2.1 共价键与键参数 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

共价键及键参数 Life is a journey, not the destination, but the scenery along the way and the mood to see the scenery. 1 1 2 共价键 键参数 目 录 CONTENTS 2 通过上面的视频，我们简单回顾了共价键和离子键的形成过程，今天我们从选修教材中原子轨道的角度，再探共价键的形成过程。 3 01 共价键 Part One 4 共价键 一、知识回顾 1.化学键 元素相互化合时，相邻原子之间的强烈相互作用。 2.化学键的分类 化学键包括共价键、离子键以及金属键 5 共价键 一、知识回顾 3.离子键与共价键的比较 化学键类型 离子键 共价键 定义 成键微粒 成键条件 存在 分类 阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键 原子间通过共用电子对所形成的化学键 阴、阳离子 原子 得失电子 电子对共用 离子化合物中 非金属单质、共价化合物、部分离子化合物中 \ 极性键与非极性键 6 共价键 二、共价键 1.定义 原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。 2.从原子轨道的角度认识共价键 两个原子共用电子，意味着两个原子的距离足够近使得其原子轨道在核间出现了重叠，电子在核间出现的概率增大。 电子带负电，因而可以形象地说，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。 7 共价键 二、共价键 1.定义 原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。 2.从原子轨道的角度认识共价键 以H2分子的形成为例： H H H H 8 共价键 三、σ键和π键 1.σ键 ①定义 以形成化学键的两原子核的连线做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称，具有这种特征的共价键称为σ键。 H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成，称为s-s σ键，其他轨道重叠是否也能形成σ键呢？ 我们来看看HCl和Cl2分子的形成过程。 9 共价键 三、σ键和π键 1.σ键 H H－Cl Cl HCl中的共价键是由H原子提供的未成对电子的1s原子轨道和Cl原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成，电子云图形轴对称，称为s-p σ键。 10 共价键 三、σ键和π键 1.σ键 Cl中的共价键是由两个Cl原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成，电子云图形同样轴对称，称为p-p σ键。 Cl Cl-Cl Cl 思考：p轨道和p轨道的电子云除了按以上的方式重叠形成σ键以外，还有其他的重叠方式吗？ 11 共价键 三、σ键和π键 2.π键 两个p轨道的电子云按以上方式重叠后，形成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，具有这种特征的共价键称为π键。 12 共价键 三、σ键和π键 3.有关σ键和π键的说明 ①电子云重叠方式 σ键:头碰头 π键:肩并肩 13 共价键 三、σ键和π键 3.有关σ键和π键的说明 ②种类 按成键的原子轨道不同，σ键分为s-s σ键，s-p σ键，p-p σ键。 π键一般都是p-p π键，不存在s-s π键，s-p π键。 ③特征 σ键：轴对称（任意一个原子可单独绕轴旋转） π键：镜面对称（任意一个原子不能单独旋转） 14 共价键 三、σ键和π键 3.有关σ键和π键的说明 ④强度 σ键的原子轨道以头碰头的方式重叠，电子云重叠程度较大，强度相对较大。 π键的原子轨道以肩并肩的方式重叠，电子云重叠程度较小，强度相对较小。 15 共价键 三、σ键和π键 3.有关σ键和π键的说明 ⑥σ键和π键在物质中的形成过程（以氮气分子的形成为例） x y z x y z x y z y z 头碰头形成σ键 16 共价键 三、σ键和π键 3.有关σ键和π键的说明 ⑥σ键和π键在物质中的形成过程（以氮气分子的形成为例） π键不能独立存在，必须与σ键共存。 两原子形成共价键时，先形成σ键，然后才能形成π键。 17 共价键 对于一些原子半径相对较大的原子（如硅原子），在原子轨道以“头碰头”方式形成σ键后，由于剩余的p轨道相距较远，难以从侧面“肩并肩”重叠，因此难以形成p-p π键。 三、σ键和π键 3.有关σ键和π键的说明 ⑦π键与原子半径的关系 所以，π键大多在原子半径较小的第二周期元素C、N、O的原子之间形成，如C=C、C≡C、C≡N、C=O等。 18 练习 1.在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是（ ） A.氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道 B.氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道 C.氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道 D.氯原子的3p轨道和氢原子的2s轨道 C 19 练习 2.下列说法不正确的是（ ） A.在1个CH2=CHC≡N中含有6个σ键，3个π键 B.两个原子形成的多个共价键中π键可以是一个或多个 C.s能级的电子与s能级的电子间形成的键一定是σ键，p能级的电子与p能级的电子间形成的键一定是π键 D.共价键一定有原子轨道的重叠 C 20 练习 3.下列说法中不正确的是（ ） A.σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强 B.