第2章 第1节 第1课时 共价键的形成与特征 共价键的类型（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第1节　共价键模型 第1课时　共价键的形成与特征　共价键的类型 课程内容标准 1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。 2．知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可以分为σ键和π键等类型。 一、共价键的形成与特征 1．共价键的形成 概念 原子间通过共用电子形成的化学键 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之间的电性作用 形成元素 通常电负性相同或差值小的非金属元素原子形成共价键 表示方法 ①用一条短线表示一对共用电子所形成的共价键，如H—H ②用“===”表示原子间共用两对电子所形成的共价键，如O===O ③用“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键，如N≡N 2.共价键的特征 特征 概念 作用 饱和性 每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的 共价键的饱和性决定着原子形成分子时互相结合的数量关系 方向性 共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这就是共价键的方向性。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 共价键的方向性决定分子的空间构型 二、共价键的类型 1．σ键与π键——按原子轨道重叠方式分类 (1)σ键 ①定义：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫σ键。 ②类型 a．s－s　σ键：两个成键原子均提供s轨道形成的共价键。 b．s－p　σ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键。 c．p－p　σ键：两个成键原子均提供p轨道形成的共价键。 ③σ键的特征 a．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。 b．形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。 ④存在：共价单键为σ键；共价双键和共价三键中存在一个σ键。 (2)π键 ①定义 形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键。 ②特征 a．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，这种特征称为镜面对称。 b．形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时小，π键没有σ键牢固。 ③存在：π键通常存在于双键和三键中。 2．极性键和非极性键——按共用电子对是否偏移分类 类型 形成元素 共用电子对偏移 原子电性 非极性键 同种元素 两原子电负性相同，共用电子对不偏移 两原子都不显电性 极性键 不同种元素 共用电子对偏向电负性较大的原子 电负性较大的原子显负电性，电负性较小的原子显正电性 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)非金属元素只能形成共价键。(×) (2)一般来说，σ键比π键强度大，更稳定。(√) (3)CS2分子里有一个σ键和一个π键。(×) (4)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。(√) (5)N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。(×) (6)形成Cl2分子时，p轨道的重叠方式为。(×) 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 A　[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概率大，D项错。] 3．氮气分子中的共价键成键情况如图所示： 氮气分子的N≡N中含有________个σ键，________个π键。 答案　1　2 学习任务一　认识共价键的特征 共价键是由键合原子双方各提供自旋方式相反的未成对价电子用以成对，核间电子概率密度大吸引原子核而成的。即共价键形成的本质就是电子云的重叠，电子云重叠越多，分子越稳定。且两个原子的未成对电子，只有自旋相反，才能配对形成一个共价键。不同轨道之间的相互重叠示意图如下所示： 1．根据图示分析为什么共价键有方向性？任何分子中的共价键都有方向性吗？ 提示　如图所示共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，重叠程度越大，形成的共价键越牢固，所以共价键有方向性。不是任何分子中的共价键都有方向性，如H2分子中的共价键没有方向性。 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。 1．共价键的特征 (1)饱和性 ①一个原子有几个未成对电子，便和几个自旋状态相反的电子配对成键，形成几个共价键。例如一个N有3个未成对电子，两个N可以形成N≡N共价三键，一个N可与3个氢形成，含有3个共价键。 ②共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。 (2)方向性 ①共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。同种分子(如HX)中成键原子电子云(原子轨道)重叠程度越大，形成的共价键越牢固，分子结构越稳定。如HX的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 ②共价键的方向性决定了分子的立体构型。 2．共价键的存在范围 (1)共价化合物：以共用电子对(形成共价键)形成分子的化合物称为共价化合物。共价化合物的组成粒子(原子)通过共价键结合成分子，因此共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。 (2)非金属单质分子中(稀有气体除外)，如O2、F2、H2、C60等。 (3)部分离子化合物中，如Na2SO4中的SO中存在共价键，NaOH中的OH－中存在共价键，NH4Cl中的NH中存在共价键。 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轨道的形状 A．①②　 B．①③　　　 C．②③　 D．③④ D　[S原子的价电子排布式是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的两个p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是由p轨道的伸展方向决定的。] 2．下列说法正确的是(　　) A．所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性 B．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数 C．基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键 D．1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性决定的 D　[只有2个s原子轨道重叠形成的共价键没有方向性，其他原子轨道重叠形成的共价键都有方向性，故A不正确；非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子最外层的未成对电子数，不能说一定等于该元素原子的价电子数，故B不正确；在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道中的1个电子激发到2p空轨道，这样形成了4个未成对电子，C不正确；N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子，1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3，此时共价键饱和，D正确。] 学习任务二　σ键与π键的比较 阅读教材P38～39内容，观察乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答有关问题。 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？ 提示　单键都是σ键，共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。乙烷分子由7个σ键组成；乙烯分子由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子由3个σ键和2个π键组成。 2．乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？ 提示　乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂。 键的类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 两个原子的成键轨道沿着键轴的方向以“头碰头”的方式重叠 两个原子的成键轨道以“肩并肩”的方式重叠 原子轨道重叠部位 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 示意图 1．下列关于σ键与π键的说法正确的是(　　) A．σ键是以“头碰头”方式形成的共价键，π键是以“肩并肩”方式形成的共价键 B．描述的是π键的形成过程 C．原子轨道以“头碰头”方式相互重叠比以“肩并肩”方式相互重叠的程度小，所以σ键比π键活泼 D．可以表示N2分子中σ键和π键存在的情况 A　[B项中描述的是“头碰头”方式的相互重叠，所以形成的是σ键；σ键的相互重叠程度大于π键，所以σ键更稳定，C项错误；考虑到σ键和π键的相互重叠方式，中间位置形成的是σ键，其他位置形成的是π键，D项错误。] 2．s－p σ键与p－p σ键的区别在于(　　) A．前者是电子云的重叠，后者没有电子云的重叠 B．前者有K层电子云成键，后者肯定无K层电子云成键 C．前者是电子云“头碰头”重叠，后者是电子云“肩并肩”重叠 D．前者是电子云“肩并肩”重叠，后者是电子云“头碰头”重叠 B　[凡是σ键，都是电子云“头碰头”的重叠。s－p σ键是由s能级的电子云(“球形”)与p能级的电子云(“哑铃形”)以“头碰头”重叠而成键的。由于K层不存在p能级，故p－p σ键不可能有K层电子云成键。] [易错警示]　对于σ键和π键应特别注意的问题 (1)s轨道与s轨道形成σ键时，电子并不是只在两核间运动，只是电子在两核间出现的概率大。 (2)因s轨道是球形的，故s轨道与s轨道形成σ键时，无方向性。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。 (3)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。 根据共价键的成键特点，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： 　 提示　①s－s　σ键　H2　②s－p　σ键　HCl　③p－p　σ键　Cl2　④pz－pz　π键　N2　⑤py－py　π键　N2 　(1)σ键呈轴对称，以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不破坏σ键的结构。 (2)π键呈镜面对称，以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。 (3)同种元素形成的共价键是非极性共价键，不同元素形成的共价键是极性共价键。 学科网（北京）股份有限公司 $$