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

原子结构与性质 课本29页 H O Mg Si Cl H O Mg Si Cl Mg>Si>O O>Cl>Si Cl>Si>Mg 【演练】下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用、……表示，单位为kJ/mol)。下列关于元素R的判断正确的是( ) A．R的最高正价为+3价 B．R元素位于元素周期表中第IIA族 C．R元素的原子最外层共有4个电子 D．R元素基态原子的电子排布式为 B 3 下表是某些短周期元素的电负性值: 元素符号 Li Be B C 电负性 1.0 1.5 2.0 2.5 元素符号 O F Na Al 电负性 3.5 4.0 0.9 1.5 元素符号 Si P S Cl 电负性 1.8 2.1 2.5 3.0 (1)通过分析电负性值变化规律,确定N和Mg最接近的电负性值范围: 　　　　　<N<　　　　　。　　　　　<Mg<　　　　　。 (2)推测电负性值与原子半径关系是   　。  2.5 3.5 原子半径越大,电负性越小 0.9 1.5 第一节　共价键 共价键与键参数 5 1.化学键：相邻原子之间强烈的相互作用 3.化学键分类 ①离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键 ②共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键 2.以NaCl和HCl为例，用电子式表示形成过程 由离子键构成的化合物叫离子化合物 离子键 共价键 只含共价键的化合物叫共价化合物 复习旧知 4.只存在于相邻的原子或离子之间。分子间不存在化学键。 定义：相邻原子间通过共用电子对形成的强烈相互作用 成键微粒: ________ 成键本质: 原子 共价键的本质是原子之间形成共用电子对(或原子轨道的重叠)。自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对。 成键条件: 一般由非金属元素的原子结合 （某些金属原子与非金属原子之间,如AlCl3，BeCl2） 共价键 如何用原子轨道的概念来进一步理解共价键的形成？ 现代价键理论的基本要点 (1) 电子配对原理 两原子各自提供1个自旋方向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，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 一、共价键的特征 H· ·H ＋ H:H ↑ 1S ↓ 1S ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ 3s2 3p5 H Cl H + Cl 1s1 ↑ ①饱和性：一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键。 共价键具有饱和性，H原子只有一个未成对电子，只能形成一个共价键 问题：用电子式表示H2、HCl的形成过程。为什么只能有H2、HCl，而不可能有H3、H2Cl？ 形成的共价键数目 = 未成对电子数 最大重叠原理：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 因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成， 这就是共价键具有方向性的原因 ② 方向性 s、p等原子轨道的形状是不一样的，它们如何才能发生有效的重叠？ 1、 σ键 （按照原子轨道重叠方式分类） 两个原子轨道沿着键轴方向（两核间连线）方向以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键。 二、共价键的类型 H H H H ↑ 1S ↓ 1S s-s σ键 氢原子形成氢分子的电子云描述 s轨道呈球形对称，s-s轨道重叠时没有方向性。 H Cl H－Cl ↑ 1s1 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 HCl的形成的电子云描述 s-p σ键 s轨道呈球形对称，p轨道呈哑铃形，只有当沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠，才能实现原子轨道最大重叠。 两个3p轨道沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠，形成p—p σ键 用原子轨道描述2个氯原子形成Cl2分子的过程。 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl Cl Cl Cl p-p σ键 σ 键 s H · ·H 相互靠拢 s 相互重叠 s-s σ键 p s 相互靠拢 相互重叠 s-p σ键 相互靠拢 相互重叠 p-p σ键 ——头碰头的形式重叠。 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：(s-s σ键无方向性) 共价单键都是σ键。 可旋转：通过σ键连接的原子可绕键轴旋转而不会破坏化学键。 s-s σ键 s-p σ键 p—p σ键 p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。 2.π键的特征是两个原子轨道以平行或“肩并肩” 方式重叠；原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧。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。 p-p π键 16 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 N2（N N）用电子云画出形成过程 π键特征 【特例】：N2中π键较σ键更牢固 (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)强度小：形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，通常情况下，π键不如σ键牢固。 (3)不能旋转：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。 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（36页） 不活泼 活泼 【注意】σ键可以单独存在；π键不能单独存在！ 做笔记 1.σ键的常见类型有s-s, s-p, p-p, 请指出下列分子σ键所属类型： A、HBr B、F2 C、H2 s-p p-p s-s 【课堂小练】 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 二、共价键的类型（根据共用电子对的数目分类） 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 二、共价键的类型（根据共用电子对是否偏移分类） 1、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.一般 键比 键重叠程度大，形成的共价键强 D.气体单质中，一定有 键，可能有 键 C 【课堂小练】 思考：化学键的稳定性与什么有关？ 我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？ 乙烷 乙烯 乙炔 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键不牢固，容易断裂，而乙烷中没有π键，σ键牢固，不易断裂。 共价键的三个键参数——键能、键长与键角 复习回顾 气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 1、定义： 2、单位: 3、条件： 通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。 kJ/mol 衡量共价键的强弱。键能越大，键越牢固，分子越稳定。 4、意义： (键能通常取正值) 思考：甲烷中四个碳氢键键能相同吗？ 不同，CH4中的C—H键能是平均值 一、键能 提示：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，表2-1中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。 氮氮键(反常)：σ键键能＜π键键能 【思考1】根据价键理论分析氮气分子中的成键情况，并解释N2通常很稳定的原因。 两个氮原子各自用三个p轨道分别形成一个σ键和两个π键。N2分子中存在N≡N，键能大，破坏它需要消耗较高的能量，因而N2通常很稳定。 键 键能 (kJ·mol-1) C-C 347.7 C=C 615 C≡C 812 N-N 193 N=N 418 N≡N 946 规律1：成键原子相同，键能：单键<双键<三键 (不存在倍数关系) 5、键能规律： σ键键能＞π键键能（一般情况） 规律2：成键的原子半径越小，键能越大 某些共价键的键能（KJ/mol） F-F 157 Cl-Cl 242.7 Br-Br 193.7 I-I 152.7 H-F 568 H-Cl 431.8 H-Br 366 H-I 298.7 键能：Cl2＞Br2＞I2 （F2反常） 氢化物键能： ①同主族，从上到下递减 HF＞HCl＞HBr＞HI 【思考2】N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解? ②同周期，从左到右递增 N-H反常 H—F＞O—H＞C—H＞N-H 化学键 N≡N O=O F－F 键能(kJ·mol-1) 946 497.3 157 C－H N－H O－H F－H 413.4 390.8 462.8 568 N2、O2、F2的键能越来越小，共价键越容易断裂。 N-H、O-H、F-H的键能越来越大，共价键越容易生成。 键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,化学键越稳定。 判断共价键的稳定性 应用一 一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越 。 稳定 6.键能的应用 判断分子的稳定性 应用二 利用键能计算反应热 应用三 如：分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 ΔH＝ 总键能－ 总键能 反应物 生成物 1.概念：构成化学键的两个原子的核间距。（平衡位置） 单位：pm（1 pm＝10-12 m） 二、键长 衡量共价键的强弱。 2、意义： 键长越短，键越牢固，分子越稳定。 键长 共价半径：相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。 P39资料卡片 Cl2中Cl-Cl键长 共价半径 99pm 198pm ② 相同的成键原子的键长：单键 > 双键 >叁键 ① 同种类型的共价键， 成键原子半径越小，键长越短。 H-F H-Cl H-Br H-I 键长（pm） 92 128 141 161 键能（kJ/mol） 567 431 366 298 C-C C=C C≡ C 154 134 120 347 598 820 3、键长大小规律： F-F Cl-Cl Br-Br I-I 141 198 228 267 157 242.7 193,7 152,7 ③ 一般地，键长越短，键能越大，键越牢固，分子越稳定。 特例： F-F键 不符合“键长越短，键能越大”的规律 原因：原子半径小，F-F的键长短，两原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，键能小。 4、键长的应用 ①判断共价键的稳定性 键长越短，键能越大，共价键越稳定。 ②分子的空间结构 键长是影响分子空间结构的因素之一。 【思考3】为什么CH4的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体？ 因为C-H和C-Cl的键长不相等。 1、概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。 109°28′ CH4 CO2 H2O 正四面体形 直线形 V形(角形) 三、键角 描述分子空间结构的重要参数 2、应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有 性，通过键角来预测共价分子的空间结构。 方向 105° 1．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（ ） A．键长越长，键能越大，共价化合物越稳定 B．通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小 C．键角是确定多分子立体结构的重要参数 D．同种原子间形成的共价键键长：三键＜双键＜单键 A 【课堂小练】 2．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C-C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是（ ） A．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C－C的键长 C．分子中含有两个σ键和四个π键 D．分子中既有极性键又有非极性键 D 不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。 3、如图白磷和甲烷均为正四面体结构，它们的键角是否相同，为什么？ 4、下列能说明BF3 分子中4个原子在同一平面的理由是( @54@ ) A、任意两个键的夹角为120° B、B-F 是非极性共价键 C、3个B-F的键能相等 D、3个 B-F的键长相等 A 键参数 键能 键长 键角 决定分子的空间结构 决定分子的稳定性 决定分子的性质 归纳总结 一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。 1、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 (H—C≡N) 14.已知 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 是原子序数依次增大的前四周期元素。其中 A 是宇宙中含量最多的元素； B 元素原子最高能级的不同轨道都有电子，并且自旋方向相同； C 元素原子的价层电子排布是 ns n np2n; D 元素原子中只有两种形状的电子云，最外层只有一种自旋方向的电子； E 与 D 的最高能层数相同，但其价层电子数等于其电子层数。 F 元素原子的最外层只有一个电子，其次外层内的所有轨道的电子均成对。 H N O Na Al Cu ①元素： A___ 、 B ___、 C ___、 D ____、 E____ 、 F _____。 ①元素： A___ 、 B ___、 C ___、 D ____、 E____ 、 F _____。 ② A 、 B 、 C 三种元素的电负性：____>____>____。 ③ B 、 C 、 D 、E4种元素的第一电离能：_____> ____>____>____。 (2）下表是 A ~ F 元素中某种元素的部分电离能，由此可判断该元素是________ 。 (3) F 元素位于周期表的______区,此区元素的价电子层结构特点是__________。 元素 电离能／( kJ · mol －1) I1 I2 I3 I4 I5 某种元素 578 1817 2745 11575 14830 H N O Na Al Cu O N H N O Al Na Al ds EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $