第2章 第1节 第1课时 共价键的形成、特征和类型-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套PPT课件（鲁科版）双选

优化探究 第2章　微粒间相互作用与物质性质 第1节　共价键模型 第1课时　共价键的形成、特征和类型 [课程标准要求]　1.了解共价键的形成、本质、特征和分类。2.了解σ键和π键的形成及特点。3.会判断σ键和π键、极性键和非极性键。 任务一　共价键的形成与特征 任务二　共价键的类型 课时作业　巩固提升 任务一　共价键的形成与特征 1.共价键的形成(以氢原子形成氢分子的过程为例)   用电子云表示形成过程 体系能量变化 (1)相距 较远时   体系的能量等于两个氢原子的能量之和(体系能量最高) (2)原子 轨道重叠   两个氢原子逐渐接近时,原子轨道会相互重叠,体系的能量逐渐下降 (3)形成 共价键   原子轨道重叠,两个单电子形成共用电子对即形成共价键(核间距为0.074 nm时,体系能量最低) 如果两个氢原子进一步接近,原子核以及电子之间的排斥作用又将导致体系的能量上升。氢分子形成过程中体系的能量变化如图所示。若以 1 mol计,形成氢分子后,整个体系的能量相对于孤立氢原子的能量下降了436 kJ,体系处于稳定状态。 2.共价键 (1)概念:原子间通过　　　　形成的化学键。  (2)通常,电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成共价键。 (3)成键原子一般有未成对电子,用来相互配对成键(自旋状态相反)。 (4)成键原子的原子轨道在空间重叠,使体系能量降低。 共用电子 (5)形成共价键的微粒:形成共价键的微粒是原子,既可以是相同元素的原子,也可以是不同元素的原子。 (6)共价键的表示方法:为简便起见,人们常用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。例如,H2分子中的共价键表示为H—H,H2O分子中的共价键表示为H—O —H;依此类推,“==”“≡”分别表示原子间共用两对、三对电子所形成的共价键。例如,CO2分子中的共价键表示为O==C== O,N2分子中的共价键表示为N≡N。 3.共价键的特征 特征 概念 作用 饱和性 每个原子所能形成共价键的　　　或以共价键连接的　　　　　　是一定的  决定了各种原子形成分子时相互结合的 　　　关系  方向性 在形成共价键时,原子轨道重叠得　　　,电子在核间出现的概率　　　,所形成的共价键就　　　。共价键将尽可能沿着 　　　　　　　　　的方向形成,即共价键具有方向性  决定了分子的 　　　　　  总数　 原子数目　 数量　 多　 大　 牢固 电子出现概率最大 空间结构 1.金属元素与非金属元素之间不能形成共价键。(　　) 2.所有的共价键都有方向性。 (　　) × × 1.所有单质分子中都存在共价键吗?共价键可以存在于哪些物质中? 提示:有些单质分子中不存在共价键,如稀有气体分子中不存在化学键;共价键可以存在于非金属单质(如Cl2、O2等)、共价化合物(如H2O、AlCl3 、BeCl2、NH3等)、离子化合物(如NaOH、Na2O2等)中。 2.水分子的空间填充模型是 ,水分子中三个原子不在一条直线上的原因是什么? 提示:共价键的方向性导致了水分子中三个原子不在一条直线上。 1.相距很远的两个氢原子逐渐相互接近,在这一过程中体系能量将(　　) A.先变大后变小　　　　　　　 B.先变小后变大 C.逐渐变小 D.逐渐增大 B 相距很远的两个氢原子之间作用力几乎为零,能量为两个氢原子能量之和。随着距离的减小,两个氢原子相互吸引,使体系能量缓慢下降。当两个氢原子继续靠近时,两个氢原子的原子轨道重叠,各单电子配对成键,能量最低,再进一步接近,两个氢原子的原子核之间的相互斥力又将导致体系能量上升。 2.下列不属于共价键成键因素的是(　　) A.共用电子在两原子核之间高概率出现 B.成键原子的原子轨道在空间重叠 C.成键后体系能量降低,趋于稳定 D.两原子体积大小要适中 D 电负性相同或差值小的非金属元素原子间能形成共价键,成键原子的原子轨道在空间重叠,形成稳定的共价键后体系能量降低。共用电子在两原子核之间高概率出现是共价键的本质。 3.下列各数值表示有关元素的原子序数,它们所表示的各组原子中,能以共价键相互结合形成稳定化合物的是(　　) A.11与9 B.17与17 C.16与8 D.2与8 C 原子序数分别为11与9的元素形成的物质为NaF,为离子化合物,不存在共价键,故A错误;原子序数均为17的元素形成的物质为Cl2,为单质,不是化合物,故B错误;原子序数分别为16与8的元素形成的物质为SO2或SO3,为共价化合物,含有共价键,故C正确;原子序数分别为2与8的元素对应的单质不反应,故D错误。 