3.3 共价键 共价晶体 第1课时（教学课件）化学苏教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦共价键的形成及类型，通过“温故知新”问题链回顾化学键类型、电子式表示等旧知，结合科学家林纳斯·鲍林介绍搭建学习支架，衔接共价键概念与类型的新知学习。 其亮点在于以“探·知识奥秘”引导思考讨论，通过σ键与π键对比表格等归纳小结培养科学思维，结合氮气分子成键等实例进行证据推理，易错辨析与技能实战题提升科学探究能力。学生能建立微观结构认知模型，教师可高效开展概念教学与能力培养。

专题3 微粒间作用力与物质性质 第三单元 第1课时 共价键的形成及类型 苏教版选择性必修2 共价键的类型 2 共价键的形成 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 1．能结合实例描述共价键的成键特征及其本质。 3．能举例说明共价键的极性及其应用 2．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。 4．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。 引·新课导入 了解林纳斯·鲍林 引·新课导入 温故知新 问题： 1.通常哪些元素的原子之间能形成共价键？ 2.以HCl为例如何用电子式表示共价分子的形成过程？ 3.含有共价键的物质是否一定是共价分子？ 化学键 金属键（金属原子） 离子键（金属元素+非金属元素） 共价键（？） 01 共价键的形成 探·知识奥秘 一、共价键的形成 1.概念 相邻原子之间通过共用电子对形成强烈的相互作用力。 3.形成条件 电负性相同或者差值小（一般小于1.7）的非金属元素原子之间或某些金属元素原子与非金属元素原子之间形成共价键 2.成键粒子 原子 【如AlCl3、BeCl2、FeCl3等含有共价键】 氯气中共价键的形成过程 思考：以氢气为例分析氢气中共价键的形成过程 探·知识奥秘 一、共价键的形成 4.形成过程(以H2为例) ①相距很远时 H H 相互接近 此时此刻，两个氢原子之间的相互作用可以忽略不计，体系的能量等于两个氢原子的能量之和 1s1 1s1 ②原子轨道重叠 若两个氢原子核外电子的自旋方向相反，他们接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子在两原子核间出现的机会较大。 H H 原子轨道发生重叠 探·知识奥秘 一、共价键的形成 4.形成过程(以H2为例) ③形成共价键 随着核间间距的减小，核间电子出现的机会逐渐增大，体系的能量逐渐下降，达到能量最低状态，形成稳定的氢原子 H H 形成H2分子的共价键H-H ④核间距进一步减小时，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。氢分子的 形成过程中能量（主要指势能）随核间距的变化如右图中曲 线a所示。 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（如右图中曲线b所示）。所以两个带有自旋方向相同的电子的氢原子不可能形成氢分子。 探·知识奥秘 一、共价键的形成 5.成键本质 核间距→大 能 量 因此，当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间电子云密度增加，体系能量降低。 探·知识奥秘 一、共价键的形成 6.共价键的特征 思考：1.写出H、N、O、F原子的轨道表示式，讨论F2和HF分子是如何形成的？ 2.为什么N、O、F原子与氢原子形成的简单化合物分别为NH3、H2O和HF？ 原子 电子排布式 轨道表示式 H 1s1 N 1s22s22p3 O 1s22s22p4 F 1s22s22p5 F2的形成：两个F原子各有1个未成对的2p电子，两个自旋方向相反的电子发生重叠，形成共用电子对。 探·知识奥秘 一、共价键的形成 6.共价键的特征 (1) 饱和性 → 共价键的饱和性决定了分子的组成。 ① 定义 共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的 ② 原因 形成共价键时，只有成键原子中自旋方向相反的未成对电子才能形成共用电子对。 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。 ③ 实例 氯原子中有一个未成对电子，两个氯原子之间可形成一个共价键结合为氯分子，表示为Cl—Cl 探·知识奥秘 一、共价键的形成 6.共价键的特征 (2) 方向性 ① 原因 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 现机会最大的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围原子形成的共价键就表现出方向性 ② 作用 →共价键的方向性决定分子的空间结构 注意：并不是所有的共价键都具有方向性，两个s轨道重叠形成的共价键没有方向性。 析·典型范例 1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定(　　) (2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的(　　) (3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系(　　) (4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的(　　) (5)原子轨道在空间都具有方向性(　　) √ √ √ √ × 析·典型范例 2．下列说法正确的是(　　) C 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，电子在两核间出现的概率减小 探·知识奥秘 易错辨析 一、共价键的形成 （1）共价键不仅存在于共价化合物中，也可以存在于离子化合物中，如NaOH、NH4Cl中都含有共价键，还可以存在于非金属单质中，如H2、O3等。 （2）非金属元素之间并不是只形成共价键，也可以形成离子键，如铵盐NH4NO3只由非金属元素组成，但是含有离子键。 （3）活泼的金属元素和非金属元素之间也可以形成共价键，如AlCl3中只有共价键。 （4）所有共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键就没有方向性。 02 共价键的类型 探·知识奥秘 二、共价键的类型 为了解释共价分子的结构，美国化学家路易斯于1916年提出了共价键的概念，他认为分子中原子通过共用电子对使每个原子都达到稀有气体的稳定结构。 请分别指出下列分子中各原子的外围电子数目，并分析它们是否都符合路易斯的共价键概念。 HF CF3 PCl3 PCl5 探·知识奥秘 二、共价键的类型 问题：氮气分子中存在氮氮三键，氮氮三键是如何形成的？ 氮原子的核外电子排布式为1s2 2s2 px—px 沿x轴方向以“头碰头”方式形成σ键； py—py pz—pz相互平行，以“肩并肩”方式形成π键。 探·知识奥秘 二、共价键的类型 1. σ键 原子轨道以“头碰头”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σ键。 (1) 定义 (2) 类型 ① s—sσ键 两个成键原子均提供s轨道形成共价键 H H H—H H—H 键的形成 (一) σ键与π键 分类依据：原子轨道重叠方式 探·知识奥秘 二、共价键的类型 (2) 类型 ② s-p σ键 两个成键原子分别提供s原子轨道和p原子轨道形成共价键 Cl H H－Cl H—Cl 键的形成 ③ p-p σ键 两个成键原子分别提供p原子轨道形成共价键 Cl Cl Cl- Cl Cl—Cl 键的形成 (一) σ键与π键 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 探·知识奥秘 二、共价键的类型 (3) 特征 ① 轴对称 以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键 ②能旋转 形成σ键的原子轨道的重叠程度较大，故σ键具有较强的稳定性 ③稳定性强 (4) 存在形式 共价单键为σ键，共价双键和共价三键中通常含有一个σ键 探·知识奥秘 二、共价键的类型 2. π键 原子轨道以“肩并肩”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π键。 (1) 定义 (2) 类型 py—pyπ键 两个成键原子均提供p轨道形成共价键 pz—pzπ键 (一) σ键与π键 分类依据：原子轨道重叠方式 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 探·知识奥秘 二、共价键的类型 (3) 特征 ① 镜面对称 以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转， 若单独旋转则会破坏π键，如以py－py π键为例，若旋转其中一个成键原子，则两个原子的py轨道不再平行，也就破坏了形成的π键。 ②不能旋转 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 ③强度小 (4) 存在形式 不能单独存在，通常存在于共价双键或者三键中 析·典型范例 1．在气体单质分子中，一定含有σ键，可能含有π键吗？ 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。 2．乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？ 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。 析·典型范例 3．请书写氮分子的键线式及价电子排布式，请问氮分子的共价键中含有哪些类型？ N≡N 探·知识奥秘 归纳小结 二、共价键的类型 (一) σ键与π键 共价键 σ键 π键 轨道重叠类型 轨道重叠方式 对称类型 能否旋转 键的强度 共同特征 存在形式 判断方法 s-s、s-p、px-px py-py 头碰头 肩并肩 轴对称 镜面对称 强 弱 具有方向性 pz-pz 能旋转 不能旋转 σ键可以独立存在，π键不能单独存在 共价单键中有一个σ键； 共价双键中一个σ键，另一个π键； 共价三键中一个σ键，另两个π键 探·知识奥秘 拓展延伸 二、共价键的类型 (一) σ键与π键 苯分子中的共价键 苯分子中的6个碳原子都以σ键与氢原子结合，每个碳原子以两个σ键与其他碳原子形成环状结构，同时，每个碳原子各有一个垂直于分子平面的p轨道，形成了一个以6个碳原子为中心的π键。 苯的这种结构，使任意两个相邻碳原子间形成的共价键的键能和核间距离完全相同。 苯分子中的π键示意图 探·知识奥秘 二、共价键的类型 1.非极性键 (二) 极性键和非极性键 分类依据：共用电子对是否偏移 (1) 定义 (2) 成键元素 当原子间形成共价键时，若两个成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移的共价键，简称非极性键 同种元素 (3) 共用电子对偏移 两原子电负性相同，共用电子对不偏移 (4) 原子电性 两原子都不显电性 探·知识奥秘 二、共价键的类型 (二) 极性键和非极性键 分类依据：共用电子对是否偏移 (1) 定义 (2) 成键元素 若两个成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移，这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键 不同元素 (3) 共用电子对偏移 两原子电负性不同，共用电子对偏向电负性较大的原子 (4) 原子电性 电负性较大的原子显负电性，电负性较小的原子显正电性 2.极性键 探·知识奥秘 二、共价键的类型 思考讨论 (二) 极性键和非极性键 1.根据氢原子和氟原子的核外电子排布，H2和HF分子中形成的共价键有什么不同？ 2. 根据元素电负性的强弱，判断H2和HF分子中的共用电子对是否发生偏移？ 3.判断以下键的极性强弱C—H、N—H、O—H、F—H？ 非极性键 极性键 不偏移 偏移 根据元素电负性差值大小，下列键的极性由强到弱的顺序排列为： F—H ＞ O—H ＞ N—H ＞C—H 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 探·知识奥秘 二、共价键的类型 1.铵根离子的形成 (三) 配位键 思考讨论：在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4+， 请用电子式表示 N和H形成NH3的过程，讨论NH3 与H+ 是如何形成NH4+的？ N ·· · · · +3 ·H N ·· · · · H H H · · · NH3中N原子提供孤电子对与氢离子形成共价键。 