高中化学 第2章 第1节 第1课时 共价键的实质特征和类型课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 分子结构与性质 第二章 在人类所接触到的物质中 无论是自然界存在的 还是化学家合成的 大多数是含有共价键的物质 生命活动不可缺少的物质 如氧气 水 糖类 蛋白质 维生素等 各种性能优异的有机高分子材料以及治疗疾病的药物中 一般都含有共价键 共价键是一种重要的化学键 由分子构成的物质 其性质主要由分子的组成和结构决定 分子的结构可以通过x射线衍射 电子衍射等实验手段进行测定 也可以根据相关理论进行解释或预测 分子结构对物质的极性 磁性 旋光性 溶解性 化学反应活泼性等都有很大的影响 学习时要正确理解化学键的概念及其本质 通过分析明确由于有形成 稳定结构 的倾向而导致元素的原子形成不同类型的化学键 同时结合实例认识共价分子结构的多样性和复杂性 在分子水平上进一步形成有关物质结构的基本概念 第一节共价键 第二章 第1课时共价键的实质特征和类型 第二章 通过化学必修课程的学习你已知道 氢气在氧气中和氯气中燃烧分别生成水 h2o 和氯化氢 hcl 而且在这两种化合物的分子内部 原子间通过共用电子对形成了一种化学键 共价键 你是否产生过这样的疑问 氢原子为什么会与氧原子或氯原子结合形成稳定的分子 氢原子与氯原子结合成氯化氢分子时原子个数比为1 1 而氢原子与氧原子结合成水分子时原子个数比却为2 1 这又是为什么 为什么原子间可以通过共用电子对形成稳定的分子 共价键究竟是怎样形成的 其特征又是怎样的呢 学习目标 h h h h 共用电子对 饱和 s s p p 化学键的两原子核 旋转 图形不变 轴对称 头碰头 键的特征每个 键的电子云由两块组成 分别位于由 构成的平面的两侧 如果以它们之间包含原子核的平面为镜面 它们互为 这种特征称为 键的重叠方式由两个原子的p电子 重叠而成 形成 键时电子云重叠程度比 键 故 键不如 键 两原子核 镜像 镜像对称 肩并肩 小 牢固 3 价键轨道 1 价键轨道 由原子轨道相互重叠形成的 和 总称价键轨道 2 判断 键 键的一般规律共价单键是 共价双键中有一个 另一个是 共价三键由一个 和两个 组成 键 键 键 键 键 键 键 自主探究 1 你能用所学原子结构理论解释h原子只能结合为h2 而不是以h3的形式存在吗 提示 因为h原子1s轨道上的电子同另一个h原子的1s轨道上的电子配对成键后 根据泡利原理 h就不能再同第三个h原子结合 因为如果再同第三个h原子结合 其中必有两个电子的自旋方向相同而违背泡利原理 2 已知氮分子的共价键是三键 n n 你能模仿教材图1 图2 图3 通过画图来描述吗 氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个 键和两个 键 3 钠和氯通过得失电子同样是形成电子对 为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢 你能从原子的电负性差别来理解吗 讨论后请填写下表 提示 如下表所示 4 所有的共价键都有方向性吗 提示 所有共价键都有饱和性 但并不是所有的共价键都有方向性 如s s 键就没有方向性 5 如下图所示 乙烷 乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个 键和几个 键组成 提示 乙烷分子中的共价键由7个 键组成 乙烯分子中的共价键由5个 键和1个 键组成 乙炔分子中的共价键由3个 键和2个 键组成 教材点拨 2 共价键及其特征 1 定义 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用 叫做共价键 2 成键粒子 原子 成键原子电负性差别较小 3 成键性质 共用电子对对两原子的电性作用 4 成键条件 同种非金属原子或不同种非金属原子之间 不活泼的金属原子与非金属原子之间 且成键原子的最外层电子不一定达到饱和状态 5 共价键的本质 成键原因 成键原子相互靠近 自旋方向相反的两个电子形成共用电子对 发生电子云重叠 且各原子最外层电子数目一般能达到饱和 通常为8电子稳定结构 由不稳定变稳定 