2.1.1共价键高二学案（人教版2019选择性必修2）（原卷版）

第二章分子结构与性质第一节共价键第一课时共价键学习目标学习目标1.能说出共价键的概念与形成，知道共价键的特征——具有饱和性和方向性2.了解σ键和π键的形成及特点重点：从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质难点：从原子轨道重叠方式的不同理解σ键和π键的区别和特征自主学习自主学习一、共价键1、共价键的形成(1)概念：原子间通过所形成的相互作用叫做共价键(2)成键微粒：一般为非金属(相同或不相同)或金属原子与非金属原子(3)成键实质：原子间通过产生的强烈作用(4)成键条件：非金属元素的原子最外层未达到饱和状态(即8电子稳定结构)，相互间通过共用电子对形成共价键①同种或不同种非金属元素的原子的结合②部分金属元素的原子和非金属原子结合(如：AlCl3、BeCl2)(5)存在范围①非金属单质分子(稀有气体除外)，如：H2、O2、N2、Cl2②非金属形成的化合物中，如：CO2、H2O、H2SO4、NH3、CH4③部分离子化合物中，如：NaOH、Na2SO4、NH4NO3④某些金属和非金属形成的化合物中，如：AlCl3、BeCl2(6)成键的原因：共价键成键的原因是原子通过，各原子最外层电子一般都能达到状态、两原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态，原子形成分子后，体系的总能量(7)共价键表示方法①用电子式表示：用小黑点(或×)表示最外层电子，如：②用结构式表示：用一根短线来表示一对共用电子对，如：H—H(8)共价键的形成过程①用电子式表示H2的形成过程：②用电子云表示氢原子形成氢分子的过程H2分子的形成过程两个氢原子的1s电子的自旋方向相反，当它们相互靠近时，两个原子核间的电子云密度变浓，两个原子组成的体系总能量变低，低于两个原子能量之和。当两个氢原子核间达到某一距离r0时，体系总能量达到最低，表示两个氢原子间生成了稳定的共价键，形成了H2分子。当核间距离进一步缩短时，由于两个带正电荷的氢原子核之间的强烈排斥，又使体系总能量迅速升高。电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了2、共价键的分类：按照不同的分类方法，可将共价键分为不同的类型(1)按共用电子对数目分类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(单键：如H—H,双键：如C=C,三键：如N≡N))(2)按共用电子对是否偏移分类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(非极性键：如Cl—Cl,极性键：如H—Cl))(3)按电子云的重叠方式分类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(σ键,π键))二、σ键与π键1、σ键(1)σ键的形成：沿键轴(两原子核的连线)方向以“”的方式发生原子轨道重叠，轨道重叠部分呈圆柱形对称沿着键轴分布，具有轴对称特征的共价键称为σ键(2)σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s­sσ键、s­pσ键、p­pσ键①s­sσ键：两个成键原子均提供形成的共价键。②s­pσ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键③p­pσ键：两个成键原子均提供形成的共价键(3)σ键的特征①以形成化学键的两原子核的为轴作旋转操作，共价键电子云的图形，这种特征称为②形成σ键的原子轨道重叠程度，故σ键有较强的稳定性(4)σ键的存在：共价单键为σ键；共价双键和共价三键中存在σ键2、π键氮分子形成示意图氮分子的2个px单电子沿着xx轴形成ppσ键后，由于py、pz原子轨道垂直于px所在的平面，py、pz的单电子不可能再沿着(y，z)轴的方向以“头碰头”形成σ键，而只能是以“肩并肩”的方式重叠，我们把这种以“肩并肩”的方式重叠的共价键叫π键(1)π键的形成：两个原子的电子以”肩并肩“的方式发生原子轨道重叠，重叠形成的电子云由两块形成，分别位于两原子核构成的平面两侧，互为镜像而具有镜像对称特征的共价键称为π键，形成π键的电子称为π电子，p轨道和p轨道形成π键的过程如图所示：(2)π键的特征①每个π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，这种特征称为镜面对称②形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时，π键没有σ键=3\*GB3③以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，π键旋转，若旋转则会破坏π键(3)π键的存在：π键通常存在于中3、判断σ键、π键的一般规律共价单键为σ键；共价双键中有一个键，另一个是键；共价三键由一个键和两个键构成观察下图乙烷、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σ键和几个π键组成？乙烷分子由7个σ键组成；乙烯分子由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子由3个σ键和2个π键组成(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？