《共價(jià)鍵》參考課件

第一節(jié)共價(jià)鍵第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)發(fā)展目標(biāo)1.能從微觀角度分析形成共價(jià)鍵的粒子、類型，能辨識(shí)物質(zhì)中含有的共價(jià)鍵的類型及成鍵方式，了解鍵能、鍵長(zhǎng)及鍵角對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。2.理解共價(jià)鍵中σ鍵和π鍵的區(qū)別，建立判斷σ鍵和π鍵的思維模型，熟練判斷分子中σ鍵和π鍵的存在及個(gè)數(shù)。體系構(gòu)建共價(jià)鍵本質(zhì)：原子間通過共用電子對(duì)所形成的相互作用特征：具有方向性和飽和性成鍵方式σ鍵π鍵電子云呈軸對(duì)稱電子云呈鏡面對(duì)稱電子云呈鏡面對(duì)稱特征特征共用電子對(duì)

一、共價(jià)鍵1．共價(jià)鍵的概念和特征原子間通過

所形成的相互作用。特征飽和性決定分子的組成方向性決定分子的立體構(gòu)型微點(diǎn)撥：共價(jià)鍵的方向性決定了分子的立體構(gòu)型，并不是所有共價(jià)鍵都具有方向性，如兩個(gè)s電子形成共價(jià)鍵時(shí)就沒有方向性。基礎(chǔ)知識(shí)填充形成由成鍵原子的s軌道或p軌道重疊形成類型s－s型s－p型p－p型2．共價(jià)鍵的類型(按成鍵原子的原子軌道重疊方式分類)(1)σ鍵特征以形成化學(xué)鍵的兩原子核的

為軸做旋轉(zhuǎn)操作，共價(jià)鍵的電子云的圖形

，這種特征稱為_________

連線軸對(duì)稱不變形成由兩個(gè)原子的p軌道“

”重疊形成p－pπ鍵特征π鍵的電子云形狀與σ鍵的電子云形狀有明顯差別：每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為

，此特征稱為

；π鍵

旋轉(zhuǎn)；不如σ鍵

，較易______

鏡像肩并肩斷裂牢固不能鏡面對(duì)稱(2)π鍵(3)判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律共價(jià)單鍵為

鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)

鍵，另一個(gè)是

鍵；共價(jià)三鍵由一個(gè)

鍵和兩個(gè)

鍵構(gòu)成。氣態(tài)分子氣態(tài)原子二、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長(zhǎng)與鍵角1．鍵能(1)鍵能是指

中1mol化學(xué)鍵解離成

所吸收的能量。鍵能的單位是

。鍵能通常是_____________________條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。例如，H—H的鍵能為436.0kJ·mol—1。kJ·mol－1298.15K、101kPa共價(jià)鍵H—FH—ClH—BrH—I鍵能/(kJ·mol－1

)568431.8366298.7(2)下表中是H—X的鍵能數(shù)據(jù)吸收863.6

kJ的能量①若使2molH—Cl斷裂為氣態(tài)原子，則發(fā)生的能量變化是

。②表中共價(jià)鍵最難斷裂的是

，最易斷裂的是

。③由表中鍵能數(shù)據(jù)大小說明鍵能與分子穩(wěn)定性的關(guān)系：HF、HCl、HBr、HI的鍵能依次

，說明四種分子的穩(wěn)定性依次

，即HF分子最穩(wěn)定，最

分解，HI分子最不穩(wěn)定，最

分解。H—F易難減弱減小H—I2．鍵長(zhǎng)(1)鍵長(zhǎng)是構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子的

，因此

決定化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)，

越小，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短。(2)鍵長(zhǎng)與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性之間的關(guān)系：共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，往往鍵能越

，表明共價(jià)鍵越

。(3)下列三種分子中：①H2、②Cl2、③Br2，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)最長(zhǎng)的是

，鍵能最大的是

。大核間距原子半徑原子半徑穩(wěn)定③①3．鍵角(1)鍵角是指

。在多原子分子中的鍵角是一定的，這表明共價(jià)鍵具有

性。鍵角是描述分子

的重要參數(shù)。在多原子分子中，兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角空間結(jié)構(gòu)方向分子空間結(jié)構(gòu)鍵角實(shí)例正四面體形______CH4、CCl4平面形_____苯、乙烯、BF3三角錐形_____NH3V形(或角形)_____H2O直線形_____CO2、CS2、CH≡CH120°109°28′180°105°107°(2)根據(jù)空間結(jié)構(gòu)填寫下列分子的鍵角：

