人教版选修3 第2章第1节 共价键 学案.docVIP

第一节共价键1.了解共价键的主要类型键和键，知道键和键的明显差别和一般规律。2.理解键能、键长、键角等键参数的概念。3能应用键参数键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。4.了解等电子原理，结合实例说明等电子原理的应用。共价键学生用书p161共价键的概念和特征原子间通过共用电子对形成的化学键为共价键。2共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)(1)键形成由成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成类型ss型hh的ss 键的形成sp型hcl的sp 键的形成pp型clcl的pp 键的形成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pp 键pp 键的形成特征键的电子云具有镜面对称性，即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；键不能旋转；不如键牢固，较易断裂(3)判断键、键的一般规律共价单键为键；共价双键中有一个键、一个键；共价三键由一个键和两个键组成。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)原子轨道在空间都具有方向性。()(2)一般来说，键比键强度大，更稳定。()(3)n2分子中键与键的个数比是21。()(4)形成cl2分子时，p轨道的重叠方式为。()(5)键和键都只存在于共价分子中。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2关于键和键的比较，下列说法不正确的是()a键比键重叠程度大，形成的共价键强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dh原子只能形成键，o原子可以形成键和键答案：c3下列物质的分子中既有键又有键的是()hclh2on2h2o2c2h4c2h2abc d答案：d1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续表共价键类型键键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示意图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；共价双键中一个是键，一个是键；共价三键中一个是键，两个是键2.对于键和键应特别注意的问题(1)s轨道与s轨道形成键时，电子并不是只在两核间运动，只是电子在两核间出现的概率大。(2)因s轨道是球形的，故s轨道与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。(3)两个原子间可以只形成键，但不能只形成键。下列说法正确的是()a键是由两个p原子轨道“头碰头”重叠形成的b键呈镜面对称，而键呈轴对称c乙烷分子中的化学键全为键，而乙烯分子中含有键和键dh2分子中含键，而cl2分子中除键外还含有键解析本题考查了键和键的形成方式和特征。原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为键，以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为键；键呈轴对称，而键呈镜面对称；分子中所有的共价单键都是键，共价双键及共价三键中均含键和键。答案c请指出上述例题c项中1 mol乙烷分子中键的个数为_；乙烯分子中键与键数目之比为_。答案：7na51共价键的形成与类型判断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频率出现b共用电子对必须在两原子中间c成键后的体系能量降低，趋于稳定d两原子核体积大小要适中解析：选d。两原子形成共价键时电子云发生重叠，即电子在两核之间出现的机会更多；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子核体积的大小与能否形成共价键无必然联系。2(2017鞍山一中期中)下列说法中正确的是()a乙烷分子中，既有键，又有键bcl2和n2的共价键类型相同c由分子构成的物质中一定含有键dhcl分子中含一个sp 键解析：选d。a中，乙烷分子的结构式为，只有键，无键；b中，cl2分子是pp 键，n2分子中除有pp 键外，还有pp 键；c中，某些单原子分子(如he、ne等稀有气体)中不含有化学键。共价键的特征3硫化氢(h2s)分子中两个共价键的夹角接近90，其原因是()共价键的饱和性s原子的电子排布共价键的方向性s原子中p轨道的形状a bc d解析：选d。s原子的价电子排布式是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的两个p轨道中，当与两个h原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角接近90，这体现了共价键的方向性，是由p轨道的伸展方向决定的。4下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是()解析：选a。由共价键的饱和性可知：c、si均形成4个共价键，h形成1个共价键，o、s均形成2个共价键。a项中o原子之间不可能形成双键，b项是过氧乙酸，含有过氧键“oo”，c项相当于s取代了ch3oh中的氧原子，d项中si原子形成4个共价键。键参数学生用书p171键能(1)键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能的单位是kjmol1。例如：形成1 mol hh键释放的最低能量为436.0 kj，即hh键的键能为436.0 kjmol1。(2)下表中是hx键的键能数据共价键hfhclhbrhi键能/kjmol1568431.8366298.7若使2 mol hcl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6_kj的能量。表中共价键最难断裂的是hf键，最易断裂的是hi键。由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：hf、hcl、hbr、hi的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即hf分子很稳定，最难分解，hi分子最不稳定，最易分解。2键长(1)键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。(3)下列三种分子中：h2、cl2、br2，共价键的键长最长的是，键能最大的是。3键角(1)键角是指在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数。(2)根据立体构型填写下列分子的键角：分子立体构型键角实例正四面体形10928ch4、ccl4平面形120苯、乙烯、bf3三角锥形107nh3v形(或角形)105h2o直线形180co2、cs2、chch1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)键角是描述分子立体结构的重要参数。()(2)键长是成键两原子半径的和。()(3)c=c键的键能等于cc键的键能的2倍。()(4)键长短，键能就一定大，分子就一定稳定。()(5)因为oh键的键能小于hf键的键能，所以o2、f2与h2反应的能力依次减弱。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下：aabbccdd键长/1010 ma0.74c1.98键能/kjmol1193b151d已知d2分子的稳定性大于a2，则a_(填“”或“键参数的应用1对物质性质的影响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。如原子半径：fclbri，则共价键的牢固程度：hfhclhbrhi，稳定性：hfhclhbrhi。如共用电子对数：nnclcl，则共价键的牢固程度：nn clcl。(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。3共价键的键能与化学反应热(1)化学反应的实质：化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。(2)化学反应过程有能量变化：反应物和生成物中化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。(3)放热反应和吸热反应放热反应：旧键断裂吸收的总能量小于新键形成放出的总能量。吸热反应：旧键断裂吸收的总能量大于新键形成放出的总能量。(4)反应热(h)与键能的关系h反应物的键能总和生成物的键能总和。注意：h0时，为放热反应；h0时，为吸热反应。由实验测得不同物质中oo键的键长和键能数据如下表。其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为wzyx。该规律性是()oo键数据ooo2o键长/1012 m149128121112键能/kjmol1xyz494w628a.电子数越多，键能越大b键长越长，键能越小c成键所用的电子数越少，键能越大d成键时电子对越偏移，键能越大解析电子数由多到少的顺序为ooo2o，而键能由大到小顺序为wzyx，a错误；对于这些微粒在成键时所用的电子数情况，题中无信息，c错误；这些微粒都是o原子成键，无偏移，d错误。答案b白磷与氧气可发生反应p45o2=p4o10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为pp a kjmol1、po b kjmol1、p=o c kjmol1、o=o d kjmol1。根据如图所示的分子结构和有关数据估算该反应的h，其中正确的是()a(6a5d4c12b) kjmol1b(4c12b6a5d) kjmol1c(4c12b4a5d) kjmol1d(4a5d4c12b) kjmol1解析：选a。根据h反应物键能总和生成物键能总和计算。从图中可以看出1个白磷分子中有6个pp键，所以1 mol p4中共价键断裂要吸收6a kj的能量，1 mol氧气分子中共价键断裂要吸收d kj的能量；1个p4o10中有4个p=o键和12个po键，所以生成1 mol p4o10需放出(4c12b) kj的能量，所以该化学反应的反应热为(6a5d4c12b) kjmol1。键参数及其应用1下列说法正确的是()a分子的结构是由键角决定的b共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定ccf4、ccl4、cbr4、ci4中cx(xf、cl、br、i)键的键长、键角均相等dh2o分子中两个oh键的键角为180解析：选b。分子的结构是由键角、键长共同决定的，a项错误；由于f、cl、br、i的原子半径不同，故cx(x=f、cl、br、i)键的键长不相等，c项错误；h2o分子中两个oh键的键角为105，d项错误。2下列事实不能用键能的大小来解释的是()a氮元素的电负性较大，但n2的化学性质很稳定b稀有气体一般难发生反应chf、hcl、hbr、hi的稳定性逐渐减弱dhf比h2o稳定解析：选b。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；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤族元素从f到i，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性：hfhclhbrhi；由于hf键的键能大于ho键，所以稳定性：hfh2o。3(2017鄂南高中检测)(1)关于键长、键能和键角，下列说法中不正确的是_。a化学键的键能通常为正值b键长的长短与成键原子的半径和成键数目有关c键能越大，键长越长，共价化合物越稳定d键角的大小与键长的长短、键能的大小无关(2)nn键的键能是946 kj/mol，nn键的键能为193 kj/mol，经过计算后可知n2中_键比_键稳定。(填“”或“”)解析：(1)键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，通常取正值，a正确；键长的长短与成键原子的半径有关，如cl原子半径小于i原子半径，故clcl键的键长小于ii键的键长，此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中c= c 键的键长比乙炔分子中cc键的键长要长，b正确；键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，c错误；键角的大小取决于成键原子轨道间的夹角，d正确。(2)nn键中含有1个键和2个键，键的键能e376.5 kj/mol。因为nn键中键的键能比键的键能大，所以n2中键比键稳定。答案：(1)c(2)等电子原理学生用书p191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。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)只有原子总数和价电子总数都相同的分子(或离子)才是等电子体。()(2)互为等电子体的物质，物理性质、化学性质都相似。()(3)ch4、h2o、nh3、hf均含10个质子和10个电子，故为等电子体。()(4)h2o、h2s、h2se互为等电子体。()答案：(1)(2)(3)(4)2已知原子总数相同、价电子总数相同的微粒称为等电子体，等电子体的结构和性质相似。据此回答下列问题：(1)scn、no的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两种元素组成的_分子的结构相同，该分子呈_形。(2)co、no等微粒具有相同的通式ax3，且价电子总数都是_，因此它们的结构与由a族的两种元素组成的_分子的结构相同，呈_形。解析：根据等电子体的概念及常见等电子体即可回答问题。答案：(1)co2(或n2o)直线(2)24so3平面三角1常见的等电子体类型实例三原子、16个价电子的等电子体co2、cs2、n2o、no、n、becl2(g)两原子、10个价电子的等电子体n2、co、no、c、cn三原子、18个价电子的等电子体no、o3、so2四原子、24个价电子的等电子体no、co、bf3、so3(g)五原子、32个价电子的等电子体sif4、ccl4、bf、so、po2.应用：等电子体的许多性质是相近的，立体构型是相同的。(1)利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如nh3和h3o，原子总数和价电子总数都相等，其立体构型相同(三角锥形)；sicl4、so、sio、po等的原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈正四面体形。(2)应用于制造新材料。等电子体不仅有相似的立体构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体alp、gaas也都是良好的半导体材料。(3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同，如co2和cs2。(1)根据等电子原理判断，下列说法中错误的是_。ab3n3h6分子中所有原子均在同一平面上bb3n3h6分子中存在双键，可发生加成反应ch3o和nh3互为等电子体，均为三角锥形结构dch4和nh互为等电子体，均为正四面体结构(2)下列微粒组是等电子体的是_。an2o4和no2bna和clcso和po dno和o2解析(1)等电子原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相似的结构特征。苯是b3n3h6的等电子体，因此，它们的结构相似。苯分子中所有的原子均在同一平面上，苯分子中不存在双键，存在大键，b错误。h3o和nh3互为等电子体，nh3为三角锥形结构，则h3o也是三角锥形结构。ch4和nh互为等电子体，ch4是正四面体结构，所以nh也是正四面体结构。(2)n2o4的原子总数和价电子总数都是no2的2倍；no的价电子总数是11，o2的价电子总数是12，故a、d不正确。答案(1)b(2)c上述例题第(1)小题中b3n3h6能否发生取代反应？能否使酸性kmno4溶液褪色？说明理由。答案：b3n3h6与苯是等电子体，苯能发生取代反应，不能使酸性kmno4溶液褪色，b3n3h6具有与之相似的性质，故能发生取代反应，不能使酸性kmno4溶液褪色。等电子原理、等电子体1下列各对粒子中，空间结构相似的是()acs2与no2bco2与n2ocso2与o2 dpcl3与bf3解析：选b。a选项中cs2的价电子总数为16，no2的价电子总数为17，故二者不属于等电子体；b选项中co2和n2o的价电子总数均为16，且均为三原子分子，二者互为等电子体，因此具有相似的空间结构；c选项中so2和o2原子数目不同，价电子总数也不同，故二者不属于等电子体；d选项中pcl3的价电子总数为26，bf3的价电子总数为24，故二者不属于等电子体。21919年，langmuir提出等电子原理：原子总数相同、电子总数相同的粒子，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，只要其原子总数相同，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no互为等电子体的分子有_、_。解析：(1)第二周期元素中，只有b、c、n、o、f可形成共价型分子，同素异形体间显然不能形成等电子体，若为含两个原子的等电子体，则可能是某元素的单质与其相邻元素间的化合物，如n2与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)no的最外层电子数为562118，平均每个原子的最外层电子数为6，则与其互为等电子体的为so2和o3。答案：(1)n2coco2n2o(2)so2o3重难易错提炼1.键的特征是轴对称，键的强度较大；键的特征为镜面对称，不如键牢固，比较容易断裂。2.键长越短，键能越大，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定；键角是描述分子立体结构的重要参数，共价键具有方向性。3.原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体，具有相似的化学键特征和相近的化学性质。课后达标检测学生用书p64(单独成册)基础巩固1下列分子中的键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是()ah2bhclccl2 dn2解析：选b。h2中的键是ss 键，cl2、n2中的键都是pp 键。2(2017浙江六校联考)下列物质的分子中，既有键又有键的是()ac2h6 bhclocch4 dco2解析：选d。c2h6、hclo、ch4中均只含单键，即全部是键，a、b、c错误；co2中含两个碳氧双键，所以含有两个键和两个键，d正确。3对键的认识不正确的是()a键不属于共价键，是另一种化学键bss 键与sp 键的对称性相同c若分子中含有共价键，则至少含有一个键d含有键的化合物与只含键的化合物的化学性质不同解析：选a。a项，键属于共价键；b项，ss 键与sp 键都属于键，对称性相同；d项，键容易断裂，而键不易断裂，所以含有键的化合物与只含键的化合物的化学性质不同。4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，键的键能要小于键解析：选a。共价键键能越大、键长越短，分子越稳定，a正确，b错误；在双原子分子中没有键角，且分子稳定性与键角无关，c错误；一般键的重叠程度大于键，键的键能大于键，d错误。5有关ch2=chcn分子中所含化学键数目的说法正确的是()a3个键，3个键 b4个键，3个键c6个键，2个键 d6个键，3个键解析：选d。共价单键为键，双键中含1个键和1个键，三键中含1个键和2个键，故ch2=chcn分子中含6个键和3个键。6下列微粒属于等电子体的是()a12co2和14co bh2o和nh3cn2和13co dno和co解析：选c。n2和13co分子中均含有2个原子、10个价电子，二者互为等电子体。7根据下表中所列的键能数据，判断下列分子中最不稳定的是()化学键hhhclhbrbrbr键能/kjmol1436.0431.8366193.7a.hclbhbrch2 dbr2解析：选d。键能越小，键长越长，共价键越不牢固，分子越不稳定。8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，说明共价键不应有饱和性c所有共价键都有方向性d两个原子之间形成共价键时，可形成多个键解析：选a。由于s原子最外层有6个电子，故最多与2个h原子结合，所以根据共价键的饱和性，将h2s写为h3s不正确；共价键不一定都具有方向性，如h2分子中的hh键，因为h原子只有1s轨道，1s为球形对称，所以两个h原子成键时沿任何方向重叠形成的共价键都相同；两个原子形成共价键时只能形成一个键。9由短周期前10号元素组成的物质t和x，有如图所示的转化。x不稳定，易分解。下列有关说法正确的是()a为使该转化成功进行，y可以是酸性kmno4溶液b等物质的量的t、x分子中含有键的数目均为nacx分子中含有的键个数是t分子中含有的键个数的2倍dt分子中只含有极性键，x分子中既含有极性键又含有非极性键解析：选a。由球棍模型可知，t为hcho，x不稳定，易分解，则x为h2co3，则y为氧化剂，可以选择氧化性较强的酸性kmno4溶液，a项正确；等物质的量并不一定是1 mol，b项错误；x分子中含有的键个数为5，t分子中含有的键个数为3，c项错误；t、x分子中均只含有极性键，无非极性键，d项错误。10(1)如图，写出下列价键的名称，并各举一例说明含有这种价键类型的物质。化学键类型举例(2)某有机物的结构式：，则分子中有_个键，_个键。解析：(1)中的原子轨道是“头碰头”重叠，属于键，中的原子轨道是“肩并肩”重叠，属于键；(2)共价双键有一个键、一个键，共价三键有一个键、两个键，故中有7个键、3个键。答案：(1)化学键类型ss 键sp 键pp 键pzpz 键pypy 键举例h2hclcl2n2n2(2)7311某些共价键的键能数据如下表(单位：kjmol1)：共价键hhclclbrbrhclhi键能436243193432298共价键iinnhohn键能151946463393(1)把1 mol cl2分解为气态原子时，需要_(填“吸收”或“放出”)_kj能量。(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是_，最不稳定的是_；形成的化合物分子中最稳定的是_。(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h_。解析：(1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。新键形成释放能量，则旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol clcl键吸收的能量等于形成1 mol clcl键释放的能量。(2)键能越大，化学键越牢固，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为n2；最不稳定的单质是i2，最稳定的化合物是h2o，最不稳定的化合物是hi。(3)h反应物键能之和生成物键能之和(4362432432) kjmol1185 kjmol1。答案：(1)吸收243(2)n2i2h2o(3)185 kjmol1能力提升12已知cn与n2结构相似，推算hcn分子中键与键数目之比为()a13 b21c11 d12解析：选c。cn与n2结构相似，c原子与n原子之间形成三键，则hcn分子的结构式为hcn，三键中含有1个键、2个键，单键属于键，故hcn分子中键与键数目之比为2211。13碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是()a分子式为c3h2o3b分子中含6个键c分子中只有极性键d8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 l co2解析：选a。a.由图示可知，该物质的分子式为c3h2o3。b.分子中碳碳双键和碳氧双键中各有一个键，碳氧单键全部是键(4个)，碳氢键也是键(2个)，共有8个键。c.分子中的碳氧键、碳氢键都是极性键，而碳碳键是非极性键。d.8.6 g 该物质的物质的量为0.1 mol，完全燃烧后得到0.3 mol co2，只有在标准状况下0.3 mol co2的体积才是6.72 l。14下列有关键与键的说法错误的是()a含有键的分子在反应时，键是化学反应的积极参与者b当原子