2.1 共价键模型 教学设计 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第1节 共价键模型 【教学目标】 1、通过对氢分子形成过程中体系能量的变化和原子轨道重叠方式的分析，认识共价键的形成、本质，了解共价键的特征，发展宏观辨识与微观探析化学学科核心素养； 2、通过对简单分子结构和性质的分析，了解键长、键角、键能的含义； 3、通过对氮分子形成过程中原子轨道类型和重叠方式的分析，认识σ键、π键的异同。 【教学重难点】 重点：共价键的形成和分类、σ键、π键含义、键参数及其对分子性质的影响 难点：键参数的应用 【教学用具】 学案、PPT 【教学过程】 【引入】夏天，人们常对裸露在外的皮肤涂抹防晒霜，以防止晒伤。防晒霜为什么能有效地减轻紫外线对人体的伤害呢?其原因之一是防晒霜的有效成分的分子中有π键，π键的电子在吸收紫外线后被激发，从而能够阻挡部分紫外线。那么π键是怎样形成的呢? 【课中讲解】一、共价键的形成和特征 1. 共价键的形成 （1）共价键的定义：原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。 （2）共价键的形成（以氢分子的形成为例） 用原子轨道描述形成过程 解释 ①两个氢原子相距很远时 两个氢原子之间的相互作用可以忽略不计，体系的能量等于两个氢原子的能量之和 ②两个氢原子逐渐接近时 随着两个氢原子逐渐接近，它们的原子轨道会相互重叠，使电子在核间区域出现的概率增大，原子核对两个电子都产生吸引作用，使体系的能量逐渐下降 ③形成共价键 实验和理论计算均表明，当两个氢原子的核间距为0.074 nm时体系能量最低，两个氢原子各提供一个电子以自旋状态不同的方式相互配对形成氢分子 ④如果两个氢原子进一步接近，原子核以及电子之间的排斥作用又将导致体系的能量上升。氢分子形成过程中体系能量的变化如图所示。若以1mol计，形成氢分子后，整个体系的能量相对于孤立氢原子的能量下降了436 kJ,体系处于稳定状态。 （3）共价键的本质：高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核间的电性作用。 （4）共价键的形成条件 ①通常，电负性相同或差值小的非金属元素(某些金属元素也可)原子之间形成共价键。 ②成键原子一般有未成对电子，通过相互配对(自旋状态不同)形成共价键。 ③成键原子的原子轨道在空间重叠，使体系能量降低。 (5)共价键的表示方法 表示方法 意义 一 表示由一对共用电子所形成的共价键，如H—H = 表示原子间共用两对电子所形成的共价键(共价双键),如 C═C ≡ 表示原子间共用三对电子所形成的共价键(共价三键),如 C≡C 2.共价键的特征 (1)饱和性 定义 每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性 原因 每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，因此在共价键的形成过程中，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未成对电子配对成键 作用 决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系(即决定了分子的组成) 举例 ①氯原子中有一个未成对电子，两个氯原子之间可形成一个共价键结合为氯分子，表示为 Cl—Cl； ②氮原子中有三个未成对电子，两个氮原子之间能够以共价三键结合成氮分子，表示为N≡N；一个氮原子也可与三个氢原子以三个共价单键结合成氨分子，表示为H—N—H (2)方向性 定义 共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，即共价键具有方向性 原子轨道重叠程度最大的方向 原因 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间取向。在形成共价键时，原子轨道重叠得多，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就牢固 作用 分子的空间结构与共价键的方向性密切相关 注意：所有的共价键都具有饱和性，但并不是所有的共价键都具有方向性，如两个s轨道相互重叠形成的共价键就没有方向性。 二、共价键的类型 根据原子轨道最大程度重叠原理，成键时原子轨道之间可有两种不同的重叠方式，一种是“头碰头”方式—σ键，另一种是“肩并肩”方式 —π键 1. σ键和Π键 （1）N₂ 的形成过程 氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，有3个未成对电子。当氮原子结合成氮分子时，若两个氮原子的2pₓ轨道以“头碰头”的方式相互重叠，则相互平行的2py或2pz轨道只能分别以“肩并肩”的方式重叠，这样便形成了氮氮三键，如图甲所示。 因此，氮分子中的氮原子之间以共价三键相结合，但共价三键的三个共价键并不是完全等同的，如图乙所示。 （2）σ键 定义 原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为σ键 类型 s-sσ键 两个成键原子均提供s原子轨道形成共价键，如： s-p σ键 两个成键原子分别提供s原子轨道和p原子轨道形成共价键，如