其他原子形成分子時只能形成σ鍵，不能形成π鍵
D．當原子形成分子時，一定形成σ鍵，可能形成π鍵
B
解析：A對，同一分子中的π鍵不如σ鍵牢固，反應時比較容易斷裂。B錯、D對，原子間形成共價鍵時，一定形成σ鍵，若出現(xiàn)雙鍵或三鍵，才出現(xiàn)π鍵，故含有π鍵的分子中一定含有σ鍵。C對，氫原子、氯原子等跟其他原子形成分子時只能形成單鍵，即只能形成σ鍵。
2．下列物質的分子中既有σ鍵又有π鍵的是(　　)
①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2
A．①②③ B．③④⑤⑥
C．①③⑥ D．③⑤⑥
D
解析：HCl、H2O、H2O2的結構式分別為H─Cl、H─O─H、H─O─O─H，分子中不含π鍵；N2、C2H4、C2H2的結構式分
別為N≡N、 、H─C≡C─H，分子中既有σ鍵又
有π鍵。
研習2 鍵能、鍵長和鍵角
[探究活動]
已知下列某些共價鍵的鍵能如下：
共價鍵 Cl-Cl Br-Br II H-H O-O
鍵能/ (kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 436.0 497.3
共價鍵 N≡N H-O N-H H-C-l H-B-r
鍵能/ (kJ·mol－1) 946 462.8 390.8 431.8 366
續(xù)表
[問題探討]
1．根據以上鍵能數據的大小，試比較Cl2、Br2、I2的穩(wěn)定性的大小？
提示：分子中的鍵能越大，斷裂共價鍵越困難，分子的穩(wěn)定性越強。故穩(wěn)定性：Cl2＞Br2＞I2。
2．N2、O2跟H2的反應能力依次增強，從鍵能的角度如何理解這一化學事實
提示：化學反應就是破壞舊鍵生成新鍵的過程，由于鍵能：N≡N＞O=O，且生成物的鍵能：H─O＞N─H，說明生成物分子的穩(wěn)定性：H2O＞NH3，所以N2、O2跟H2反應的能力依次增強。
3．根據表中的數據進行計算1 mol H2分別跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸氣)反應，分別形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一個反應釋放能量更多？
提示：對于反應：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反應放出的熱量為431.8×2 kJ－(436.0＋242.7)kJ＝184.9 kJ。對于反應：H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)反應放出的熱量為366×2 kJ－(436.0＋193.7)kJ＝102.3 kJ。因此，生成2 mol HCl比生成2 mol HBr釋放的能量多。
[重點講解]
1．鍵能
(1)鍵能的概念
氣態(tài)分子中1 mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量稱為鍵能，鍵能通常是298.15 K、101 kPa條件下的標準值，單位為kJ·mol－1。鍵能越大，化學鍵越穩(wěn)定。
(2) 鍵能的應用
①判斷共價鍵的穩(wěn)定性。原子間形成共價鍵時，原子軌道重疊程度越大，體系能量降低越多，釋放能量越多，形成共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固。
②判斷分子的穩(wěn)定性。一般來說，結構相似的分子，共價鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定。如分子的穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。
③利用鍵能計算反應熱。ΔH＝反應物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。
2．鍵長
