2020高中化学 第二章 分子结构与性质 第1节 第1课时 共价键的特征与类型讲义+精练（含解析）新

第1课时共价键的特征与类型课程目标核心素养建构1.了解共价键的成因，知道共价键的特征（方向性和饱和性）。2.知道共价键的主要成键方式（σ键和π键）。3.理解σ键和π键的性质和特征。共价键特征方向性饱和性主要成键方式σ键π键[知识梳理]一、共价键的形成与特征1.共价键的形成（1）概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。（2）成键的粒子：一般为非金属原子（相同或不相同）或金属原子与非金属原子。（3）键的本质：原子间通过共用电子对（即电子云重叠）产生的强烈相互作用。（4）键的形成条件：非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。（5）含共价键的物质：非金属单质、共价化合物和某些离子化合物。2.共价键的特征（1）饱和性：决定分子的组成。（2）方向性：决定分子的立体构型。【自主思考】1.只有非金属元素原子间才能形成共价键吗？答案不是。金属元素与非金属元素原子间形成的化学键也可能是共价键，如AlCl3中的化学键是共价键。2.为什么氖分子是单原子分子，而氯分子是双原子分子？H2O分子中每个O原子结合2个H原子的原因是什么？答案因为氖原子轨道中不含有未成对电子，原子轨道间不能发生重叠而形成化学键。而氯原子3p轨道上有一个未成对电子，两个氯原子之间能发生原子轨道重叠而形成双原子分子。O原子最外层有2个未成对电子，分别与H原子的核外电子形成共用电子对，O原子达到8电子稳定结构，H原子达到2电子稳定结构，故1个O原子只能结合2个H原子，符合共价键的饱和性。二、共价键的类型、σ键与π键（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s­s型H—H的s­sσ键的形成s­p型H—Cl的s­pσ键的形成p­p型Cl—Cl的p­pσ键的形成特征以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大（2）π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p­pπ键p­pπ键的形成特征π键的电子云具有镜面对称性，即每个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；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂（3）σ键、π键的存在规律共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键是由一个σ键和两个π键组成。【自主思考】1.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？（2）乙烯和乙炔比乙烷化学性质活泼的原因是什么？答案（1）乙烷分子中由7个σ键组成；乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子中由3个σ键和2个π键组成。（2）乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有一个、两个π键，π键原子轨道重叠程度小，π键不稳定容易断裂，而乙烷中碳与碳之间以σ键结合，原子轨道重叠程度大，σ键稳定，不易断裂。2.H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分别均以σ键结合成H2、HCl和Cl2分子，共价键轨道完全相同吗？答案不相同。H原子的未成对电子位于1s轨道，Cl原子的未成对电子位于3p轨道，即H原子和H原子成键以1s和1s轨道“头碰头”重叠，H原子和Cl原子以1s和3p轨道“头碰头”重叠，Cl原子和Cl原子以3p和3p轨道“头碰头”重叠。[效果自测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。（1）HF和HCl分子中共价键都是σ键。（）（2）所有的共价键都有方向性。（）（3）HF比HCl的稳定性强。（）（4）氢原子和氟原子、氯原子均可以σ键相结合，其成键轨道完全相同。（）（5）1mol丙酮分子中含有σ键的数目为9×6.02×1023。（）答案（1）√（2）×（3）√（4）×（5）√2.指出下图所表示的共价键名称，并列举含有该共价键的一种物质，写出其分子式：共价键名称举例①，___________________________________；②，__________________________________；③，__________________________________；④，_________________________________；⑤，___________________________________；答案①s­sσ键H2②s­pσ键HCl③p­pσ键Cl2④pz­pzπ键N2⑤py­pyπ键N23.在下列分子中，①HF，②Br2，③H2O，④N2，⑤CO2，⑥H2，⑦H2O2，⑧HCN。分子中只有σ键的是（填序号，下同），分子中含有π键的是，分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是，分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是，分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是，分子中含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是。答案①②③⑥⑦④⑤⑧②④⑤⑥①③⑦⑧②④⑤⑦⑧探究一共价键的本质特征【探究讨论】1.所有的共价键都有饱和性和方向性吗？提示（1）所有的共价键都有饱和性，但不是所有的共价键都有方向性，如两个1s轨道（H原子与H原子）重叠形成的s­sσ键没有方向性。2.所有单质都有共价键吗？提示并不是所有的单质中都有共价键，稀有气体中不存在化学键，金属单质中不存在共价键。【点拨提升】共价键的存在范围（1）非金属单质分子中（稀有气体除外）。如O2、F2、H2、C60等。（2）非金属元素形成的化合物中。如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。（3）某些金属与非金属元素形成的共价化合物中。如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。（4）某些离子化合物中。如Na2O2、NH4Cl等。【典题例证1】下列说法中正确的是（）A.若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性B.H3O＋的存在说明共价键不具有饱和性C.所有共价键都有方向性D.两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间解析S原子有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，形成的氢化物为H2S，A项对；H2O能结合1个H＋形成H3O＋，不能说明共价键不具有饱和性，B项错；H2分子中，H原子的s轨道成键时，因为s轨道为球形，所以H2分子中的H—H键没有方向性，C项错；两个原子轨道发生重叠后，电子只是在两核之间出现的机会大，D项错。答案A【学以致用1】下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是（）A.H2S和Na2O2B.H2O2和CaF2C.NH3和N2D.HNO3和NaCl解析A项，Na2O2中既有离子键又有O—O共价键，不正确；B项，CaF2中只有离子键，不正确；D项，NaCl属于离子化合物，没有共价键。答案C探究二共价键的类型与σ键和π键的比较【探究讨论】1.σ键与π键的判断方法提示2.分子中一定含有π键吗？提示（1）s轨道与s轨道（或p轨道）只能形成σ键，不能形成π键。（2）两个原子间可以只形成σ键，但不可以只形成π键。（3）在同一个分子中，σ键一般比π键强度大。【点拨提升】1.共价键的类型分类标准类型共用电子对数单键、双键、三键共用电子对是否偏移极性键、非极性键原子轨道重叠方式σ键、π键2.σ键与π键的区别键类型σ键π键原子轨道重叠方式沿键轴方向“头碰头”重叠沿键轴方向“肩并肩”重叠类型s­sσ键、s­pσ键、p­pσ键p­pπ键原子轨道重叠部分两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处为零原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼键的存在共价单键为σ键，共价双键、三键中含有一个σ键共价双键、三键分别含有1个、2个π键。两原子间最多能形成2个π键【典题例证2】有下列十种物质：①CH4②CH3CH2OH③N2④HCl⑤CO2⑥CH3CH3⑦C2H4⑧C2H2⑨H2O2⑩HCHO请按要求回答下列问题（填写编号）：（1）只有σ键的有，既有σ键又有π键的有。（2）只含有极性键的化合物有，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有。（3）含有双键的有，含有三键的有。解析十种物质的结构式分别为、。根据以下两点判断化学键类型：①单键只有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；②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键，不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。答案（1）①②④⑥⑨③⑤⑦⑧⑩（2）①④⑤⑩②⑥⑦⑧⑨（3）⑤⑦⑩③⑧【学以致用2】下列说法中不正确的是（）A.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，两个π键解析从原子轨道重叠程度看，π键轨道重叠程度比σ键重叠程度小，故π键稳定性低于σ键，在气体单质分子中存在σ键（如Cl2、H2）、π键（N2中存在σ键和π键），稀有气体为单原子分子，不存在化学键。答案C1.下列实验事实可以证明氯化氢是共价化合物的是（）A.氯化氢的水溶液显酸性B.液态氯化氢不导电C.氯化氢溶于水发生电离D.氯化氢不易分解解析氯化氢的水溶液电离产生氢离子，溶液呈酸性，与是不是共价化合物无关，A错误；因共价化合物的构成微粒不带电，离子化合物的构成微粒带电，则可利用液态氯化氢不导电来证明氯化氢是共价化合物，B正确；共价化合物、离子化合物的溶液都可以电离，C错误；不能利用分解来判断是否为共价化合物，如KCl受热也不易分解，但属于离子化合物，D错误。答案B2.根据氢原子和氟原子的核外电子排布，对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是（）A.两者都为s­sσ键B.两者都为p­pσ键C.前者为p­pσ键，后者为s­pσ键D.前者为s­sσ键，后者为s­pσ键解析H原子的1个电子排布在1s轨道，F原子的最外层7个电子的排布为2s、2p轨道，F2单质中共价键是p­pσ键，而HF分子中是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道头碰头重叠，形成s­pσ键。答案C3.P元素的外围电子排布为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，对此判断正确的是（）A.磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3B.PCl3分子中的P—Cl键含有π键C.PCl5分子中的P—Cl键都是π键D.磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷解析PCl3的电子式为，P—Cl键都是σ键。PCl5分子中有5个P—Clσ键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PCl5的结构，即传统价键理论存在缺陷。答案D4.下列有关化学键类型的判断不正确的是（）A.s­sσ键与s­pσ键的对称性不同B.分子中含有共价键，则至少含有一个σ键C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔分子中存在2个σ键（C—H）和3个π键（C≡C）D.乙烷分子中只存在σ键，即6个C—H键和1个C—C键都为σ键，不存在π键解析s­sσ键无方向性，s­pσ键轴对称，A项对；在含有共价键的分子中一定有σ键，可能有π键，如HCl、N2等，B项对；单键都为σ键，乙烷分子结构式为，其6个C—H键和1个C—C键都为σ键，D项对；共价双键中有一个为σ键，另一个为π键，共价三键中有一个为σ键，另外两个为π键，故乙炔（H—C≡C—H）分子中有2个C—Hσ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C项错。答案C5.下列说法正确的是（）①共价键的本质是相互吸引的电性作用②共价化合物一定含共价键.一定不含离子键③水的非直线结构是由共价键的饱和性决定的④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物⑤分子中不一定存在共价键⑥烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定A.②⑤B.④⑥C.②③④D.①③⑥解析共价键的本质是电性作用而不是相互吸引，①错；有离子键的化合物为离子化合物，所以共价化合物中没有离子键，②正确；水的非直线结构是由共价键的方向性决定的，③错；氯化铵中只有非金属元素，但是它是离子化合物，④错；稀有气体分子中没有共价键，⑤正确；烯烃比烷烃活泼是因为烯烃中的π键比较活泼，⑥错。答案A课时作业基础题组1.下列关于化学键的叙述