2.1共价键 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 共价键 第1课时 共价键的形成与特征 第二章 分子结构与性质 1 学习目标 1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、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。 3. 结合原子轨道的伸展方向，了解共价键具有饱和性和方向性。 新课引入 π键是什么样的化学键，它又是怎么形成的呢？ 防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害， 是因为它所含的有效成分的分子中含有π键， 阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。 防晒霜为何能防晒呢？ 化学键分类 离子键 共价键 化学键：相邻原子之间强烈的相互作用。 H + Cl → H Cl 一、共价键的特征 【思考】为什么只能有H2、HCl、Cl2，不可能有H3、H2Cl和Cl3 ？ H · H · H2 H ↑ 1s H ↓ 1s Cl 3p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ 3s Cl 3p ↑↓ ↑↓ ↓ ↑↓ 3s Cl2 一个原子有几个____________，便和几个_______________电子配对成键， 形成几对共用电子对，这就是共价键的_______。 未成对电子 自旋状态相反的 1.电子配对原理 饱和性 共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。 ·· Cl ·· ·· · H · ·· Cl ·· ·· · Cl · ·· ·· ·· 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。 在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率______，体系的能量下降也就______，所形成的共价键就越______，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率______的方向形成，所以共价键具有_________。 一、共价键的特征 2.最大重叠原理 s 越大 牢固 最大 方向性 越多 共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。 课堂检测 1.正误判断 (1)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的 (2)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系 (3)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的 2.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 √ √ √ C 二、共价键的类型 【思考1】如何利用原子轨道更进一步表示H2中共价键的形成？ 1.H—H共价键的形成 H H H H 两个s轨道重叠 电子出现在核间的概率增大 ↑ 1s ↓ 1s 二、共价键的类型 【思考2】如何利用原子轨道更进一步表示HCl中共价键的形成？ 2.H—Cl共价键的形成 H H—Cl Cl 3p ↑↓ ↑↓ ↓ ↑↓ 3s ↑ 1s s−p轨道重叠 电子出现在核间的概率增大 二、共价键的类型 【思考3】如何利用原子轨道更进一步表示Cl2中共价键的形成？ 3.Cl—Cl共价键的形成 Cl—Cl Cl 3p ↑↓ ↑↓ ↓ ↑↓ 3s p−p轨道重叠 电子出现在核间的概率增大 3p ↑↓ ↑↓ ↓ ↑↓ 3s Cl 二、共价键的类型 【归纳总结】上述三类原子轨道重叠形成共价键的特点。 形成 由两个原子的s轨道或p轨道“_______”重叠形成，形成_____。 类 型 s−s型   s−p型   p−p型   特征 以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形______，这种特征称为________。 头碰头 σ键 不变 轴对称 二、共价键的类型 N N N N + → 【思考4】用电子式表示N2的形成过程。N之间共形成几对共用电子对？ 【思考5】2p轨道有几个伸展方向？形成N2化学键的原子轨道都是“头碰头”重叠吗？ 3个 不能 【思考6】观看N2中氮氮三键形成的过程，判断氮氮三键是否都是σ键？ 只有1个是σ键 “肩并肩”重叠 形成 π 键 二、共价键的类型 4.p—p π键的形成 【归纳总结】上述原子轨道重叠形成共价键的特点。 特征 π键的电子云具有__________性，π键______旋转； 形成π键的轨道重叠程度_____，稳定性比σ键____，较易_____。 镜面对称 不能 差 断裂 较小 二、共价键的类型 【思考8】为什么先形成σ键而不是π键？ σ键更稳定，能单独存在，可存在于任何含共价键的分子或离子中； π键不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于共价双键和共价三键中； 【思考7】氮氮三键中含有几个σ键，几个π键？ 头碰头，p−p σ键 肩并肩，p−p π键 肩并肩，p−p π键 共价单键为____键；共价双键中有一个____键、一个____键； 共价三键由一个_____键和两个______键组成。 三、判断σ键、π键的一般规律 σ σ π σ π (1)乙烷中有__个σ键，乙烯、乙炔中σ键与π键的个数之比分别为_____、____。 (2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？ 乙烯和乙炔均含有π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。 