任务二　共价键的类型 1.σ键与π键 (1)将原子轨道以“　　　　”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为　　　　。  (2)将原子轨道以“　　　　”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为　　　　。  头碰头　 σ键　 肩并肩 π键 例如,氮分子的N≡N中有一个σ键、两个π键,如图所示。 (3)特点:一般地,σ键原子轨道重叠程度　　　　,键的强度　　　　;π键原子轨道重叠程度　　　　,键的强度　　　　。  大　 大　 小　 小 2.极性键和非极性键 (1)非极性共价键(简称非极性键)是_________________________________    　。  (2)极性共价键(简称极性键)是_____________________________________   　。  例如,在形成氯化氢分子时,氯原子吸引电子的能力比氢原子强,使氯原子带部分负电荷(δ-)、氢原子带部分正电荷(δ+),所形成的共价键是极性键。对极性键来说,由于共用电子偏移程度不同,又分为强极性键(共用电子偏离程度大,如H—F中的极性键)和弱极性键(共用电子偏离程度小,如H—I中的极性键)。 两个成键原子吸引电子的能力相同,共 用电子不偏向于其中任何一个原子而形成的共价键 两个成键原子吸引电子的能力不同,共用 电子发生偏移而形成的共价键 (3)一般而言,在双原子分子中,可用成键原子所属元素　　　　的差值大小判断形成的共价键是否有　　　　及　　　　的强弱。同种元素的原子之间通常形成　　　　　　　　;非同种元素的原子之间通常形成　　　　　　,且原子的电负性差值越大,形成的共价键的极性就越　　　　。  (4)分子中共价键的极性强弱会影响物质的　　　,由此键的　　　　成为解释和预测物质性质、判断反应活性部位和反应产物的常用工具。  电负性 极性　 极性 非极性共价键　 极性共价键　 强 性质 极性 1.氢原子和氟原子、氯原子均可以以σ键相结合,其成键轨道完全相同。 (　　) 2.原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成极性键,以“肩并肩”方式相互重叠形成非极性键。 (　　) 3.分子内若存在共价键,则一定存在σ键。 (　　) 4.2个H原子的原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成共价键。 (　　) × × × √ 1.根据已学共价键的知识,填写下表: 物质 Cl2 HCl 元素组成 　　　  　　　  成键微粒 　　　  　　　  电子式 　　　  　　　  共用电子对位置 　　　  　　　　　　　  共价键类型 　　　　　　  　　　　　　  同一元素　 不同元素 原子 原子 ︰ ︰ 不偏移　 偏向氯原子一方 非极性共价键　 极性共价键 提示:(从左到右,从上到下)同一元素　不同元素　原子　原子　︰︰　不偏移　偏向氯原子一方　非极性共价键　极性共价键 2.观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构,回答下列问题。   (1)它们分子中的共价键分别由几个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,不牢固,容易断裂;而乙烷中没有π键,σ键牢固,不易断裂。 (3)在气体单质分子中,一定含有σ键,可能含有π键吗? 提示:不一定。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。 (教参独具) 1.共价键的分类 分类依据 类型 成键方式 共用电子对的数目 单键 一对共用电子对 双键 两对共用电子对 三键 三对共用电子对 形成共价键的原子轨道重叠方式 σ键 以“头碰头”方式重叠 π键 以“肩并肩”方式重叠 形成共价键的共用电子是否偏移 极性键 共用电子发生偏移 非极性键 共用电子不发生偏移 2.σ键和π键的比较 共价键类型 σ键 π键 成键示意图 (常见类型)     原子轨道重叠方式 以“头碰头”方式相互重叠 以“肩并肩”方式相互重叠 原子轨道重叠程度 大 小 共价键类型 σ键 π键 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 成键规 律判断 共价单键是σ键;共价双键中一个是σ键,另一个是π键,共价三键中一个是σ键,另两个是π键 实例 CH4、OH- 含有σ键,N≡N中既含有σ键又含有π键 3.σ键和π键的判断方法 (1)依据共价键的类型判断 (2)依据共价分子的组成判断σ键 ABx型分子或原子团中,含σ键的数目为x。如H2O中含2个σ键,CH4中含4个σ键,S中含3个σ键,P中含4个σ键。 