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π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂4、σ键与π键的比较键的类型比较项目σ键π键概念形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“”的方式重叠形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“”的方式重叠原子轨道重叠方式原子轨道重叠部位两原子核之间，在键轴处为零原子轨道重叠程度小特征(电子云形状)原子轨道重叠部分沿键轴呈轴对称原子轨道重叠部分分别位于两原子核构成平面的两侧，呈镜面对称类型s－sσ键、s－pσ键、p－pσ键p－pπ键键的性质σ键可沿键轴自由旋转，不易断裂π键不能旋转，易断裂键的强度较大较小化学活泼性示意图存在的情况能单独存在，可存在于任何含共价键的分子中不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于双键和三键中【微点拨】①s轨道与s轨道形成σ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σ键时，无方向性。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键=3\*GB3③两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键=4\*GB3④σ键和π键总称价键轨道，但分子形成共价键时，先形成σ键后才形成π键三、共价键的特征1、饱和性：按照共价键的共用电子对理论，一个原子有，便可和电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”，如：H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子，水的分子式是H2O而不能是OH或H3O或HO2等(1)用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下：(2)氢、卤原子只有一个未成对电子，只形成1个价键：—H、—X(3)氧、硫原子有2个未成对电子，总是形成两个价键：=O或—O—；氮原子有3个未成对电子，与C、H等电负性比氮小的元素的原子成键时总是形成三个价键(4)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的关系2、方向性：除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的，电子在核间出现的越大，所形成的共价键就越，因此共价键将尽可能沿着电的方向形成，所以共价键具有方向性，如图所示：(1)共价键的方向性决定了分子的(2)并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性学习过程学习过程情景导入：通过上面的视频，我们简单回顾了共价键和离子键的形成过程，今天我们从选修教材中原子轨道的角度，再探共价键的形成过程。复习提问：1、化学键的定义？2、化学键的分类？3、化学反应的本质？4、共价键的定义？5、共价键的分类及如何划分的？一、σ键和π键任务一、探究σ键和π键的相关知识【学生活动】阅读教材P34、P35和P36自然段及图片，回答以下问题：1、σ键和π键的成键类型？2、σ键和π键的原子轨道重叠方式？3、σ键和π键的对称类型？4、σ键和π键的重叠程度大小？5、σ键和π键的强度？6、σ键和π键的活泼性？7、σ键和π键的成键规律？二、共价键任务二、解决教材探究中的问题，深入理解共价键的内涵【学生活动】阅读教材P36探究，小组讨论，回答其中的问题：【问题和预测】（1）观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，他们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？（2）解释乙烯分子中π键是如何形成的，预测乙炔分子中π键是如何形成的？【绘制图示】模仿图23所示，绘制乙炔分子中的π键。（提示：两个碳原子各自用2个p轨道形成2个π键。）【问题与讨论】钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从元素的电负性差别来理解吗？讨论后请填写下表：结论：当元素的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是键：而键是元素的电负性相差不大的原子之间形成的化学键。答：结论：当元素的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是键：而键是元素的电负性相差不大的原子之间形成的化学键。课堂练习课堂练习1．下列化合物中有非极性共价键的是A．KOH B．SiO2 C．CaCl2 D．Na2O22．原子序数依次增大的5种短周期元素V、W、X、Y、Z形成的一种化合物的结构如图所示，该物质是生产药物诺氟沙星的中间体，也是制取农药的中间体。下列说法正确的是A．化合物VWX的电子式为B．基态Y原子核外电子具有5种不同的空间运动状态C．沸点：D．分子中的键角：3．某课题组通过以下过程实现了可再生能源和CO2的资源化利用。下列说法错误的是A．H2和CH3OH在整个转化过程中是中间产物B．整个过程涉及两种能量形式的转换C．反应②和③均存在极性键的断裂和形成D．若反应④的离子导体为NaOH溶液，则正极反应为O2+2H2O+4e=4OH4．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是A．、、分子中的键角依次增大B．HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长C．、、分子中的键能依次减小D．分子中共价键的键能越大，分子稳定性越差5．X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期主族元素。Y元素的最高正价与最低负价绝对值相等，Y元素与Z、M元素相邻，且与M元素同主族；化合物Z2X4的电子总数为18。下列说法错误的是A．第一电离能：Z>Y>MB．Y、Z分别与X形成的最简单化合物的键角：Z<YC．仅由X、Y、Z形成的化合物可能为离子晶体D．1molMY晶体中含有1molM—Y键6．BMO(Bi2MoO6)是一种高效光催化剂，可用于光催化降解苯酚，原理如图所示．下列说法正确的是A．该过程的总反应：C6H6O+O26CO2+3H2OB．该过程中BMO表现较强氧化性C．降解产物中的分子中含有极性共价键和非极性共价键D．①和②中被降解的苯酚的物质的量之比为3：17．下列有关σ键和π键说法正确的是A．所有的σ键的强度都比π键的大 B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能C．σ键只有ssσ键和spσ键两种 D．σ键和π键的电子云形状特征都是轴对称8．下列说法正确的是A．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的B．电子的运动状态可从能层、能级、轨道3个方面进行描述C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．1个乙烯分子中含有4个σ键，1个π键9．下列各组原子序数表示的两种元素能够形成离子化合物的是A．11与17 B．1与8 C．14与8 D．6与810．研究表明：三硫化四磷分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8电子的稳定结构．在一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数是A．6个 B．7个 C．8个 D．9个11．下列微粒中含有化学键的是A．OH B．Cl C．Na+ D．Ar12．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，其原子序数之和为28，X与Z位于同一主族，Z的原子序数是Y的2倍，四种元素能形成一种新型二维平面功能材料X8W8Y4Z，其结构如图所示。下列说法正确的是A．X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物酸性依次减弱B．X、Y、Z分别与W形成的简单化合物的沸点：Z＞Y＞XC．该功能材料中Z原子与2个相邻的Y原子形成90°键角D．X、Z的最高价氧化物所含化学键类型相同，且化学键之间的键角也相等13．代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．苯分子中含有键数为B．电解精炼铜，当电路中通过的电子数为时，理论上阳极减少32克C．与足量反应生成(标准状况下)，转移电子数为D．常温常压下，乙烯和丙烯的混合气体含有的碳原子数为14．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是A．14g乙烯中含极性键总数目为B．2.0g和混合物中含有的中子数为C．22.4L(标准状况下)和足量的氯气反应，生成HCl分子数为D．500mL0.1mol/L的溶液中含数目为15．科学家已获得极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体（如下图所示），与白磷分子相似。已知断裂1molNN键吸收193kJ热量，形成1molN≡N叁键放出941kJ热量，则A．N4分子中含有4个NN键B．N4是一种新型的化合物C．N4和N2互为同位素D．1molN4气体转化为N2时放出724kJ能量16．下表是两者的键能(单位：)数据：3517451071.9139418946结合数据说明比活泼的原因：。17．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量：物质Cl2Br2I2HFHClHBrHIH2能量/kJ243193151565432366298436根据上述数据回答下列问题：(1)下列叙述正确的是(填字母，下同)。A．每生成1molHCl键放出432kJ能量B．每生成1molHCl键吸收432kJ能量C．每拆开1molHCl键放出432kJ能量D．每拆开1molHCl键吸收432kJ能量(2)下列物质本身具有的能量最低的是(填字母)。A．H2B．Cl2C．Br2D．I2(3)下列氢化物受热时最稳定的是(填字母)。A．HF

B．HCl

C．HBr

D．H2(4)能用键能大小解释的是。A．氮气的化学性质比氧气稳定B．常温常压下溴呈液态，碘呈固态C．稀有气体一般很难发生化学反应D．硝酸易挥发而硫酸难挥发18．化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时