2.1共价键 课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 1 第一课时 学习目标 1、能从微观角度分析形成共价键的为例、类型，能辨识物质中含有的共价键 2、理解共价键中σ键和π键的区别，建立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 2 第一课时 共价键 复习一、化学键 3 第一课时 共价键 一般是非金属原子之间，因成键原子最外层电子未达到饱和状态，通过形成共用电子对成键。 如：H2、N2、 HCl、H2O、HF 特殊：AlCl3、 (CH3COO)2Pb等 活泼金属（IA、IIA） 活泼非金属（VIA、VIIA） 或NH4+ 或原子团阴离子（OH－、O22－、SO42－等） + 如CsCl、Na2O、MgBr2、KOH、Na2O2等 1、离子键 2、共价键 4 第一课时 共价键 物质 化学键类型 物质 化学键类型 物质 化学键类型 Ar Na2O Na NaOH K2O2 H2O2 NH4Cl I2 非极性键 极性键 离子键 极性键 不存在 化学键 离子键 离子键、 极性键 离子键、 非极性键 极性键、非极性键 金属键 离子键、极性键 H2 HBr CsCl H2O 非极性键 练习1：完成下表 5 第一课时 共价键 复习二、离子化合物和共价化合物： HBr Cl2 H2SO4 N2 CO2 CaCl2 K2S NaOH Na2O2 H2O2 1、离子化合物： 含有离子键的化合物（可能含有共价键） 熔融状态可以导电 2、共价化合物： 只含有共价键的化合物 练习：下列物质属于共价化合物的是： 6 第一课时 共价键 复习三、电子式： 用“ · ”或“ × ”表示原子最外层电子的式子 微粒 H Mg Al C 电子式 微粒 N O Cl Na 电子式 微粒 Na+ Cl－ S2－ 电子式 H· Na· ·Mg· ·Al· · ·C· · · ·N· · · · ·O· · · · · · · Cl· · · · · Na+ [ ]－ · · Cl · · · · · · · · [ ]2－ · · S · · · · 7 第一课时 共价键 练习：写出下列物质的电子式 写出下列物质的结构式（一根短线“—”表示1对共用电子） HBr Cl2 H2O N2 CO2 CaCl2 K2S NaOH Na2O2 H2O2 　　 H—Br H—O—H H—O—O—H Cl—Cl N≡N O＝C＝O 8 第一课时 共价键 思考：H、Cl各有多少个未成电子？有没有H3、H2Cl等分子？ 为什么？ 1H 1s1 1s 3s23p5 17Cl 3s 3p 原子间形成共用电子对 共价键的形成过程：两原子互相接近时，原子轨道发生重叠，自旋相反的未成对电子形成共用电子对 。使体系能量降低，而形成共价健 从电子云 角度理解 9 思与问：会不会存在H3、HCl2、Cl3分子？ 按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键。H 原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2分子，不能形成H3分子，同理，也不可能存在HCl2、Cl3分子。 结论：共价键具有饱和性 第一课时 共价键 一、共价键 1、共价键的特征： ①饱和性 一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键 ②方向性 两个原子轨道重叠越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。成键原子的电子云要达到最大重叠,必须沿一定方向重叠，所以共价键有方向性 形成的共价键数=未成对电子数 11 2、共价键的类型 共价键 按共用电子对是否偏移 按共用电子对数目 极性键 非极性键 单键 双键 三键 按原子轨道的重叠方式 ? H H H H 氢原子形成氢分子的电子云描述 ①s-s σ键 1、 σ键 电子云 共价键类型 靠拢 重叠 成键 靠拢 重叠 成键 HCl分子 1s 3p H Cl 哪种重叠方向才正确呢？ 原子轨道重叠越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。 ✔ 第一种的原子轨道重叠范围更大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。并且由此可知p轨道往往是发生这种重叠时范围才更大，成键才更稳定。但p轨道也有其他重叠方式，后面慢慢说。 