专题3.3.1 共价键的形成及类型（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修2（苏教版2019）

第三单元 共价键　共价晶体 学习目标 1.认识共价键的本质。结合常见的共价分子的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。 2.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。 3.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;知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键。共价键的键能可以用来描述键的强弱。 4.借助共价晶体模型认识晶体的结构特点。 重点难点 重点 1.不同类型的共价键对物质化学性质的影响。 2.共价键的键能及影响因素与反应中能量变化的关系。 3.常见共价晶体的微观结构。 难点 1.不同类型的共价键。 2.共价晶体的微观结构。 第1课时　共价键的形成及类型 目录 新知探究(一)——共价键的形成 新知探究(二)——共价键的类型 课时跟踪检测 5 共价键的形成 新知探究(一) 1.共价键 通常情况下, 相近的原子之间通过 形成共价键。 2.共价键形成过程(以氢分子的形成为例) 吸引电子能力 共用电子对 (1)当两个氢原子相互接近时,若两个氢原子核外电子的自旋方向 _____,它们接近到一定距离时,两个1s轨道发生重叠,电子在两原子核间出现的机会较大。随着核间距的减小,核间电子出现的机会增大,体系的能量逐渐下降,达到 状态。 (2)若两个氢原子核外电子的自旋方向相同,当它们相互接近时,原子间总是排斥作用占主导地位。所以两个带有自旋方向 的电子的氢原子不可能形成氢分子。 相反 能量最低 相同 3.共价键的本质 当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋方向 的未成对电子形成共用电子对,两原子核间的电子云密度增加,体系的能量降低。 相反 4.共价键的特征 (1)饱和性:成键原子有几个未成对电子,通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键,每个原子形成共价键的数目是一定的。 (2)方向性:两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键,原子轨道重叠越多,共价键越牢固。 [微点拨]　s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性。共价键的方向性决定了分子的空间结构。 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (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对电子数决定的。 ( ) (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。 ( ) [题点多维训练] √ √ √ √ × 2.原子间形成分子时,决定各原子相互结合的数量关系的是 (　　) A.共价键的方向性 B.共价键的饱和性 C.共价键原子的大小 D.共价键的稳定性 √ 解析:原子间形成分子时,共价键的方向性决定了分子的空间结构,饱和性决定了分子中原子的数量关系,所以决定各原子相互结合的数量关系的是共价键的饱和性。 3.下列说法正确的是 (　　) A.Cl2是双原子分子,H2S是三原子分子,这是由共价键的方向性决定的 B.H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的 C.并非所有的共价键都有方向性 D.两原子轨道发生重叠后,电子在两核间出现的概率减小 √ 解析:Cl2是双原子分子,H2S是三原子分子,这是由共价键的饱和性决定的,A不正确;共价键的方向性决定分子的空间结构,B不正确;氢气中的共价键没有方向性,C正确;两原子轨道发生重叠后,电子在两核间出现的概率增大,D不正确。 4.下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是 (　　) A.H2S和Na2O2 B.H2O2和CaF2 C.NH3和N2 D.HNO3和NaCl 解析:A项,Na2O2中既有离子键又有O—O共价键,不符合题意;B项,CaF2中只有离子键,不符合题意;D项,NaCl中只有离子键,不符合题意。 √ 共价键的类型 新知探究(二) 1.σ键和π键 (1)分类依据:成键原子的原子轨道重叠方式。 (2)σ键和π键的比较 键类型 σ键 π键 成键示意图 (常见类型) 原子轨道重叠 方式 沿核间连线方向以 “ ”的方式重叠 沿核间连线两侧以 “ ”的方式重叠 原子轨道重叠 部位 两原子核连线之间 核间连线上方和下方 原子轨道重叠 程度 大 小 键的强度 较大 较小 头碰头 肩并肩 续表 (3)几种分子的成键方式 ①N2中含有1个σ键和2个π键,结构式为 。 ②乙烷分子中碳原子与碳原子之间形成1个σ键,乙烯分子中碳原子与碳原子之间形成1个σ键和1个π键,乙炔分子中碳原子与碳原子之间形成1个σ键和2个π键。 N≡N ③有机化合物中,碳原子与碳原子之间形成σ键比π键 ,在化学反应中,π键容易断裂。 ④苯分子中,每个碳原子都分别与1个氢原子、2个碳原子形成σ键,同时,每个碳原子各有一个垂直于分子平面的 轨道,形成了一个以6个碳原子为中心的π键。 [微点拨]　共价单键一定是σ键,双键中一个是σ键,一个是π键,三键中一个是σ键,另两个是π键。 牢固 p 2.极性键和非极性键 (1)极性键和非极性键比较 类型 形成元素 共用电子对偏移 原子电性 非极 性键 元素 两原子电负性相同,共用电子对_______ 两原子都不显电性 极性键 元素 共用电子对偏向电负性_____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 同种 不偏移 不同种 较大 (2)极性键的强弱 ①在极性共价键中,成键原子吸引电子能力的差别越大,共用电子对的偏移程度越大,共价键的极性 。 ②通常可以根据元素的 来判断键的极性强弱。 越强 电负性差值 3.