1．判斷正誤(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“√”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“×”。)(1)只有非金屬原子之間才能形成共價(jià)鍵

(

)(2)兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí)，至少有一個(gè)σ鍵 (

)(3)σ鍵和π鍵都只能存在于共價(jià)化合物中

(

)(4)雙原子分子中，鍵長(zhǎng)越短，分子越牢固

(

)×√×√預(yù)習(xí)效果驗(yàn)收2．原子間形成分子時(shí)，決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是(

)A．共價(jià)鍵的方向性B．共價(jià)鍵的飽和性C．形成共價(jià)鍵原子的大小D．共價(jià)鍵的穩(wěn)定性【解析】

[共價(jià)鍵的飽和性決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。]B3．有以下物質(zhì)：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ鍵的是________________(填序號(hào)，下同)；既有σ鍵又有π鍵的是________。(2)含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是___________。(3)含有由一個(gè)原子的s軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是______________。(4)含有由一個(gè)原子的p軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是_______________。①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦①③⑤⑥⑧⑨②④⑤⑥⑧⑨[解析]

(1)單鍵只有σ鍵，雙鍵或三鍵才含有π鍵，故只有σ鍵的是①②③⑥⑦⑧；既有σ鍵又有π鍵的是④⑤⑨。(2)H原子只有s軌道，題給物質(zhì)中含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的σ鍵的只有H2。(3)含有由一個(gè)原子的s軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵的有①③⑤⑥⑧⑨。(4)含有由一個(gè)原子的p軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵，說明構(gòu)成這種σ鍵的原子中一定沒有H原子，故正確答案為②④⑤⑥⑧⑨。

觀察下圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結(jié)構(gòu)回答：重難點(diǎn)1σ鍵與π鍵的比較[情境探究](1)乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵組成？提示：乙烷分子由7個(gè)σ鍵組成；乙烯分子由5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵組成；乙炔分子由3個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵組成。(2)乙烯和乙炔的化學(xué)性質(zhì)為什么比乙烷活潑呢？提示：乙烯的碳碳雙鍵和乙炔的碳碳三鍵中分別含有1個(gè)和2個(gè)π鍵，π鍵原子軌道重疊程度小，不穩(wěn)定，容易斷裂。而乙烷中沒有π鍵，σ鍵穩(wěn)定，不易斷裂。(3)H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分別均以σ鍵結(jié)合成H2、HCl和Cl2分子，共價(jià)鍵軌道完全相同嗎？提示：不相同。H原子的未成對(duì)電子位于1s軌道，Cl原子的未成對(duì)電子位于3p軌道，即H原子和H原子成鍵以1s和1s軌道“頭碰頭”重疊，H原子和Cl原子以1s和3p軌道“頭碰頭”重疊，Cl原子和Cl原子以3p和3p軌道“頭碰頭”重疊。共價(jià)鍵類型σ鍵π鍵電子云重疊方式沿鍵軸方向相對(duì)重疊沿鍵軸方向平行重疊電子云重疊部位兩原子核之間，在鍵軸處鍵軸上方和下方，鍵軸處為零電子云重疊程度大小1．σ鍵與π鍵的比較[核心突破]示意圖鍵的強(qiáng)度較大較小化學(xué)活潑性不活潑活潑成鍵規(guī)律共價(jià)單鍵是σ鍵；共價(jià)雙鍵中一個(gè)是σ鍵，一個(gè)是π鍵；共價(jià)三鍵中一個(gè)是σ鍵，兩個(gè)是π鍵2.對(duì)于σ鍵和π鍵應(yīng)特別注意的問題(1)s軌道與s軌道形成σ鍵時(shí)，電子并不是只在兩核間運(yùn)動(dòng)，只是電子在兩核間出現(xiàn)的概率大。(2)因s軌道是球形的，故s軌道與s軌道形成σ鍵時(shí)，無(wú)方向性。兩個(gè)s軌道只能形成σ鍵，不能形成π鍵。(3)兩個(gè)原子間可以只形成σ鍵，但不能只形成π鍵。

1．有關(guān)CH2===CH—C≡N分子中所含化學(xué)鍵數(shù)目的說法正確的是(

)A．3個(gè)σ鍵，3個(gè)π鍵 B．4個(gè)σ鍵，3個(gè)π鍵C．6個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵

D．6個(gè)σ鍵，3個(gè)π鍵D[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練][解析][共價(jià)單鍵為σ鍵，雙鍵中含1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，三鍵中含1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，故CH2===CH—C≡N分子中含6個(gè)σ鍵和3個(gè)π鍵。]2．關(guān)于σ鍵和π鍵的比較，下列說法不正確的是(

)A．σ鍵是軸對(duì)稱的，π鍵是鏡面對(duì)稱的B．σ鍵是“頭碰頭”式重疊，π鍵是“肩并肩”式重疊C．σ鍵不能斷裂，π鍵容易斷裂D．氫原子只能形成σ鍵，氧原子可以形成σ鍵和π鍵[解析]

[σ鍵較穩(wěn)定，不易斷裂，而不是不能斷裂。]C分子中σ鍵與π鍵的判斷方法根據(jù)成鍵原子的價(jià)電子數(shù)來判斷能形成幾個(gè)共用電子對(duì)。如果只有一個(gè)共用電子對(duì)，則該共價(jià)鍵一定是σ鍵；如果形成多個(gè)共用電子對(duì)時(shí)，則先形成1個(gè)σ鍵，另外的原子軌道形成π鍵。重難點(diǎn)2鍵參數(shù)的應(yīng)用鍵能與鍵長(zhǎng)是衡量共價(jià)鍵穩(wěn)定性的參數(shù)，鍵長(zhǎng)和鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的參數(shù)。一般來說，如果知道分子中的鍵長(zhǎng)和鍵角，這個(gè)分子的空間結(jié)構(gòu)就確定了。如NH3分子的H—N—H鍵角是107°，N—H的鍵長(zhǎng)是101pm，就可以斷定NH3分子是三角錐形分子，如圖[情境探究](1)根據(jù)元素周期律可知NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)于PH3，你能利用鍵參數(shù)加以解釋嗎？提示：鍵長(zhǎng)：N—H＜P—H，鍵能：N—H＞P—H，因此NH3更穩(wěn)定。(2)一般來說，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大。但F—F鍵長(zhǎng)短，鍵能小，請(qǐng)思考其原因。提示：氟原子的半徑很小，因此其鍵長(zhǎng)短，而由于鍵長(zhǎng)短，兩個(gè)氟原子形成共價(jià)鍵時(shí)，原子核之間的距離很近，排斥力很大，因此鍵能不大，F(xiàn)2的穩(wěn)定性差，很容易與其他物質(zhì)反應(yīng)。

1．共價(jià)鍵參數(shù)的應(yīng)用(1)鍵能的應(yīng)用①表示共價(jià)鍵的強(qiáng)弱鍵能越大，斷開化學(xué)鍵時(shí)需要的能量越多，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。②判斷分子的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)相似的分子中，共價(jià)鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定。[核心突破]③判斷化學(xué)反應(yīng)的能量變化在化學(xué)反應(yīng)中，舊化學(xué)鍵的斷裂吸收能量，新化學(xué)鍵的形成釋放能量，因此反應(yīng)焓變與鍵能的關(guān)系為ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和；ΔH＜0時(shí)，為放熱反應(yīng)；ΔH＞0時(shí)，為吸熱反應(yīng)。(2)鍵長(zhǎng)的應(yīng)用①一般鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，分子越穩(wěn)定。②鍵長(zhǎng)的比較方法a．根據(jù)原子半徑比較，同類型的共價(jià)鍵，成鍵原子的原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短。b．根據(jù)共用電子對(duì)數(shù)比較，相同的兩個(gè)原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，單鍵鍵長(zhǎng)＞雙鍵鍵長(zhǎng)＞三鍵鍵長(zhǎng)?；瘜W(xué)式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)CO2O===C===O180°直線形NH3

107°三角錐形(3)鍵角的應(yīng)用①鍵長(zhǎng)和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)②常見分子的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)H2O

105°V形BF3

120°平面三角形CH4

109°28′正四面體形2.共價(jià)鍵強(qiáng)弱的判斷(1)由原子半徑和共用電子對(duì)數(shù)判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共用電子對(duì)數(shù)越多，則共價(jià)鍵越牢固，含有該共價(jià)鍵的分子越穩(wěn)定。(2)由鍵能判斷：共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越大。(3)由鍵長(zhǎng)判斷：共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越大。(4)由電負(fù)性判斷：元素的電負(fù)性越大，該元素的原子對(duì)共用電子對(duì)的吸引力越大，形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定。

