专题3 第三单元 第1课时 共价键的形成 共价键的类型-【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（苏教版）

优化探究 专题3　微粒间作用力与物质性质 第三单元　共价键　共价晶体 第1课时　共价键的形成　共价键的类型 [课程标准要求]　1.了解共价键的形成条件及实质,能从微观角度分析共价键的类型,会区分σ键和π键、极性键和非极性键,促进宏观辨识与微观探析学科核心素养的发展。2.能熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数,从而建立判断σ键和π键的思维模型。 任务一　共价键的形成 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 1.共价键 通常情况下,吸引电子能力相近的原子之间通过　　　　　　形成共价键。  共用电子对 2.共价键的形成过程(以氢气分子形成为例) 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　　轨道发生重叠,电子在两原子核间出现的 机会　　　,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　　　,达到能量最低状态。核间距进一步地减小时,两原子间的斥力使体系的能量迅速上升,这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。氢分子形成过程中能量(主要指势能)随核间距的变化如图中曲线a所示。  相反 1s　 较大　 下降　 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(如图中曲线b所示)。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。  相同 3.共价键形成的本质 当成键原子相互接近时,原子轨道发生　　　,自旋方向　　　的 　　　　电子形成共用电子对,两原子核间的电子云密度　　　, 体系的能量　　　。  重叠　 相反 未成对 增加 降低 4.共价键的特征 (1)饱和性 成键过程中,每种元素的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,在共价分子中,每个原子形成的　　　 的数目是一定的。  (2)方向性 形成共价键时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着_______________ 　　　　的方向重叠形成共价键,原子轨道重叠程度越大,共价键越牢固。  注意:s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性。 共价键 电子出现机会 最大 (1)形成共价键后体系的能量降低,趋于稳定。(　　) (2)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系。 (　　) (3)原子轨道在空间都具有方向性。 (　　) √ √ × 1.通常哪些元素的原子之间能形成共价键? 提示:通常情况下,同种或不同种非金属元素的原子之间能形成共价键;或通常情况下,吸引电子能力相近的原子通过共用电子对形成共价键;或两种成键元素间的电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键。 2.用电子式表示共价分子HCl的形成过程。 提示: 3.含有共价键的物质一定是共价分子吗? 提示:不一定。如NH4Cl中含共价键,但不是共价分子。 4.为什么共价键具有饱和性? 提示:由于每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的,因此在共价键的形成过程中,一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后,一般就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了,即每个原子所能形成共价键的总数或以单键结合的原子数目是一定的,所以共价键具有饱和性。如氧原子的2p轨道上有两个未成对电子,只能分别与两个氢原子的1s轨道上的单电子形成共用电子对,从而使氧原子达到8电子稳定结构、氢原子达到2电子稳定结构,故一个氧原子只能与两个氢原子形成两个共价键。 共价键稳定性强弱的判断方法 (1)根据原子半径和共用电子对数目判断 成键原子的原子半径越小,共用电子对数越多,共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。 (2)根据电负性判断 元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子对的吸引力越大,形成的共价键越稳定。 1.共价键是具有饱和性和方向性的,下列关于共价键这两个特征的叙述,不正确的是(　　) A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的 B.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的 C.共价键的方向性决定了分子的空间结构 D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关 D 一般地,原子的未成对电子一旦配对成键,就不再与其他原子的未成对电子配对成键了,故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性,这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数,A项正确;形成共价键时,原子轨道重叠的程度越大越好,为了达到原子轨道的最大重叠程度,成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系,这种成键的方向性也就决定了所形成分子的空间结构,B、C项正确;D项错误。 2.下列说法正确的是(　　) A.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性 B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性 C.所有共价键都有方向性 D.两个原子轨道发生重叠后,电子仅存在于两核之间 A S原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S,A项正确;H2O能结合1个H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性,B项错误;H2分子中,H原子的s轨道成键时,因为s轨道为球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错误;两个原子轨道发生重叠后,电子只是在两核之间出现的机会大,D项错误。 任务二　共价键的类型 1.σ键和π键 (1) 头碰头　 肩并肩 (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 沿核间连线方向重叠(“头碰头”) 在核间连线两侧重叠(“肩并肩”) 原子轨道重叠部位 两原子核之间 核间连线上方和下方 原子轨道重叠程度 　  　  键的强度 　　  　　  化学活泼性 不活泼 活泼 大　 小　 较大　 较小 2.非极性键和极性键 (1)非极性键和极性键 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　　电性,电负性较小的原子显　　电性  同种　 不发生偏移 不同种 较大 负 正 (2)键的极性强弱判断 一般情况下,两种成键元素间的电负性差值越大,它们形成的共价键的极性就越强。如下列共价键的极性由强到弱的顺序排列为F—H>O—H>N—H>C—H。 3.