4.极性键和非极性键的判断 (1)同种元素的原子间形成的共价键是非极性键,不同种元素的原子间形成的共价键是极性键。 (2)两个成键原子间的电负性差值小于1.7时,它们之间通常形成共价键。电负性差值越大,键的极性越大。 1.根据表中的数据,从电负性的角度判断下列元素之间易形成共价键的一组是(　　) B ①Na和Cl　②Mg和Cl　③Al 和Cl　④H和O　⑤Al和O　⑥C和Cl A.①②⑤　　　　　　 B.③④⑥ C.④⑤⑥ D.全部 元素 Na Mg Al H C O Cl 电负性 0.9 1.2 1.5 2.1 2.5 3.5 3.0 非金属元素之间易形成共价键;大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属元素的原子之间形成共价键。Na和Cl:3.0-0.9=2.1>1.7,Mg和Cl:3.0-1.2=1.8>1.7,Al和O:3.5-1.5=2.0>1.7,Al和Cl:3.0-1.5=1.5<1.7,故①②⑤不能形成共价键;③可形成共价键。综上所述,易形成共价键的为③④⑥。 2.(双选)下列关于σ键和π键的说法正确的是(　　) A.σ键是原子轨道以“头碰头”方式形成的共价键,π键是原子轨道以“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”方式重叠比以“肩并肩”方式重叠的程度大,所以σ键比π键稳定 D. 可以表示N2分子中存在的σ键和π键情况 AC A项,两个原子的成键轨道沿键轴(核间连线)方向以“头碰头”方式重叠,形成σ键;两个原子的成键轨道在键轴两侧以“肩并肩”方式重叠,形成π键,正确;B项,表述的是“头碰头”方式的重叠,所以形成的是σ键,错误;C项,σ键的重叠程度大于π键,所以σ键更稳定,正确;D项,考虑到σ键和π键的重叠方式,中间位置形成的是σ键,其他位置形成的是π键,错误。 3.分析下列化学式中加点的元素,将符合题目要求的选项字母填在横线上。 (1)所有的价电子都参与形成共价键的是　　　　。  (2)只有一个价电子参与形成共价键的是　　　　。  (3)原子最外层含有一对未成键电子的是　　　　。  (4)既含有极性键又含有非极性键的是　　　　。  (5)既含有σ键又含有π键的是　　　　。  DE C AF E EF 六种物质中加点的元素均为短周期元素,价电子即最外层电子,电子式分 别为 , 由电子式可推得成键情况。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [A组　基础落实] 题组一　共价键的形成与特征 1.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.形成共价键原子的大小 D.共价键的稳定性 9 10 B 11 12 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,都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,电子出现在两核间的概率减小 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 共价键的饱和性决定组成分子的原子间的数量关系,A项错误;共价键的方向性决定分子的空间结构,B项错误;s轨道的电子之间重叠形成的σ键没有方向性,C项正确;两原子轨道发生重叠后,电子出现在两核间的概率增大,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 3.(双选)下列说法正确的是(　　) A.含有共价键的化合物不一定是共价化合物 B.只含有共价键的纯净物一定是共价化合物 C.Na2O2、H2O2中均含有非极性共价键 D.所有物质中均含有化学键 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 AC 11 12 含有共价键的化合物不一定是共价化合物,如NaOH是离子化合物,故A正确;只含有共价键的纯净物也可能是单质,故B错误;Na2O2、H2O2中含有非极性共价键O—O,故C错误;惰性气体不含有化学键,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 4.下列关于共价键的理解不正确的是(　　)   A.由上图可知氢分子中两个氢原子的核间距为0.074 nm B.H2O2分子中既存在极性键,又存在非极性键 C.氢分子中共价键没有方向性 D.