2.1.1 共价键 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 共价键 人教版选择性必修2 第二章 分子结构与性质 第1课时 共价键 你能用电子式表示H2、Cl2、HCl的形成过程吗？ 为什么难形成H3、Cl3、H2Cl等分子？ 共用电子对 H + Cl H Cl Cl + Cl Cl Cl H H + H H 共价键具有饱和性 温故知新 共价键理论能解释原子如何形成分子以及共价键的饱和性，下面我们将以原子轨道重叠的方式进一步学习共价键。 从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质、 σ键和π键的区别 【学习目标】 1、认识原子间通过原子轨道的重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性、方向性。 2、知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型。 3、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 【重点难点】 从N2、H2O、CH4、NH3的电子式分析共价键的饱和性？ + N N N N ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2s 2p 4H + C H C H H H ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p ↑ 1s 3H + N H N H H ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2s 2p ↑ 1s O + O 2H H H ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p ↑ 1s 共价键的饱和性决定了分子的组成。 思考与讨论 一、共价键的特征 1、饱和性 按照共用电子对理论， 一个原子有几个未成对电子，可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”;如果原子没有未成对电子，则不能形成共价键。 H2 He O2 Ne H:H O O N2 N N ↑ 1s ↓↑ ↓↑ 2s 2p ↓↑ 2s 2p ↑ ↑ ↓↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ 1s ↓↑ ↓↑ 2s 2p ↓↑ ↓↑ 共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。 2、方向性 电子所在的原子轨道都具有一定的形状，成键原子的电子云尽可能达到最大重叠必须沿一定方向交盖，所以共价键有方向性。 CH4 NH3 H2O CO2 正四面体形 三角锥形 V形 直线形 共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。 两个原子共用电子，意味着两个原子的距离足够近使其原子轨道在核间出现了重叠，电子在重叠区域出现的概率增大。由于s、p等原子轨道的形状是不一样的，它们如何才能发生有效的重叠呢？ H H H H H H 原子轨道相互重叠 形成氢分子中的共价键 （H-H） s s s-s σ键 氢分子形成共价键示意图 未 成 对 电 子 的 原 子 轨 道 相 互 靠 拢 头碰头 无方向性 思考与讨论 1s1 ↓ 1s1 ↓ s轨道呈球形对称，s-s轨道重叠时没有方向性。 H原子只有一个未成对电子，一旦配对，就不能再与其它原子结合了。 两个氢原子电子自旋方向相反，当它们相互靠近到一定距离时，两个1s原子轨道发生重叠，核间形成一个电子概率密度较大的区域。体系能量降低，形成氢分子。 1s1 3p5 H Cl 原子轨道相互重叠 形成氯化氢分子中的共价键 （Cl-H） s p HCl分子中共价键的形成 s-p σ键 氯化氢分子形成共价键示意图 未 成 对 电 子 的 原 子 轨 道 相 互 靠 拢 头碰头 有方向性 ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ 1s 2s 2p 3s 3p s轨道呈球形对称，p轨道呈哑铃形，只有当沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠，才能实现原子轨道最大重叠。 3p5 3p5 Cl Cl 原子轨道相互重叠 形成氯分子中的共价键 （Cl-Cl） p p Cl2分子中共价键的形成 p-p σ键 氯气分子形成共价键示意图 未 成 对 电 子 的 原 子 轨 道 相 互 靠 拢 头碰头 有方向性 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ 1s 2s 2p 3s 3p 两个3p轨道沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠，形成p—p σ键。 回顾σ键的形成过程 二、共价键的类型 1、σ键 （1）概念：成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。 （2）类型：根据成键时，原子轨道的不同，σ键可分为s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。 （3）特征 ①轴对称，可绕轴旋转 ，旋转时并不破坏σ键的结构。 ②形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性，不易断裂。 ③共价单键均为σ键。 原子轨道相互重叠 p p p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。 p-p π键 肩并肩 有方向性 2、π键 （1）概念：成键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键，主要类型为p-p π键。 （2）特征 ①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。 ②强度小：形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，π键没有σ键牢固，较易断裂。 ③不能旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。 哪些共价键是σ键，哪些共价键是π键呢？ 共价单键是σ键。 共价双键由一个σ键和一个π键构成。 共价三键由一个σ键和两个π键构成。 1 2 3 思考与讨论 σ键和π键的比较 总结 键的类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 原子轨道重叠程度 对称类型 键的强度 旋转情况 成键情况 “头碰头” “肩并肩” 大 小 轴对称 镜面对称 键的强度大，键牢固 键的强度小，易断裂 单键可以绕键轴任意旋转，不破坏σ键 不能旋转，否则破坏π键 单键都是σ键，双键含一个σ键和一个π键，三键含一个σ键和二个π键 1、观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？ 乙烷 乙烯 乙炔 ①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键，所以乙烷中含有7个σ键； ②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键，即含有5个σ键和1个π键； ③乙炔中含有1个三键和2个C-H键，即含有3个σ键和2个π键； 探究活动 乙烯分子：每个碳原子s轨道、2个p轨道（sp2杂化轨道）分别与2个氢原子、另一个碳原子形成3个σ键，共5个σ键；每个碳原子p轨道均有一个未成对电子，两个p轨道以“肩并肩"相互重叠，形成π键。 乙炔分子：每个碳原子s轨道、1个p轨道分别（sp杂化轨道）与1个氢原子、另一个碳原子形成2个σ键，共3个σ键；碳原子中另外两个p轨道与碳原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠，形成两个π键。 2、解释乙烯分子中π键是如何形成的，预测乙炔分子中π键是如何形成的？ 3、钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从元素的电负性差别来理解吗？讨论后请填写下表： 元素 Na Cl H Cl C O 电负性 电负性之差 （绝对值 ） 结论：当元素的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是____________键；而____________键是元素电负性相差不大的原子之间形成的化学键。 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5 2.1 0.9 1.0 离子 共价 用原子轨道重叠来解释N2的共价键的形成过程。 思考与讨论 x y z x y z N2中共价三键的形成过程 σ键 “头碰头” “肩并肩” π键 “肩并肩” π键 N≡N z z y y x π π σ 共价键 本质：原子之间通过共用电子对（或原子轨道重叠）形成共价键 特征：具有方向性和饱和性 成键方式 σ键 原子轨道“头碰头”重叠，电子云呈轴对称 π键 原子轨道“肩并肩”重叠，电子云呈镜面对称 共价三键——1个σ键、2个π键 共价单键——1个σ键 共价双键——1个σ键、1个π键 一般规律 特征 特征 课堂小结 判断正误 1、形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定。（ ） 2、共价键的饱和性是由成键原子的未成键电子数决定的。（ ） 3、共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系。（ ） 4、共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的。（ ） 5、原子轨道在空间都具有方向性。（ ） 【课堂练习1】 下列关于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键是化学反应的积极参与者 B、当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键 C、有些原子在与其它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 D 提示：稀有气体的单质分子中不含化学键；多原子分子中一定含有σ键，可能含有π键。 【课堂练习2】 下列说法正确的是(　　)。 A、π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的 B、σ键的电子云图形是镜面对称的,而π键的电子云图形是轴对称的 C、一般 键比 键重叠程度大，形成的共价键强 D、气体单质中，一定有 键，可能有 键 C 【课堂练习3】 A、电负性： <m></m> B、S2Cl2为含有极性键和非极性键的分子 C、S2Br2 与 S2Cl2>结构相似，都含有 <m></m> 键和 <m></m> 键 D、S2Cl2 与H2O反应的化学方程式可能为 <m> 二氯化二硫(S2Cl2) 是广泛用于橡胶工业的硫化剂，其分子结构如图所示。常温下 S2Cl2是种橙黄色的液体，遇水易水解，并产生能使品红褪色的气体。下列说法<zzd>错误</zzd>的是( @63@ )。 C 【课堂练习4】 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$