配位键——特殊共价键 (1)概念:由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子形成的共价键。 (2)表示方法:在表示分子或离子的结构式时,常用“→”表示配位键,其箭头指向　　　　　　　　　的原子。  (3)配位键与共价键在形成过程上的主要不同是配位键的共用电子对是由某个原子提供的,共价键的共用电子对是成键原子双方共同提供的。 接受孤电子对 1.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。 2.在气体单质分子中,一定含有σ键,可能含有π键吗? 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。 3.BeCl2以二聚体形式存在: ,试标出配位键。 提示: 4.Ge与C为同族元素,C原子之间可以形成双键、三键,但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析,原因是_____________________ ___________________________________________________________   　。  Ge原子半径大,Ge原子 间形成的σ键较长,p轨道与p轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键 1.σ键和π键的判断方法 (1)依据共价键的类型判断       即:两原子形成共价键时,有且只有1个σ键。 (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,NH3中含3个σ键,C中含3个σ键,S中含4个σ键。 2.非极性键、极性键、配位键的区别与联系 类型 非极性键 极性键 配位键 本质 相邻原子间的共用电子对(原子轨道重叠)与原子核间的静电作用 成键条件 (元素 种类) 成键原子得、失电子能力相同(同种非金属元素) 成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属元素或金属元素与非金属元素) 成键原子一方有孤电子对,另一方有空轨道 1.下列有关σ键和π键的判断不正确的是(　　) A.s-s σ键与s-p σ键的对称性相同 B.分子中含有共价键,则至少含有一个σ键 C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H,则乙炔分子中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C) D.乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H键和1个C—C键都为σ键,不存在π键 C s-s σ键与s-p σ键均为σ键,σ键具有轴对称的特征,A项正确;在含有共价键的分子中一定有σ键,可能有π键,如HCl、N2等,B项正确;单键都为σ键, 乙烷分子结构式为 ,其6个C—H键和1个C—C键都为 σ键,D项正确;共价三键中有一个为σ键,另外两个为π键,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H σ键,C≡C键中有1个σ键、2个π键,C项错误。 2.有下列九种物质: ①CH4　②C2H5OH　③N2　④HCl　⑤CO2 ⑥CH3CH3　⑦C2H4　⑧C2H2　⑨H2O2 请按要求回答下列问题(填序号): (1)只有σ键的有　　　　　　　　。  (2)只含有极性键的化合物有　　　　　,既含有极性键,又含有非极性键的化合物有　　　　　　　　　。  (3)含有双键的有　　　　,含有三键的有　　　　。  ①②④⑥⑨ ①④⑤　 ②⑥⑦⑧⑨ ⑤⑦　 ③⑧ 九种物质的结构式分别为 、 、N≡N、H—Cl、O==C==O、 、 、H—C≡C—H、 H—O—O—H。根据以下两点判断化学键类型:①单键只能是σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键;②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键,不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　共价键的形成与判断 1.下列关于共价键的叙述不正确的是(　　) A.由不同元素原子形成的共价键一定是极性键 B.由同种元素的原子形成的双原子分子中的共价键一定是非极性键 C.化合物中不可能含有非极性键 D.当氧原子与氟原子形成共价键时,共用电子对偏向氟原子一方 9 10 C 11 12 13 14 15 不同元素的原子吸引电子的能力不同,形成极性键;同种元素的原子形成的双原子分子中,两原子吸引电子的能力相同,形成非极性键;某些化合物如Na2O2、H2O2中均含有非极性键;氟原子吸引电子的能力强于氧原子,二者成键时共用电子对偏向氟原子。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 15 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分子,此时共价键饱和,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 题组二　共价键的分类及判断 3.下列说法正确的是(　　) A.共价单键全部是σ键,共价三键中有两个σ键和一个π键 B.烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中只含σ键而烯烃含有σ键和π键 C.离子化合物中不可能含有π键 D.共价键的方向性决定了原子在形成分子时相互结合的数量关系 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 15 共价三键中含有1个σ键,2个π键,A项错误;离子化合物中可能含有π键,例如CaC2,C项错误;共价键的饱和性决定了原子在形成分子时相互结合的数量关系,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 4.下列关于σ键和π键的说法错误的是(　　) 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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 15 在N2中,σ键的强度比π键的小,B错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 5.下列物质的分子中既含有σ键又含有π键的是(　　) ①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2 A.①②③　　　　　　　 B.③④⑤⑥ C.①③⑤ D.③⑤⑥ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 15 共价单键都是σ键,共价双键中含有一个σ键和一个π键,共价三键中含有一个σ键和两个π键。HCl的结构式为H—Cl,H2O的结构式为H—O—H,H2O2的结构式为H—O—O—H,则HCl、H2O、H2O2分子中均只含σ键;N2的结构式为N≡N,C2H4的结构简式为CH2==CH2,C2H2的结构简式为CH≡CH,则N2、C2H4、C2H2分子中均含σ键和π键。综上所述,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 6.在下列化学反应中,所断裂的共价键中,仅仅断裂σ键的是(　　) A.N2+3H2 2NH3 B.2C2H2+5O2 2H2O+4CO2 C.Cl2+H22HCl D.C2H4+H2 C2H6 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 15 氮气中π键断裂,故A不选;乙炔、氧气中π键断裂,故B不选;氯气、氢气中均为σ键断裂,故C选;乙烯中π键断裂,故D不选。