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

教 案 课题 第一节 共价键 第1课时 共价键 授课类型 新授课 授课对象 授课时间 课时 1课时 教材 选择性必修2（人教版2019） 教学目标及教学重点、难点 教学目标：1.认识共价键的本质，原子间通过原子轨道重叠形成共价键。 2.熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征——具有饱和性和方向性。 3.能够从不同的角度对共价键分类，会分析σ键和π键的形成及特点。 教学重点：从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质。 教学难点：从原子轨道重叠方式的不同理解σ键和π键的区别和特征。 核心素养 a．微观探析：微观角度探析共价键的微粒、类型。 b．模型认知：建立σ键和π键的思维模型，判断分子中存在σ键和π键的种类及个数。 教学过程(表格描述) 教学环节 主要教学活动 导入 【问题引入】 诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是“万物皆由原子构成”。 原子是如何构成物质的？ 讲授新课 【问题与讨论】 钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而是离子键呢？你能从元素的电负性差别来理解吗？ 原子 Na Cl H Cl C O 电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5 电负性之差 (绝对值) 2.1 0.9 1.0 【学生】当成键原子的电负性相差很大时，形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。 【提问】HCl 为何只有一对共用电子对？H2、O2、N2也是有一对吗？为什么难以形成 H3、H2Cl、Cl3等分子？ 【讲解并展示】 任务一、共价键的概念与特征 1.概念：使离子相结合或原子相结合的强烈相互作用通称为化学键。 2.本质：共价键的本质是原子之间形成共用电子对(或原子轨道的重叠)。自旋方向的未成对电子形成共用电子对。 （1）成键粒子：原子。（2）成键实质：共用电子对。 （3）形成条件：一般由非金属元素的原子结合。 3.存在范围 只存在于相邻的原子或离子之间，分子间不存在化学键。 4.化学键的类型 ①离子键：阴阳离子之间的强烈静电作用 ②共价键：相邻原子之间通过共用电子对形成的强烈作用力 ③金属键：金属阳离子与自由电子之间的强烈静电作用 5.共价键的特征 饱和性——电子配对原理 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，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。 例如： H2 Cl2 方向性： 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都有一定是的分布特点，按照现代价键理论中的最大重叠原理，两原子在形成共价键时将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键有方向性。（注意：s-s轨道重叠无方向性） CH4 NH3 H2O CO2 正四面体形 三角锥形 V形 直线形 共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。 【过渡】两原子在成键时，原子轨道按重叠方式不同，将共价键分为σ键和π键。 【PPT展示】任务二、σ键及其形成过程 【观看视频】（进行讲解） -----------氢原子形成氢分子的过程 s-s σ键：氢原子形成氢分子的电子云描述（两个s轨道重叠） 电子云 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，因此可以说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。 【观看视频】 -----------H-Cl的s-p σ键形成 H-Cl的s-p σ键形成 HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。s-p σ键,轴对称. 【观看视频】 ------------Cl-Cl的p-p σ键形成 Cl-Cl的p-p σ键形成 Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。p—p σ键,轴对称. 【讲解】 1.σ键： （1）概念：σ键是两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。 （2）类型：根据成键时，原子轨道的不同，σ键可分为s-s σ 键、s-p σ键、p-p σ键。 σ键的重叠方式：“头碰头” （3）特征 ①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。 ②形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。 ③以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。 【讲解】 任务三、π键及其形成过程 氮分子的形成过程： 2p3轨道 2p3轨道 π键的形成： O2 中 p-p σ键和 p-p π键的形成过程 p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。 p-p 轨道以 “肩并肩” p-p π键 的方式重叠 特征：镜面对称 2.