高中化学第三单元共价键原子晶体第1课时共价键的形成和共价键的类型讲义精练（含解析）苏教版.docx

第1课时共价键的形成和共价键的类型 目标导航1.认识共价键的形成和实质，了解共价键的特征。2.掌握共价键的分类。一、共价键的形成1共价键概念吸引电子能力相近的原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫共价键。2共价键的形成过程(以氢气分子形成为例)当两个氢原子相互接近，若两个氢原子核外电子的自旋方向相反，它们接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子在两原子核间出现的机会较大，体系的能量逐渐下降，达到能量最低状态。若核间距离进一步地减小，两原子核间的斥力增大，使体系的能量迅速上升，这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。氢分子形成过程中能量(主要指势能)随核间距的变化如下图所示：若两个氢原子核外电子的自旋方向相同，当它们相互接近时，两原子间总是排斥作用占主导地位，体系能量将逐渐升高。所以，两个带有自旋方向相同的电子的氢原子不可能形成氢分子。3共价键形成的本质当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增加，体系的能量降低。4特点(1)共价键具有饱和性：成键过程中，每个原子有几个未成对电子，通常能和几个自旋方向相反的电子成键。故在共价分子中，每个原子形成键的数目是一定的。(2)共价键具有方向性：成键时，两个参与成键的原子轨道沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。议一议1哪些元素的原子之间能形成共价键？答案同种或不同种非金属元素的原子之间能形成共价键；或通常情况下，吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键；或两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。2写出N、O、F的电子排布式和轨道表示式，思考为什么它们与H原子结合只能形成NH3、H2O、HF呢？答案(1)N：1s22s22p3O：1s22s22p4F：1s22s22p5(2)在形成共价键时，只有成键原子中自旋方向相反的未成对电子才能形成共用电子对。成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键，所以在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的，这就是共价键的饱和性。N、O、F三种原子分别有3个、2个、1个未成对电子，只能分别与3个、2个、1个H原子结合成NH3、H2O、HF。(3)形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围原子形成的共价键就表现出方向性。二、共价键类型1键和键(1)分类依据：成键原子的原子轨道重叠方式。(2)键和键的比较：键类型键键原子轨道重叠方式沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠沿核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠原子轨道重叠部位两原子核之间核间连线上方和下方原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小成键规律判断共价单键是键，双键中一个是键，一个是键，叁键中一个是键，另两个是键2.极性键和非极性键(1)非极性键：当原子间形成共价键时，若两个成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移，这样的共价键叫非极性共价键。由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键，简称非极性键。(2)极性键：若形成共价键的两个原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移，这样的共价键叫极性共价键。由不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键，简称极性键。成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈强。当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对完全移到电负性很大的原子一方。这时原子转变成为离子，从而形成离子键。3配位键(1)配位键的概念是由一个原子提供一对电子与另一个接受电子对的原子形成的共价键。(2)配位键常用AB表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。(3)配位键与共价键在形成过程上的主要不同是配位键的共用电子对是由某个原子提供的，共价键的共用电子对是成键原子双方共同提供的。议一议1填表类型比较非极性键极性键配位键本质相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用成键条件(元素种类)成键原子得、失电子能力相同(同种非金属)成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属或金属与非金属元素电负性差值较小)成键原子一方有孤电子对，另一方有空轨道特征有方向性、饱和性2.