配位键 (1)定义:由一个原子提供 与另一个有 可接受电子的原子形成共价键。 (2)表示 常用“→”表示配位键,箭头指向 的原子。 如N的结构式为[ ]+,在N中,4个N—H键是完全相同的。 孤电子对 空轨道 接受孤电子对 应用化学 观察如图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构,并回答下列问题。 1.它们的分子中分别由几个σ键和几个π键构成? 提示:乙烷:7个σ键;乙烯:5个σ键和1个π键;乙炔:3个σ键和2个π键。 2.乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼? 提示:乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含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键较稳定,不易断裂。 3.根据乙烷的结构,说明分子中含有的极性键和非极性键? 提示:分子中氢原子与碳原子之间的共价键为极性键,碳原子与碳原子之间的共价键为非极性键。 1.下列关于σ键和π键的说法中错误的是 (　　) A.s⁃s σ键与s⁃p σ键的电子云形状的对称性相同 B.所有的σ键的强度都比π键的大 C.H原子只能形成σ键而O原子可以形成σ键和π键 D.在 H2O2 中只有σ键没有π键 [题点多维训练] √ 解析:虽然s能级电子云是球形,p能级电子云是哑铃形,但s⁃s σ键与s⁃p σ键的对称性相同,均为轴对称,A正确;在N2中,σ键的强度比π键的小,B错误;氢原子的s轨道只能形成“头碰头”的σ键,氧原子的p轨道可以形成“头碰头”的σ键和“肩并肩”的π键,C正确;H2O2分子中只有单键,则只有σ键没有π键,D正确。 √ 2.下列分子中既含有σ键又含有π键的是 (　　) A.CH4 B.NH3 C.CO2 D.F2 解析:CO2分子中含有碳氧双键,双键中既含有σ键又含有π键,而CH4、NH3、F2中只含有σ键。 √ 3.下列微粒:①H3O+、②N、③CH3COO-、④NH3、⑤CH4中含有配位键的是(　　) A.①② B.①③ C.④⑤ D.②④ 解析:①H3O+中,H+提供空轨道,O原子提供孤电子对形成配位键;②N中H+提供空轨道,N原子提供孤电子对形成配位键;③CH3COO-中没有提供空轨道的微粒,没有形成配位键;④NH3中没有提供空轨道的微粒,没有形成配位键;⑤CH4中没有提供空轨道的微粒,没有形成配位键。 4.现有以下物质:①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4　⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2 按要求回答下列问题(填序号): (1)只含有极性键的是　　　;只含有非极性键的是　　　　;既含有极性键,又含有非极性键的是　　　　。  解析:①中H—F键、③中H—O键属于极性键;②中Cl—Cl键、④中N≡N键、⑦中H—H键属于非极性键;⑤中C—H键属于极性键,C== C键属于非极性键,⑥中C—H键属于极性键,C—C键属于非极性键,⑧中H—O键属于极性键,O—O键属于非极性键。 ①③ ②④⑦ ⑤⑥⑧ (2)只含有σ键的是　　 　　　;既含有σ键又含有π键的是　　　。  (3)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是　　。  (4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是　　　 　　。  解析:②中Cl—Cl键、④中N≡N键、⑤中C==C键、⑥中C—C键、⑧中O—O键都含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键。 ①②③⑥⑦⑧ ④⑤ ⑦ ②④⑤⑥⑧ 课时跟踪检测 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 √ 12 1.下列关于共价键的说法错误的是 (　　) A.共价键是原子间通过共用电子对形成的 B.形成共价键的原子电负性相同或相差不大 C.一般情况下,一个原子有几个未成对电子,就会和几个自旋方向相反的未成对电子成键 D.共价键不属于电性作用 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 12 解析:共价键是吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成的,A、B项正确;根据共价键的饱和性,一个原子有几个未成对电子,就会和几个自旋方向相反的未成对电子成键,C项正确;形成共价键时,原子核对共用电子对有吸引作用,同时原子核与原子核之间、电子与电子之间存在排斥作用,即共价键属于电性作用,D项错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 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,其共价键数目一定等于该元素原子的外围电子数 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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:只有2个s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,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外围电子数,B不正确;在形成CH4分子的过程中,形成了4个共价键,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。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 3.下列说法正确的是 (　　) A.p轨道之间以“肩并肩”方式重叠可形成σ键 B.p轨道之间以“头碰头”方式重叠可形成π键 C.s轨道和p轨道以“头碰头”方式重叠可形成σ键 D.