化学选修3第二章第一节第1课时.doc

第一节共价键第1课时共价键的特征与类型课程目标核心素养建构1.了解共价键的成因，知道共价键的特征（方向性和饱和性）。2.知道共价键的主要成键方式（键和键）。3.理解键和键的性质和特征。共价键知 识 梳 理一、共价键的形成与特征1.共价键的形成（1）概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。（2）成键的粒子：一般为非金属原子（相同或不相同）或金属原子与非金属原子。（3）键的本质：原子间通过共用电子对（即电子云重叠）产生的强烈相互作用。（4）键的形成条件：非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。（5）含共价键的物质：非金属单质、共价化合物和某些离子化合物。2.共价键的特征（1）饱和性：决定分子的组成。（2）方向性：决定分子的立体构型。【自主思考】1.只有非金属元素原子间才能形成共价键吗？答案不是。金属元素与非金属元素原子间形成的化学键也可能是共价键，如AlCl3中的化学键是共价键。2.为什么氖分子是单原子分子，而氯分子是双原子分子？H2O分子中每个O原子结合2个H原子的原因是什么？答案因为氖原子轨道中不含有未成对电子，原子轨道间不能发生重叠而形成化学键。而氯原子3p轨道上有一个未成对电子，两个氯原子之间能发生原子轨道重叠而形成双原子分子。O原子最外层有2个未成对电子，分别与H原子的核外电子形成共用电子对，O原子达到8电子稳定结构，H原子达到2电子稳定结构，故1个O原子只能结合2个H原子，符合共价键的饱和性。二、共价键的类型、键与键（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像对称性，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）键、键的存在规律共价单键为键；共价双键中有一个键、一个键；共价三键是由一个键和两个键组成。【自主思考】1.观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答：（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？（2）乙烯和乙炔比乙烷化学性质活泼的原因是什么？答案（1）乙烷分子中由7个键组成；乙烯分子中由5个键和1个键组成；乙炔分子中由3个键和2个键组成。（2）乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有一个、两个键，键原子轨道重叠程度小，键不稳定容易断裂，而乙烷中碳与碳之间以键结合，原子轨道重叠程度大，键稳定，不易断裂。2.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？答案不相同。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。效 果 自 测1.判断正误，正确的打“”；错误的打“”。（1）HF和HCl分子中共价键都是键。（）（2）所有的共价键都有方向性。（）（3）HF比HCl的稳定性强。（）（4）氢原子和氟原子、氯原子均可以键相结合，其成键轨道完全相同。（）（5）1 mol丙酮分子中含有键的数目为96.021023。（）答案（1）（2）（3）（4）（5）2.指出下图所表示的共价键名称，并列举含有该共价键的一种物质，写出其分子式：共价键名称举例，_；，_；，_；，_；，_；答案ss键H2sp键HClpp键Cl2pzpz键N2pypy键N23.在下列分子中，HF，Br2，H2O，N2，CO2，H2，H2O2，HCN。分子中只有键的是（填序号，下同），分子中含有键的是，分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是，分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的键的是，分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键的是，分子中含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键的是。答案探究一共价键的本质特征【探究讨论】1.所有的共价键都有饱和性和方向性吗？提示（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.所有单质都有共价键吗？提示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。【点拨提升】共价键的存在范围（1）非金属单质分子中（稀有气体除外）。如O2、F2、H2、C60等。（2）非金属元素形成的化合物中。如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。（3）某些金属与非金属元素形成的共价化合物中。如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。（4）某些离子化合物中。如Na2O2、NH4Cl等。【典题例证1】下列说法中正确的是（）A.若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性B.H3O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【学以致用1】下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是（）A.H2S和Na2O2 B.H2O2和CaF2C.NH3和N2 D.HNO3和NaCl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。答案C探究二共价键的类型与键和键的比较【探究讨论】1.键与键的判断方法提示2.分子中一定含有键吗？提示（1）s轨道与s轨道（或p轨道）只能形成键，不能形成键。（2）两个原子间可以只形成键，但不可以只形成键。（3）在同一个分子中，键一般比键强度大。【点拨提升】1.共价键的类型分类标准类型共用电子对数单键、双键、三键共用电子对是否偏移极性键、非极性键原子轨道重叠方式键、键2.键与键的区别键类型键键原子轨道重叠方式沿键轴方向“头碰头”重叠沿键轴方向“肩并肩”重叠类型ss 键、sp 键、pp 键pp 键原子轨道重叠部分两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处为零原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼键的存在共价单键为键，共价双键、三键中含有一个键共价双键、三键分别含有1个、2个键。两原子间最多能形成2个键【典题例证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，含有三键的有。解析十种物质的结构式分别为、。根据以下两点判断化学键类型：单键只有是键，双键中有1个键和1个键，三键中有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）【学以致用2】下列说法中不正确的是（）A.键比键重叠程度大，形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时，最多有一个键C.气体单质中，一定有键，可能有键D.N2分子中有一个键，两个键解析从原子轨道重叠程度看，键轨道重叠程度比键重叠程度小，故键稳定性低于键，在气体单质分子中存在键（如Cl2、H2）、键（N2中存在键和键），稀有气体为单原子分子，不存在化学键。答案C1.下列实验事实可以证明氯化氢是共价化合物的是（）A.氯化氢的水溶液显酸性B.液态氯化氢不导电C.氯化氢溶于水发生电离D.氯化氢不易分解解析氯化氢的水溶液电离产生氢离子，溶液呈酸性，与是不是共价化合物无关，A错误；因共价化合物的构成微粒不带电，离子化合物的构成微粒带电，则可利用液态氯化氢不导电来证明氯化氢是共价化合物，B正确；共价化合物、离子化合物的溶液都可以电离，C错误；不能利用分解来判断是否为共价化合物，如KCl受热也不易分解，但属于离子化合物，D错误。答案B2.根据氢原子和氟原子的核外电子排布，对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是（）A.两者都为ss 键B.两者都为pp 键C.前者为pp 键，后者为sp 键D.前者为ss 键，后者为sp 键解析H原子的1个电子排布在1s轨道，F原子的最外层7个电子的排布为2s、2p轨道，F2单质中共价键是pp 键，而HF分子中是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道头碰头重叠，形成sp 键。答案C3.P元素的外围电子排布为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，对此判断正确的是（）A.磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3B.PCl3分子中的PCl键含有键C.PCl5分子中的PCl键都是键D.磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷解析PCl3的电子式为，PCl键都是键。PCl5分子中有5个PCl 键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PCl5的结构，即传统价键理论存在缺陷。答案D4.下列有关化学键类型的判断不正确的是（）A.ss 键与sp 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，不存在键解析ss 键无方向性，sp 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，共价三键中有一个为键，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。答案C5.下列说法正确的是（）共价键的本质是相互吸引的电性作用共价化合物一定含共价键.一定不含离子键水的非直线结构是由共价键的饱和性决定的由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物分子中不一定存在共价键烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的键比烯烃中的键稳定A. B.C. D.解析共价键的本质是电性作用而不是相互吸引，错；有离子键的化合物为离子化合物，所以共价化合物中没有离子键，正确；水的非直线结构是由共价键的方向性决定的，错；氯化铵中只有非金属元素，但是它是离子化合物，错；稀有气体分子中没有共价键，正确；烯烃比烷烃活泼是因为烯烃中的键比较活泼，错。答案A课时作业基础题组1.下列关于化学键的叙述正确的是（）A.化学键既存在于原子之间，也存在于分子之间B.单质分子中均存在化学键C.离子键是阴、阳离子之间的吸引力D.化学反应过程中都有化学键的断裂和生成解析A项，化学键只存在于分子内部，不存在于分子之间，错误；B项，单原子分子中不存在化学键，错误；C项，离子键是通过阴、阳离子之间的静电作用形成的化学键，这种静电作用既包括静电吸引作用，也包括静电排斥作用，错误。答案D2.下列不属于共价键成键因素的是（）A.形成共用电子对B.成键原子的原子轨道在空间重叠C.形成化学键，体系能量降低，趋于稳定D.两原子体积大小要适中解析共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。两原子形成共价键时原子轨道发生重叠，两原子的原子轨道重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低，但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述，D项错误。答案D3.下列元素的原子间易形成共价键的是（）A.Na和Cl B.K和FC.H和Cl D.Ca和O解析非金属元素的原子间容易形成共价键，活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键，A错误；K和F形成的是离子键，B错误；H和Cl均是非金属元素，形成的是共价键，C正确；Ca和O形成的是离子键，D错误。答案C4.如图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法中错误的是（）A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键C.氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得浓一些，将两核吸引D.氢原子之间形成ss 键解析电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大，A选项正确；两个H原子之间形成ss 键，B、D选项正确；电子云是对核外电子运动状态的形象化描述，原子间通过共用电子对（即电子云重叠）形成共价键，C选项不正确。答案C5.下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是（）A.H2O2（过氧化氢）：HO=OHB.N2H4（肼）：C.C2H5SH（乙硫醇）：D.SiHCl3（三氯氢硅）：解析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，N形成3个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子间是双键，且每个氧原子与1个氢原子再形成1个单键，即每个氧原子形成3个共价键，与其饱和性不相符。答案A6.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。答案D7.下列有关化学键类型的判断中正确的是（）A.全部由非金属元素组成的化合物中肯定不存在离子键B.物质中有键一定有键，有键一定有键C.已知乙炔的结构式为HCCH，则乙炔分子中存在2个键（CH键）和3个键（CC键）D.乙烷分子中只存在键，即CH键和CC键均为键解析NH4Cl、（NH4）2SO4均是由非金属元素组成的，却存在离子键，A项错误。H、Cl等只有一个未成对电子，因而只能形成键，即有键不一定有键：若形成键一定是原子间已形成键，即有键一定有键，有键不一定有键，B项不正确。共价双键中有一个为键，另一个为键，共价三键中有一个为键，另两个为键，故乙炔（HCCH）分子中有2个CH 键，CC中有1个键，2个键，C项错误。共价单键为键，乙烷分子的结构式为，其所含的6个CH键和1个CC键均为键，D项正确。答案D8.下列说法中不正确的是（）A.键比键重叠程度大，形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时，最多有一个键C.气体单质分子中，一定有键，可能有键D.HClO分子中有sp 键和pp 键解析气体单质分子中，可能有键，如Cl2，可能有键，如N2，也可能没有化学键，如稀有气体。HOCl分子中，HO键是sp 键，OCl键是pp 键。答案C9.臭氧能吸收紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图所示，键角为116.5。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键（虚线内部分）三个O原子均等地享有这4个电子。请回答：（1）题中非极性共价键是键（填“”或“”）。（2）臭氧与氧气的关系是。（3）下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是。A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2（4）分子中某一原子没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对，那么O3分子有对孤电子对。解析（3）运用等电子原理找结构相似的分子，应为SO2。（4）O3的结构可以这样表示，故孤电子对为5对。答案（1）（2）互为同素异形体（3）C（4）510.有A、B、C、D、E五种元素，已知：它们分别位于3个不同的短周期，核电荷数依次增大。E元素的电离能（kJmol1）数据见下表：I1I2I3I44964 5626 9129 543A、E分别都能与D按原子个数比11或21形成化合物。B、C分别都能与D按原子个数比11或12形成化合物。（1）写出两种只含有A、B、D、E四种元素的无水盐的化学式：、。（2）B2A2分子中存在个键和个键。（3）分别写出和中按原子个数比11和12形成的化合物的化学式：、。解析根据五种元素分别位于3个不同的短周期，且核电荷数依次增大，可知A为H元素；根据E的电离能数据可知E为第A族的碱金属元素，为Na元素；H、Na分别都能与O形成原子个数比为11或21的化合物，所以D为O元素；原子序数比O小且与O可以按照原子个数比11或12形成化合物的元素为C元素和N元素，所以B、C分别为C元素和N元素。答案（1）NaHCO3CH3COONa（或其他有机酸的盐）（2）32（3）H2O2Na2O2CO2NO2能力提升11.a、b、c、d为四种由短周期元素组成的物质，它们的组成微粒中都含有14个电子，且四种物质中均只含共价键。试回答下列问题：（1）a是单质，可用作半导体材料，则构成a物质的原子的核外电子排布式为_。（2）b是双核化合物，常温下为无色无味的气体，则b的化学式为。（3）c是双核单质，其电子式为_，c分子中所含共价键类型为（填“极性键”或“非极性键”）。（4）d是四核化合物，其结构式为，1个d分子中含有个键，个键，其中键的强度（填“”“”或“”）键，原因是_。解析a是单质，可用作半导体材料，且含有14个电子，则a是Si；b是双核化合物，含有14个电子，且常温下为无色无味的气体，则b为CO；c是双核单质，每个原子中含有7个电子，则c为N2；d是四核化合物，即4个原子共有14个电子，则d为C2H2，C2H2的结构式为HCCH，1个C2H2分子中含有3个键，2个键。答案（1）1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2（2）CO（3）NN非极性键（4）HCCH32形成键的原子轨道的重叠程度比键大，形成的共价键强12.甲、乙、丙、丁四种有机物的结构如下：甲：乙：丙：COCl2（）丁：（1）甲分子中有个键，个键。（2）乙分子中有个键，个键，（填“有”或“没有”）非极性键。（3）丙分子中每个碳原子形成个键，个键。（4）丁分子中键与键的数目之比为。解析（1）甲分子中除5条单键全是键外，双键中1个是键，另1个是键，三键中1个是键，另2个是键。故甲分子中键总数为7，键总数为3。（2）乙分子中有3个CH 键，2个CC 键，2个CO 键，1个OH 键；C=C和C=O中分别有1个键；有C=C、CC非极性键。（3）丙分子中C与O原子之间形成1个键和1个键，C与两个Cl原子之间分别形成1个键。（4）丁分子中含有1个C=C键，1个键，3个CH键和1个CC键，故丁分子中共有6个键和3个键。答案（1）73（2）82有（3）31（4）2113.回答下列问题：（1）1 mol CO2中含有的键数目为。（2）已知CO和CN与N2结构相似，CO分子内键与键个数之比为。HCN分子内键与键数目之比为。（3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4（l）2N2H4（l）=3N2（g）4H2O（g）H1 038.7 kJmol1若该反应中有4 mol NH键断裂，则形成的键有mol。（4）C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中键与键的个数比为。（5）1 mol乙醛分子中含有 键的数目为个，1个CO（NH2）2分子中含有键的个数为。（6）CH4、NH3、H2O、HF分子中，共价键的极性由强到弱的顺序是。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，推知：CO结构式为，含有1个键、2个键；CN结构式为，HCN分子结构式为，HCN分子中键与键均为2个。（3