两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键 C.气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D.N2分子中有一个σ键，两个π键 C 21 练习 4.下列物质的分子中既有σ键又有π键的是 （ ） A. H2S B. Cl2 C. CS2 D. H2O2 C 22 练习 5.下列说法中不正确的是（   ） A.σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠 B.π键的电子云形状与σ键的电子云形状相同 C.两个原子形成多个共价键时，σ键只有一个 D.形成共价键时原子轨道之间重叠程度越大，体系能量越低，键越稳定 B 23 练习 6.根据氢原子和氟原子的核外电子排布，下列对F2和HF分子共价键的描述正确的是（   ） A.两者都是s-sσ键 B.两者都是p-pσ键 C.前者为p-pσ键，后者为s-pσ键   D.前者为s-sσ键，后者为s-pσ键 C 24 练习 D 7.下列说法不正确的是（   ）  A.H2分子中含σ键而N2分子中还含π键 B.π键是由两个p轨道“肩并肩”重叠形成的 C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键   D.σ键一定是有s轨道参与形成的 25 练习 D 8.已知键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，N一N、N=N、N≡N键的键能之比为1.00:2.17:4.90,而C—C、C=C、C≡C键的键能之比为1.00:1.77:2.34下列有关叙述不正确的是（   ） A.乙烯分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同 B.乙炔分子中π键重叠程度比σ键小，易发生加成反应 C.氮分子中的N≡N键非常牢固，不易发生加成反应 D.氮气和乙炔都易在空气中点燃 26 练习 9.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。 (1)只有σ键的是_____________；既有σ键又有π键的是_______ 。 (2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是____。 (3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_____________。 (4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_____________。 ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ ①③⑤⑥⑧⑨ ②④⑤⑥⑧⑨ 27 共价键 四、共价键的饱和性和方向性 1.共价键的饱和性 根据价键理论，一个原子有几个未成对电子，便可以和几个自旋状态相反的电子形成共用电子对，这就是共价键的饱和性。 如H、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。 28 共价键 四、共价键的饱和性和方向性 2.共价键的方向性 在形成共价键时，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叠成键，原子轨道重叠得越多，共价键就越牢固。 除s轨道是球形外，其他原子轨道都有一定的空间取向，所以要使原子轨道最大重叠，共价键必然有方向性（s-s σ键除外 ）。 共价键的方向性决定了分子的空间结构。 29 共价键 四、共价键的饱和性和方向性 2.共价键的方向性 水、甲烷、乙醇分子的空间结构都是由共价键的方向性决定的。 30 练习 1.下列说法中不正确的是（ ） A.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的 B.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固 C.因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定 D.所有原子轨道在空间都有自己的方向性 D 31 练习 2.下列说法正确的是（ ） A.所有共价键都有方向性 B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性 C.若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性 D.两个原子轨道发生重叠后，两核间的电子仅存在于两核之间 C 32 练习 3.下列有关σ键和π键的说法正确的是（ ） 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.当原子形成分子时，首先形成π键，可能形成σ键 C.σ键和π键都属于共价键，均有方向性 D.在所有分子中，σ键都比π键牢固 A 33 练习 4.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.并非所有的共价键都有方向性 C.H2O与H2S的空间结构一样，这是由共价键的饱和性决定的 D.两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小 B 34 练习 A 5.下列说法正确的是（   ） ①共价键的本质是相互吸引的电性作用 ②共价化合物一定含共价键，一定不含离子键 ③水的非直线形结构是由共价键的饱和性决定的 ④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物 ⑤分子中不一定存在共价键 ⑥烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定 A.②⑤  B.④⑥  C.②③④    D.①③⑥ 35 练习 7 6.某有机物的结构如下：   则分子中有     个σ键，     个π键。 3 36   共价键名称            举例 ①                     ，              ②                     ，              ③                     ，              ④                     ，              ⑤                     ，              (2)某有机物分子的结构简式为 , 该分子中有    个σ键，有   个π键. 练习 7.(1)指出图中所示共价键的名称，并列举含有该共价键的一种物质，写出其分子式。 s-sσ键 H2  s-pσ键 HCl p-pσ键 Cl2 pz-pzπ键   py-py,π键 N2 N2 8 2 37 键参数 38 02 键参数 Part Two 39 键参数 一、键能 1.定义 气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量（或气态原子形成1mol化学键生成气态分子所释放的能量）。 2.单位 kJ·mol-1 3.测定条件 键能可通过实验测定，通常是298.15K、100kPa条件下的标准值，但更多的键能是通过推算获得。 40 键参数 一、键能 4.应用 ①判断共价键的稳定性 ——键能越大，共价键越牢固 ②判断分子的稳定性 一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI ③利用键能计算反应热 ΔH=反应物键能总和－生成物键能总和 41 键参数 一、键能 5.键能的特点和规律 ①相同原子间的键能 ⅰ.单键＜双键＜三键 ⅱ.碳碳双键的键能＜碳碳单键键能的2倍 碳碳三键的键能＜碳碳单键键能的3倍 碳原子之间的σ键键能＞π键键能，因此碳碳双键、碳碳三键易发生加成反应。 42 键参数 一、键能 5.键能的特点和规律 ①相同原子间的键能 ⅲ.氮氮双键的键能＞氮氮单键键能的2倍 氮氮三键的键能＞氮氮单键键能的3倍 氮原子之间的σ键键能＜π键键能，因此氮氮双键、氮氮三键一般不发生加成反应。 43 键参数 一、键能 5.键能的特点和规律 ②卤素单质的键能 除F-F键的键能反常（小）外，Cl-Cl、Br-Br、I-I的键能逐渐减小。 ③氢化物的键能 同周期从左到右逐渐增大（N-H键反常）；同主族从上到下逐渐减小。 44 练习 A 1.根据键能数据(H-Cl 431kJ·mol-1,H-I 297kJ∙mol-1),可得出的结论是（ ） A.溶于水时，HI比HCl更容易电离，所以氢碘酸是强酸 B.HI比HCl的熔、沸点高 C.HI比HCl稳定 D.断裂等物质的量的HI和HCl中的化学键，HI消耗的能量多 45 练习 D 2.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是（ ） A.常温常压下，氯气呈气态而溴单质呈液态 B.硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸 C.稀有气体一般难于发生化学反应 D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定 46 练习 A 3.下列能用键能大小来解释的是（ ） A.N2的化学性质比O2更稳定 B.相同状况下，氯气的密度比空气的大 C.稀有气体一般难发生化学反应 D.HI的沸点比HCl的沸点高 47 键参数 二、键长 1.定义 键长是构成化学键的两个原子的核间距。不过，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。 单位：pm(皮米) 1pm=10-10cm=10-12m 48 键参数 二、键长 2.键长的规律 ①成键原子的半径越小，键长越小。 如键长：I－I＞Br－Br＞Cl－Cl＞F－F ②成键原子不变时，单键键长＞双键键长＞三键键长。 如键长：C－C＞C=C＞C≡C 原因：由单键到双键再到三键，原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距变小，键长变小。 49 键参数 二、键长 3.键长的应用 键长是衡量共价键稳定性的另一个重要参数。 键长越小，键能一般越大，表明共价键越稳定。 键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质。 如键能：O－H＞S－H 键长：O－H＜S－H 稳定性：H2O＞H2S 50 键参数 二、键长 3.键长的应用 注意：并不是键长越小，键能就一定越大。 如键能：F－F＜Cl－Cl 键长：F－F＜Cl－Cl 原因：两个氟原子间的距离小，斥力大，所以键能小 51 练习 1.下列说法正确的是（ ） A.在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 B.键长：N－H>P－H C.H－Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H－Br的键能为366 kJ·mol-1，这可以说明HCl比HBr分子稳定 D.键长越短，键能越大，表示该分子越容易受热分解 C 52 练习 C 2.下列说法正确的是（ ） A.氯化氢的分子式是HCl而不是H2Cl,是由共价键的方向性决定的 B.CH4分子的空间结构是正四面体形，是由共价键的饱和性决定的 C.电子云在两个原子核间重叠后，电子在两核间出现的概率增大 D.分子中共价键键长越长，键能越大，则分子越稳定 53 练习 A 3.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C-C≡N,性质与卤素相似。 下列叙述正确的是（ ） A.分子中既有极性键，又有非极性键 B.分子中N≡C键的键长大于C-C键的键长 C.分子中含有2个σ键和4个π键 D.不和氢氧化钠溶液发生反应 54 练习 C 4.下列说法中正确的是（ ） A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B.两个成键原子的原子核越近，键长越长，化学键越牢固，性质越稳定 C.