过二硫酸(H2S2O8)的结构式为按要求回答问题：一分子H2S2O8含有_个键，_个极性键，_个非极性键，_个配位键。答案111014一、共价键的本质特征1共价键的本质原子之间形成共用电子对(或电子云重叠)。2共价键的形成条件通常电负性相同(或差值较小，一般小于1.7)的非金属元素原子之间(或某些金属与非金属元素之间)形成共价键。3共价键的特征(1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。(2)共价键的方向性决定了分子的立体构型。特别提醒(1)所有的共价键都有饱和性，但不是所有的共价键都有方向性，如两个1s轨道(H原子与H原子)重叠形成的s-s 键没有方向性。(2)少部分金属与非金属元素原子间形成共价键，如BeCl2、AlCl3等原子间均以共价键结合。(3)并不是所有的单质中都有共价键，稀有气体中不存在化学键，金属单质中不存在共价键。例1下列说法正确的是()A若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性BH3O的存在说明共价键不具有饱和性C所有共价键都有方向性D两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间解析S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项对；H2O能结合1个H形成H3O，不能说明共价键不具有饱和性，B项错；H2分子中，H原子的s轨道成键时，因为s轨道为球形，所以H2分子中的HH键没有方向性，C项错；两个原子轨道发生重叠后，电子只是在两核之间出现的机会大，D项错。答案A变式训练1下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是()AH2S和Na2O2BH2O2和CaF2CNH3和N2DHNO3和NaCl答案C解析A项，Na2O2中既有离子键又有OO共价键，不正确；B项，CaF2中只有离子键，不正确；D项，NaCl属于离子化合物，没有共价键。解题反思含有共价键的物质(1)非金属单质(稀有气体除外)；(2)所有共价化合物；(3)复杂的离子化合物，如强碱、含氧酸盐、过氧化物(Na2O2等)、过硫化物(Na2S2等)、CaC2等。二、共价键的类型1. 键与键(1)键：对于含有未成对的s电子或p电子的原子，它可以通过s-s、s-p、p-p等轨道“头碰头”重叠形成共价键。键构成分子的骨架，可单独存在于两原子间，两成键原子间只有1个键。(2)键：当两个p轨道py-py、pz-pz以“肩并肩”方式进行重叠形成的共价键，叫做键。键的原子轨道重叠程度不如键大，所以键不如键牢固。键一般是与键共同存在于具有双键或叁键的分子中。因为键电子云不像键那样集中在两核的连线上，原子核对电子的束缚力较小，电子能量较高，活动性较大，所以容易断裂。因此，一般含有共价双键和叁键的化合物容易发生化学反应。2单键、双键和叁键单键：共价单键一般是键，以共价单键结合的两个原子间只能有1个键。双键：一个是键，另一个是键。叁键：叁键中有一个键和两个键。3配位键如果共价键的形成是由两个成键原子中的一个原子单独提供一对电子进入另一个原子的空轨道共用而成键，这种共价键称为配位键。配位键是一种特殊的共价键。NH、H3O、H2SO4等以及种类繁多的配位化合物中都存在配位键。4非极性键和极性键由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键，简称非极性键。由不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键，简称极性键。成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈强。当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对完全移到电负性很大的原子一方。这时原子转变成为离子，从而形成离子键。例2有下列十种物质：CH4CH3CH2OHN2HClCO2CH3CH3C2H4C2H2H2O2HCHO。请按要求回答下列问题(填写编号)：(1)只有键的有_，既有键又有键的有_。(2)只含有极性键的化合物有_，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有_。(3)含有双键的有_，含有叁键的有_。解析十种物质的结构式分别为、NN、HCl、O=C=O、HCCH、HOOH、。根据以下两点判断化学键类型：单键只有键，双键中有1个键和1个键，叁键中有1个键和2个键；同种元素原子之间形成的共价键是非极性键，不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。答案(1)(2)(3)解题反思键与键的判断方法变式训练2(1)1 mol CO2中含有的键数目为_。(2)下列物质中，只含有极性键的分子是_，既含离子键又含共价键的化合物是_；只存在键的分子是_，同时存在键和键的分子是_。AN2BCO2CCH2Cl2DC2H4EC2H6FCaCl2GNH4Cl答案(1)26.021023个(2)BCGCEABD解析(1)1个CO2分子内含有2个碳氧双键，1个双键中含有1个键，1个键，则1 mol CO2中含有2 mol 键，数目为26.021023。