(讲义)第2章 第1节 基础课时5 共价键-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(人教版2019)

第一节　共价键 基础课时5　共价键 1．能从微观角度分析形成共价键的粒子、类型，能辨识物质中含有的共价键的类型及成键方式，了解键能、键长及键角对物质性质的影响。 2．理解共价键中σ键和π键的区别，建立判断σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。 一、共价键 1．概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。 2． 微点拨：共价键的方向性决定了分子的立体构型，并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。 3．类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类) (1)σ键 形成 由成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成 类型 s­s型 s­p型 p­p型 特征 以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称 (2)π键 形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成 p­p π键 特征 π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂 (3)判断σ键、π键的一般规律 共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键构成。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)只有非金属原子之间才能形成共价键。 (×) (2)两个原子之间形成共价键时，至少有一个σ键。 (√) (3)σ键和π键都只能存在于共价化合物中。 (×) 二、键参数——键能、键长与键角 1．键能 (1)概念：键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的单位是kJ·mol－1。键能通常是298.15_K、101_kPa条件下的标准值。例如，H—H的键能为436.0 kJ·mol—1。 (2)意义：下表中是H—X的键能数据 共价键 H—F H—Cl H—Br H—I 键能/(kJ·mol－1) 568 431.8 366 298.7 ①若使2 mol H—Cl断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6 kJ的能量。 ②表中共价键最难断裂的是H—F，最易断裂的是H—I。 ③由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即HF分子最稳定，最难分解，HI分子最不稳定，最易分解。 2．键长 (1)概念：构成化学键的两个原子的核间距，原子半径越小，共价键的键长越短。 (2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。 (3)示例：下列三种分子中：①H2、②Cl2、③Br2，共价键的键长最长的是③(填序号，下同)，键能最大的是①。 3．键角 (1)概念：指在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。在多原子分子中的键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间结构的重要参数。 (2)示例：根据空间结构填写下列分子的键角： 分子空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28′ CH4、CCl4 平面形 120° 苯、乙烯、BF3 三角锥形 107° NH3 V形(或角形) 105° H2O 直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)键角的大小与键长、键能的大小无关。 (√) (2)键长的大小与成键原子的半径有关。 (√) (3)元素非金属性越强，对应的单质分子中共价键的键能一定越大。 (×) (4)H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定。 (√) 　下列有关化学键的比较一定错误的是(　　) A．键能：C—N<C===N<C≡N B．键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl C．分子中的键角：H2O>CO2 D．碳原子间形成的共价键键能：σ键>π键 C　[C、N原子间形成的共价键，C≡N键能最大，C—N键能最小，A项正确；双原子分子中，成键原子半径越大，键长越长，B项正确；H2O分子呈V形，H—O—H键角小于180°，CO2分子呈直线形，O===C===O键角是180°，C项错误；C2H2、C2H4分子中碳原子间形成的σ键比π键的稳定性强，σ键的键能大于π键的键能，D项正确。] 共价键的特征与分类比较 沃尔特·海特勒和弗里茨·伦敦在运用量子力学方法处理氢气分子的过程中，得到了体系能量和核间距之间的关系曲线，发现：若两个氢原子自旋状态相反，随着轨道的重叠(波函数相加)会出现一个概率密度较大的区域，氢原子将在体系能量最低核间距处成键。 氢气分子的形成过程示意图 [问题1]　材料提供的示意图中，①～⑤体系能量由高