7 3∶2 5∶1 乙烷 乙烯 乙炔 【例1】观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。 键类型 σ键 π键 常见类型 原子轨道重叠方式 键的特征 原子轨道重叠程度 键的稳定性 成键规律判断 s−s 、s−p、p−p p−p “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠 轴对称，可旋转 镜面对称，不可旋转 大 小 单键：σ键；双键：1个σ键、1个π键； 三键：1个σ键、2个π键 三、判断σ键、π键的一般规律 【归纳总结】σ键与π键的比较： 强 弱 课堂检测 1.下列说法不正确的是(　　) 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.在气体单质中，一定有σ键，可能有π键 C.两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键 D.BF3分子中原子的最外层电子数不全是8 E.P与Cl形成能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷 2.(1)1 mol丙酮( )分子中含有σ键的数目为______。 (2)有机物(HOOCCH=CHC≡N)分子中含有___个σ键和___个π键。  B 9NA 9 4 (3)在N2F2分子中，所有原子均满足8电子稳定结构，则该分子中两个N原子间的共价键组成为____个σ键和____个π键。  (4) P4S3分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8个电子的稳定结构。则一个P4S3分子中含有____个共价键。 3.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2， ⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。 (填序号) (1)只有σ键的是_____________ ；既有σ键又有π键的是__________。  (2)含有s−s型σ键的是_______。 (3)含有s−p型σ键的是______________。  (4)含有p−p型σ键的是__________________。  1 1 课堂检测 9 ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ ①③⑤⑥⑧⑨ ②④⑤⑥⑧⑨ 第一节 共价键 第2课时 键参数 第二章 分子结构与性质 18 学习目标 1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。 2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。 3. 理解分子的性质与键参数的关系,培养证据推理与模型认知的核心素养。 1.HCl、HBr和HI均为共价单键，为什么稳定性存在一定的差异呢? 2. CO2和H2O都是三原子分子，为什么CO2分子是直线形结构，而H2O分子是V形结构呢？ 新课引入 卤化氢 HCl HBr HI 在1 000 ℃分解的百分数/% 0.0014 0.5 33 105° H2O V形(角形) 180° CO2 直线形 键能是指气态分子中_______化学键解离成气态原子所______的能量，单位是__________。键能通常是298.15 K(25 ℃)、101 kPa条件下的标准值，可通过实验测定，更多的却是推算获得的，键能数据是平均值。  一、键能 1 mol 吸收 kJ·mol−1 1.概念 2.意义 键能越大，共价键越牢固， 分子越稳定。 共价键 键能(kJ·mol−1) H−CH3 → ·CH3 +H· 439.3 H−CH2· → ·CH2· +H· 442.0 H−CH· → ·CH· +H· 442.0 H−C· → ·C· + H· 338.6 · · · · · · = 415.5 kJ·mol−1 C−H 键键能平均值： 一、键能 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键 键能 (kJ·mol−1 ) F−F 157 H−F 568 N−O 176 C−C 347.7 N−N 193 Cl−Cl 242.7 H−Cl 431.8 N=O 607 C=C 615 N=N 418 Br−Br 193.7 H−Br 366 O−O 142 C≡C 812 N≡N 946 I−I 152.7 H−I 298.7 O=O 497.3 【思考1】观察下表，找出规律(从成键个数，成键原子的半径分析)。 规律1：形成共价键的原子的原子半径越大，键能越小。 规律2：成键原子相同，单键的键能<双键的键能<三键的键能 3.应用 (1)定量衡量共价键强弱 键能越大，气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量越多， 共价键越________。 (2)判断分子的稳定性 一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越________。 (3)利用键能估算化学反应热效应 ΔH=________的总键能−________的总键能。 一、键能 牢固 稳定 反应物 生成物 防晒霜的防晒原理 波长为 300 nm 的紫外光的光子所具有的能量约为 399 kJ·mol-1，这一能量比蛋白质分子中重要的化学键C一C键、C-N 键和C—S 键的键能都大。因此，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子。 防晒霜之所以能有效地减轻紫外光对人体的伤害，其原因之一是它的有效成分的分子中含有π键。这些分子中的π键的电子在吸收紫外光后被激发，从而能阻挡部分紫外光。 一、键能 一、键能 【思考2】1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(g)反应，分别形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明HCl和HBr哪个更容易发生热分解生成相应的单质？哪个更易与H2反应？ 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键 键能 (kJ·mol−1 ) H−H 436 H−F 568 F−F 157 H−Cl 431.8 Cl−Cl 242.7 H−Br 366 Br−Br 193.7 H−I 298.7 I−I 152.7 同类型反应，放出热量越多，反应物越易反应，生成物越稳定。 H2 + Cl2 = 2HCl ΔH=436.0 kJ·mol−1 + 242.7 kJ·mol−1 −2×431.8 kJ·mol−1 = −184.9 kJ/mol H2 + Br2 = 2HBr ΔH=436.0 kJ·mol−1 + 193.7 kJ·mol−1 −2×366 kJ·mol−1 = −102.3 kJ/mol 一、键能 【思考3】N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解？ N−H、O−H、H−F的键能依次增大，分子的稳定性增强，故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键 键能 (kJ·mol−1 ) H−H 436 H−N 390.8 N≡N 946 H−O 462.8 O=O 497.3 H−F 568 F−F 157 N≡N、O=O、F−F的键能依次减小、共价键越来越容易断裂，分子的稳定性减弱，故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。 一、键能 【思考4】如何利用这些数据说明氮气不易加成，乙烯、乙炔容易加成？ 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键 键能 (kJ·mol−1 ) C−C 347.7 N−N 193 C=C 615 N=N 418 C≡C 812 N≡N 946 说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应， 而N2分子中N≡N中π键非常牢固，所以氮气分子不易发生加成反应。 N≡N的键能大于N−N的键能的三倍，N=N的键能大于N−N的键能的两倍； C≡C的键能小于C−C的键能的三倍，C=C的键能小于C−C的键能的两倍。 构成化学键的两个原子的_______。因此原子半径决定共价键的键长， 原子半径越小，共价键的键长越____。 二、键长 核间距 短 1.概念 单位：pm (1 pm = 10−12 m) 分子中的原子始终处于不断振动之中，键长 只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。 二、键长 2.应用 同种类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越小。 成键原子相同的共价键的键长：单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长 一般地，键长越短，键能越大，共价键越牢固，由此形成的分子越稳定。 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键长 (pm) 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键长 (pm) C−H 413.4 109 C−C 347.7 154 N−H 390.8 101 C=C 615 133 O−H 462.8 96 C≡C 812 120 二、键长 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键长 (pm) 键 键能 (kJ·mol−1 ) 键长 (pm) F−F 157 176 C−H 413.4 109 Cl−Cl 242.7 141 N−H 390.8 101 C−Cl 328 198 O−H 462.8 96 【思考3】为什么F−F的键长比Cl−Cl的键长短，但键能却比Cl−Cl的键能小？ 氟原子的半径很小，因而F−F的键长更短，成键时核间距小，原子之间的排斥力大，因此键能比Cl−Cl的键能小。 【思考2】沸点：H2O > NH3 > CH4，与其键能、键长有关吗？ 无关， H2O、NH3分子间有氢键，且H2O分子间氢键数目更多。 【思考1】为什么CH4是正四面体形结构，而CH3Cl是四面体形？ C−H和C−Cl的键长不相等。 三、键角 在多原子分子中，两个______________之间的夹角。 1.概念 CH4 正四面体 109°28′ 相邻共价键 180° CO2 直线形 104.5° H2O V形 107.3° NH3三角锥形 键长、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______性。 键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 2.应用 方向 三、键角 不同，P—P之间的夹角为60°；C—H之间的夹角为109°28'。 【思考】白磷和甲烷均为正四面体结构，它们的键角是否相同，为什么？ 课堂检测 1.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是(　　) A. B—F是非极性共价键 B.任意两个键的夹角为120° C.三个B—F的键能相同 D.三个B—F的键长相等 2.下列有关说法不正确的是(　　) A.CH4、NH3、CO2分子中的键角依次增大 B.HCl、HBr、HI分子中的键长依次增大 C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小 D.H2O、PH3、SiH4分子的稳定性依次减弱 B A 键能 键长 键角 分子的稳定性 分子的立体结构 分子的性质 决定 归纳总结 决定 决定 $$