(1)概念：兩個成鍵原子的原子核間的距離叫做該化學鍵的鍵長。
(2)鍵長與鍵的穩(wěn)定性的關系：鍵長是衡量共價鍵強弱的另一個重要參數。鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價鍵越牢固。
(3)鍵長與分子空間結構的關系：鍵長是影響分子空間結構的因素之一。如CH4分子的空間結構是正四面體形，而CH3Cl只是四面體形而不是正四面體形，原因是C─H鍵和C─Cl鍵的鍵長不相等。
(4) 定性判斷鍵長的方法
①根據原子半徑進行判斷。在其他條件相同時，成鍵原子的半徑越小，鍵長越短。如鍵長：H—I鍵＞H—Br鍵＞H—Cl鍵。
②根據共用電子對數判斷。就相同的兩原子形成的共價鍵而言，當兩個原子形成雙鍵或者三鍵時，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。
3．鍵角
(1)概念：在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱為鍵角。
(2)意義：鍵角可反映分子的空間結構，是描述分子空間結構的重要參數，分子的許多性質都與鍵角有關。另外，多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性。
(3)常見分子的鍵角：如三原子分子CO2的結構式為O==C==O，鍵角為180°，為直線形分子；三原子分子H2O中H—O—H的鍵角為105°，是V形(或稱角形)分子；四原子分子NH3中的鍵角是107°，分子呈三角錐形。
[典例2]　下列說法正確的是(　　)
A．已知N—N鍵的鍵能為193 kJ·mol－1，故氮氮三鍵的鍵能為193 kJ·mol－1×3
B．H—H鍵的鍵能為436 kJ·mol－1，F(xiàn)—F鍵的鍵能為157 kJ·mol－1，故F2比H2穩(wěn)定
C．某元素原子最外層有1個電子，它跟鹵素原子相結合時，所形成的化學鍵是離子鍵
D．N—H鍵的鍵能為390.8 kJ·mol－1，其含義為形成1 molNH鍵所釋放的能量為390.8 kJ
D
解析：A錯，單鍵中只含有σ鍵，三鍵中含有2個π鍵和1個σ鍵，N—N鍵和N≡N鍵形成的共價鍵類型不同，三鍵的鍵能不是單鍵鍵能的3倍。B錯，鍵能越大，含有該鍵的分子越穩(wěn)定。C錯，最外層有1個電子，可能為H元素，也可能為堿金屬元素，與鹵素原子相結合時，所形成的化學鍵為共價鍵或離子鍵。
1．NH3分子的空間結構是三角錐形，而不是正三角形的平面結構，下列原因分析正確的是(　　)
A.NH3分子內N—H鍵為極性共價鍵
B.NH3分子內3個N—H鍵的鍵長相等，鍵角相等
C.NH3分子內3個N—H鍵的鍵長相等，3個鍵角都等于107°
D.NH3分子內3個N—H鍵的鍵長相等，3個鍵角都等于120°
[舉一反三]
C
解析：A項，鍵的極性與分子空間結構無關；B項，3個N─H鍵的鍵能與鍵長分別相同，鍵角相同，仍有可能為正三角形；D項，若成立，則說明NH3為正三角形的平面結構，而不是三角錐形，與題干信息矛盾。
2．下表是從實驗中測得的不同物質中的鍵長和鍵能數據：
O—O鍵 O O O2 O
鍵長/ (×10－12m) 149 128 121 112
鍵能/ (kJ·mol－1) x y a＝494 b＝628
其中x、y的鍵能數據尚未測定，但可根據規(guī)律推導鍵能大小的順序是b＞a＞y＞x，該規(guī)律是(　　)
A．成鍵時，電子數越多，鍵能越大
B．鍵長越短，鍵能越大
C．成鍵所用電子數越小，鍵能越大
D．成鍵時電子對越偏移，鍵能越大
B
解析：觀察表中數據發(fā)現(xiàn)，測定的化學鍵都是O—O鍵，因此不存在成鍵時電子的多少問題，也不存在電子對偏移的問題，但是O2與O比較，鍵能大的對應的鍵長短，按此分析O的鍵長比O的鍵長長，所以O中O—O鍵的鍵能比O的小。若按照此規(guī)律，鍵長由短到長的順序為O＜O2＜O＜O，鍵能大小順序應為b＞a＞y＞x，與題意吻合，所以B項正確。
演習篇
·
學業(yè)測試速達標