共价键是由两个原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的 解析:A项,应形成π键;B项,应形成σ键;C项,“头碰头”重叠即形成σ键;D项,形成共价键的两个原子轨道既可“肩并肩”重叠又可“头碰头”重叠。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 4.丁烯二酸(HOOCCH CHCOOH)分子结构中含有σ键、π键的个数分别是(　　) A.4个σ键,1个π键 B.11个σ键,3个π键 C.4个σ键,3个π键 D.9个σ键,5个π键 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:分子中含有1个C==C键,2个C==O键、2个C—H键、2个C—O键、2个C—C键、2个O—H键,其中C==C键、C==O键含有1个σ键、1个π键,其他都为σ键,则分子中含有11个σ键、3个π键。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 5.共价键:①H—H键、②H—F键、③H—O键、④N—H键、 ⑤P—H键中,键的极性由弱到强的顺序正确的是 (　　) A.①②③④⑤ B.⑤④③②① C.①⑤④③② D.②③④⑤① 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:元素周期表中,同一周期的主族元素原子,从左到右吸引电子的能力逐渐增强,题中涉及的元素原子吸引电子的能力由弱到强的顺序是N、O、F;同一主族从上到下,元素原子半径逐渐增大,吸引电子的能力逐渐减弱,故吸引电子的能力N>P;H—H键是由吸引电子能力相同的同种原子形成的非极性键。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 6.下列物质的分子中既有σ键又有π键,并含有非极性键的是 (　　) ①NH3　②N2　③H2O　④HCl　⑤C2H4　⑥C2H2 A.②⑤⑥ B.①②⑤⑥ C.②③④ D.②④⑥ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:①NH3中存在H—N键,只有σ键,故错误;②N2的结构式为N≡N,含有σ键和π键,N与N之间为非极性键,故正确;③H2O中只存在H—O键,即只有σ键,故错误;④HCl的结构式为H—Cl,只存在σ键,故错误;⑤C2H4中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价双键,含有σ键和π键,C与C之间为非极性键,故正确;⑥C2H2中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价三键,所以含有σ键和π键,C与C之间为非极性键,故正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 7.下列说法错误的是 (　　) A.形成配位键的条件是成键原子一方有空轨道,另一方有孤电子对 B.配位键是一种特殊的共价键 C.N、H3O+中都含有配位键 D.共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 解析:配位键成键原子一方有孤电子对,另一方有空轨道,A项正确;N、H3O+中都含有配位键,C项正确;形成共价键的成键原子一般具有未成对电子,当共价键是配位键时,成键原子不必有未成对电子,B项正确,D项错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 8.下列分子或离子中,能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是 (　) ①H2O　②NH3　③F-　④CN-　⑤CO A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④⑤ 解析:能与某些金属离子形成配位键应为含有孤电子对的阴离子或分子,五种微粒的结构中都含有孤电子对。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 9.下列关于丙醇(CH3CH2CH2OH)分子的说法正确的是 (　　) A.分子中共含有8个极性键 B.分子中含有配位键 C.分子中只含σ键 D.分子中含有1个π键 解析:1个丙醇(CH3CH2CH2OH)分子中共含有9个极性键,A项错误;分子中不含有配位键,B项错误;分子中只有单键,所以只有σ键,C项正确,D项错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 10.(2024·唐山一中阶段练习)N2的结构可以表示为 ,CO的结构可以表示为 ,其中椭圆框表示π键,·表示对应原子提供的电子。下列说法错误的是(　　) A.N2分子与CO分子中都含σ键和π键 B.N2分子与CO分子中的π键不完全相同 C.电负性:C<O D.N2分子中含有2个π键,CO分子中含有1个π键 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:从题中可以看出,N2分子与CO分子均含有1个σ键和2个π键,A项正确,D项错误;N2分子中的π键是由每个氮原子各提供一个p电子以“肩并肩”的方式形成的,而CO分子中的一个π键是由O原子单方面提供电子对形成的,B项正确;同一周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,故电负性:C<O,C项正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 11.分析下列化学式中画横线的元素,选出符合要求的物质填空。 A.NH3　B.H2O　C.HCl D.CH4　E.C2H6　F.N2 (1)所有的外围电子都参与形成共价键的是 。(填字母,下同)。 (2)只有一个外围电子参与形成共价键的是 。 DE C 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)最外层有未参与成键的电子对的是 。 (4)既有σ键又有π键的是 。 