2.1 共价键 课件 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修2

《第一节共价键》目录共价键的本质与形成过程σ键与π键的特征与识别乙烷、乙烯、乙炔的成键分析与π键图示键参数：键能、键长与键角的定量意义键参数与分子性质的关系探究共价键理论的发展与现实应用01020304050601共价键的本质电子云如何架起原子间的桥梁共用电子对理论■H₂分子：两个氢原子各提供1个电子，共用一对电子形成稳定结构■HCl分子：氢原子与氯原子各出1个电子，共用一对电子，电子对偏向氯原子■Cl₂分子：两个氯原子各提供1个3p电子，共用一对电子形成非极性共价键→共价键本质：原子间通过共用电子对达到稳定电子构型共价键的饱和性原子未成对电子数■H原子：1s¹→1个未成对电子→只能形成1个共价键■Cl原子：3p⁵→1个未成对电子→只能形成1个共价键→H₃需3个H各提供1个电子，但H原子无多余电子，违反饱和性原则错误分子不成立原因■H₂Cl分子：Cl只能形成1个键，无法同时连接2个H原子■Cl₃分子：每个Cl只有1个未成对电子，无法形成环状或链状结构→饱和性本质：由原子价层未成对电子数决定成键数目，是共价键的基本特征原子轨道重叠原子轨道重叠方式  s‑sσ键    H₂分子中1s‑1s轨道头碰头重叠  s‑pσ键    HCl分子中1s‑3p轨道头碰头重叠  p‑pσ键    Cl₂分子中3p‑3p轨道头碰头重叠02σ键与π键揭开共价键的双重面纱σ键：头碰头的轴对称键■定义：原子轨道沿键轴方向头碰头重叠形成的共价键■对称性：电子云绕键轴旋转任意角度，图形不变→轴对称■类型示例：①H₂：s-sσ键②HCl：s-pσ键③Cl₂：p-pσ键π键：肩并肩的镜面对称键■定义：p轨道平行靠近，肩并肩重叠形成的共价键■对称性：电子云分布在键轴两侧，互为镜像→镜面对称■存在条件：不能单独存在，只出现在双键或三键中如N₂中含1个σ键+2个π键03乙烷·乙烯·乙炔σ键与π键的立体交响乙烷中的σ键■结构特征：①分子式C₂H₆，含6个C–Hσ键和1个C–Cσ键，共7个σ键②所有键均为s-sp³或sp³-sp³头碰头重叠■成键本质：●无未成对p电子→不含π键●键角≈109.5°→sp³杂化决定四面体构型●全σ结构→旋转自由、化学性质稳定乙烯的双键奥秘σ键构成■5个σ键分布：①4个C–Hσ键（H的1s与C的sp²轨道）②1个C–Cσ键（两个C的sp²轨道头碰头）■几何约束：●sp²杂化→平面三角形，键角≈120°●σ骨架刚性→限制C=C自由旋转π键特征■形成机制：①每个C剩余1个未杂化2p轨道→肩并肩平行重叠②电子云分布在分子平面上下→镜面对称■化学意义：●π键电子云暴露→易受亲电试剂进攻●键能低（约268kJ/mol）→加成反应活性高04键参数探秘解码分子稳定性的三把钥匙键能：化学键的强度标尺键能定义与本质■键能：气态分子中断裂1mol共价键生成气态原子所需吸收的能量（单位：kJ·mol⁻¹）■物理意义：键能越大→共价键越牢固→分子越稳定→越难断裂■数据来源：实验测定或平均值推算，如CH₄中C-H键能为平均值。键能应用实例■H–X键能趋势：H–F（568）＞H–Cl（431.8）＞H–Br（366）＞H–I（298.7）■规律解释：从F到I原子半径增大→核间距离增大→轨道重叠减弱→键能减小■实际意义：键能差异决定HX热稳定性：HF最难分解，HI最易分解。12键长：原子核间的亲密距离键长定义与测量■键长：成键两原子核间的平均距离（单位：pm，1pm=10⁻¹²m）■动态本质：分子中原子持续振动，键长是平衡位置的核间距■测定方法：通过晶体X射线衍射实验获得精确数值。键长变化规律■碳碳键对比：C–C（154pm）＞C=C（133pm）＞C≡C（120pm）■规律解释：键级升高→电子云重叠程度增强→核间引力增大→键长缩短■结构-性质关联：键长越短→键能越大→共价键越稳定。键角：分子形状的指挥棒键角与分子构型  CO₂分子    键角180°→直线形分子    O=C=O结构决定其非极性  H₂O分子    键角105°→V形（角形）分子    H‑O‑H弯曲源于孤电子对排斥  NH₃分子    键角107°→三角锥形分子    N原子孤电子对影响键角压缩05键参数与分子性质微观数据如何预言宏观行为？反应热估算H₂+Cl₂→2HCl■断键吸热：①H–H键：436.0kJ/mol②Cl–Cl键：242.7kJ/mol→总吸热：678.7kJ■成键放热：③形成2molH–Cl：2×431.8=863.6kJ→总放热：863.6kJ→ΔH=678.7−863.6=−184.9kJH₂+Br₂→2HBr■断键吸热：①H–H键：436.0kJ/mol②Br–Br键：193.7kJ/mol→总吸热：629.7kJ■成键放热：③形成2molH–Br：2×366=732kJ→总放热：732kJ→ΔH=629.7−732=−102.3kJ12稳定性推断键能越大，越稳定■键能是断裂1mol共价键所需能量➤键能越大→共价键越牢固→分子越难发生热分解➤如：N≡N（946kJ/mol）极难断裂，氮气化学性质惰性键长越短，越稳定■键长反映原子核间平均距离➤键长越短→原子轨道重叠程度越高→键能越大➤如：C≡C（120pm）比C=C（133pm）和C–C（154pm）更短、更强综合判据■分子稳定性由键参数共同决定➤高键能+短键长→高热稳定性➤低键能+长键长→易断裂、易反应➤例：H–F（568kJ/mol,92pm）比H–I（298.7kJ/mol,161pm）稳定得多06理论与应用从原子到防晒霜理论演进■路易斯模型局限：①无法解释键角（如H₂O为105°而非90°）②无法说明键能差异与分子磁性③仅描述电子分布，未揭示成键本质■轨道重叠优势：●基于量子力学，解释σ/π键形成与方向性●揭示轨道对称性与电子云分布规律●为杂化、分子轨道等进阶理论奠基电负性判据Na–Cl：离子键■电负性差：Δχ=|3.0−0.9|=2.1■成键方式：电子完全转移→Na⁺与Cl⁻静电作用■键特征：无方向