HCl分子中共价键的形成 ② s-p σ键 原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，因此2个原子核间的电子云更大，且由于Cl的电负性更大，呈现左小右大的形状。 Cl2分子中共价键的形成 ③ p-p σ键 16 请归纳H-H、H-Cl和Cl-Cl的成键相同点。 原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的σ键。 s-s σ键 s-p σ键 p-p σ键 以两原子核的连线为轴作旋转操作 共价键的电子云形状不变(σ 键不断裂)，称为轴对称。 2、共价键的类型 1、σ 键 “头碰头” 原子轨道的重叠方式： 特征：电子云图形轴对称，能旋转 s-s σ键，如：H-H s-p σ键，如：H-Cl p-p σ键，如：Cl-Cl 种类 形成σ键的原子轨道的重叠程度较大，故σ键较稳定。 σ键的常见类型有(1)s-s, (2)s-p, (3)p-p，请指出下列分子 σ键所属类型： A、HBr B、NH3 C、F2 D、H2 s-p s-p p-p s-s 原子轨道除了以“头碰头”的方式重叠以外，还有没有可能以其他的方式重叠成键？ “肩并肩” 2、π 键 原子轨道的重叠方式： 特征： p-p π键 种类： 电子云由两块组成，镜面对称， 不能旋转 不存在s-s π键，s-p π键！ π键不能单独存在！通常存在于共价双键或共价三键中。 π键不能单独存在!是原子轨道先重叠形成σ键，使得p轨道有机会相互平行靠近，形成π键。 用电子式表示N2的形成过程，并用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程。 ＋ ： ： ： ： N ： N N · · · ： N · · · ： ↑ ↑ ↑ ↑↓ 2s 2p N x y z N的2p轨道 x y z x y z “头碰头” y z x y z “肩并肩” “肩并肩” y z x y z p-p σ键 p-p π键 p-p π键 两原子形成共价键时，先形成σ键，然后才能形成π键。 可以提一提苯分子中的大π键。 共价单键 共价双键 共价三键 三、σ 键和 π 键的判断 σ键 s-s s-p p-p 1个σ键、1个π键 1个σ键、2个π键 注意：分子中存在π键，则一定存在σ键；若存在σ键，则不一定存在π键。 27 【问题与预测P36】 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 7个σ键 5个σ键和1个π键 3个σ键和2个π键 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； σ键 π键 重叠方式 成键类型 对称类型 能否旋转 存在情况 键的强度 “头碰头” “肩并肩” s-s σ键 s-p σ键 p-p σ键 p-p π键 轴对称 镜面对称 能绕轴旋转 不能绕轴旋转 能单独存在 不能单独存在，必须与σ键共存 σ键和π键的强度不同。 在烯烃、炔烃分子中的π键不如σ键强，容易断裂。 注意前提条件“在烯烃、炔烃分子中”，其他分子中不一定，比如N2的π键比Cl2的σ键牢固。 键能、键长与键角 1.键能 概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 单位：kJ•mol-1 平均值 31 某些共价键的键能（kJ·mol－1） 键 键能 键 键能 F－F 157 N－O 176 Cl－Cl 242.7 N＝O 607 Br－Br 193.7 O－O 142 I－I 152.7 O＝O 497.3 C－C 347.7 C－H 413.4 C=C 615 N－H 390.8 C≡C 812 O－H 462.8 思考与讨论： 碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键之间键能关系？ 碳碳单键 ＜碳碳 双键 ＜ 碳碳三键（不存在倍数关系） 键能的判断 键能的应用 a.衡量共价键的强弱 c.估算化学反应的反应热 ΔH=反应物的总键能 — 生成物的总键能 键能越大，共价键越牢固。 b. 判断分子的稳定性。结构相似的分子中，键能越大，分子越稳定。如：HF>HCl>HBr>HI 32 二、键长 1、定义： 构成化学键的两个原子的核间距。 Cl2中Cl-Cl键长 2、影响因素： 一般而言，原子半径越小，共价键的键长越短。 一般而言，键能越大，键长越短，分子越稳定。 3、应用： 三、键角 1、概念 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关 2、意义 小结 $$