氨分子中氮原子上的孤电子对所占据的轨道与氢离子的1 s空轨道发生重叠形成共价键，从而形成铵根离子。 探·知识奥秘 二、共价键的类型 2.定义 (三) 配位键 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共价键，这类共价键称为配位键。 3.表示方法 在表示分子或离子的结构式时，常用“ →”表示配位键，其箭头指向接受孤电子对的原子。 如 的结构式可用下图表示。在 中，4个N—H键是完全相同的。 的结构式 探·知识奥秘 二、共价键的类型 思考讨论 (三) 配位键 1.H2O与H+结合形成H3O+，讨论H3O+是如何形成的？ + H+ —→ 2.BeCl2以二聚体形式存在，试标出其中的配位键 探·知识奥秘 非极性键、极性键、配位键的区别与联系 归纳小结 类型 非极性键 极性键 配位键 本质 成键条件 (元素种类) 结构式 表示方式 相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用 同种 非金属元素 一对成对电子用“-”表示 二、共价键的类型 成键原子一方有孤电子对，另一方有空轨道 不同 非金属元素 用“ →”表示配位键 析·典型范例 4．下列关于共价键的说法正确的是（ ） D A．只有非金属原子之间才能形成共价键 B．只要空间允许，一个原子能与另一个原子形成多个共价键 C．形成共价键时，参加成键的原子轨道可以沿着电子各个方向重叠 D．共价键的本质是自旋方向相反、能量相近的未成对电子形成共用电子对 析·典型范例 5．关于乙醇分子的说法正确的是(　　) C A．分子中共含有8个极性共价键 B．分子中不含非极性键 C．分子中只含σ键 D．分子中含有一个π键 共价键 共价键的形成 理·核心要点 共价键的类型 成键本质 形成过程 特征和方向 σ键和π键 极性键和非极性键 配位键 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1.下列元素之间易形成共价键的是__________ ①Na和Br ②C和H ③Ca和Cl ④N和N ②④ 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 2.已知X、Y、Z、W四种元素原子的电负性数值如下所示： 你认为上述四种元素中，最容易形成共价键的是(　　) A．X与Y   B．X与W C．Y与Z   D．Y与W B 元素 X Y Z W 电负性 2.5 3.5 1.2 2.4 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 3.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，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数 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 D 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 4.下列关于σ键和π键的理解不正确的有几项 ①σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转 ②σ键以“头碰头”方式重叠，π键以“肩并肩”方式重叠 ③H2分子中的σ键是s-s σ键，HClO分子中的σ键都是p-p σ键 ④当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键，且σ键更稳定 ⑤含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 ⑥苯分子中含有12个σ键和3个π键 ⑦p-p σ键和p-p π键的重叠方式是相同的 A.1项 B.2项 C.3项 D.4项 C 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 5.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 C A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 6.下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是 A.H2S和Na2O2 B.H2O2和CaF2 C.NH3和N2 D.HNO3和NaCl C A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 7.下列物质的分子中既有σ键又有π键，并含有非极性键的是 ①NH3　②N2　③H2O　④HCl　⑤C2H4　⑥C2H2 A.②⑤⑥ B.①②⑤⑥ C.②③④ D.②④⑥ A 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 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 D A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 9.在下列化学反应中，所断裂的共价键中，仅仅断裂σ键的是 C 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 10.防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害，是因为其有效成分的分子中含有π键，这些分子中的 π键电子可以在吸收紫外线后被激发，从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。下列物质没有防晒效果的是 B A.邻氨基苯甲酸( ) B.酒精 C.羟基丙酮( ) D.肉桂酸(C6H5—CH==CH—COOH) 练·技能实战 A.硝基胍分子中只含极性键，不含非极性键 B.N原子间只能形成σ键 C.硝基胍分子中σ键与π键的个数比是5∶1 D.10.4 g硝基胍中含有11×6.02×1023个原子 11.硝基胍的结构简式如图所示(“→”是一种特殊的共价单键，属于σ键)。下列说法正确的是 C 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版选择性必修2 A.N2＋3H22NH3 B.2C2H2＋5O22H2O＋4CO2 C.Cl2＋H22HCl D.C2H4＋H2C2H6 $