解析:NH3中氮原子与3个氢原子形成3个σ键,还有一对未成键电子;H2O中氧原子与2个氢原子形成2个σ键,还有两对未成键电子;HCl中氯原子与1个氢原子形成1个σ键,还有三对未成键电子;CH4中碳原子与4个氢原子形成4个σ键,所有外围电子都参与成键;C2H6中碳原子分别与3个氢原子及另1个碳原子形成4个σ键,所有外围电子都参与成键;N2中1个氮原子与另1个氮原子形成1个σ键、2个π键,还有一对未成键电子。 ABCF F 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 3 12.下面是A~G七种元素的电子排布: 　　　 A B C D E F G K 1 2 2 2 2 2 2 L   4 5 6 8 8 8 M         1 3 7 试根据由上述元素构成的物质的化学式回答下列问题。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (1)写出一种常见的由非极性键形成的双原子分子:　　　　　　 　　　。  解析:根据各原子的电子排布可推知:A为H、B为C、C为N、D为O、E为Na、F为Al、G为Cl。(1)由同种非金属元素形成的双原子分子中含有非极性键,有H2、N2、O2、Cl2。 H2(答案合理即可,下同) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)写出一种由极性键形成的双原子分子:　　　　。  解析:根据各原子的电子排布可推知:A为H、B为C、C为N、D为O、E为Na、F为Al、G为Cl。(2)由极性键形成的双原子分子有HCl、CO、NO。 HCl 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)写出一种由极性键形成的三原子分子:　　　。  解析:根据各原子的电子排布可推知:A为H、B为C、C为N、D为O、E为Na、F为Al、G为Cl。(3)由极性键形成的三原子分子有HCN、CO2、N2O、H2O等。 HCN 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (4)写出一种由三种元素形成的既含离子键又含共价键的化合物:　　　 ,其电子式为　 。  解析:根据各原子的电子排布可推知:A为H、B为C、C为N、D为O、E为Na、F为Al、G为Cl。 NaOH Na+[︰︰H]- 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (5)写出一种既含离子键又含非极性键的化合物:　　　　,其电子式为　　　　　　　　　　。  解析:根据各原子的电子排布可推知:A为H、B为C、C为N、D为O、E为Na、F为Al、G为Cl。 Na2O2 Na+[︰︰︰]2-Na+ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 高阶思维训练 13.(2024·福州质量检测)由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化。X不稳定,易分解。下列有关说法正确的是(设NA代表阿伏加德罗常数的值)(　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液 B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍 D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键 √ 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 3 解析:由结构模型可知,T为HCHO,X不稳定,易分解,则X为H2CO3,Y为氧化剂,可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1 mol,B项错误;X分子中含有的σ键个数为5,T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,无非极性键,D项错误。 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 3 14.(2024·宝鸡调研)硝基胍的结构简式如图所示(“→”是配位键,属于σ键)。下列说法正确的是 (　　) A.硝基胍分子中只含极性键,不含非极性键 B.N原子间只能形成σ键 C.硝基胍分子中σ键与π键的个数比是5∶1 D.10.4 g硝基胍中含有0.3NA个π键 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:分子中N—N键为非极性键,A项错误;N原子间可以形成σ键和π键,B项错误;分子中含有4个N—H键、1个C==N键、1个N==O键、2个C—N键、1个N—N键和1个N→O键,σ键与π键的个数比是5∶1,C项正确;硝基胍的分子式为CN4H4O2,相对分子质量为104,10.4 g该物质的物质的量为0.1 mol,含有0.2NA个π键,D项错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 15.回答下列问题: (1)今有A、B两种元素,A的+1价阳离子与B的-2价阴离子的电子层结构与氖相同。 ①用电子式表示A与B两种元素构成的两种化合物分别为　　　　　________________和　　 　　。前者只有　　　键;后者既有　　　键,又有　　 　键。  Na+[︰︰]2-Na+ Na+[︰︰︰]2-Na+ 离子 离子 非极性(或共价) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 ②元素B的气态氢化物的电子式为　　　　　,该分子中的键属于 　　(填“极性”或“非极性”)键,该氢化物与H+形成的键属于　　 。  ③元素A的最高价氧化物对应水化物的电子式为　 　　　　,其中既有　 　键,又有　　 　　　键。  解析:由其离子的电子层结构可判断A+为Na+,为。 H︰︰H 极性 配位键 Na+[︰︰H]- 离子 极性(或共价) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)某有机物的结构式如下所示: 则分子中有　个σ键,　个π键。  解析:除共价单键全部为σ键外,双键中有一个为σ键,另一个为π键;三键中有一个为σ键,另两个为π键,故该有机物分子中σ键总数为7,π键总数为3。 7 3 $$