人教版选修3 第2章第1节 共价键 学案.doc

第一节共价键1了解键和键，了解共价键成键规律和键、键的形成过程。2理解键能、键长、键角等键参数的概念。(重点)3能应用键参数键能、键长、键角说明简单分子的结构和性质。(重难点)4了解等电子原理，能够判断简单的等电子体。共 价 键基础初探教材整理1共价键的本质和特征1本质：原子之间形成共用电子对。2特征：饱和性、方向性。教材整理2共价键的类型1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p p型特征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。键的强度较大。2.键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的pp型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。键不能旋转，不如键牢固，较易断裂探究升华思考探究观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答：问题思考：(1)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】乙烷分子由7个键组成；乙烯分子由5个键和1个键组成；乙炔分子由3个键和2个键组成。(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？【提示】乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个键，键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有键，键稳定，不易断裂。(3)h原子和h原子、h原子和cl原子、cl原子和cl原子分别均以键结合成h2、hcl和cl2分子，共价键轨道完全相同吗？【提示】不相同。h原子的未成对电子位于1s轨道，cl原子的未成对电子位于3p轨道，即h原子和h原子成键以1s和1s轨道“头碰头”重叠，h原子和cl原子以1s和3p轨道“头碰头”重叠，cl原子和cl原子以3p和3p轨道“头碰头”重叠。认知升华键与键的比较共价键类型键键电子云重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向平行重叠电子云重叠部位两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处为零电子云重叠程度大小键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是键；双键中一个是键，一个是键；三键中一个是键，两个是键 题组冲关题组1共价键的本质与特征1下列不属于共价键成键因素的是()a共用电子对在两原子核之间高概率出现b共用的电子必须配对c成键后体系能量降低，趋于稳定d两原子核体积大小要适中【解析】共价键的成因和本质是，当成键原子相互靠近时，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，两原子核间的电子云密度增加，体系的能量降低。【答案】d2在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是()a氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道b氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道c氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道d氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道【解析】h原子和cl原子的核外电子排布式分别为1s1和1s22s22p63s23p5，由此可以看出，h原子的1s轨道和cl原子的3p轨道上各有一个未成对电子，故两者在形成氯化氢分子时，形成共价键的原子轨道是氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道。【答案】c3下列说法正确的是() 【导学号：90990031】a若把h2s分子写成h3s分子，违背了共价键的饱和性b基态c原子有两个未成对电子，所以只能形成两个共价键c所有共价键都有方向性d两个原子轨道发生重叠后，两核间的电子不仅仅在两核之间，而是绕两个原子核运动【解析】如在形成ch4分子的过程中，碳原子2s轨道中的1个电子被激发到2p轨道中，此时碳原子有4个未成对电子，形成4个共价键，b错误；h2分子中的s轨道成键时，因s轨道为球形，故h2分子中的hh共价键无方向性，c错误；两个原子轨道重叠后，电子在核间出现的概率增大，但不是绕两个原子核运动，d错误。【答案】a【规律总结】(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ss 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。题组2键和键的比较与判断4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【解析】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。由于乙醇分子中只有单键，故无键。【答案】c5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氢原子只能形成键，氧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】c6(1)1 mol hcho分子中含有键的数目为_mol。(2)cs2分子中，共价键的类型有_。(3)ni能与co形成正四面体形的配合物ni(co)4，1 mol ni(co)4中含有_ mol 键。(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，图中，1号c与相邻c形成键的个数为_。【解析】(1)hcho的结构式为，则1 mol hcho分子中含有3 mol 键。(2)cs2分子中，c与s原子形成双键，每个双键都是含有1个键和1个键，分子空间构型为直线形，则含有的共价键类型为键和键。(3)co分子的电子式为co，故1个co分子中存在1个键，而ni(co)4中ni与co之间还存在4个键，故1 mol ni(co)4中含有8 mol 键。(4)由图可看出每个碳原子能与三个碳原子形成单键，故能形成3个键。【答案】(1)3(2)键、键(3)8(4)3【规律总结】分子中键与键的判断方法根据成键原子的价电子数来判断能形成几个共用电子对。如果只有一个共用电子对，则该共价键一定是键；如果形成多个共用电子对时，则先形成1个键，另外的原子轨道形成键。键 参 数 键 能 、 键 长 与 键 角基础初探1键能、键长与键角的概念和特点键参数概念特点键能气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量键能越大，键越稳定，越不易被打断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.键能、键长和键角对分子性质的影响探究升华思考探究键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的几何构型就确定了。如nh3分子的hnh键角是107，nh的键长是101 pm，就可以断定nh3分子是三角锥形分子，如图问题思考：(1)根据元素周期律可知nh3的稳定性强于ph3，你能利用键参数加以解释吗？【提示】键长：nhph，键能：nhph，因此nh3更稳定。(2)n2、o2、f2与h2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？【提示】由教材表21中键能的数值可知：hfhohn，而键长：hfhohn，说明分子的稳定性：hfh2onh3，所以n2、o2、f2跟h2的反应能力依次增强。(3)一般来说，键长越短，键能越大。但ff键键长短，键能小，请思考其原因。【提示】氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，f2的稳定性差，很容易与其他物质反应。认知升华1共价键参数的应用(1)键能的应用表示共价键的强弱键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。判断分子的稳定性结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。判断化学反应的能量变化在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为h反应物键能总和生成物键能总和；h0时，为放热反应；h0时，为吸热反应。(2)键长的应用一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。键长的比较方法a根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。b根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长双键键长三键键长。(3)键角的应用键长和键角决定分子的空间构型常见分子的键角与分子空间构型化学式结构式键角空间构型co2o=c=o180直线形nh3107三角锥形h2o105v形bf3120平面三角形ch410928正四面体形2.共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。【特别提醒】由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。而分子的稳定性，由键长和键能决定。题组冲关1反映共价键强弱的物理量是()a键能 b键能、键长c键能、键长、键角 d键长、键角【解析】键能可看作是断开共价键所需的能量，键能越大，则断开键时所需的能量就越多，含该键的分子就越稳定；键长越长键能反而越小，故反映键的强弱的物理量是键能和键长。【答案】b2nh3分子的空间构型是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是() 【导学号：90990033】anh3分子内3个nh键长均相等bnh3分子内3个价键的键角和键长均相等cnh3分子内3个nh的键长相等，键角都等于107dnh3分子内3个nh的键长相等，键角都等于120【解析】nh3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形，二是三角锥形结构。如果键角为120，则必然为平面正三角形。【答案】c3碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键ccchcosisisihsio356413336226318452回答下列问题：(1)通常条件下，比较ch4和sih4的稳定性强弱：_。(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_。(3)sih4的稳定性小于ch4，更易生成氧化物，原因是_。【解析】(1)因为ch键的键能大于sih键的键能，所以ch4比sih4稳定。(2)cc键和ch键的键能比sih键和sisi键的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中sisi键和sih键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。(3)ch键的键能大于co键的，ch键比co键稳定，而sih的键能却远小于sio键的，所以sih键不稳定而倾向于形成稳定性更强的sio键。【答案】(1)ch4比sih4稳定(2)cc键和ch键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中sisi键和sih键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)ch键的键能大于co键，ch键比co键稳定，而sih的键能却远小于sio键，所以sih键不稳定而倾向于形成稳定性更强的sio键等 电 子 原 理基础初探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。探究升华思考探究(1)co、cn与n2互为等电子体，则co和cn的结构式应怎样书写？【提示】co、cn。(2)已知cs2、n2o与co2互为等电子体，试判断cs2的空间构型是怎样的？【提示】直线型。(3)已知cn与n2互为等电子体，则hcn分子中键与键的数目之比为多少？【提示】11。hcn中cn与n2结构相同，含有三个键，一个键和两个键；另外h和c之间形成一个键，所以hcn分子中键与键数目之比为22，即为11。认知升华常见的等电子体类型实例三原子16电子的等电子体co2cs2n2o nonbecl2(g)二原子10电子的等电子体n2、co、no、c、cn三原子18电子的等电子体no、o3、so2四原子24电子的等电子体no、co、bo、bf3、so3(g)五原子32电子的等电子体sif4、ccl4、bf、so、po题组冲关1下列各组粒子属于等电子体的是()a12co2和14cobh2o和nh3cn2和13co dno和co【解析】构成粒子的原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。在上述粒子中，c选项中两分子的原子数相同且价电子总数也相同，所以是等电子体。【答案】c2根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是() 【导学号：90990034】anh和ch4 bh3o和nh3cno和co dco2和h2o【解析】根据等电子原理，co2和h2o二者原子数相等，但价电子总数不等，不是等电子体，则它们的空间构型不相似。【答案】d3“笑气”(n2o)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。下列有关“笑气”的说法合理的是()a依据等电子原理，n2o与sio2分子具有相似的结构(包括电子式)b已知n2o分子中氧原子只与一个氮原子相连，则n2o的结构式可