形成共价键后共用电子只在两个原子核之间出现 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 由题图可知,两个氢原子相互靠近的过程中,在相距0.074 nm时体系能量最低,体系最稳定,此时形成稳定的氢分子,A项正确;H2O2分子中既存在H—O极性键,又存在O—O非极性键,B项正确;氢分子中两个氢原子的未成对电子均为1s电子,s轨道在空间呈球形对称,故s轨道之间的重叠不具有方向性,C项正确;形成共价键后共用电子在两个原子核之间出现的概率增大,并不是只在两个原子核之间出现,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 题组二　共价键的类型 5.含有极性键且分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是(　　) A.CH4　　　　　　　　 B.CH2==CH2 C.CS2 D.N2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 CH4分子中存在C—H极性键;CH4中C元素化合价为-4,C原子最外层电子数为4,所以|-4|+4=8,分子中C原子满足8电子稳定结构;H原子不满足8电子稳定结构,不符合题意,故A不选;CH2==CH2分子中C—H键为极性键;CH2==CH2分子中H原子不满足8电子稳定结构,不符合题意,故B不选;CS2的结构式为S==C==S,分子中所有原子均满足8电子稳定结构,且含有C、S之间的极性键,符合题意,故C选;N2分子中存在N≡N非极性键;N原子满足8电子稳定结构,但是N2是单质,不是化合物,且只含非极性键,不符合题意,故D不选。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 6.下列各组化合物中化学键类型完全相同的是(　　) A.NaCl和HCl B.NaOH和Na2O C.H2和H2S D.NH3和H2O 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 NaCl中含有离子键,HCl中含有极性共价键,故A不符合题意;NaOH中含有离子键和极性共价键,Na2O中只含离子键,故B不符合题意; H2中只含非极性键,H2S中只含极性键,故C不符合题意;NH3和H2O都是只含极性键,故D符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 7.下列说法错误的是(　　) A.丙烯(CH3CH==CH2)分子中含有7个σ键、1个π键 B.s轨道与s轨道不能形成π键,p轨道与p轨道能形成π键 C.乙烯与乙烷化学性质不同,主要是因为乙烯中的π键不如σ键牢固 D.s-s σ键与p-p σ键的电子云图像都呈轴对称 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 CH3CH==CH2分子中含有6个C—H σ键、2个C—C σ键、1个C==C π键,则每个丙烯分子中含有8个σ键和1个π键,故A错误;s轨道与s轨道只能“头碰头”形成s-s σ键,而p轨道与p轨道能“肩并肩”形成π键,故B正确;乙烯分子中碳碳双键中含有π键,乙烷分子中的化学键都是σ键,其中π键不如σ键牢固,易断裂,导致乙烯比乙烷活泼,故C正确;因s-s σ键、p-p σ键的电子云均为“头碰头”重叠,其电子云图像都呈轴对称,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 8.观察下图原子轨道重叠情况,下列说法正确的是(　　)   A.s电子与p电子取向适当时发生重叠可形成σ键(如图1) B.s电子与p电子取向适当时发生重叠可形成π键(如图2) C.在图1中,阴影区域的电子云最稀疏 D.只有s电子与p电子可形成σ键,p电子之间只能形成π键 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 σ键是电子云在键轴方向上的重叠,对于题图,只有1s轨道沿2px轨道中电子云密度最大的方向(即x轴方向)重叠,才可形成稳定的σ键,非x轴方向上的重叠面积小,不成键,故A项正确,B项错误;图1中的阴影区域应是电子云最密集的地方,故C项错误;p轨道之间如果以“头碰头”形式重叠可形成σ键,若为“肩并肩”形式重叠则形成π键,故D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 [B组　培优训练] 9.下列说法错误的是(　　) A.氧原子有两个未成对电子,因而能形成2个共价键 B.已知N2的分子结构是N≡N,在N2中有1个σ键和2个π键 C.已知H2O2的分子结构是H—O—O—H,在H2O2中只有σ键没有π键 D.