高二化学（人教版）教学课件选择性必修二第二章第一节第1课时共价键

第二章分子结构与性质共价键第一节学习目标1.从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质,知道共价键具有饱和性和方向性,能用模型、图像和符号等正确表征H2、Cl2、HCl等简单分子中原子轨道的重叠方式。2.知道σ键和π键的区别和特征,能说明C2H6、C2H4和C2H2等分子的成键类型。学习目标3.理解键能、键长和键角等键参数的含义,能利用键参数解释物质的某些性质。4.通过共价键理论模型的发展过程,初步体会不同理论模型的价值和局限。重点难点重点从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质;用键能、键长和键角等键参数解释物质的某些性质。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。共价键第1课时目录新知探究（一）共价键的形成与特征新知探究（二）共价键的类型及数目的判断课时跟踪检测共价键的形成与特征新知探究(一)导学设计

1.分子由原子构成,在通常的温度和压强等条件下,只有极少数物质的分子是由单个原子构成的。你知道哪些单原子分子吗?提示:稀有气体和汞蒸气等属于单原子分子。2.绝大多数物质的分子是由多个原子相互结合构成的,有的物质的分子是由许许多多组成较简单的单体聚合而成的高分子(又称聚合物),而许多固体,即使取很小一粒,仍包含成万上亿个原子或离子构成一个整体,属于“巨分子”。你知道这些“分子”中原子之间的作用是什么吗?提示:分子中原子之间的相互作用称作化学键。3．请用电子式表示H2、HCl、Cl2的形成过程。H2：________________；HCl：______________________；Cl2：________________________。H·+·H―→H︰H

4.H2、HCl、Cl2均通过共用电子对相结合,为什么难以形成H3、H2Cl、Cl3等分子?提示:原子间通过共用电子对所形成的相互作用为共价键,共价键具有饱和性(一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋方向相反的电子配对成键)。系统融通知能1.共价键的定义及性质定义原子间通过共用电子对所形成的相互作用本质电子云(或原子轨道)的重叠性质①饱和性→决定分子的组成;②方向性→决定分子的空间结构[微点拨]

在形成共价键时,原子轨道重叠的越多,电子在核间出现的概率越大,所形成的共价键就越牢固,因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,所以共价键具有方向性,如图所示。2.共价键的形成及特征(原子轨道视角)(1)σ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s⁃s型s⁃p型p⁃p型特征①以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作,共价键的电子云的图形不变,这种特征称为轴对称;②σ键的强度较大续表(2)π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p⁃p型特征①π键的电子云具有镜面对称,即每个π键的电子云由两块组成,分别位于由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;②π键不能旋转;不如σ键牢固,较易断裂3.σ键、π键的判断共价单键是σ键;而共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键由一个σ键和两个π键构成。乙烷()分子中含有7个σ键和0个π键;乙烯()分子中含有5个σ键和1个π键;乙炔()分子中含有3个σ键和2个π键。题点多维训练1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)在气体单质分子中一定含有σ键()(2)所有σ键都具有方向性()(3)原子轨道重叠成键后电子云形状发生了改变()(4)两原子的原子轨道重叠成键后,共用电子对只在两原子核间运动()(5)σ键为轴对称,π键为镜面对称,形成π键时电子云重叠程度大()(6)两个原子间可以只形成σ键,但不能只形成π键()××√××√2.下列物质的分子中,既有s⁃pσ键,又有p⁃pσ键的是(

)A.H2OB.OF2

C.HClO D.N2解析:H2O中只有s⁃p

σ键,故A不选;OF2中只有p⁃p

σ键,故B不选;次氯酸分子中既有氢氧s⁃p

σ键,又有氧氯p⁃p

σ键,故C选;氮气中只有p⁃p

σ键,故D不选。√3.下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是(

)A.CH4与CH≡CH B.H2O与HClC.H2与Cl2

D.Cl2与N2√解析:CH4分子中存在s⁃p

σ键,CH≡CH分子中存在σ键和π键,所以共价键类型不完全相同,故A错误;H2O与HCl都含有H,分子中的共价键均是s电子云与p电子云形成的s⁃p

σ键,故B正确;H2分子中存在s⁃s

σ键,Cl2分子中存在p⁃p

σ键,所以共价键类型不完全相同,故C错误;Cl2分子中只有单键,全部为σ键,N2分子中有三键,既有σ键又有π键,所以共价键类型不完全相同,故D错误。4．(1)乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼的原因是______________________________________________________________________________________________________。乙烯和乙炔中都含有π键，π键原子轨道重叠程度小，不牢固，容易断裂；而乙烷中没有π键，σ键牢固，不易断裂(2)钠和氯通过得失电子形成的电子对不被共用，填写下表，从元素电负性差别来理解化学键的形成。原子NaClHClCO电负性0.93.02.13.02.53.5电负性之差(绝对值)____

________2.10.91.0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。离子共价5．(1)1mol丙酮()分子中含有σ键的数目为___________________。(2)1个N2分子中含有____个σ键和______个π键。(3)1个丁烯二酸(HOOCCH===CHCOOH)分子结构中含有________个σ键和________个π键。(4)在N2F2分子中，所有原子均满足8电子稳定结构，则该分子中两个N原子间的共价键组成为________个σ键和________个π键。9×6.02×1023或9NA1211

311新知探究(二)共价键的类型及数目的判断典例导学

[典例]下列关于σ键和π键的理解不正确的是(

)A.σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转B.H2分子中的σ键是s⁃sσ键,HClO分子中的σ键都是p⁃pσ键C.C2H4分子和N2H4分子中都含有5个σ键D.σ键以“头碰头”方式重叠,π键以“肩并肩”方式重叠√[解析]

σ键为轴对称,π键为镜面对称,则σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转,故A正确;H只有1s轨道上的电子,O的2p轨道上的电子与H的1s轨道上的电子以“头碰头”方式重叠形成s⁃p

σ键,故B错误;乙烯分子中氢原子和碳原子之间存在共价单键,为σ键,碳原子与碳原子之间存在共价双键,有1个σ键和1个π键,则C2H4分子中有5个σ键和1个π键,N2H4分子中只有5个共价单键,即含有5个σ键,故C正确。系统融通知能1.从不同视角对共价键分类分类依据共价键类型①从原子轨道的重叠方式分类“头碰头”形成σ键,“肩并肩”形成π键②从形成共价键时重叠的原子轨道分类有s⁃sσ键、s⁃pσ键、p⁃pσ键③从共价键中共用电子对的数目分类有单键、双键和三键④从两个成键原子对共用电子对的吸引能力分类吸引能力不同——极性共价键;吸引能力相同——非极性共价键续表

题点多维训练1.下列物质中σ键和π键数目比为1∶2的是(

)A.O2

B.HCN C.CO2 D.N2解析:O2的结构式是OO,分子中σ键和π键数目比为1∶1,A项错误;HCN的结构式是H—C≡N,分子中σ键和π键数目比为1∶1,B项错误;CO2的结构式是O===C===O,分子中σ键和π键数目比为1∶1,C项错误;N2的结构式是N≡N,分子中σ键和π键数目比为1∶2,D项正确。√2.(2024·陕西渭南检测)硝基胍的结构简式如图所示(“→”是一种特殊的共价单键,属于σ键)。下列说法正确的是(

)A.硝基胍分子中只含极性键,不含非极性键B.N原子间只能形成σ键C.硝基胍分子中σ键与π键的个数比是9∶2D.10.4g硝基胍中含有1.1×6.02×1023个原子√

3．有以下物质：①HF

②Cl2

③H2O

④N2

⑤C2H4

⑥C2H6

⑦H2

⑧H2O2

⑨H—C≡N。只含有σ键的是______________(填序号，下同)；既含有σ键又含有π键的是________；其中只含有σ键且含有σ键数量相等的是________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。①②③⑥⑦⑧

④⑤⑨

①②⑦⑦解析：只存在单键的分子中只含有σ键；存在双键或三键的分子中既含有σ键又含有π键；①②⑦三种物质中都只含有一个σ键；只有H2中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键。4．如图表示不同类型共价键形成时电子云重叠情况：

(1)其中形成的化学键属于轴对称的有________。解析：形成的化学键属于轴对称的有：两个s轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的σ键，s轨道与p轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的σ键，两个p轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的σ键。①②③(2)下列物质中，通过方式①形成化学键的是______；通过方式②形成化学键的是______；只通过方式③形成化学键的是______；同时含有③、④、⑤三种方式化学键的是______。A．Cl2B．HClC．N2D．H2DBAC解析：方式①两个s轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的σ键，故为氢气；方式②s轨道与p轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的σ键，故为氯化氢；方式③两个p轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的σ键，故为氯气；同时含有③、④、⑤三种方式化学键的物质是氮气，两个氮原子通过2p轨道形成σ键，同时两个p轨道以肩并肩的方式形成2个π键。(3)某有机物分子的结构简式为

，该分子中有____个σ键，有______个π键，有______种极性键，______(填“有”或“没有”)非极性键。解析：该有机物中存在碳氢键、碳碳双键、碳碳单键、碳氧双键、碳氧单键、氢氧键，则该分子中有8个σ键，碳碳双键、碳氧双键中有2个π键，碳氢键、碳氧双键、碳氧键、氢氧键为4种极性键，碳碳单键和碳碳双键为非极性键。824有课时跟踪检测1234567891011121314√1.下列说法对σ键和π键的认识不正确的是(

)A.分子中只要含有共价键,则至少含有一个σ键B.s⁃sσ键、p⁃pσ键与s⁃pσ键都是轴对称的C.p⁃pσ键和p⁃pπ键的重叠方式是相同的D.含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者1234567891011121314解析:单键为σ键,双键和三键中均含一个σ键,所以分子中只要含有共价键,则至少含有一个σ键,故A正确;因s⁃s

σ键、p⁃p

σ键与s⁃p

σ键均为“头碰头”重叠,则均为轴对称,故B正确;p⁃p

σ键和p⁃p

π键的重叠方式是不相同的,p⁃p

σ键是“头碰头”重叠而p⁃p

π键是“肩并肩”重叠,故C错误;π键不稳定,易断裂,则含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,故D正确。1567891011121314234√2.从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是(

)A.K和Cl B.H和FC.K和F D.Ca和O解析:一般电负性相差不大的非金属元素原子之间易形成共价键。1567891011121314234√3.(2024·武汉高二质检)下列含有共价键的盐是(

)A.CaCl2 B.H2SO4C.Ba(OH)2 D.Na2SO31567891011121314234

1567891011121314234√4.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):H—OO—HB.N2H4(肼):C.C2H5SH(乙硫醇):D.SiHCl3(三氯氢硅):1567891011121314234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。1567891011121314234√5.下列有机化合物中σ键与π键个数比为3∶2的是(

)A.CH3CH3

B.CH2===CH2C.CH≡CH D.CH4解析:CH3CH3中有7个σ键,没有π键,故A不符合题意;CH2===CH2中有5个σ键,1个π键,故B不符合题意;CH≡CH中有3个σ键,2个π键,故C符合题意;CH4中有4个σ键,没有π键,故D不符合题意。1567891011121314234√6.下列说法不正确的是(

)A.任何物质都含有化学键B.MgCl2晶体中只含有离子键C.氯化钠熔化和氯化氢溶于水的过程中,均发生化学键的断裂D.NaF是离子化合物,CH4是共价化合物1567891011121314234解析:稀有气体为单原子分子,稀有气体分子中没有化学键,A错误;MgCl2晶体中只存在离子键,B正确;氯化钠熔化和氯化氢溶于水,前者离子键断裂,后者共价键断裂,均发生化学键的断裂,C正确;NaF为离子化合物,CH4为共价化合物,D正确。1567891011121314234√7.下列反应中,有机物分子中化学键的断裂涉及π键断裂的是(

)A.CH4的燃烧B.C2H6与Cl2的取代反应C.CH4与Cl2的取代反应D.CH2===CH2被酸性KMnO4溶液氧化解析:CH4的燃烧和乙烯被酸性KMnO4溶液氧化,前者断裂了单键而后者断裂了双键,CH4、C2H6与Cl2的取代反应只有单键断裂。1567891011121314234√8．下列叙述正确的是(

)A．CN－与N2的结构相似，CH2===CHCN分子中σ键与π键的数目之比为1∶1B．CO与N2的结构相似，CO分子中σ键与π键的数目之比为2∶1C．共价化合物H2O2中含有σ键，离子化合物Na2O2中也含有σ键D．已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，若该反应中有4molN—H断裂，则形成的π键的数目为6NA1567891011121314234解析：由CN－与N2的结构相似，可推断出CH2===CHCN的结构简式为CH2===CHC≡N，其分子中含有6个σ键和3个π键，所以σ键与π键的数目之比为2∶1，A项错误；CO与N2的结构相似，则CO的结构式为C≡O，σ键与π键的数目之比为1∶2，B项错误；H2O2中的O—H和O—O都是共价单键，属于σ键，Na2O2中存在O—O共价单键，是σ键，C项正确；N2H4分子中含有4个N—H，若该反应中有4molN—H断裂，则生成1.5molN2，形成π键的数目是3NA，D项错误。1567891011121314234√

1567891011121314234

156789101112131423410．回答下列问题。(1)1molCO2中含有的σ键数目为____________________。解析：CO2的结构式为O===C===O，则1molCO2中含有的σ键数目为2NA。2NA(或1.204×1024)1567891011121314234(2)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数比为______。解析：1个H原子含有1个电子，1个C原子含有6个电子，若C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，则该分子为C2H4，其结构简式为CH2===CH2，故该分子中σ键与π键的个数比为5∶1。5∶1

1567891011121314234(3)1mol乙醛分子中含σ键的数目为__________________，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为______。解析：乙醛的结构简式为CH3CHO，则1mol乙醛分子中含6molσ键，即6NA个；CO(NH2)2的结构简式为

，故1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。6NA(或3.612×1024)

7156789101112131423411．有三种物质AC2、B2C2、AD4，在常温下分别为气体、固体和液体。元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，火焰呈黄色，并生成淡黄色固体B2C2；元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同。则：(1)A、B、C、D的元素名称分别为_______、_______、________、________。碳钠氧氯1567891011121314234解析：焰色呈黄色，说明有钠元素，则淡黄色固体为Na2O2，所以元素B为Na元素，元素C为O元素。“元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同”，知D为Cl元素。“元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等”，可知A为ⅣA族元素，又由于AC2是气体，所以AC2是二氧化碳(ⅣA族Si及其以下元素形成的AC2常温下均为固体)，即A是C元素。1567891011121314234(2)AD4分子中含有______(填“s­s”“s­p”或“p­p”)σ键。解析：CCl4中只有σ键，且其类型为p­-pσ键。(3)D的负一价阴离子的电子排布式为______________________，B2C2属______(填“离子”或“共价”)化合物。p-­p1s22s22p63s23p6离子156789101112131423412．(1)如图所示的分子中，有________个σ键，________个π键。解析：该分子中有6个C—H、2个C—C、1个C===C、1个C≡C，单键全是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，故该分子中共有10个σ键和3个π键。1031567891011121314234(2)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素，其中X、Y同周期，Y、Z同主族，Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子，而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题：①写出下列元素符号：X________，Y________，Z________。解析：X、Y、Z元素的符号分别是O、C、Si。OCSi1567891011121314234②1个YX2分子中含_____个σ键，含____个π键。解析：CO2分子的结构式为O===C===O，故其中含2个σ键，含2个π键。221567891011121314234高阶思维训练13.(2024·陕西渭南开学考)短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，由这四种元素组成一种光学晶体，结构如图。下列叙述错误的是(

)A．简单氢化物的稳定性：R<ZB．由X、Z组成的化合物中一定含非极性共价键C．离子半径：R>Y>ZD．X、Y、Z、R四种元素可形成离子化合物√1567891011121314234解析:短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大,根据结构中原子的化学键数目可以推断X为H,Y为N,Z为O,R为S。由分析可知,O的非金属性大于S,所以简单氢化物的稳定性硫化氢小于水,A正确。X、Z组成的化合物H2O中不含有非极性共价键,B错误。离子半径:S2->N3->O2-

,C正确。H、N、O、S四种元素可形成离子化合物,如:硫酸铵,D正确。156789101112131423414.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其原子序数依次增大