2.1.1 共价键 课件-2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 课时1 共价键 2026/1/19 2 素养目标 2024级化学组江福胜 化学观念：理解共价键本质是原子轨道重叠形成的共用电子对，明确其饱和性、方向性特征，建立 σ 键与 π 键的本质差异认知。 科学思维：能运用原子轨道重叠模型分析共价键形成，通过对比辨析 σ 键、π 键的成键特点，提升微观探析与模型认知能力。 科学探究与创新意识：结合典型成键实例，尝试探究原子轨道重叠方式与共价键类型的关联，提出合理的对比分析角度。 科学态度与社会责任：认识共价键类型差异对物质结构和性质的影响，体会微观结构研究的严谨性，认同化学学科的微观认知价值。 常见的NaCl和HCl的性质差异很大，思考：从微粒间相互作用的角度解释NaCl和HCl性质差异大的原因。 NaCl HCl 2026/1/19 3 2024级化学组江福胜 课堂导入 回顾：NaCl和HCl的形成过程 离子键 NaCl HCl 共价键 2026/1/19 4 2024级化学组江福胜 课堂导入 一、 化学键的类型与电负性的差值的关系 离子键 H和Cl的电负性的差值 Na和Cl的电负性的差值 极性共价键 0 0.9 2.1 电负性的差值 成键原子之间的电负性差值 大于1.7 小于1.7 通常形成离子键，相应的化合物为离子化合物 通常形成共价键，相应的化合物为共价化合物 2026/1/19 5 2024级化学组江福胜 极性共价键：Δ χ ≠ 0；非极性共价键：Δ χ ＝ 0 H和H的电负性的差值 非极性共价键 原子间通过___________所形成的相互作用 1. 共价键的形成 共用电子对 共价键 成键要素 一般是同种的或者不同种的非金属元素 原子 成键原子通过共用电子对形成的相互作用 成键微粒 成键 本质 成键 元素 2026/1/19 6 2024级化学组江福胜 二、共价键 根据共价键的定义，只能有H2、HCl、Cl2等，不可能有H3 、H2 Cl和Cl3等，这是为什么呢？ 2026/1/19 7 2024级化学组江福胜 一个原子有几个 ，便和几个 电子配对成键，形成几个共价键，这就是共价键的饱和性。 未成对电子 自旋状态相反的 ——电子配对原理 (1) 饱和性 示例 H2 H ↑ 1s1 H ↓ 1s1 Cl 3p5 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ 3s2 Cl 3p5 ↑↓ ↑↓ ↓ ↑↓ 3s2 Cl2 二、共价键 2026/1/19 8 2024级化学组江福胜 2. 共价键的特征 【思考】NH3分子中N原子为什么是1个，而H原子为3个？ N和H原子的电子式分别为 和H·，N原子最外层有3个未成对电子，H原子有1个未成对电子，形成共价键时每个N原子只需与3个H原子分别形成3对共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。 2026/1/19 9 2024级化学组江福胜 共价键的饱和性 决定了分子的组成 ——最大重叠原理 (2) 方向性 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的 ，电子在核间出现的 越大，所形成的共价键就越 ，因此共价键将尽可能沿着__________________的方向形成，所以共价键具有方向性 越多 电子出现概率最大 概率 牢固 二、共价键 2026/1/19 10 2024级化学组江福胜 共价键的方向性 决定了分子的空间结构 2. 共价键的特征 两个原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对 电子配对原理 ——饱和性 两个原子轨道重叠越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定 最大重叠原理 ——方向性 二、共价键 2026/1/19 11 2024级化学组江福胜 现代价键理论的基本要点 2026/1/19 12 2024级化学组江福胜 二、共价键 3. 共价键的表示 (1)用电子式表示：用小黑点·(或<m></m>)表示原子最外层电子。 (2)用结构式表示：用一条短线表示一个共用电子对 HCl H—Cl H2O H—O—H (3)共价键形成过程的表示方法：用电子式表示(以Cl2、H2O 的形成为例)。 2026/1/19 13 2024级化学组江福胜 二、共价键 4. 共价键的存在 (1)共价化合物：以共用电子对(共价键)形成分子的化合物称为共价化合物。共价化合物分子的构成粒子(原子)通过共价键结合而成，因此共价化合物中一定存在共价键。如<m></m>、<m></m>、<m></m>、<m></m>、</m>、<m></m>等。 (2)非金属单质分子中存在共价键，如<m></m>、<m></m>、<m></m>、<m></m>等。 (3)部分离子化合物中，如<m></m>的<m></m>中存在共价键，<m></m>的</m>中存在共价键，<m></m>的<m></m>中存在共价键，<m></m>的<m></m>中存在共价键等。 注意：稀有气体（单原子分子）中无化学键 2026/1/19 14 2024级化学组江福胜 二、共价键 5. 