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

选修二 第二章 第一节 共价键 知识点总结 ( 1 )选修2 第二章第一节 共价键 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：共价键 1、 概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。 2、 成键粒子：原子（成键原子的电负性差别较小 ——1.7）。 3、 成键性质：共用电子对，对两原子的电性作用。 4、 成键条件：同种非金属元素的原子或不同非金属元素的原子之间，不活泼的金属元素的原子和非金属元素的原子之间，且成键原子的最外层电子不一定达到饱和状态。 5、 存在范围： （1） 共价化合物：以共用电子对（形成共价键）形成分子的化合物称为共价化合物。共价化合物的组成微粒（原子）通过共价键结合成分子，因此共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。 （2） 非金属单质分子中（稀有气体除外），如O2、F2、H2、C60等。 （3） 部分离子化合物中，如Na2SO4中的SO42-中存在共价键，NaOH中的OH-中存在共价键，NH4Cl中的NH4+中存在共价键，Na2O2中的O22-中存在共价键等。 6、 共价键的表示方法： （1） 电子式：在元素符号周围用小黑点·或×来描述分子中原子共用电子以及未成键电子的式子，叫电子式。如：N2 H2S CO2 （2） 结构式：用一根短线表示一对共用电子所形成的共价键。如：N2 H2S CO2 7、 共价键的特征： （1） 共价键具有饱和性 按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个未成对电子配成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配成键，即每个原子所能形成共价键的数目或以单键连接的原子数目是一定的，如H原子、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分子。共价键的饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。 （2） 共价键具有方向性 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，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现概率越多，形成的共价键越牢固。由于电子所在的原子轨道具有一定形状，所以要取得最大重叠，共价键必然具有方向性。同种分子（如HX）中成键原子电子云重叠程度越大，形成的共价键越牢固，分子结构越稳定。如HX的稳定性HF>HCl>HBr>HI。 ( 总结：特征 — )→饱和性→决定分子的组成 →方向性→决定分子的立体构型 8、 共价键的本质及其形成 （1） 本质：高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。 （2） 形成：电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，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，有σ键和π键两种类型。 （3） σ键 ①定义：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫做σ键。 ②类型：根据成键电子的原子轨道的不同，σ键可分为s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键。 ③形成：s-sσ键的形成（以H2分子的形成过程为例） H H H2 1s1 相互靠拢 1s1 电子云相互重叠 H2分子里的σ键是由两个s电子重叠形成，因此称为“s-sσ键”。 b.s-pσ键的形成（以HCl分子的形成过程为例） H Cl HCl 未成对电子的电子云相互靠拢 电子云相互重叠 HCl分子里的共价键是由氢原子提供的未成对电子1s的原子轨道和氯原子提供的未成对电子3p的原子轨道重叠形成的，称为“s-pσ键”。 c.p-pσ键的形成（以Cl2分子的形成过程为例） Cl Cl Cl2 未成对电子的电子云相互靠拢 电子云相互重叠 Cl2分子中的共价键是由两个氯原子各提供1个未成对电子3p的原子轨道重叠形成的，称为“p-pσ键”。 ④特征：两原子在成键时，电子云采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式符合能量最低，最稳定；σ键是轴对称的，可以围绕成键的两原子核的连线旋转。 ⑤σ键存在于共价单键、共价双键和共价三键（通常含一个σ键）中。 （4） π键 ①定义：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫做π键。 ②形成： ③特征：两原子在成键时，电子云采取“肩并肩”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式其重叠程度比σ键的重叠程度小，因此π键没有σ键稳定，易断裂；每个π键的电子云由两块组成，分别位于两原子核构成的平面的两侧，以这个平面为镜像关系，这种特征称为镜像对称，不能旋转。 ④存在：π键通常存在于双键或三键中。 知识点二：键参数——键能、键长与键角 1、键能 （1）概念：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。通常取正值。常用EA-B表示。 （2）单位：kJ/mol；如形成1mol H-H键释放的最低能量为436.0kJ，则H-H键能为436.0kJ/mol；形成1mol N≡N键释放的最低能量为946kJ，则N≡N键能为946kJ/mol。 （3）键能与化学键稳定性的关系：键能越大，化学键越稳定。 如EH-F>EH-Cl>EH-Br>EH-I，稳定性大小为：HF>HCl>HBr>HI。 2、键长 （1）概念：形成共价键的两个原子之间的核间距为键长。 （2）单位：pm（1pm=10-12m） 某些共价键的键长如下表 键 键长/pm 键 键长/pm H-H 74 C≡C 120 F-F 141 C-H 109 Cl-Cl 198 O-H 96 Br-Br 228 N-H 101 I-I 267 N≡N 110 C-C 154 Si-Si 235 C=C 133 Si-O 162 （3）键长与化学键稳定性的关系：键长越短，共价键越稳定。 3、键角 （1） 概念：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。 （2） 键角与化学键稳定性的关系：键角决定分子的空间构型，多原子分子中共价键形成键角，表明共价键具有方向性。如三原子分子CO2的结构式为O=C=O，它的键角为180º，是一种直线形分子；又如，三原子分子H2O的H-O-H键角为105º，是一种角形分子。 拓展应用 拓展一：化学键与物质类别的关系 1、当一种化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合物。 2、当一种化合物中同时存在离子键和共价键时，该化合物是离子化合物。 3、只有当化合物中只存在共价键时，该化合物才是共价化合物。 4、在离子化合物中一般既含有金属元素又含有非金属元素（铵盐除外）；共价化合物一般只含有非金属元素，但个别含有金属元素，如AlCl3也是共价化合物；只含有非金属元素的化合物不一定是共价化合物，如铵盐。 5、非金属单质只有共价键（稀有气体除外）。 注意： （1）氢化物不一定都是共价化合物，如NaH。 （2）NaHSO4熔融时电离成Na+和HSO4-，而溶于水时电离成Na+、H+和SO42-。因为熔融时只能破坏离子键，而溶于水时既可以破坏离子键又可以破坏共价键。 拓展二：σ键、π键的判断方法 1、 判断方法 在分子结构中，共价单键是σ键。而双键中有一个是σ键，另一个是π键；共价三键是由一个σ键和两个π键组成的。 注意：（1）s轨道与s轨道重叠形成σ键时，电子不是只在两核间运动，而是电子在两核间出现的概率增大。 （2） 因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成σ键时，无方向性。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。 （3） 两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。 （4） 分子中含有π键，能够有效吸收紫外线。 拓展三：键参数与分子性质之间的一般关系规律 1、 一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同（1对），因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度：H-F>H-Cl>H-Br>H-I，因此，稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 2、 键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。 3、 键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道了分子中的键长和键角，这个分子的立体构型就确定了。如氨分子的H-N-H键角是107º，N-H键的键长是101pm，就可以断定氨分子是三角锥型分子， 如图： 注意：（1）通过键长、键角可以判断分子的立体构型。 （2） 键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半径的和。 （3） F-F键键长短，键能小可解释为氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能减小使F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。 4、 键能与化学反应的能量变化关系 （1） 化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化ΔH为“+”。化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化ΔH为“-”。 （2） 利用键能计算反应的热量变化（ΔH） ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。 注意：键能对物质性质的影响：键能越大，键长越短，化学键越稳定，由于共价键直接影响分子的化学性质，所以分子的性质越稳定。同时键能的大小还直接影响化学反应过程中的能量变化，键能越大，拆开或形成该键时吸收或放出的能量越多，反应能量越少。 拓展四：等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理。满足等电子原理的分子互称为等电子体，其性质对比如下： 分子 CO N2 原子个数 2 2 分子的 价电子总数 4+6=10 5×2=10 分子中的共价键 2个π、1个σ 2个π、1个σ 键能（kJ/mol） 1075 946 分子构型 直线型 直线型 沸点℃ -205.05 -210.00 熔点℃ -191.49 -195.81 在水中的溶解度（室温） 2.3ml 1.6ml 拓展五：等电子体的判断方法和应用 1、 判断方法 原子总数相同，价电子总数相同的分子互为等电子体。互为等电子体应该满足的条件： （1） 在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同； （2） 在微粒的构成上，微粒所含价电子数目相同； （3） 在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式相同。 2、应用 利用等电子体的性质相似，空间构型相同，可用来： （1） 判断一些简单分子或离子的立体构型； （2） 利用等电子体在性质上的相似性制造新材料； （3） 利用等电子原理针对某物质找等电子体。 如：硅和锗是良好的半导体材料，它们的等电子体磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）也是很好的半导体材料；SiCl4、SiO44-、SO42-的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体立体构型。 3、 常见的几组等电子体 （1） 二原子10电子：N2、CO、C22-（如CaC2）、CN-，都是直线形构型。 （2） 三原子16电子：CO2、N2O、N3-（如NaN3）、BeCl2、SCN-，都是直线型构型。 （3） 三原子18电子：NO2-、O3、SO2，它们都是V形。 （4） 四原子24电子：NO3-、CO32-、BO33-、BF3及气态SO3，它们都是平面三角形构型。 （5） 四原子26电子：ClO3-、SO32-、BrO3-、IO3-，它们都是三角锥形。 （6） 五原子8电子：CH4、NH4+、SiH4都是正四面体构型。 （7） 五原子32电子：ClO4-、SO42-、PO43-、SiO44-、SiF4、CCl4等，它们都是正四面体构型。 选修2 第二章第一节 共价键 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $