2019-2020年高中化学 第2章 第1节 共价键模型课件 鲁科版选修3

第2章化学键与分子间作用力第1节共价键模型目标与素养：1.了解共价键的形成、本质、特征和分类。(微观探析)2.了解σ键和π键的区别，会判断共价键的极性。(模型认知)3.认识键能、键长、键角等键参数的概念，并能应用其说明简单分子的某些性质。(宏观辨识与微观探析)自主预习探新知一、共价键1．共价键的形成及本质(1)原子间通过形成的化学键称为共价键。(2)共价键的形成和本质如：当两个氢原子(核外电子的自旋方向相反)相互接近到一定距离时，两个1s轨道发生，电子云在两原子核之间出现的概率增加，每个氢原子的都会同时对自身和对方的1s轨道上的产生吸引作用，体系的能量达到状态。共用电子重叠原子核电子最低当成键原子相互接近时，由于在两个原子核之间出现的概率增加，使它们同时受到两个原子核的，从而导致体系能量，形成化学键。即：高概率地出现在两个原子核之间的与两个原子核之间的作用是共价键的本质。一、共价键电子吸引降低电子电性微点拨：共价键的本质是电性作用，但这种电性作用是不能用经典的静电理论来解释的，它是通过量子力学用原子轨道的重叠来说明的。(3)共价键的形成条件①形成共价键的条件：电负性或的元素原子形成的化学键。②形成共价键的微粒：共价键成键的粒子是。既可以是相同元素的原子，也可以是不同元素的原子。一、共价键相同差值小非金属原子(4)共价键的表示方法人们常常用表示由一对共用电子所形成的共价键。例如，氢分子和氯化氢分子可分别表示为和，水分子可表示为。依此类推，表示原子间共用两对电子所形成的共价键(共价双键)，表示原子间共用三对电子所形成的共价键(共价叁键)。一、共价键一条短线H—HH—ClH—O—H===≡2．共价键的分类(1)分类σ键：原子轨道以“”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率而形成的共价键π键：原子轨道以“”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率而形成的共价键一、共价键头碰头增大肩并肩增大(2)极性键和非极性键：按两原子核间的共用电子对是否偏移可将共价键分为极性键和非极性键形成元素电子对偏移原子电性非极性键元素因两原子电负性相同，共用电子对两原子均不显电性极性键元素电子对偏向电负性的原子电负性较大的原子显负电性一、共价键同种不偏移不同大3.共价键的特征(1)饱和性：一个原子中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配对成键了，即每个原子所能形成共价键的或以单键连接的是一定的，这称为共价键的饱和性。原子能够形成共价键的数目是确定的，即共价键的饱和性。一、共价键未成对电子总数原子数目例如，氯原子中只有未成对电子，所以两个氯原子之间可以形成共价键，结合成氯分子，表示为；氮原子中有未成对单电子，两个氮原子之间能够以结合成氮分子，表示为，一个氮原子也可与三个氢原子以共价键结合成氨分子，表示为。显然，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。一、共价键一个一个Cl—Cl三个共价叁键N≡N三个数量(2)方向性：共价键将尽可能沿着电子出现概率的方向形成，这就是共价键的方向性。除轨道是球形对称外，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，原子轨道重叠得愈多，电子在核间出现的概率愈，所形成的共价键就愈。共价键的方向性决定着分子的。一、共价键最大s大牢固空间构型二、键参数1．键能把在条件下，断开中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能，常用EA－B表示。键能的大小可定量地表示化学键的程度。键能愈大，断开时需要的能量就愈多，这个化学键就愈；反之，键能愈小，断开时需要的能量就愈少，这个化学键就愈。101.3kPa、298K1molAB(g)分子强弱牢固不牢固2．键长两个成键原子的原子核间的叫做该化学键的键长。一般而言，化学键的键长愈短，化学键就愈，键就愈。键长是影响分子空间构型的因素之一。键长的数值可以通过实验测定，也可以通过理论计算求得。二、键参数距离强牢固3．键角在多原子分子中，两个的夹角叫做键角。键角也常用于描述多原子分子的。例如：二氧化碳分子中两个碳氧键(C===O)的夹角为，所以CO2分子呈；水分子中两个氢氧键(H—O)的夹角为，所以H2O分子不呈直线形而呈形。氨分子中每两个氮氢键(N—H)的夹角均为，所以NH3分子是。二、键参数化学键空间构型180°直线形104.5°V107.3°三角锥形1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)共价键只存在于共价化合物中。()(2)金属元素和非金属元素间一定不能形成共价键。()(3)非极性键只存在于单质分子中。()(4)离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键。()×××√C[键长越长，共价化合物越不稳定。]2．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()A．键角是描述分子空间构型的重要参数B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定D．键角的大小与键长、键能的大小无关3．用“—”表示物质分子中的共价键：Cl2：__________、CH4：__________、O2：__________、H2O2：__________、C2H2：__________。[答案]Cl—ClO===OH—O—O—HH—C≡C—H核心突破攻重难1.σ键(1)σ键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫σ键。σ键与π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s原子轨道形成的共价键，如H2分子中σ键的形成过程：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，如HCl分子中σ键的形成过程：③p­pσ键：两个成键原子均提供p原子轨道形成的共价键，如Cl2分子中σ键的形成过程：(3)σ键的特征①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云图形不变，这种特征称为轴对称。②形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。(4)σ键的存在：共价单键为σ键；共价双键和共价叁键中存在σ键(通常含一个σ键)。2．π键(1)π键：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键。(2)如下图p­pπ键的形成(3)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，它们互为镜像，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键时小，π键没有σ键牢固。(4)π键的存在：π键通常存在于双键或叁键中。【典例1】下列说法中正确的是()A．由分子组成的物质中一定存在共价键B．由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物C．已知乙炔的结构简式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)D．两个非金属元素原子间不可能形成离子键D[由分子组成的物质也可能是稀有气体，稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A项错误；由非金属元素组成的化合物如NH4Cl，则是离子化合物，B项错误；共价单键都为σ键，而共价叁键中有1个为σ键，另外2个为π键，故乙炔(H—C≡C—H)中有2个C—Hσ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C项错误；两个非金属元素原子间不可能得失电子形成离子键，只能通过共用电子对形成共价键，D项正确。]要正确理解共价键需要从物质分类、形成元素以及成键方式等多方面来分析，尤其是一些特例，在平时的学习中应多留心，注意在理解的基础上记忆这些特殊的例子，以便迅速准确进行有关概念的辨析。如大多数铵盐是只含有非金属元素的离子化合物[少数铵盐含有金属元素，如(NH4)2Cr2O7]，稀有气体单质不存在化学键。1．下列物质的分子中既有σ键又有π键的是()①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2A．①②③B．③④⑤⑥C．①③⑥D．③⑤⑥D[当两个原子间能形成多个共用电子对时，先形成一个σ键，另外的原子轨道只能形成π键。HCl中只有一个H—Clσ键；H2O含有两个H—Oσ键；H2O2含有两个H—Oσ键和一个O—Oσ键；N2中含有三个共价键：一个为σ键，两个为π键；C2H4中，碳原子与碳原子之间有两个共价键，一个为σ键，一个为π键，另外有四个C—Hσ键；C2H2中，碳原子与碳原子之间有三个共价键，一个为σ键，两个为π键，另外有两个C—Hσ键。]C[气体单质中不一定含σ键，如稀有气体分子均为单原子分子，分子内无化学键。]2．下列说法中不正确的是()A．一般σ键比π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σ键C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．N2分子中有一个σ键，2个π键1.键参数概念对分子的影响键能在101.3kPa、298K条件下，断开1molAB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能(单位：kJ·mol－1)键能越大，键越牢固，含该键的分子越稳定键参数键长成键的两个原子核间的距离(单位：nm)键长越短，键能越大，键越牢固键角分子中相邻键之间的夹角(单位：度)键角决定了分子的空间构型2.共价键的键能与化学反应热(1)化学反应的实质：化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。(2)化学反应过程有能量变化：反应物和生成物中化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。(3)放热反应和吸热反应①放热反应：旧键断裂消耗的总能量小于新键形成放出的总能量。②吸热反应：旧键断裂消耗的总能量大于新键形成放出的总能量。(4)反应热(ΔH)与键能的关系ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。注意：ΔH0时，为放热反应；ΔH0时，为吸热反应。【典例2】从实验测得不同物质中氧氧键的键长和键能的数据：氧氧键数据O2－2O－2O2O＋2键长/10－12m149128121112键能/(kJ·mol－1)xyz＝494w＝628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()B[观察表中数据发现，O2与O＋2的键能大者键长短，O2－2中O—O键长比O－2中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序为(O—O)O＋2O2O－2O2－2，键能则应为wzyx。]A．成键的电子数越多，键能越大B．键长越长，键能越小C．成键所用的电子数越少，键能越大D．成键时电子对越偏移，键能越大3．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198；P—O：360；O===O：498。反应P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应热ΔH为()A．－1638kJ·mol－1B．＋1638kJ·mol－1C．－126kJ·mol－1D．＋126kJ·mol－1A[反应中的键能包括：断裂1molP4和3molO2分子中共价键吸收的能量和形成1molP4O6中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1molP4含6molP—P键，3molO2含3molO===O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。故ΔH＝(198kJ·mol－1×6＋498kJ·mol－1×3)－360kJ·mol－1×12＝－1638kJ·mol－1。]本题通过计算，从定量的角度加深对化学反应实质及能量变化本质的认识，并能更加深刻地体会分子结构与其性质的关系。D[PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3。]4．三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，正确的是()A．PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等B．PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等C．PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键D．PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100.1°，键长相等当堂达标提素养D[共价键的方向性与原子轨道的伸展方向有关。]1．共价键是有