氧原子可以形成H2O、H2O2,也可能形成H3O 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 氧原子有两个未成对电子,其余4个电子形成2对,还缺少两个电子达到8电子稳定结构,因而能形成2个共价键,A正确;N2的分子结构是N≡N,形成氮氮三键,三键中有1个σ键和2个π键,B正确;根据H2O2的分子结构可知,其分子中均为单键,没有双键或三键,即在H2O2中只有σ键没有π键,C正确;根据共价键的饱和性可知,氧原子最多形成2个共价键,所以不存在H3O分子,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 10.(双选)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　) A.31 g白磷(P4为正四面体结构)含P—P键数目为6NA B.1 mol CH2==CHCN含有σ键数目为6NA C.17 g H2O2中含数目为0.5NA D.16 g S8中含S—S键数目为0.5NA 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 BD 11 12 白磷(P4)中,1个磷原子平均形成1.5个P—P键,31 g白磷(P4)中含1 mol P,则P—P键的数目为1.5NA,故A错误;单键均为σ键,双键和三键中只含1个σ键,则1 mol CH2==CHCN含6 mol σ键,数目为6NA,故B正确;H2O2是共价化合物,不含,故C错误;16 g S8的物质的量为 mol,每个S8中含8个S—S键,则16 g S8中含S—S键数目为0.5NA,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 11.下列说法不正确的是(　　) A.共价键一定有原子轨道的重叠 B.在CH2==CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键 C.2个原子形成的多重共价键中,只能有一个是σ键,而π键可以是一个或多个 D.s轨道与s轨道间形成的键一定是σ键,p轨道与p轨道间形成的键一定是π键 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 D 12.回答下列问题: (1)判断下列1 mol含C化合物中σ键的数目。 ①CO2　　 　 　;②乙醛　　 　 　;  ③CH3COOH　　 　　;④CO(NH2)2　　 　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 2NA(或1.204×1024) 6NA(或3.612×1024) 7NA(或4.214×1024) 7NA(或4.214×1024) (1)4种化合物的结构简式或结构式分别为 、 、 、 ,双键中有一个σ键和一个π键,单键全部是σ键。 (2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1。 若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有　　mol。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 3 (2)反应中有4 mol N—H键断裂,即有1 mol N2H4参加反应,生成1.5 mol N2,则形成的π键有3 mol。 (3)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 5∶1 (3)设分子式为CmHn,则6m+n=16,解得m=2,n=4,即C2H4,结构式为 。 单键为σ键,双键有1个σ键和1个π键,所以一个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。 (4)H、O、N三种元素形成的二元化合物分子中既含极性键,又含非极性键的化合物是　　　　　　　(填化学式,写出两种)。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 H2O2、N2H4 (4)同种元素原子之间形成非极性键,不同种元素原子间形成极性键,可以写出同时含有非极性键和极性键的二元化合物为H2O2、N2H4。 (5)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是 　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 HF>H2O>NH3>CH4 (5)两个成键原子的电负性差别越大,它们形成共价键的极性就越大。由于电负性:F>O>N>C,因此四种元素与H形成的共价键的极性:F—H>O—H>N—H>C—H。 共价键类型 A.NH3　B.H2O　C.H　D.CH4 E.CH2==CH2　F. $$