2020高中化学 专题三 微粒间作用力与物质性质 第三单元 第一课时 共价键的形成 共价键的类型讲义

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第一课时共价键的形成共价键的类型[学习目标]1.理解共价键的概念与形成过程，知道共价键的特征，能从分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念。2.知道共价键的类型，掌握σ键与π键的形成及特点。自主学习区一、共价键的形成1.形成通常情况下，吸引电子能力相近的原子之间通过□01共用电子对形成共价键。2.成键本质当成键原子相互接近时，原子轨道发生□02重叠，自旋方向□03相反的未成对电子形成□04共用电子对，两原子核间的电子密度□05增加，体系的能量□06降低。3.特点(1)共价键具有饱和性成键过程中，每个原子有几个未成对电子，通常只能和几个自旋方向□07相反的电子成键。故在共价分子中，每个原子形成键的数目是□08一定的。(2)共价键具有方向性成键时，两个参与成键的□09原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会□10最大的方向重叠成键，且原子轨道重叠越□11多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越□12牢固。二、共价键的类型1.σ键和π键(1)分类依据：成键原子的原子轨道重叠方式。(2)σ键和π键的比较键类型σ键π键原子轨道重叠方式原子轨道沿核间连线方向以“□01头碰头”方式重叠原子轨道沿核间连线两侧以“□02肩并肩”方式重叠键的强度□03大□04小成键规律判断共价单键是σ键，双键中一个是□05σ键，一个是□06π键，叁键中一个是□07σ键，另两个是□08π键-2-2.非极性键和极性键(1)非极性键两个成键原子吸引电子的能力□09相同，共用电子对不发生偏移。(2)极性键①两个成键原子吸引电子的能力□10不同，共用电子对发生偏移。②在极性键中，成键原子吸引电子的能力差别越大，共用电子对发生偏移的程度□11越大，共价键的极性□12越强。3.配位键(1)形成：由一个原子提供□13一对电子与另一个接受电子的原子形成的□14共价键。(2)表示：常用“□15→”表示配位键，箭头指向□16接受孤电子对的原子，如NH＋4的结构式可表示为□17，但NH＋4中4个N—H键是完全相同的。1.所有共价键都有方向性吗？提示：不是，如s­sσ键没有方向性。2.所有共价键都有饱和性吗？提示：是，且共价键成键数取决于原子的未成对电子数。3.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？提示：乙烷分子中的共价键由7个σ键组成；乙烯分子中的共价键由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子中的共价键由3个σ键和2个π键组成。教师点拨区对应学生用书P032一、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，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H2Cl、Cl3分子等。以HF分子为例，共用电子对的形成过程用轨道表示式表示为：-3-因此，F原子与H原子间只能形成1个共价键，所形成的简单化合物为HF。同理，O原子与2个H原子形成2对共用电子，2个N原子间形成3对共用电子。2.方向性根据原子轨道最大重叠原理，在形成共价键时，原子总是尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向成键。原子轨道重叠越多，共价键越稳定。由于原子轨道在空间有一定取向，除了s轨道呈球形对称外，p、d、f轨道在空间都有一定的伸展方向。在形成共价键时，除了s轨道与s轨道之间可以在任何方向上达到最大限度的重叠外，p、d、f轨道的重叠，只有沿着一定的方向才能发生最大限度的重叠，故共价键具有方向性。比如，几种轨道形成稳定的共价键的几种重叠方式如图所示(s轨道与p轨道、p轨道与p轨道重叠时一定是按图中的取向发生重叠，若按其他方向重叠，则重叠程度小，不能形成牢固的共价键)。特别提醒(1)两原子形成共价键时，既存在共用电子对对两原子核的吸引作用，同时也存在两原子间的排斥作用。(2)成键原子的未成对电子数决定着共价键的饱和性，即决定着每个原子能形成共价键的数目。(3)原子轨道重叠的角度决定着共价键的方向性。(4)形成共价键后体系能量降低，稳定性增强。[练习与实践]1.硫化氢(H2S)分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是()①共价键的饱和性②S原子的电子排布③共价键的方向性④S原子中p轨道的伸展方向A.①②B.①③C.②③D.③④答案D解析S原子的外围电子排布式是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3px-4-和3py轨道中，当与两个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角接近90°，这体现了共价键的方向性，这是由轨道的伸展方向决定的。2.原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是()A.共价键的方向性B.共价键的饱和性C.形成共价键原子的大小D.共价键的稳定性答案B解析原子间形成分子时，形成了共价键，共价键具有饱和性和方向性，方向性决定分子的立体构型，饱和性则决定分子中各原子的数量关系。方法规律共价键的特征在分子形成时的作用(1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时互相结合的数量关系。(2)共价键的方向性决定了分子的立体结构。(3)并不是所有的共价键都具有方向性，如s轨道呈球形对称，s­sσ键没有方向性。-5-二、共价键的类型1.共价键极性的判断方法2.σ键与π键的比较键型σ键π键轨道重叠方式“头碰头”“肩并肩”电子云形状轴对称镜面对称强度大小大小能量高低较低较高活泼性不活泼活泼3.正确认识σ键和π键(1)σ键与π键的实质相同都是由共用电子对而形成的化学键。(2)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同。(3)由于s轨道没有方向性，所以两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。(4)两个原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键。[练习与实践]3.下列关于共价键的说法不正确的是()A.气体单质中，一定有σ键，可能有π键B.N2分子中有一个σ键，两个π键C.两个原子形成共价键时至少有一个σ键D.在双键中，σ键的键能大于π键的键能答案A解析A气体单质分子中，可能有σ键，如Cl2；也可能既有σ键又有π键，如N2；但也可能没有化学键，如稀有气体为单原子分子，不存在化学键×-6-BN2分子中有一个σ键两个π键√C两个原子形成的共价键，首先形成一个σ键，可能形成π键√Dσ键的重叠程度比π键大，故键能σ键大于π键√4.下列有关σ键和π键的说法错误的是()A.含有π键的分子在反应时，π键易断裂B.当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键C.有些原子在与其他原子形成分子时，只能形成σ键，不能形成π键D.在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键答案D解析由于π键的键能小于σ键的键能，所以反应时易断裂，A项正确。在分子形成时为了使其能量最低，必然首先形成σ键，根据形成的原子的核外电子排布来判断是否形成π键，所以B项正确，D错误。像H原子跟其他原子只能形成σ键，故C项正确。本课小结1.共价键具有饱和性和方向性，饱和性决定了每个原子形成共价键的数目，方向性决定了分子的立体结构。2.原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫σ键，以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键。3.共价单键是σ键；双键中一个是σ键，一个是π键；叁键中一个是σ键，另两个是π键。4.两成键原子形成共价键时，同种元素时为非极性键，不同元素时为极性键。在极性共价键中，两个成键原子间的电负性差值越大，共价键的极性越强。学习效果检测对应学生用书P0331.关于共价键，下列说法不正确的是()A.共价键只存在于非金属元素形成的单质或化合物中B.共价键的形成是由于原子间形成了共用电子对C.只要两种元素电负性差值小于1.7，一般都可形成共价键D.由于共价键具有饱和性，所以不存在H3、H2Cl等分子答案A-7-解析共价键也存在于金属元素形成的化合物中，如Na2O2中有非极性共价键，NaOH中有极性共价键，AlCl3、AlBr3、BeCl2中都是共价键，故A项错误。2.下列说法正确的是()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，说明共价键不应有饱和性C.所有共价键都有方向性D.两个原子之间形成共价键时，可形成多个σ键答案A解析当H2O分子遇到H＋时，H2O中O提供的孤电子对与H＋形成配位键而结合成H3O＋，并未违背共价键的饱和性。H2分子中的s轨道成键时，因s轨道为球形，故H2分子中的H—H共价键无方向性。两原子间形成共价键时，只能形成一个σ键。3.下列说法不正确的是()A.双键、叁键都含有π键B.成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈牢固C.因每个原子未成对电子数量是一定的，故配对原子个数也一定D.每一个原子轨道在空间都具有自己的方向性答案D解析s轨道的形状是球形对称的，无方向性，D错误。4.下列说法正确的是()A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的B.σ键是镜像对称，而π键是轴对称C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含有σ键和π键D.H2分子中含σ键而Cl2分子中除σ键外还含有π键答案C解析原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键，以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键；σ键是轴对称，而π键是镜像对称；分子中所有的单键都是σ键，双键及叁键中均含有σ键和π键。5.下列物质的分子中既有σ键又有π键的是()①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2A.①②③B.③④⑤⑥C.①③⑥D.③⑤⑥答案D解析含双键、叁键的物质中既有σ键又有π键。6.根据π键的成键特征，判断C===C键的键能和C—C键的键能的关系是()-8-A.双键的键能等于单键的键能的2倍B.双键的键能大于单键的键能的2倍C.双键的键能小于单键的键能的2倍D.无法确定答案C解析根据碳碳双键中含有1个π键，由于π键电子云重叠程度小，不如σ键稳定，所以双键的键能小于单键键能的2倍，选项C正确。课时作业对应学生用书P0851.下列不属于共价键成键因素的是()A.共用电子对在两原子核之间高概率出现B.共用的电子必须配对C.成键后体系能量降低，趋于稳定D.两原子体积大小要适中答案D解析两原子形成共价键时电子云发生重叠，即电子在两核之间出现的机会更多；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子的大小与能否形成共价键无必然联系。2.在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是()A.Cl原子的2p轨道和H原子的1s轨道B.Cl原子的2p轨道和H原子的2p轨道C.Cl原子的3p轨道和H原子的1s轨道D.Cl原子的3p轨道和H原子的3p轨道答案C解析H原子只有1s轨道，Cl原子中最外电子层上未成对的电子是3p轨道上的电子，所以C项正确。3.从电负性的角度来判断下列元素之间易形成共价键的是()A.Na和ClB.H和ClC.K和FD.Ca和O答案B解析成键元素的电负性的值相差越大，越易形成离子键，相差越小，越易形成共价键。4.关于乙醇分子的说法正确的是()A.分子中共含有8个极性键B.分子中不含非极性键-9-C.分子中只含σ键D.分子中含有1个π键答案C解析乙醇的结构式为，共含有8个共价键，其中C—H、C—O、O—H键为极性键，共7个，C—C键为非极性键。由于全为单键，故无π键。5.π键在有机化合物中广泛存在。下列说法正确的是()A.烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中只含σ键，而烯烃中只含π键B.乙醇分子中既含σ键也含π键，但π键数少于σ键数C.结构式为的有机物中只含共价键，且σ键与π键个数之比为7∶3D.乙烯分子和乙炔分子中含有的π键数目不同，但含有的σ键和π键总数相同答案C解析烯烃中也含有σ键，A错误；乙醇中只含σ键，不合π键，B错误；选项C给出的结构式中含有4个碳氢σ键，3个碳碳σ键，1个碳碳双键(1个π键)，1个碳碳叁键(2个π键)，C正确；乙烯分子中含有5个σ键，1个π键，乙炔中含有3个σ键，2个π键，D错误。6.关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是()A.σ键是轴对称的，π键是镜面对称的B.σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式