破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量 D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性 55 练习 A 5.从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是（   ） A. H-F   B. N-H    C. C-H  D.S-H 56 练习 D 6.根据下表中键能和键长数据，推断下列分子的稳定性顺序中，正确的是（   ） 物质 N2 Cl2 Br2 I2 O2 键能/(kJ·mol-1) 946 243 194 153 497 键长/nm 0.101 0.198 0.228 0.267 0.121 A. N2>Cl2>Br2>O2>I2    B.O2>N2>I2>Br2>Cl2     C. I2>Br2>Cl2>O2>N2    D. N2>O2>Cl2>Br2>I2 57 练习 B 7.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.稀有气体一般难发生反应 C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱     D.F2比O2更容易与H2反应 58 键参数 三、键角 1.定义 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 59 键参数 三、键角 2.常见物质的键角 物质 CO2 H2O NH3 CH4 P4 球棍模型 空间结构 直线形 V形(角形) 三角锥形 正四面体 正四面体 键角 180° 105° 107.5° 109°28′ 60° 白磷和甲烷分子的空间结构都是正四面体，但键角不同。 60 键参数 三、键角 键参数 键能 键长 键角 决定 共价键的稳定性 决定 分子的空间结构 决定分子的性质 61 练习 1.下列说法正确的是（ ） A.分子的结构是由键角决定的 B.共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定 C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C－X的键长、键角均相等 D.CH4和CH3Cl分子均为正四面体，键角均为109°28′ B 62 练习 C 2.在下列比较中错误的是（ ） A.强度：σ键>π键 B.键角：H2O<CO2 C.键长：H-F>F-F D.键能：C-C>C-Si 63 练习 D 3.下列关于键长、键能和键角的说法中不正确的是（ ） A.键角是描述分子空间结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径有关 C.多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性 D.键能越大，键长就越长，共价化合物也就越稳定 64 练习 C 4.下列有关共价键键参数的比较中，不正确的是（ ） A.键能：C-N<C=N<C≡N B.键长：I-I>Br-Br>Cl-Cl C.分子中的键角：H2O>NH3 D.乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键 65 练习 A 5.下列说法中正确的是（   ） A.双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定   B.双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定   C.双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定   D.在双键中，σ键的键能要小于π键 66 练习 A 6.下列说法中正确的是（   ）   A.分子中所含共价键键能越大，键长越短，则分子越稳定 B.只有非金属原子之间才能形成共价键 C.水分子可表示为H—O—H,分子中键角为180° D.H—O键的键能为462.8kJ·mol-1,即18g水分子生成H2和O2时，放出能量为(2×462.8)KJ 67 练习 B 7.下列说法正确的是（   ） A.在分子中，两个成键的原子间的距离叫做键长 B.H—Cl键、H—I键的键能分别为431.8kJ/mol、298.7kJ/mol,说明HCl分子比HI分子稳定 C.一般情况下，键长越大，键能就越大，分子越稳定   D.键能越大，表示该分子受热越容易分解 68 练习 8.下表是一些键能数据: 物质 H-H Cl-Cl H-Cl H-O S=S H-S C-F C-O C-Cl C-I H-F 键能 436 243 432 467 255 339 427 347 330 218 565 回答下列问题。 (1)由表中数据能否得出这样的结论： ①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)      (填“是”或“否”)。 ②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固           (填“是”或“否”)。能否从数据中找出一些规律，请写出一条：                                                    ； 试预测C-Br键的键能范围：             <C-Br键能<              。 否 否 同主族元素与相同原子结合形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固  218kJ∙mol-1   330kJ∙mol-1 69 70 第一节结束啦 Life is a journey, not the destination, but the scenery along the way and the mood to see the scenery. 71 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $