高二化学共价键知识精讲 苏教版

高二化学共价键知识精讲 苏教版一. 本周教学内容：共价键二. 教学目标：1、知道共价键的主要类型键和键，了解键和键的明显差别和一般规律；2、键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数键能、键长、键角说明简单分子的某些性质三. 教学重点、难点：键和键的明显差别和一般规律，键能、键长、键角与分子的性质四. 教学过程：（一）共价键：共价键原子间通过共用电子对所形成的化学键称为共价键，共价键的本质是电子与原子核间的作用。共价键按成键形式可分为键和键两种，键主要存在于单键中，键主要存在于双键、叁键以及环状化合物中。键较稳定，而键一般较不稳定。共价键具有饱和性和方向性两大特征。说明：1、化学键是指相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用。因此在理解化学键时，必须是相邻的两个或多个原子间，如果原子互不相邻，则不存在化学键。化学键类型可分为：离子键、共价键、金属键三种。2、共价键形成的条件是：同种或不同种非金属元素（电负性相差较小）的元素原子间，且元素的原子最外层未达到稳定结构，当它们的距离适当，引力和斥力平衡时，原子间通过共用电子对形成共价键。3、共价键形成的表示方法：在元素符号的周围用小黑点（或小）来描述分子中原子共用电子以及原子中未成键的价电子的情况的式子，称为电子式。在用电子式表示形成过程时，左侧为原子的电子式，右侧为单质或化合物分子的电子式，但要注意，因未发生原子间的电子得失，也没有形成离子，因此不需要弧形箭头，也不能在化合物中出现括号和离子电荷。如：4、结构式：用“”表示一对共用电子对的式子。如：HH、ClCl等。5、以形成共价键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的电子云的图形不变。这种共价键称为键，这种特征称为轴对称。键的种类有s-s 键、s-p 键、p-p键三种。成键方式为“头碰头”。如图：由于成键轨道在轴的方向上重叠，因此形成键时原子轨道上的电子发生了最大程度的重叠。故键稳定性高。6、p电子和p电子除能形成键外，还能形成键。每个键的电子云有两块组成，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。它们的成键方式俗称“肩并肩”。如图：由于其轨道重叠程度低于键的重叠程度，因此，键的稳定性要小于键，键的电子活泼性较高，是化学反应的积极参与者。7、共价键的饱和性是指一个原子的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键。即每个原子所能形成的共价键的数目或以单键连接的原子数目是一定的，饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。8、形成共价键时，原子轨道重叠越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键越牢固，因此共价键将尽可能地沿着电子概率出现最大的方向形成。这就是共价键的方向性。方向性决定了分子的空间结构。9、配位键：是一种特殊的共价键，共用电子对由成键原子单方面提供所形成的共价键。要求一方提供孤对电子，另一方提供空轨道。如：NH4的形成，在NH4中，虽然有一个NH键形成过程与其它3个NH键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。10、离子化合物、共价化合物的判断方法：根据构成化合物的微粒间是以离子键还是共价键结合的来判断。根据物质的类型判断。绝大多数碱性氧化物、碱和盐都属于离子化合物。氢化物、非金属氧化物、含氧酸等都属于共价化合物。但要注意（AlCl3）2等属于共价化合物，而NaH等属于离子化合物。根据化合物的性质判断。熔化状态下能导电的是离子化合物；熔、沸点低的化合物一般是共价化合物；溶解在水中不能电离的化合物是共价化合物等等。离子化合物中一定含有离子键，但也有可能含有共价键（包括极性键、非极性键或配位键）；共价化合物中一定不存在离子键，肯定含有共价键（包括极性键、非极性键或配位键）。（二）共价键的键参数：键能、键长和键角概念意义键长分子中两个成键原子核间距离（米）键长越短，化学键越强，形成的分子越稳定键能对于气态双原子分子AB，拆开1molA-B键所需的能量键能越大，化学键越强，越牢固，形成的分子越稳定键角键与键之间的夹角键角决定分子空间构型说明：1、键能是指气态基态原子形成mol化学键所释放出的最低能量。单位：kJmol键能越大，形成化学键释放的能量越大，化学键越稳定。2、键长是指形成共价键的两原子间的核间距。单位：1pm（1pm1012m），键长越短，共价键越牢固，形成的物质越稳定。3、共价键中键长与键能的关系：键长越短、键能越大，共价键越稳定，键长越长，键能越小，共价键越不稳定。一般情况下成键的原子半径越大，键长越长，键长小于成键的两个原子半径的和。4、键角：多原子分子中的两个共价键之间的夹角。如CO2结构为，键角为 180，为直线形分子，H2O键角105形，NH3为三角锥形，键角为107，CH4键角10928正四面体等。5、键能、键长决定了共价键的稳定性；键长、键角决定了分子的空间构型（三）等电子原理：等电子原理是指原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，因此具有相似的结构和性质。说明：1、等电子体，是指分子或离子内电子总数相等的微粒。如10电子的分子有：CH4、NH3、H2O、HF、Ne等，10电子的离子有：NH4、H3O、OH、F、Na、Mg2、Al3等。一般而言，同周期元素形成的氢化物属于等电子体时，核电荷数每增加1，则氢原子数减少1。2、等电子原理是指原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子，对于主族元素而言，价电子就是其最外层电子数，即为最外层电子总数相等。这一类分子或离子具有相似的化学键特征、分子结构以及部分物理性质相似，但一般情况下，化学性质并不相似。同样，化学键相似，并不是指键角等一定相同。3、利用等电子原理可判断一些简单分子或离子的主体构型，如：CO2、CNS、NO2、N3的原子总数均为3，价电子总数均为16，因此，它们的空间构型均为直线形。4、利用等电子原理可用来制造新的材料或针对某物质找等电子体等。【典型例题】例1. 下列关于化学键的叙述中，正确的是A. 离子化合物可能含共价键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解析：本题主要考查离子型化合物与共价型化合物的化学键类型。化学键之间相互关系必须搞清，同一化合物中可能含多种键，如既有共价键，又有离子键，离子的形成可能由单一原子转化而来，也可能由原子团形成，所以离子化合物中可能有共价键（极性键或非极性键）而共价化合物中不可能有离子键。所以选A、D。答案：A、D例2. 下列电子式书写错误的是A. B. C. D. 解析：本题考查的是电子式的书写方法。书写电子式时要注意：各原子最外层电子即使未参加成键也必须标出；要分清是离子化合物还是共价化合物，离子化合物与共价化合物的电子式书写时有什么不同；较复杂的分子要标出原子间的连接方式，原子间的连接方式不一定是分子式的书写顺序。如HClO。本题中A错误，碳氧形成的是碳氧双键，共用电子对数标错。答案：A 例3. 从实验得到不同的物质中氧氧之间的键长和键能的数据：OO键数据O22O2O2O2键长/1012m149128121112键能/kJ/molxyz494w628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：解析：观察表中数据发现：O2与O2键能大者键长短，按此规律O22中OO键长比O2中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序排列上述四种微粒：O2O2O2O22，则键能应为：wzyx。因此，遵循的规律为：键长越短、键能越大，共价键越稳定；键长越长，键能越小，共价键越不稳定。答案：键长越短、键能越大，共价键越稳定；键长越长，键能越小，共价键越不稳定。 例4. 1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、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2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 、 。解析：（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，N2与CO均为14个电子，各加一个氧原子后N2O与CO2均为22个电子，它们的原子总数相同，电子总数也相同，互为等电子体。（2）依据等电子体的发展，只要原子总数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO2是三原子组成的离子，最外层电子数之和为：562118，而SO2、O3也是三原子、18电子的微粒，所以它们互为等电子体。答案：（1）N2与CO、N2O与CO2（2）SO2、O3【模拟试题】1、下列说法中，正确的是A. 在N2分子中，两个原子的总键能是单个键能的三倍B. N2分子中有一个键、两个键C. N2分子中有两个键、一个键D. N2分子中存在一个键、一个键2、下列分子中，含有非极性键的化合物是A. H2B. CO2 C. H2O D. C2H43、下列说法中，错误的是 A. 键长越长，化学键越牢固B. 成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固C. 对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定D. 原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键4、下列各说法中正确的是A. 分子中键能越高，键长越大，则分子越稳定B. 元素周期表中的A族（除H外）和A族元素的原子间不能形成共价键C. 水分子可表示为HOH，分子中键角为180D. HO键键能为463kJ/mol，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2463kJ5、下列分子中键角最大的是 A. CH4 B. NH3 C. H2O D. CO26、下列物质属于等电子体的一组是A. CH4和NH3 B. B3H6N3和C6H6 C. F和Mg D. H2O和CH47、下列叙述正确的是 A. NH3是极性分子，分子中的N原子是在3个H原子所组成的三角形的中心 B. CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心 C. H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央 D. CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央8、能证明BeCl2是共价化合物的实验事实是A. BeCl2的水溶液能导电 B. BeCl2的水溶液显酸性C. BeCl2在熔融状态下不导电 D. 在高温时有BeCl2分子存在9、已知：N2O22NO为吸热反应，H180kJ/mol，其中NN、氧氧的键能分别为946 kJ/mol、498 kJ/mol，则氮氧键的键能为A. 1264 kJ/mol B. 632 kJ/mol C. 316 kJ/mol D. 1624 kJ/mol10、氰气分子式为（CN）2，结构式为NCCN，性质与卤素相似，下列叙述正确的是： A. 在一定条件下可发生加成反应 B. 分子中NC键的键长大于CC键的键长 C. 分子中含有2个键和4个键 D. 不和氢氧化钠溶液发生反应11、已知氢分子的键能是436 kJ/mol，氧分子的键能是493 kJ/mol，氮分子的键能是946kJ/mol，氯分子的键能是247kJ/mol，则下列说法正确的是： A. NN键键能为kJ/mol315.3 kJ/molB. 氮分子中的共价键比氢分子中共价键键长短C. 氧分子中氧原子是以共价单键结合的D. 氮分子比氯分子稳定12、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 B. H3O离子的存在，说明共价键不应有饱和性 C. 所有共价键都有方向性 D. 两个原子轨道发生重叠后，两核间的电子不仅仅存在于两核之间，而是绕两个原子核运动13、PH3在常温下是一种无色、剧毒、易自燃的气体，分子结构与NH3相似。在常温下1体积的水能溶解0.26体积的PH3，PH3与HX作用生成相应的化合物PH4X，PH4X在水溶液中完全水解（PH4结构类似于CH4）。PH3分子结构的形状是 ；在PH4中PH键之间的夹角是。科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构，例如CH4与NH4有相同的电子数和空间构型。依此原理在下表空格中填出相应的化学式，；CH4CO32NH4N2H62N214、化合物A是一种不稳定的物质，它的分子组成可用OxFy来表示，10mLA气体能分解生成15mLO2和10mLF2（同温同压下）A的化学式为，推断的依据是。已知A分子中x个氧原子呈OOO链状排列，则A分子的电子式是，结构式为。15、有A、B、C、D四种元素。已知：它们均为周期表中前20号元素，C、D在同一周期，A、B在同一主族；它们可以组成化合物：B2C2、A2C、DC2等；B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同；B2C2同A2C或DC2反应都生成