2.1 共价键的形成与特征 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

新人教版 化学 选必2 第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 第1讲 共价键的形成与特征 1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性（重点） 2.知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为σ键和π键等类型（难点） 教学目标 现代化学键理论的建立 早在19世纪中叶，化学家就已经把分子中原子之间的相互作用形象地称作化学键。 1916年，路易斯提出共价键的电子理论，认为2个(或多个)原子可以相互“共用”一对或多对电子，以便达成惰性气体原子的电子层结构，而形成共价键 共价键是现代化学键理论的核心。 分子的空间结构和分子之间的作用力是理解分子结构与性质关系的重要内容。 新课导入 Q1.原子如何构成多种多样的物质？ 物质 原子 分子 离子 Q2.为什么原子能够构成多种多样的物质？ 化学键 离子键 共价键 金属键 复习旧知 1.化学键 使离子相结合或原子相结合的强烈的作用力通称为化学键。 2.分类 只存在于相邻的原子或离子之间。 分子间不存在化学键。 离子键 共价键（配位键） 金属键 NaCl HCl 3.存在 复习旧知 一、共价键的形成与特征 1.定义 相邻原子之间通过共用电子对形成强烈的相互作用力。 2.成键微粒 3.成键本质 4.成键条件 原子 电子在两个原子核之间出现的概率增大，使它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成共价键 成键原子具有自旋状态相反的未成对电子 电负性相同或差值小（一般小于1.7）的非金属元素原子之间（某些金属原子与非金属原子之间 Q1.用电子式如何表示H2、Cl2、HCl的形成过程。 H + Cl H Cl Cl + Cl Cl Cl H H + H H 任务1 从共用电子对的视角认识共价键的特征 思考讨论 Q2.为什么只能有H2、Cl2、HCl，不可能有H3、Cl3、H2Cl等分子？ 共价键具有饱和性 核间电子云稀疏 核间电子云密集 例如，氯原子中只有一个未占满的轨道，其中有一个未成对电子 Cl ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ 3s 3p Cl ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ 3s 3p 所以两个氯原子之间可形成一个共价键，结合为Cl2，表示为 Cl—Cl 成键过程中两个单电子以自旋方向相反的方式配对，体系能量最低 任务1 从共用电子对的视角认识共价键的特征 思考讨论 一、共价键的形成与特征 5.特征 现代价键理论认为，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。因为每个原子最外层轨道的数目是一定的，所以每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。 电子配对原理 (1) 饱和性 H2 He O2 Ne H:H O O N2 N N ↑ 1s ↓↑ ↓↑ 2s 2p ↓↑ 2s 2p ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ 1s ↓↑ ↓↑ 2s 2p ↓↑ ↓↑ 共价键的饱和性决定了分子的组成 Q1：为什么这些分子会有不同的空间结构？ C60 石墨 H2O CH4 思考讨论 除 s 轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间取向 S轨道 无空间取向 P轨道 有空间取向 最大重叠原理：在形成共价键时，原子轨道重叠得多，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就牢固。 Q1：为什么这些分子会有不同的空间结构？ 思考讨论 一、共价键的形成与特征 5.特征 最大重叠原理 (2) 方向性 共价键的方向性决定了分子的空间结构 Q：H-H键的形成过程中体系能量是如何变化的？原子轨道形状有什么变化？ H ↑ 1s1 H ↓ 1s1 H2 能量降低 能量最低 因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这也是共价键具有方向性的原因 CH4 正四面体形 NH3 三角锥形 例2.下列说法正确的是(　　) A.若把H2S写成H3S,则违背了共价键的饱和性 B.H3O+的存在说明共价键不应有饱和性 C.所有共价键都有方向性 D.金属元素与非金属元素的原子间只形成离子键 A 例1.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 典例剖析 Q1.用电子式如何表示N2、O2、F2的形成过程。 任务2 从共用电子对的视角分析共价键的类型 + N N N N + O O O O + F F F F ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p 共价三键 共价双键 共价单键 思考讨论 二、共价键的类型 1.根据共用电子对的数目分类 共用电子对数目 电子式 共价键类型 实例 1 共价单键 2 共价双键 3 共价三键 H2、F2 O2、CO2 N2 任务3 从原子轨道重叠的视角分析共价键 Q1.如何通过原子轨道知识进一步理解H2中共价键的形成？ H H 1s1 1s1 H H H H 原子轨道相互重叠 形成氢分子中的共价键 （H-H） s s 氢分子形成共价键示意图 未成对电子的原子轨道相互靠拢 头碰头 无方向性 思考讨论 任务3 从原子轨道重叠的视角分析共价键 Q2.如何通过原子轨道知识进一步理解HCl中共价键的形成？ 1s1 3p5 H Cl 原子轨道相互重叠 形成氯化氢分子中的共价键 （Cl-H） s p 头碰头 有方向性 未成对电子的原子轨道相互靠拢 思考讨论 任务3 从原子轨道重叠的视角分析共价键 Q3.如何通过原子轨道知识进一步理解Cl2中共价键的形成？ 3p5 3p5 Cl Cl 原子轨道相互重叠 形成氯分子中的共价键 （Cl-Cl） p p 未成对电子的原子轨道相互靠拢 头碰头 有方向性 思考讨论 任务3 从原子轨道重叠的视角分析共价键 Q4.原子轨道除了以“头碰头”的方式重叠以外，还有没有可能以其他的方式重叠成键？ Q5.已知氮分子的共价键是三键， 能否用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程？ x y z N的2p轨道示意图 y z x y z p-p σ键 p-p π键 p-p π键 思考讨论 二、共价键的类型 2.