人教版选修3 第2单元第1节共价键 教案.doc

共价键教学目的1 复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。2 掌握共价键的主要类型键和键。3 理解键和键的明显差别和一般规律。教学内容【考纲要求】1了解共价键的主要类型键和键，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。一、知识点讲解（一）共价键1定义：原子间通过共用电子对而形成的化学键称为共价键。2本质：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，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。3形成条件：（1）两原子电负性相同或相近；（2）一般成键原子有未成对电子；（3）成键原子的原子轨道在空间上发生重叠。4共价键的类型（1）按共用电子对的数目分类：单键、双键、叁键； （2）按共用电子对是否偏移分类：极性键 、非极性键；（3）按轨道重叠方式不同可分为：键、键。 键：两个原子轨道沿键轴（两原子核间的连线）的方向，以“头碰头”的方式重叠；a特征：轴对称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。b种类：s-s 键、s-p 键、p-p 键等。例如：在h2分子中，两个1s1相互靠拢电子云相互重叠形成h2分子的共价键hh即s-s 键，（如下图所示）；hcl分子中，氢原子提供的未成对电子ls的原子轨道和氯原子提供的未成对电子3p的原子轨道重叠，形成s-p 键（如下图上半部所示）；c12分子中，2个氯原子各提供一个未成对电子3p的原子轨道重叠形成p-p 键（如上图下半部所示）。【强调】 形成键的原子轨道重叠程序较大，故键有较强的稳定性。共价单键为键，共价双键和叁键中存在键(通常含一个键) 键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成；具有镜像对称的特征； 下图为两个p电子形成键的过程：如图，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，这种特征称为镜像对称。【归纳】键与键不同，键的强度较大，键不如键牢固，比较容易断裂；因而含有键的化合物与只有键的化合物的化学性质不同；键通常存在于双键或叁键中5价键轨道：由原子轨道相互重叠形成的键和键总称价键轨道；6共价键类型规律：（1）共价单键是键；（2）共价双键中有一个键，另一个是键；（3）共价三键由一个与键和两个键组成。【典例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？答案 乙烷：7个键 乙烯 ：5个键一个键 乙炔：3个键两个键。解析 【典例2】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个键答案 c 解析 乙醇的结构简式为：ch3ch2oh，共有有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。【典例3】下列关于化学键的叙述中，正确的是（ ）a离子化合物可以含共价键 b共价化合物可能含离子键c离子化合物中只含离子键 d共价化合物中不含离子键答案 ad 7共价键的特征：（1）饱和性：是指每个原子形成共价键的数目是确定的。因为每个原子所提供的未成对电子的数目是一定的，所以在共价键的形成过程中，一个原子的未成对电子与另一个原子中未成对电子配对成键后，一般不能与其它原子的未成对电子配对成键了。（2）方向性：要使成键的原子轨道最大程度地重叠，原子轨道必须沿一定方向重叠。同种分子中成键原子电子云(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。例如：hx的稳定性：hf hcl hbr hi（二）键参数1键能：气态基态原子形成l mol化学键释放的最低能量。通常取正值。 键能越大，化学键越稳定。2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，共价键越稳定。3键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键间的夹角称为键角。4应用： （1）共价键的键能和键长反映了共价键的强弱程度，键长和键角常被用来描述分子的空间构型。（2）一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，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。（3）当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越大。（4）有机物中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：c-c c=c cc。（5）键能与化学反应过程中的能量关系： 化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应；否则，反应为放热反应。反应热(h)反应物总键能生成物总键能。 反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。【典例4】如何判断下列物质的稳定性hf、hcl、hbr、hi？答案 hf、hcl、hbr、hi中，分子的共用电子对数相同（1对），因f、cl、br、i的原子半径依次增大，故共价键牢固程度hf hcl hbr hi，因此，稳定性hf hcl hbr hi。【典例5】下列事实不能用键能的大小来解释的是（ ）an元素的电负性较大，但n2的化学性质很稳定 b惰性气体一般难发生反应chf、hcl、hbr、hi的稳定性逐渐减弱 df2比o2更容易与h2反应答案 b解析 由于n2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以n2的化学性质很稳定；惰性气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从f到i原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于hf的键能大于ho，所以二者比较，更容易生成hf。【典例6】从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是（ ）ahf bnh cch dsh答案 a【典例7】在白磷（p4）分子中，4个p原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关p原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是（ ）a白磷分子的键角为10928 b分子中共有4对共用电子对c白磷分子的键角为60 d分子中有6对孤对电子答案c（三）等电子原理1定义：是指原子总数相同、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应用：（1）判断一些简单分子或离子的立体构型；（2）利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；（3）利用等电子原理针对某物质找等电子体。下表为常见的等电子体：类 型实 例空间构型二原子10电子的等电子体n2、co、no+、c22-、cn-直线型三原子16电子的等电子体co2、cs2、n2o、nco-、no2+、n3-、ncs-、becl2直线型三原子18电子的等电子体no2-、o3、so2v型四原子24电子的等电子体no3-、co32-、bo33-、cs33-、bf3、so3平面三角形五原子32电子的等电子体sif4、ccl4、bf4-、so42-、po43-四个键，正四面体形七原子48电子的等电子体sf6、pf6-、sif62-、alf63-六个键，正八面体【典例8】1919年，langmuir提出等电子原理：原子数相同、价电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。（1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：_和_；_和_。（2）此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与no2互为等电子体的分子有：_、_。答案 （1） n2、co；co2、n2o；（2）so2、o3解析 （1）第二周期元素中，只有b、c、n、o、f可形成共价分子，同素异形体间显然不能形成等电子体，若为含2个原子的等电子体，则可能是某元素的单质与其相邻元素间的化合物，如n2和co，在此基础上增加同种元素的原子可得其他的等电子体，如n2o和co2。（2）no2的最外层的电子数为：562118，平均每个原子的最外层电子数为6，则可能为o3或so2，经过讨论知其他情况下，只能形成离子化合物，不合题意。二、课堂练习1下列过程中，共价键被破坏的是（ ） a碘升华 b溴蒸气被活性炭吸附 c蔗糖溶于水 dso2溶于水答案d2现有如下各说法： 在水中氢、氧原子间均以化学键相结合； 金属和非金属化合形成离子键； 离子键是阳离子、阴离子的相互吸引； 根据电离方程式hcl=h+cl-，判断hcl分子里存在离子键； h2分子和cl2分子的反应过程是h2、cl2分子里共价键发生断裂生成h、cl原子，而后h、cl原子形成离子键的过程。上述各种说法正确的是（ ）a正确 b都不正确 c正确，其他不正确 d仅不正确答案b3下列有关键的说法错误的是（ ）a如果电子云 图象是由两个s电子重叠形成的，即形成s-s 键 bs电子与p电子形成s-p 键cp和p不能形成 键 dhcl分子里含有一个s-p 键答案c 4下列粒子属于等电子体的是（ ）ach4和nh4+ bno和o2 cnh2 和h2o dhcl和h2o答案a5下列关于共价键的说法，正确的是（ ）a分子内部一定会存在共价键 b由非金属元素组成的化合物内部不一定全是共价键c非极性键只存在于双原子单质分子中 d离子化合物的内部一定存在共价键答案b6下列分子中存在的共价键类型完全相同的是（ ）ach4与nh3 bc2h6与c2h4 ch2与cl2 dcl2与n2答案a7x、y两元素的原子，当它们分别获得两个电子，形成稀有气体元素原子的电子层结构时，x放出的能量大于y放出的能量；z、w两元素的原子，当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时，w吸收的能量大于z吸收的能量，则x、y和z、w分别形成的化合物中，最不可能是共价化合物的是（ ）az2x bz2y cw2x dw2y答案a8下列分子中，既含有键，又含有键的是（ ）ach4 bhcl cch2=ch2 df2答案c9下列说法中正确的是（ ）a双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定 b双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定c双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定 d在双键中，键的键能要小于键的答案a10已知hh键能为436 kjmol-1，nh键能为391 kjmol-1，根据化学方程式：1 mol n2反应放出的热量为92.4 kjmol-1，那么nn键的键能是（ ）a431 kjmol-1 b945.6 kjmol-1 c649 kjmol-1 d896 kjmol-1答案b11下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（ ）a光气（cocl2） b六氟化硫 c二氟化氙 d三氟化硼答案a12能说明bf3分子的4个原子在同一平面的理由是（ ）a任意两个bf键之间的夹角为120 bbf键为极性共价键c三个bf键的键能相同 d三个bf键的键长相同答案a13分析下列化学式中划有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。anh3 bh2o chcl dch4 ec2h6 fn2（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 。答案（1）d、e（2）c（3）a、b、c、f（4）f解析 nh3中n原子分别与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。14ptcl2(nh3)2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大，请回答下列问题：（1）ptcl2(nh3)2是平面正方形结构，还是四面体结构？ （2）请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图，淡黄色固体： ，黄绿色固体： ；（3）淡黄色固体物质是由 分子组成，黄绿色固体物质是由 分子组成（填“极性分子”或“非极性分子”）（4）黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大，原因是 。答案（1）平面正方形结构（2） （3）非极性 极性（4）根据相似相溶原理，因为淡黄色固体为非极性分子，所以在水中的溶解度小，而黄绿色固体为极性分子，所以在水中的溶解度大。15据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似c60的物质n60，已知n60分子中每个氮原子均以nn键结合三个n原子而形成8电子稳定结构。已知nn键键能为159 kjmol-1，试回答下列问题：（1）根据上述信息推测n60的结构特点：_。（2）1 mol n60分解成n2时_（填“吸收”或“放出”）的热量是_ kjmol-1。（已知nn的键能为946 kjmol-1）（3）由（2）列举n60的一些用途：_。（4）若n60分子中只含x个五边形和y个六边形，则x_，y_。（5）nnn_。（已知：多面体中，棱边数顶点数面数2）答案 （1）全部为nn单键，共90个nn单键构成一个n60； （2）放出、14070；（3）n60可作炸药； （4）12、20； （5）108或120解析 （1）n60中化学键全部为nn单键，共有603290个，即由90个nn键构成一个n60分子；（2）h30946 kjmol-190159 kjmol-114070 kjmol-1；（3）由于n60分解成n2时放出大量的热量，故可制作高能炸药；（4）n60的多面体分子共有90条棱边(nn键)，则可得方程式：52x62y90，根据多面体欧拉定律可得方程式：60(xy)902，解上述方程式得x12，y20；（5）nnn有两种，一种为正五边形夹角，另一种为正六边形夹角。三、课堂小结1共价键 （1）定义 （2）本质 （3）形成条件 （4）共价键的类型（5）价键轨道 （6）共价键类型规律 （7）共价键的特征2键参数 （1）键能 （2）键长 （3）键角 （4）应用3等电子原理（1）定义 （2）应用四、课后作业1下列说法中正确的是（ ）a双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定 b双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定c双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定 d在双键中，键的键能要小于键的答案a2下列分子中，键角最大的是（ ）ach4 bnh3 ch2o dco2答案d3下列说法正确的是（ ）a含有共价键的化合物一定是共价化合物 b由共价键形成的分子一定是共价化合物c分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物 d只有非金属原子间才能形成共价键答案c解析在离子化合物中也有共价键，如naoh；由不同元素的原子