2.1 共价键（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二化学选择性必修第二册（人教版2019）

1.共价键的概念和本质 (1)概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。 (2)本质:原子轨道在原子核间重叠。 2.共价键的特征 　　共价键具有饱和性和方向性。(详见定点1) 3.共价键类型(按原子轨道的重叠方式分类) (1)σ键 第二章　分子结构与性质 必备知识 清单破 必备知识 清单破 知识点 1　共价键 第一节　共价键 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 形成 由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成   s-s σ键   s-p σ键     第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念   p-p σ键   特征 ①轴对称: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不变,这种特征称为轴对称 ②稳定性:重叠程度大,一般σ键的强度较大,不易断裂 ③可旋转: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 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 (2)π键 形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成 p-p π键   第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 特征 ①镜面对称:每个π键的电子云由两块组成, 它们互为镜像,这种特征称为镜面对称 ②不能旋转:π键不能旋转,若单独旋转则会 破坏π键 ③强度小:形成π键时电子云重叠程度比σ键 小,一般不如σ键牢固,较易断裂 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 1.键能 　　气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量叫键能。常用单位为kJ·mol-1。 　　键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。键能可通过实验测定,更多的却是推算 获得的。例如,依次断开CH4中的4个C—H,所需能量并不相等,因此,CH4中的C—H键能只是 平均值。 2.键长:构成化学键的两个原子的核间距。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。 3.键角:多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。 知识点 2　键参数 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 1.所有共价键都有方向性,这种说法正确吗? 两个s电子形成的共价键就没有方向性。 2.H2、HCl和Cl2分子中,共价键类型完全相同,这种说法正确吗? H原子的未成对电子位于1s轨道,Cl原子的未成对电子位于3p轨道,即H原子和H原 子形成s-s σ键,H原子和Cl原子形成s-p σ键,Cl原子和Cl原子形成p-p σ键。 3.多原子分子中一定含有π键,这种说法正确吗? 多原子分子中一定含有σ键,不一定含有π键。 4.元素非金属性越强,对应的单质分子中共价键的键能一定越大,这种说法正确吗? F、Cl、Br、I元素的非金属性逐渐减弱,但F—F键、Cl—Cl键、Br—Br键、I—I 键的键能依次为157 kJ·mol-1、242.7 kJ·mol-1、193.7 kJ·mol-1、152.7 kJ·mol-1。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 提示 提示 提示 提示 (　    ) ✕ (　    ) ✕ (　    ) ✕ (　    ) ✕ 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 5.碳碳双键的键能等于碳碳单键键能的2倍,这种说法正确吗? 碳碳双键中含有1个σ键和1个π键,由于π键原子轨道重叠程度小于σ键,则π键的稳 定性弱于σ键,故碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍。 6.π键键能一定小于σ键的键能,这种说法正确吗? π键键能不一定小于σ键的键能,如 键的键能为946 kJ·mol-1,而N—N键的键 能为193 kJ·mol-1, 键的键能大于N—N键键能的3倍。 7.P4( )和CH4分子的空间构型都是正四面体,键角都是109°28',1 mol CH4和1 mol P4中含有 的σ键数目相同,这种说法正确吗? 白磷的键角为60°,1 mol白磷中含有6 mol σ键,1 mol甲烷中含有4 mol σ键。 提示 提示 提示 (　    ) ✕ (　    ) ✕ (　    ) ✕ 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 1.共价键的本质(成键原因) 　　当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋状态相反的未成对电子形成共用电子 对,两原子核间电子出现的概率增大,使它们同时受到两个原子核的吸引,从而使体系能量降 低,形成化学键。 2.共价键的特征 (1)共价键的饱和性 ①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。 ②用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下: 关键能力 定点破 定点 1　共价键的本质、特征、存在形式及共价键类型的判断 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 　　由以上分析可知,F原子与H原子间只能形成1个共价键,所形成的简单化合物为HF而不 是H2F。同理,H原子、F原子分别只能形成H2、F2分子,不能形成H3、F3。 ③共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。 (2)共价键的方向性 　　共价键形成时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的概率越大,形成的共价键就越牢固。电子所 在的原子轨道都有一定的形状和空间取向,所以要达到最大重叠,共价键必然有方向性。 　　共价键的方向性决定了分子的空间结构,但不是所有共价键都具有方向性,如两个s轨道 上的电子形成的共价键就没有方向性。 归纳总结　形成共价键应遵循的原理 (1)电子配对原理:两原子提供数目相等的自旋状态相反的电子彼此配对。 (2)最大重叠原理:两个原子轨道重叠部分越大,形成的共价键越牢固,分子越稳定。 3.共价键的存在形式 　　一般非金属元素的原子之间通过共价键结合。如非金属气态氢化物、含氧酸、非金属 氧化物等物质中的原子都以共价键结合。 　　共价键既可存在于非金属单质、共价化合物中,也可存在于离子化合物中(例如:氢氧化 钠、过氧化钠、硫酸钾等)。 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    某些金属原子与非金属原子之间也能形成共价键,如AlCl3、BeCl2、FeCl3。 4.分子中σ键和π键的判断方法 (1)一般规律:共价单键是σ键;共价双键中有一个是σ键,另一个是π键;共价三键中有一个是σ 键,另外两个是π键。 (2)σ键与π键的比较 σ键 π键 示意图 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 特征 轴对称 镜面对称 原子轨道重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 一般较大 一般较小 活泼性 不活泼 活泼 续表 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　下列关于σ键与π键的说法正确的是     (　    ) A.σ键是以“头碰头”方式重叠形成的共价键,π键是以“肩并肩”方式重叠形成的共价键 B. 描述的 是π键的形成过程 C.原子轨道以“头碰头”方式相互重叠比以“肩并肩”方式相互重叠的程度小,所以σ键比π 键活泼 D. 可以表示N2分子中σ键和π键存在的情况 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    明确σ键和π键的含义是解答该题的关键,注意原子轨道以“头碰头”方式重叠 形成σ键,原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成π键。σ键与π键比较:σ键原子轨道重叠程度比 π键原子轨道重叠程度大,所以一般σ键比π键牢固,在化学反应中π键易发生断裂。另外,单键 是σ键,而双键和三键中均既含σ键又含π键。 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 解析    从原子轨道的相互重叠方式来看,如果两个原子的原子轨道以“头碰头”方式相互重 叠,形成的共价键为σ键,如果两个原子的原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠,形成的共价 键为π键,A项正确;选项中描述的是“头碰头”方式的相互重叠,所以形成的是σ键,B项错误;σ 键的重叠程度大于π键,所以σ键更稳定,C项错误;N2中的σ键和π键可表示为 , D项错误。 答案    A 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　下列物质的分子中既有σ键又有π键的是 (　    ) ①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2　⑦Ar A.①②③⑦　　　　B.③④⑤⑥ C.①③⑥ 　　　　D.③⑤⑥ 思路点拨    首先根据化学式写出对应的结构式,然后根据σ键与π键的判断方法分析。 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 序号 结构式 σ键数 π键数 ① H—Cl 1 0 ②   2 0 ③   1 2 ④ H—O—O—H 3 0 ⑤   5 1 ⑥   3 2 ⑦ Ar属于稀有气体,是单原子分子,分子中不存在共价键 解析     第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 答案    D 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 　　键能、键长、键角等是表征共价键性质的物理量,称为键参数。 1.键能 (1)意义:键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大,即形成化学键时放出的能量 越多,意味着这个化学键越稳定,越不容易断裂。如 键的键能大,N2的化学性质稳定。 (2)应用 ①键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能越大,断开时需要的能量就越多,这 个化学键就越牢固;反之,键能越小,这个化学键就越不牢固。 ②可以判断结构相似的分子的相对稳定性。一般来说,结构相似的分子中,化学键的键能越 大,分子越稳定。如C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。 ③判断化学反应过程中的能量变化。 定点 2　键参数的意义及应用 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 知识拓展    键能可以判断粒子反应活性的大小。例如,P—P键的键能为201 kJ/mol,  键的键能为946 kJ/mol,因此 键在化学反应中更难被破坏,即N2比P4的反应活性小。 2.键长 (1)意义及应用:衡量共价键强弱的另一个重要参数。一般键长越短,键能越大,表明共价键越 稳定。 (2)定性判断键长的方法 ①根据原子半径进行判断。在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。如键长: H—I>H—Cl>H—F;Br—Br>Cl—Cl>F—F;Si—Si>Si—C>C—C。 ②根据共用电子对数判断。对于相同的两原子形成的共价键而言,当两个原子间形成双键、 三键时,由于原子轨道的重叠程度增大,原子之间的核间距减小,键长变短,故单键键长>双键 键长>三键键长。如键长:C—C>C C> 。 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 3.键角 键角是描述分子空间结构的重要参数。例如,水分子的H—O—H键角是105°,这就决定了水 分子是角形(又称V形)结构;CO2分子的结构式为 ,它的键角为180°,CO2是一种直 线形分子。一些常见分子的键角,白磷:60°,BF3:120°,NH3:107°,CH4、CCl4(正四面体形): 109°28'。 归纳总结    键参数与分子的空间结构和分子性质之间的关系可以表示如下: 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　下列事实不能用键能的大小来解释的是 (　    ) A.N2的化学性质很稳定 B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 C.CH4、NH3、H2O、HF的稳定性逐渐增强 D.O2比S更容易与H2反应 思路点拨    共价分子键能的大小只影响物质的化学性质,与物理性质无关。 解析    由于N2分子中存在氮氮三键,键能很大,破坏共价键需要很大的能量,所以N2的化学性 质很稳定,A不符合题意;共价分子中共价键的键能大小与熔、沸点无关,B符合题意;同周期 主族元素从左到右原子半径逐渐减小,其氢化物中化学键的键长逐渐减小,键能逐渐增大,稳 定性逐渐增强,C不符合题意;由于H—O键的键能大于H—S键的键能,所以O2比S更容易与H2 反应,D不符合题意。 答案    B 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　关于键长、键能和键角,下列说法正确的是 (　    ) A. 键的键能等于C—C键键能的三倍 B. /EN—N=4.9,说明N2中的 键非常牢固,不易发生加成反应 C.(CN)2(结构式为 )分子中 键的键长大于C—C键的键长 D.白磷(P4)分子呈正四面体构型,其键角为109°28' 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨     解析    A项,碳碳三键中含有1个σ键,2个π键,由于π键电子云重叠程度小,不如σ键稳定,所以碳 碳三键的键能小于碳碳单键键能的三倍,错误;B项, 键的键能小于C—C键的键能的三 倍, 键中的π键不牢固,易发生加成反应,而 键的键能大于N—N键的键能的三 倍,说明N2分子中的 键非常牢固,化学性质稳定,不易发生加成反应,正确;C项,成键原 子半径越大,键长越长,N原子半径小于C原子,故键长:N—C键<C—C键,又因键长: 键 <N—C键,所以 键比C—C键的键长短,错误;D项,白磷分子中键角为60°,错误。 答案    B 第二章　分子结构与性质 第1讲　描述运动的基本概念 $$