根据原子轨道重叠方式 (1) σ键 定义 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 重叠轨道 s-s σ键 s-p σ键 p-p σ键 二、共价键的类型 2.根据原子轨道重叠方式 (1) σ键 特征 稳定性：一般情况下，形成σ键的原子轨道重叠程度较大，不易断裂，故σ键有较强稳定性 原子轨道重叠方式：头碰头 共价键电子云形状：轴对称 方向性：要使两个原子轨道重叠部分最大，原子轨道必须按一定的方向进行重叠。(s-s σ键无方向性) 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键的结构 二、共价键的类型 2.根据原子轨道重叠方式 (2) π键 定义 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 重叠轨道 p-p π键 二、共价键的类型 2.根据原子轨道重叠方式 (2) π键 特征 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 原子轨道重叠方式：肩并肩 共价键电子云形状：镜面对称 方向性：要使两个原子轨道重叠部分最大，原子轨道必须按一定的方向进行重叠。 旋转：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 双键和三键中π键容易断裂，是化学反应的积极参与者 【特例】：N2中π键较σ键更牢固 σ键与π键的比较 键的类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 原子轨道重叠程度 对称类型 旋转情况 键的强度 活泼性 判断方法 “头碰头” “肩并肩” 大 小 轴对称 镜面对称 键的强度大，键牢固 键的强度小，易断裂 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 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 不活泼 活泼 【注意】σ键可以单独存在；π键不能单独存在！ 归纳总结 例3.下列说法不正确的是(　　 ) A.σ键一般比π键原子轨道重叠程度大,形成的共价键强 B.两个原子之间形成共价键时,最多有1个σ键 C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键 D.一个N2分子中有1个σ键,2个π键 C 例4.下列说法正确的是(　　)。 A、π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的 B、σ键的电子云图形是镜面对称的，而π键的电子云图形是轴对称的 C、所有的 键的强度都比 键的大 D、共价化合物中，一定有 键，可能有 键 D 典例剖析 乙烷 乙烯 乙炔 例5：观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？ 3个σ键和2个π键 7个σ键 5个σ键和1个π键 典例剖析 乙烷 乙烯 乙炔 例6：解释乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？ 乙烯的碳碳双键含1个π键，乙炔的碳碳三键中含2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不牢固，容易断裂，而乙烷中没有π键，σ键牢固，不易断裂。 典例剖析 二、共价键的类型 3.根据共用电子对是否偏移分类 偏移情况 成键元素 电负性差值 共价键类型 实例 偏移 不偏移 NH3、CO2 O2、H2、F2 极性键 非极性键 不同 非金属元素 相同 非金属元素 一般 ＜1.7 共价键 本质：原子之间通过共用电子对（或原子轨道重叠）形成共价键 特征：具有方向性和饱和性 成键方式 σ键 特征 原子轨道“头碰头”重叠，电子云呈轴对称 π键 特征 原子轨道“肩并肩”重叠，电子云呈镜面对称 一般规律 共价单键——1个σ键 共价双键——1个σ键、1个π键 共价三键——1个σ键、2个π键 类型 课堂总结 1、下列<zzd>不属于</zzd>共价键成键因素的是( @45@ )。 A、共用电子对在两原子核之间高概率出现 B、共用的电子必须配对 C、成键后体系能量降低，趋于稳定 D、两原子体积大小要适中 D 2、下列说法正确的是(　　) A.若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的方向性 B.s轨道和p轨道重叠可以形成π键 C.共价键都具有方向性 D.两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键 D 课堂练习 3.下列说法对σ键和π键的认识不正确的是( ) A.分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键 B.s-s σ键、p-p σ键与s-p σ键都是轴对称的 C.p-p σ键和p-p π键的重叠方式是相同的 D.含有π键的分子在反应时，π键一般是化学反应的积极参与者 C 课堂练习 4.下列有关σ键和π键的说法中，错误的是(　　) A.H只能形成σ键，O可以形成σ键和π键 B.在气体单质分子中，一定含有σ键，可能含有π键 C.σ键的电子云图形是轴对称的，π键的电子云图形是镜面对称的 D.丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)分子结构中含有11个σ键，3个π键 B 课堂练习 A、电负性： <m></m> B、S2Cl2为含有极性键和非极性键的分子 C、S2Br2 与 S2Cl2>结构相似，都含有 <m></m> 键和 <m></m> 键 D、S2Cl2 与H2O反应的化学方程式可能为 <m> 5.二氯化二硫(S2Cl2) 是广泛用于橡胶工业的硫化剂，其分子结构如图所示。常温下 S2Cl2是种橙黄色的液体，遇水易水解，并产生能使品红褪色的气体。下列说法<zzd>错误</zzd>的是( @63@ )。 C 课堂练习 6.在下列分子中①HF ②Br2 ③H2O ④N2 ⑤CO2 ⑥H2 ⑦H2O2 ⑧HCN （1）分子中只有σ 键的是： （2）分子中含有π键的是： （3）分子中所有原子均满足最外层8电子结构的是： （4）分子中含有s-s σ键的是： （5）分子中含有s-p σ 键的是： （6）分子中含有p-p σ键的是： ② ④ ⑤ ⑦ ⑧ ① ② ③ ⑥ ⑦ ④ ⑤ ⑧ ② ④ ⑤ ⑥ ① ③ ⑦ ⑧ 课堂练习 7.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。 (1)只有σ键的是___________(填序号，下同)；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 课堂练习 新人教版 化学 选必2 第二章 分子结构与性质 谢谢观看 $