π键 （1）特征：由两个p原子轨道以 “肩并肩” 方式重叠 ①镜面对称：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像。 ②强度小：形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。比如：乙烯易发生加成反应。 特例：N2分子中的π键比σ键稳定。 （2） 不能旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。 （3） 稳定性：形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，通常情况下，π键没有σ键 牢固。 【总结】σ键和 π键的成键规律 ①s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。 ②共价单键是σ键；共价双键中一个σ键，另一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键 ：1个σ键 ：3个σ键，1个π键 ：1个σ键，1个π键 ：1个σ键，2个π键 注意：σ键能单独存在，π键不能单独存在 σ键和 π键的比较 共价键的类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 “头碰头” “肩并肩” 原子轨道重叠程度 大 小 对称类型 轴对称 镜面对称 键的强度 键的强度大，键牢固 键的强度小，易断裂 旋转情况 单键可以绕键轴任意旋转，不破坏σ键 不能旋转，否则破坏π键 成键情况 单键都是σ键，双键含一个σ键和一个π键，三键含一个σ键和二个π键 课堂练习 1.下列关于化学键的说法，认识错误的是  ( ) ① s-s σ 键与s-p σ键的对称性不同 ② π键不能单独存在，一定要和 σ键共存 ③含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同 ④两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键 ⑤分子中含有共价键，则一定含有一个σ键 ⑥成键的原子间已知轨道重叠越多，共价键越牢固 ⑦1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 A. ①⑤ B. ②⑥ C. ③⑦ D. ②④ 【答案】A 【解析】 ① s-s σ键是轴对称，s-p σ键也是轴对称，对称性相同，错误；②π键不能单独存在，一定要和σ键共存，正确；③含有π键的化合物，π键易断裂，化学性质相对活泼，与只含σ键的化合物的化学性质不同，正确；④两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键，正确；⑤分子中含有共价键，则一定含有σ键，不一定是一个，比如H2O，分子中含有不止一个σ键，错误；⑥成键的原子间已知轨道重叠越多，原子间作用力越强，共价键越牢固，正确；⑦1个N最多只能与3个H结合形成NH3，是由共价键的饱和性决定的，正确。上所述①⑤错误，故A正确。 2.下列分子中，既含有σ 键，又含有π键的是（ ） A. CH4 B. HCL C. CH2=CH2 D.F2 【答案】C 【解析】A.CH4中有4个C-H键，都是σ键；B.HCl 中有一个H-Cl键，是σ键； C.CH2=CH2中存在双键，双键中有一个π键和一个σ键，C-H都是σ键；D.F2中有一个F-F，是σ键。 3.氰气的分子式为（CN）2,结构式为 性质与卤素相似。下列叙述正确的是( ) A. 分子中原子的最外层均满足8电子结构 B. 分子中 的键长大于C-C的键长 C. 分子中含有2个σ键和4个π键 D. 不能和氢氧化钠溶液发生反应 【答案】A 【解析】（CN)2分子中每个C、N分别形成4个键、3个键，原子的最外层均满足8电子结构，A项正确；成键原子半径越大，键长越长，N原子半径小于C，故比C-C的键长短，B项错误；共价单键是σ键，共价双键中一个是σ键一个是π键，共价三键中一个是σ键两个是π键，所以氰气分子中含有3个键和4个键，C项错误； 由(CN)2与卤素性质相似，卤素能和NaOH溶液反应，可知(CN)2也可以和NaOH溶液反应，D项错误。 4.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。有关说法正确的是( ) A. 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 B. 等物质的量的T、X分子中含有键的数目均为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. 为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液 【答案】D 【解析】由球棍模型可知，T为甲醛，X不稳定，易分解，则X为碳酸，则方框内物质为氧化剂。HCHO与 H2CO3中都只含有极性键，A项错误；HCHO、H2CO3的物质的量不确定，所以π键的数目不确定，B项错误；H2CO3中的键个数是5，HCHO分子中的 σ键个数是3，不是2倍关系，C项错误；为使HCHO转化为H2CO3，Y必须是氧化剂，所以Y可以是酸性KMnO4溶液，D项正确。 课堂小结 板书设计 一、共价键（σ键和π键） 1.σ键 （1）特征：头碰头重叠，轴对称。 （2）旋转：可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。 （3）稳定性：原子轨道的重叠程度较大，故σ键具有较强的稳定性。 （4）分类：s-sσ键 s-pσ键 p-pσ键 2.π键 （1）特征：肩并肩重叠，镜面对 （2）不能旋转：不能旋转，若单独旋转则会破坏π键。 （3）稳定性：原子轨道重叠程度小，通常情况下π键没有σ键牢固。 3.共价键的特征：饱和性、方向性。 教学设计反思 学科网（北京）股份有限公司 $$