共价键数目与电子式的关系 (1)因为共价键为原子间通过共用电子对所形成的相互作用，则原子的电子式中有几个单电子就可以形成几个共用电子对，即形成几个共价键。 <m>(2)<m></m>、<m></m>、<m></m>、<m></m>等元素形成的最高正价化合物中，原子核外最外层有多少个电子就可形成多少个共价键。 (3)结构式是忽略未成键电子对，用短线代替共用电子对得到的式子。一般来说，如果结构式中某原子周围短线数目小于等于4，即可判定短线数等于该原子的单电子数；如果短线数大于4，即可判定短线数等于该原子的最外层电子数。 例1 共价键具有饱和性和方向性，下列有关叙述不正确的是( ) A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的 B.共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的 C.共价键的方向性决定了分子的空间结构 D.所有共价键都具有方向性 √ 课堂练习 例2 下列不属于共价键成键因素的是( ) A.形成共用电子对 B.成键原子的原子轨道在空间重叠 C.成键后体系能量降低,趋于稳定 D.两原子核体积大小要适中 √ 2026/1/19 15 2024级化学组江福胜 15 如何通过原子轨道进一步理解共价键的形成？ 2026/1/19 16 2024级化学组江福胜 H ↑ 1s1 H ↓ 1s1 H2 相互靠拢 原子轨道相互重叠 形成氢分子的共价键(H-H) “头碰头” 2026/1/19 17 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 1. H－H的形成 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 H ↑ 1s1 Cl 3p5 ↑↓ ↑↓ ↓ ↑↓ 3s2 H Cl 原子轨道相互重叠 HCl 形成的共价单键 未成对电子的原子轨道相互靠拢 H Cl 2026/1/19 18 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 2. H－Cl的形成 Cl2中的共价键由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 Cl 3p5 ↑↓ ↑↓ ↓ ↑↓ 3s2 Cl 3p5 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ 3s2 Cl Cl 未成对电子的原子轨道相互靠拢 原子轨道相互重叠 形成的共价单键 Cl2 2026/1/19 19 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 3. Cl－Cl的形成 2026/1/19 20 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 4. σ键 共同特点 ① 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 ② 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 (1) 特征：原子轨道的重叠方式：“头碰头”，电子云的对称方式：轴对称 (2) 分类：① s－s σ键 ② s－p σ键 ③ p－p σ键 p轨道和p轨道除能形成σ键外，还能形成π键——由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成 未成对电子的原子轨道相互靠拢 原子轨道相互重叠 形成的π键 2026/1/19 21 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 5. π 键——定义 π键的电子云具有__________性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为_____；π键______旋转；不如σ键_____，较易______。 镜面对称 镜像 不能 牢固 断裂 2026/1/19 22 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 5. π 键——特征 2026/1/19 23 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 6. σ键和π 键的比较 键 键 重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠 对称类型 轴对称 镜面对称 重叠程度 大 小 键的强度 轨道重叠程度大，键的强 度较大，键较牢固 轨道重叠程度较小，键比较 容易断裂，不如 键牢固 活泼性 不活泼 活泼 旋转情况 任意一个原子可以绕轴旋转，并不破坏σ 键的结构 任意一个原子均不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π 键的结构 【思考】观看氮气中氮氮三键形成的过程，思考： ① 有π键就一定有 键吗？二者的形成有什么联系？ ② 如何判断共价键是σ键或是π键？ 