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 7.若X、Y两种粒子之间可形成配位键,则下列说法正确的是(　　) A.X、Y只能是分子 B.X、Y只能是离子 C.若X提供空轨道,则Y至少要提供一对孤电子对 D.若X提供空轨道,则配位键表示为X→Y 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 15 形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子,还可以一种是分子、一种是离子,但必须是一种微粒提供空轨道、另一种微粒提供孤电子对,A、B项错误,C项正确;配位键中箭头应该指向提供空轨道的X,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 15 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,题述五种微粒的结构中都含有孤电子对。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 [综合强化] 9.有研究表明分子结构中含有π键的物质能吸收紫外线,日常生活中用的 防晒霜的主要成分是氨基苯甲酸( )或羟基丙酮 ( ),它们能防晒的原因是(　　) A.因为涂用它们后形成了一层“保护层” B.因为它们易挥发,挥发时吸热降低了皮肤温度 C.因为它们分子中含有π键,能够有效吸收紫外线 D.因为它们能与皮肤形成一层“隔热层”,阻碍照射 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 15 抓住题干中“含有π键的物质能吸收紫外线”这一关键信息即可作答,氨基苯甲酸或羟基丙酮中均含有π键。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 10.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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 15 从题图可以看出,N2分子与CO分子中均含有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。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 11.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)(　　)   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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 A 15 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。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 12.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　　　　。  (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　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 DE 15 C ABCF F 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。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 13.回答下列问题(设NA为阿伏加德罗常数的值): (1)1 mol CO2中含有的σ键数目为　　　　。  (2)已知CO和CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为　　　　。HCN分子中σ键与π键个数之比为　　　　。  (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键的个数之比为　　　　。  (4)1 mol乙醛分子中含有 σ键的数目为　 　　　,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2NA 15 1∶2　 1∶1 5∶1 6NA　 7 14.A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素,A原子的最外层电子排布为ns1,B原子的外围电子排布为ns2np2,C原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,D原子的L电子层的p轨道有3个电子。 (1)基态C原子的电子排布式为　　　　　　　,若A原子的最外层电子排布式为1s1,则按原子轨道的重叠方式判断,A与C形成的化合物中的共价键是否含有π键?　　　　(填“是”或“否”)。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 1s22s22p4　 15 否 (1)C原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,可知C为O元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p4;若A原子最外层电子排布式为1s1,则A为H元素,H与O形成的共价化合物为H2O和H2O2,都只存在共价单键,故无π键。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 (2)当n=2时,B的最高价氧化物的结构式是　　　　　　,每个分子中存在 　　　　个σ键、　　　　个π键。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 O==C==O 15 　2　 2 (2)当n=2时,B为C元素,其最高价氧化物为CO2,结构式为O==C==O,故每个分子中存在2个σ键和2个π键。 (3)若A原子的最外层电子排布式为1s1,则A原子与D原子形成的六核化合物中存在化学键为　　　　　　　　　　　　(填“极性键”“非极性键”或“极性键和非极性键”)。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 极性键和非极性键 15 (3)根据题意知A为H,D为N,二者形成的六核化合物为N2H4,其结构简式为H2N—NH2,其中N—H键为极性键,N—N键为非极性键。 15.长期以来一直认为氟的含氧酸不存在,但1971年某科学家将F2通入细冰沫获得HFO(次氟酸)。 (1)HFO的电子式为　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 (1)HFO是氟的含氧酸,因此它的分子结构与HClO相似,其结构式为H—O—F,从而可推出HFO的电子式。 (2)HFO与水反应得到物质A(结构如图所示)。写出HFO与水反应的化学方程式:  　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 HFO+H2O===HF↑+H2O2 (2)物质A为H2O2,由反应过程中原子守恒可知还会生成HF气体。 (3)分子A中存在　　　　(填字母)。  A.仅有σ键 B.仅有π键 C.同时含有σ键、π键 D.同时存在极性键和非极性键 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 AD (3)H2O2分子中仅有单键,所以全为σ键,存在的化学键有H—O键和O—O键,即分别为极性键和非极性键。 共价键类型 $$