3．下列說法正確的是(

)A．分子的結(jié)構(gòu)是由鍵角決定的B．共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩(wěn)定C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X＝F、Cl、Br、I)的鍵長(zhǎng)、鍵角均相等D．H2O分子中兩個(gè)O—H的鍵角為180°B[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練][解析]

[分子的結(jié)構(gòu)是由鍵角、鍵長(zhǎng)共同決定的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于F、Cl、Br、I的原子半徑不同，故C—X(X＝F、Cl、Br、I)鍵的鍵長(zhǎng)不相等，C項(xiàng)錯(cuò)誤；H2O分子中兩個(gè)O—H的鍵角為105°，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]4．下列事實(shí)不能用鍵能的大小來解釋的是(

)A．氮元素的電負(fù)性較大，但N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定B．稀有氣體一般難發(fā)生反應(yīng)C．HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱D．HF比H2O穩(wěn)定B[解析]

[由于N2分子中存在三鍵，鍵能很大，破壞共價(jià)鍵需要很大的能量，所以N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定；稀有氣體都為單原子分子，沒有化學(xué)鍵；鹵族元素從F到I，原子半徑逐漸增大，其氫化物中化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng)，鍵能逐漸變小，所以穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；由于H—F的鍵能大于H—O，所以穩(wěn)定性：HF＞H2O。]由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)與共價(jià)鍵的鍵能和鍵長(zhǎng)無(wú)關(guān)。而分子的穩(wěn)定性，由鍵長(zhǎng)和鍵能決定。1．下列不屬于共價(jià)鍵成鍵因素的是(

)A．共用電子對(duì)在兩原子核之間高概率出現(xiàn)B．共用的電子必須配對(duì)C．成鍵后體系能量降低，趨于穩(wěn)定D．兩原子核體積大小要適中D[解析][共價(jià)鍵的成因和本質(zhì)是，當(dāng)成鍵原子相互靠近時(shí)，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對(duì)電子形成共用電子對(duì)，兩原子核間的電子云密度增加，體系的能量降低。]2．下列分子中的σ鍵是由一個(gè)原子的s軌道和另一個(gè)原子的p軌道以“頭碰頭”方式重疊構(gòu)建而成的是(

)A．H2

B．HCl

C．Cl2

D．N2

[解析][H2中的σ鍵是s--sσ鍵，Cl2、N2中的σ鍵都是p--pσ鍵。]B3．下列說法正確的是(

)A．若把H2S分子寫成H3S分子，違背了共價(jià)鍵的飽和性B．基態(tài)C原子有兩個(gè)未成對(duì)電子，所以只能形成兩個(gè)共價(jià)鍵C．所有共價(jià)鍵都有方向性D．兩個(gè)原子軌道發(fā)生重疊后，兩核間的電子不僅僅在兩核之間，而是繞兩個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)A[解析][如在形成CH4分子的過程中，碳原子2s軌道中的1個(gè)電子被激發(fā)到2p軌道中，此時(shí)碳原子有4個(gè)未成對(duì)電子，形成4個(gè)共價(jià)鍵，B錯(cuò)誤；H2分子中的s軌道成鍵時(shí)，因s軌道為球形，故H2分子中的H—H共價(jià)鍵無(wú)方向性，C錯(cuò)誤；兩個(gè)原子軌道重疊后，電子在核間出現(xiàn)的概率增大，但不是繞兩個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。]4．下列說法中正確的是(

)A．雙原子分子中化學(xué)鍵鍵能越大，分子越穩(wěn)定B．雙原子分子中化學(xué)鍵鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，分子越穩(wěn)定C．雙原子分子中化學(xué)鍵鍵角越大，分子越穩(wěn)定D．在雙鍵中，σ鍵的鍵能要小于π鍵A[解析][共價(jià)鍵鍵能越大、鍵長(zhǎng)越短，分子越穩(wěn)定，A正確，B錯(cuò)誤；在雙原子分子中沒有鍵角，且分子穩(wěn)定性與鍵角無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；一般σ鍵的重疊程度大于π鍵，σ鍵的鍵能大于π鍵，D錯(cuò)誤。](2)硅碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因與是____________________________________________________________________________________________