2026/1/19 24 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 p-p σ键 p-p π键 p-p π键 共价单键为____键； 共价双键中有一个____键、一个____键； 共价三键由一个_____键和两个______键组成。 σ σ π σ π 2026/1/19 25 2024级化学组江福胜 三、据原子轨道认识共价键的形成 7. σ键和π 键联系与判断 有共价键，就有 键；只要不是单原子分子，分子就都含有 键， 键是形成分子骨架的基础，有 键就一定有 键。除此之外，对于ABn型分子或原子团，其中一定有n个σ键。 (1)乙烷中有___个σ键，乙烯、乙炔中σ键与π键的个数之比分别为_____、_____。 (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键稳定，不易断裂。 7 3∶2 5∶1 乙烷 乙烯 乙炔 【探究】观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。 2026/1/19 26 2024级化学组江福胜 (3) 解释乙烯分子中π键是如何形成的，预测乙炔分子中π键是如何形成的。 乙烷 乙烯 乙炔 【探究】观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。 2026/1/19 27 2024级化学组江福胜 乙烯分子中键的类型 乙炔分子中键的类型 例3 下列有关 键的说法错误的是( ) A.如果电子云图像是由两个轨道重叠形成的，即形成 键 B.轨道与轨道形成 键 C.轨道和轨道不能形成 键 D.分子里含有一个 键 √ 课堂练习 例4 下列化学键是通过电子云“肩并肩”重叠形成的是( ) A. B. C. D. √ 2026/1/19 28 2024级化学组江福胜 28 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)所有物质中都存在化学键( ) × (2)由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物( ) × (3)、、 中都含有共价键( ) × (4)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系( ) √ (5)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的( ) √ (6) 键与 键的对称性相同( ) √ 课堂评价 2026/1/19 29 2024级化学组江福胜 29 (7)形成分子时， 轨道的重叠方式为 ( ) × (8) 键和 键都只存在于共价化合物中( ) × (9)分子里有一个 键和一个 键( ) × (10)丙酮( )分子中含有 键的数目约为 ( ) √ 课堂评价 2026/1/19 30 2024级化学组江福胜 30 2.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 的价层电子数 C.基态C原子有两个未成对电子,所以最多能形成2个共价键 D.1个原子最多能与3个原子结合形成 分子,是由共价键的饱和 性决定的 √ 课堂评价 2026/1/19 31 2024级化学组江福胜 31 3.下列说法错误的是( ) A. 键的电子云重叠程度比 键大，稳定性强 B.与2个结合形成 分子，体现了共价键的饱和性 C.第三周期主族元素中第一电离能介于和 之间的有3种 D.短周期主族元素中位于 区的有5种 √ 课堂评价 2026/1/19 32 2024级化学组江福胜 32 4.下列关于共价键的描述正确的是( ) A.两个原子的单电子若自旋平行，则两两配对可形成共价键 B.多原子形成分子时，决定各原子相互结合数量关系的是共价键的 方向性 C.两个原子的轨道不仅能形成 键，也能形成 键 D.气体单质中一定存在 键，可能存在 键 √ 课堂评价 2026/1/19 33 2024级化学组江福胜 33 5.现有以下物质：，，，，， ， ，， 。 (1)只含有极性键的是________(填序号，下同)；只含有非极性键的 是________；既有极性键又有非极性键的是________。 ①③⑨ ②④⑦ ⑤⑥⑧ 课堂评价 (2)只有 键的是______________；既有 键又有 键的是________。 ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ (3)含有由两个原子的轨道重叠形成的 键的是____。 ⑦ 2026/1/19 34 2024级化学组江福胜 34 6.含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。 (1)中的化学键从形成过程来看，属于___(填“ ”或“ ”)键。 课堂评价 (2) 分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳 原子最外层都满足8电子稳定结构，则分子中 键的数目为____。 30 (3)利用可以合成化工原料， 分子的结构式为 每个分子内含有的 键、 键数目为_____ (填字母)。 D 2026/1/19 35 2024级化学组江福胜 35 $