两原子核都吸引共用电子对 使之处于平衡状态 原子通过共用电子对形成共价键后 体系总能量降低 6 共价键类型 按照电子云的重叠方式共价键分为 键和 键 7 共价键的特征 共价键具有饱和性和方向性 共价键的饱和性 a 按照共价键的共用电子对理论 一个原子有几个未成对电子 便可和几个自旋方向相反的电子配对成键 这就是共价键的 饱和性 h原子 cl原子都只有一个未成对电子 因而只能形成h2 hcl cl2分子 不能形成h3 h2cl cl3等分子 b 共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成 共价键的方向性 a 共价键形成时 两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠 而且原子轨道重叠越多 电子在两核间出现概率越多 形成的共价键越牢固 电子所在的原子轨道都有一定的形状 所以要取得最大重叠 共价键必然有方向性 b 相似分子 如hx 中成键原子电子云 原子轨道 重叠程度越大 形成的共价键越牢固 分子结构越稳定 如hx的稳定性 hf hcl hbr hi c 共价键的方向性决定了分子的空间构型 典例透析 答案 1 b 2 c 点评 共价键中 往往是一个原子最外层有几个单电子 就形成几个共用电子对达到该原子的稳定结构 再结合化学式就可以写出电子式 解析 共价键的本质是形成共用电子对 共用电子对不发生偏移的共价键为非极性共价键 反之为极性共价键 由非金属元素原子形成的化学键可能是离子键 如nh4cl等 同种元素以共价键形成的双原子分子中 两原子吸引电子的能力相同 形成非极性共价键 当单质分子由两个以上的原子通过共用电子对形成共价键时 可能是非极性键 也可能是极性键 如臭氧分子中就存在两个极性键 氟原子吸引电子的能力强于氧原子 二者成键时共用电子对偏向氟原子 答案 b 变式训练 解析 na2s的电子式漏写了一对电子且中括号标错 nh3的电子式漏写了一对电子 h2s是共价化合物 答案 b 2 下列说法正确的是 a h h键无方向性b 基态碳原子有两个未成对电子 所以最多只能形成2个共价键c 1个氮原子最多只能与3个氢原子结合形成氨分子 是由共价键的饱和性决定的d 所有的原子轨道都具有一定的伸展方向 因此所有的共价键都具有方向性 教材点拨 氢分子中核间距与分子的能量的关系 两个氢原子靠近时 若两个电子的自旋方向相反 当两个1s原子轨道达到最大重叠时 体系能量降到最低 形成稳定氢分子 当两个氢原子继续靠近 体系能量迅速增大 原子间的斥力又将氢原子推到平衡位置 体系能量最低状态 氢分子的形成过程中 能量随核间距的变化如图中曲线a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 原子间总是排斥作用占主导地位 如图中曲线b所示 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 键的特征 每个 键的电子云由两块组成 分别位于由两原子核构成平面的两侧 如果以它们之间包含原子核的平面为镜面 它们互为镜像 这种特征称为镜面对称 形成 键时原子轨道重叠程度比形成 键时小 键没有 键牢固 4 键的存在 键通常存在于双键或三键中 3 键和 键的比较 提示 1 关于共价键的分类问题 2 轨道形成与 键 键 s轨道与s轨道重叠形成 键时 电子不是只在两核间运动 而是电子在两核间出现的概率增大 因s轨道是球形的 故s轨道和s轨道形成 键时 无方向性 两个s轨道只能形成 键 不能形成 键 两个原子间可以只形成 键 但不能只形成 键 3 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 方向性则决定了分子的空间构型 典例透析 解析 b项中描述的是 头碰头 方式的相互重叠 所以形成的是 键 键的相互重叠程度大于 键 所以 键更稳定 c项错误 考虑到 键和 键的相互重叠方式 中间位置形成的是 键 其他位置形成的是 键 d项错误 答案 a 典例透析 答案 d 3 关于 键和 键的比较 下列说法不正确的是 a 键是轴对称的 键是镜面对称的b 键是 头碰头 式重叠 键是 肩并肩 式重叠c 键不能断裂 键容易断裂d h原子只能形成 键 o原子可以形成 键和 键 解析 键较稳定 不易断裂 而不是不能断裂 化学反应的实质是 旧键的断裂和新键的形成 答案 c 变式训练 解析 n2分子中共有三个共价键 其中一个 键和两个 键在化学反应a中均断裂 o2 cl2和h2分子中都只有一个 键 分别在化学反应a b c d中断裂 c2h2分子中两个碳原子之间有一个 键和两个 键 在化学反应b中断裂 c2h4分子中两个碳原子之间有一个 键和一个 键 在化学反应d中断裂 因此c项符合题意 答案 c 1 2014 山东德州高三期末联考 下列关于乙醇分子结构的说法中正确的是 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 解析 判断成键方式时 需掌握的规律 共价单键全是 键 共价双键中一个是 键 另一个是 键 共价叁键中一个是 键 另两个是 键 乙醇的结构简式为ch3ch2oh 共有8个共价键 其中c h c o o h键为极性键 共7个 c c键为非极性键 由于全为单键 故无 键 答案 c 2 2014 江苏常熟高三期末联考 共价键是有饱和性和方向性的 下列关于共价键的两个特征的叙述中不正确的是 a 共价键的饱和性是由于成键原子的未成对电子数决定的b 共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系c 共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关d 硫化氢分子中的两个共价键的夹角与硫原子的两对未成键电子所在的原子轨道的夹角有关 解析 一般来说 原子的未成对电子一旦配对成键 就不再与其他原子的未成对电子配对成键 故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性 这一饱和性也决定了该原子成键时最多连接的原子数 故a b正确 形成共价键时 原子轨道重叠的程度越大越好 为了达到原子轨道的最大重叠程度 成键的方向与原子轨道的伸展方向和未成键的孤电子对存在着必然的联系 这是成键的方向性 故d正确 c错误 答案 c 3 2014 烟台二中期中 下列说法中正确的是 a 键和 键都只存在于共价分子中b 分子中可能只有 键而无 键 也可能只有 键而无 键c 分子中可能既有 键又有 键 也可能既没有 键也没有 键d 除h2 x2和稀有气体单质外 其他非金属单质分子中都存在 键 解析 na2o2中存在o o 键 cac2中存在c c 键 即离子化合物中也可能存在 键和 键 a项错 原子间成键时首先形成 键 故不可能只有 键而无 键 b项错 稀有气体单质中不存在化学键 c项正确 p4 s8等非金属单质分子中都是单键 都是 键 d项错 答案 c 4 分析下列化学式中画有横线的元素 选出符合要求的物质 填空 a nh3b h2oc hcld ch4e c2h6f n2 1 所有的价电子都参与形成共价键的是 2 只有一个价电子参与形成共价键的是 3 最外层有未参与成键的电子对的是 4 既有 键又有 键的是 解析 nh3中n原子与3个h原子形成3个 键 还有一对不成键电子 h2o中o原子与2个h原子形成2个 键 还有两对不成键电子 hcl中cl原子与1个h原子形成1个 键 还有三对不成键电子 ch4中c原子与4个h原子形成4个 键 所有价电子都参与成键 c2h6中c原子分别与3个h原子及另1个c原子形成4个 键 所有电子都参与成键 n2中n原子与另1个n原子形成1个 键 2个 键 还有一对不成键电子 答案 1 d e 2 c 3 a b c f 4 f 5 有三种物质ac2 b2c2 ad4 元素a在自然界中形成的物质种类最多 元素b的单质能在c的气态单质中剧烈燃烧 火焰呈黄色 并生成淡黄色固体b2c2 元素d的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同 则 1 a b c d的元素名称分别是 2 ad4分子中含有的共价键类型为 填 键 或 键 3 d的负一价阴离子的电子排布式为 b2c2的电子式为 属 填 离子化合物 或 共价化合物 解析 a在自然界中形成的物质种类最多 是碳元素 淡黄色固体b2c2是na2o2 即b