(2)N2中含有氮氮叁键，由1个键和2个键组成，为非极性键；CO2中含有2个碳氧双键，由2个键和2个键组成，为极性键；CH2Cl2中含有CH键、CCl键，均为极性键(键)；C2H4中含有4个CH键、1个碳碳双键，其中碳碳双键由1个键和1个键组成；C2H6中含有CH键、CC键，均由键组成；CaCl2为离子化合物，只含有离子键；NH4Cl为离子化合物，含有离子键和共价键。1下列关于共价键的说法不正确的是()AH2S分子中两个共价键的键角接近90的原因是共价键有方向性BN2分子中有一个键，两个键C两个原子形成共价键时至少有1个键D在双键中，键不如键稳定答案D2具有下列电子排布式的原子中，不能形成键的是()A1s22s22p63s23p4B1s22s22p3C1s22s22p63s1D1s22s22p2答案C3.下列说法正确的是()A.p轨道之间以“肩并肩”的方式重叠可形成键B.氮气分子中氮氮三键易断裂C.共价键是两个原子轨道以“头碰头”的方式重叠而成的D.CO2分子中有两个键和两个键，且均是通过p轨道相互重叠而成的答案D解析共价键的成键方式是由电子云的重叠方式决定的，以“肩并肩”的方式重叠而成的是键，以“头碰头”的方式重叠而成的是键，A、C选项均错误。氮气分子中的氮氮三键不易断裂，B错误；CO2的结构式为O=C=O，根据共价键的成键规律可知，该分子中有两个键和两上键，D选项正确。4下列有关化学键类型的判断不正确的是()As-s 键与s-p 键的对称性不同B分子中含有共价键，则至少含有一个键C已知乙炔的结构式为HCCH，则乙炔分子中存在2个键(CH)和3个键(CC)D乙烷分子中只存在键，即6个CH键和1个CC键都为键，不存在键答案C解析s-s 键无方向性，s-p 键轴对称，A项对；在含有共价键的分子中一定有键，可能有键，如HCl、N2等，B项对；单键都为键，乙烷分子结构式为，其6个CH键和1个CC键都为键，D项对；共价双键中有一个为键，另一个为键，共价叁键中有一个为键，另外两个为键，故乙炔(HCCH)分子中有2个CH 键，CC键中有1个键、2个键，C项错。5回答下列问题。(1)关于乙醇分子的说法正确的是_。A分子中共含有8个极性键B分子中不含非极性键C分子中只含键D分子中含有1个键(2)分析下列化学式中划有横线的元素，选出符合要求的物质编号，填写在横线上。AC2H4BH2SCHBrDCH4EC2H6FO2GNH3所有的外围电子都参与形成共价键的是_；只有一个电子参与形成共价键的是_；最外层有未参与成键的电子对的是_；既有键，又有键的是_；既含极性键，又含非极性键的是_。答案(1)C(2)ADECBCFGAFAE解析(1)乙醇的结构式为，共含有8个共价键，其中CH、CO、OH键为极性键，共7个，CC键为非极性键。由于全为单键，故无键。(2)C2H4分子中1个C原子与2个H原子形成2个键，与另1个C原子形成1个键和1个键，所有电子都参与成键；H2S分子中S原子与2个H原子形成2个键，还有2对未成键电子；HBr分子中Br原子与1个H原子形成1个键，还有3对未成键电子；CH4分子中C原子与4个H原子形成4个键，所有外围电子都参与成键；C2H6分子中1个C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个键，所有外围电子都参与成键；O2分子中1个O原子与另1个O原子形成1个键和1个键，还有2对未成键电子；NH3分子中1个N原子与3个H原子形成3个键，还有1对未成键电子。同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素的原子间形成的共价键为极性键，故C2H4和C2H6中既含极性键又含非极性键。基础过关1下列说法中不正确的是()A双键、叁键都有键B成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固C因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定D所有原子轨道在空间都有自己的方向性答案D解析ss 键无论s轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。2根据表中的数据，从电负性的角度判断下列元素之间易形成共价键的一组是()元素NaMgAlHCOCl电负性0.91.21.52.12.53.53.0Na和ClMg和ClAl和ClH和OAl和OC和ClA B C D全部答案B解析非金属元素之间易形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属元素的原子之间形成共价键。Na和Cl：3.00.92.11.7；Mg和Cl：3.01.21.81.7；Al和O：3.51.52.01.7；Al和Cl：3.01.51.5H2ONH3CH4解析(1)CO2分子内含有碳氧双键，双键中一个是键，另一个是键，则1 mol CO2中含有的键为2NA。(2)N2的结构式为NN，推知：CO结构式为CO，含有1个键、2个键；CN结构式为CN，HCN分子结构式为HCN，HCN分子中键与键均为2个。(3)反应中有4 molNH键断裂，即有1 mol N2H4参加反应，生成1.5 mol N2，则形成的键有3 mol。(4)设分子式为CmHn，则6mn16，解之得m2，n4，即C2H4，结构式为。单键为键，双键有1个键和1个键，所以1个C2H4中共含有5个键和1个键。(5)乙醛和CO(NH2)2的结构简式分别为、，故1 mol乙醛中含有键6NA个，1个CO(NH2)2分子中含有7个键。(6)两个成键原子的电负性差别越大，它们形成共价键的极性就大(或从非金属性强弱上来判断)。