1．如圖表示氫原子的電子云重疊示意圖。以下各種說法中錯誤的是(　　)
A．圖中電子云重疊意味著電子在核間出現(xiàn)的機會多
B．氫原子的核外的s軌道重疊形成共價鍵
C．氫原子的核外電子呈云霧狀，在兩核間分布得密一些，將兩核吸引
D．氫原子之間形成σ鍵，s s σ鍵沒有方向性
C
解析：電子云是對核外電子運動狀態(tài)的一種形象化描述，并不是指電子呈云霧狀，圖中小點的疏密只表示電子出現(xiàn)概率的大小，A正確，C錯誤；氫原子的核外的s軌道重疊形成共價鍵，B正確；因s軌道是球形的，故s軌道和s軌道形成σ鍵時，無方向性，即s s σ鍵沒有方向性，D正確。
2．下列分子中存在的共價鍵類型完全相同(從σ鍵、π鍵的形成方式角度分析)的是(　　)
A．CH4與NH3 B．C2H6與C2H4
C．H2與Cl2 D．Cl2與N2
A
解析：CH4和NH3分子中全是s p σ鍵，A正確；C2H6中只存在σ鍵，而C2H4中存在σ鍵和π鍵，B錯誤；H2中只存在s s σ鍵，Cl2為p p σ鍵，C錯誤；Cl2中只存在p p σ鍵，N2中存在σ鍵和π鍵，D錯誤。
3．下列四組物質中只含有共價鍵的是(　　)
A
解析：一般活潑的金屬和活潑的非金屬容易形成離子鍵，非金屬元素的原子間容易形成共價鍵。五種物質均只有共價鍵，A正確；NaCl、Na2O2、NaHCO3中均含有離子鍵，B錯誤；Xe分子中不存在化學鍵，C錯誤；NH4HCO3、KNO3中均含有離子鍵，D錯誤。
4．在N2F2分子中，所有原子均符合8電子穩(wěn)定結構，則該分子中兩個氮原子之間的鍵型構成是(　　)
A．僅有一個σ鍵
B．僅有一個π鍵
C．一個σ鍵，一個π鍵
D．一個σ鍵，兩個π鍵
C
解析：由題給條件“所有原子均符合8電子穩(wěn)定結構”可知，其結構式應為F─N==N─F，則兩個氮原子之間為氮氮雙鍵，含有一個σ鍵，一個π鍵。
5．能說明BF3分子中四個原子在同一平面的理由是
(　　)
A．任意兩個鍵的夾角為120°
B．B─F鍵是極性共價鍵
C．三個B─F鍵的鍵能相同
D．三個B─F鍵的鍵長相等
A
解析：當鍵角為120°時，BF3的空間結構為平面三角形，故分子中四個原子共面。
6．已知某些共價鍵的鍵能、鍵長數據如表所示：
共價鍵 ClCl BrBr II H—F HCl HBr HI HO
鍵能/(kJ· mol－1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8
鍵長/pm 198 228 267 96

共價鍵 CC CC CC CH NH NO OO OO
鍵能/(kJ· mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
鍵長/pm 154 133 120 109 101
續(xù)表
(1)下列推斷正確的是________(填字母，下同)。
A．熱穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
B．氧化性：I2＞Br2＞Cl2
C．沸點：H2O＞NH3
D．還原性：HI＞HBr＞HCl＞HF
(2)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，鍵長最短的是________，最長的是________；O─O鍵的鍵長________(填“大于” “小于”或“等于”)O==O鍵的鍵長。
ACD　
HF　
HI　
大于
解析：(1)根據表中數據知，同主族元素從上至下氣態(tài)氫化物的鍵能逐漸減小，熱穩(wěn)定性逐漸減弱，A項正確；從鍵能看，氯氣、溴單質、碘單質的熱穩(wěn)定性逐漸減弱，由原子結構知，氧化性也逐漸減弱，B項錯誤；H2O在常溫下為液態(tài)，NH3在常溫下為氣態(tài)，則H2O的沸點比NH3的高，C項正確；還原性與得失電子能力有關，還原性：HI＞HBr＞HCl＞HF，D項正確。
本課結束
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