2.1.1键参数 课件 -2025-2026学年高二上学期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 键参数 学习目标 1、认识原子间通过原子轨道的重叠形成共价键，了解共价键的饱和性和方向性。 2、知道根据原子轨道的重叠方式，掌握共价键的分类。 3、理解共价键中σ 键和π键的区别和特征，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。 4、理解键能、键长和键角的含义，知道它们可用来描述共价键的强弱和分子的空间结构。 思+议： 1、如何用原子轨道来描述H2的形成过程？ 2、σ键是怎样形成的？其特点是什么？有哪些类别？ 3、π键是怎样形成的？其特点是什么？ 4、如何判断σ键与π键？ 5、键参数有哪些？如何用它们描述共价键的强弱和分子的空间结构? 一、共价键 1、定义： 原子间通过共用电子对（即原子轨道重叠）所形成的相互作用。 2、本质： 3、形成条件： （1）电负性相同或差值小的非金属元素原子； 展+评： （2）电负性之差小于1.7的金属元素原子与非金属元素原子。 原子轨道的重叠。 4、特征 一个原子有n个未成对电子，便可和n个自旋相反的电子配对成键。 （1）饱和性： H He O Ne H:H O O N ↑ 1s ↓↑ ↓↑ 2s 2p ↓↑ 2s 2p ↑ ↑ ↓↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ 1s ↓↑ ↓↑ 2s 2p ↓↑ ↓↑ N N 共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。 共价键数目 = 未成对电子数目 思考 为什么氢气分子是H2，而不是H3？ CH4 NH3 H2O CO2 正四面体形 三角锥形 V形 直线形 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都有一定的分布特点，按照现代共价键理论中的最大重叠原理，两原子在形成共价键时将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键有方向性。（注意：s-s轨道重叠无方向性） （2）方向性 共价键的方向性决定了分子的空间结构。 2、特征 H H H H 用原子轨道描述氢原子形成氢分子的过程： 1s1 1s1 相互靠拢 “头碰头” 原子轨道相互重叠 形成氢分子的共价键（H-H）是由两个1s轨道重叠形成的，称为“s-s σ键”。 (1)σ键 原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，把带正电的两个原子核“黏结”在一起。 三、共价键的类型 轴对称，无方向性 H Cl H Cl ↑ 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p H―Cl的s-p σ键形成 相互靠拢，“头碰头”——s-p σ键 Cl―Cl的p-p σ键形成 相互靠拢 “头碰头” p-p σ键 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p Cl Cl Cl Cl σ键的种类 s-s σ键 s-p σ键 p-p σ键 σ键的轨道重叠方式 “头碰头” σ键的特征： σ键电子云对称方式： 轴对称 归纳总结： σ键 ①可绕键轴旋转，旋转并不破坏σ键的结构； ②σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性； ③共价单键均为σ键。 s-s σ 键无方向性 s-p p-p σ 键 有方向性 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 9 （2） π 键 p轨道和p轨道除能“头碰头”形成σ键外，还能“肩并肩”重叠形成的π键。 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 “肩并肩” π键的特征： ①不可以旋转 ②形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键小， 一般，π键没有σ键牢固。更易断裂，更易发生化学反应。 【特例】：N2中π键较σ键更牢固。 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 10 多个化学键形成过程：N2 中 p-p σ 键和 p-p π 键的形成过程 氮气分子中， 氮原子p轨道与氮原子中的p轨道以“头碰头”的方式相互重叠， 形成一个σ键； 氮原子中另外两个p轨道与氮原子中的两个p轨道以“肩并肩”的方式相互重叠， 形成两个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。 如何判断共价键的类型？ σ σ π σ π 【方法】： s-s电子、s-p电子只形成 键； p-p电子既形成 键，又可形成 键,且 优先形成σ键，后成π键。 即π键不能单独存在！（σ键轨道重叠大，键稳定） 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。 思考 σ σ π 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 12 小结： 共价键 本质： 特征： 类别 原子间通轨道重叠形成 具有饱和性和方向性(s-s σ键除外) π键 形成方式： 肩并肩 特征 镜面对称、不可旋转 重叠程度小，易断裂，较活泼 规律 共价单键—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 σ键 形成方式： 头碰头 特征 轴对称、可旋转 重叠程度大，不易断，不活泼 类别： s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键 二、键参数 1、键能： （1）概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 （2）单位:是kJ/mol。键能通常取正值。 （3）条件：键能可以通过实验测定，298.15 K、101 kPa。 （4）意义——衡量共价键的强弱。键能越大，键越牢固。 平均值 C-C ＜ C=C＜ C≡C σ键键能 ＞ π键键能 N-N ＜ N=N ＜ N≡N σ键键能 ＜ π键键能(反常) 注意：不存在倍数关系！ (1)判断共价键的稳定性 键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越稳定。 (2)判断分子的稳定性 结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。 (3)判断化学反应中的能量变化 （5）应用 如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 ∆H＝∑E(反应物键能)－∑E (生成物键能) ΔH<0时，放热反应；ΔH>0时，吸热反应 （1）概念：构成化学键的两个原子的核间距。不过，分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。 2、键长 Cl2分子中Cl-Cl的键长 单位：pm（1 pm＝10-12 m） 原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，键长越短。 二、键参数 （2）意义: 共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定。 键长还影响分子空间结构。 键能的影响因素——键长 键 键能 键 键能 H－H 436.0 N≡N 946 F－F 157 N－O 176 Cl－Cl 242.7 N＝O 607 Br－Br 193.7 O－O 142 I－I 152.7 O＝O 497.3 C－C 347.7 C－H 413.4 C=C 615 N－H 390.8 C≡C 812 O－H 462.8 C－O 351 H－F 568 C＝O 745 H－Cl 431.8 N－N 193 H－Br 366 N＝N 418 H－I 298.7 1、卤族单质键能从上到下，依次减小。（F2反常） 2、氢化物键能同周期从左到右递增（C和N反常） 3、氢化物键能同主族从上而下递减 4、EC-C<EC=C<EC≡C，(且不存在倍数关系）σ键键能>π键键能 5、EN-N<EN=N<EN≡N，(且不存在倍数关系）σ键键能<π键键能 1、F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？ 某些共价键的键能和键长 键 键能 （kJ·mol-1） 键长 pm 原子半径 pm F-F 157 141 64 Cl-Cl 242.7 198 99 Br-Br 193.7 228 114 F原子半径很小，因此F-F的键长短，而由于键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小。 【思考交流】 18 （1）概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。 3、键角 （2）意义： 键角可反映分子的空间构型； 键角是描述分子结构的重要参数； 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。 二、键参数 H2O CO2 NH3 19 小结 1.σ键的常见类型有(1)s-s σ键, (2)s-p σ键, (3)p-p σ键, 请指出下列分子中的σ键所属类型： A.HBr B.NH3 C.F2 D.H2 s-p σ键 p-p σ键 s-p σ键 s-s σ键 对点训练 (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 1、观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。 课堂练习 2、下列分子中，只有σ键没有π键的是( ) A.CH4 B.N2 C.CH2=CH2 D.CH≡CH A 3、下列物质的分子中既含有极性键，又含有非极性键的是（ ） A.CO2 B.H2O C.H2O2 D.H2 C 4、下列说法正确的是（ ） A．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 B．所有共价键都有方向性 C．H只能形成σ键，O可以形成σ键和π键 D．分子中σ键一定比π键牢固 C 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 应用体验 1、正误判断 (1)共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定 ( ) (2)N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值 ( ) (3)O—H的键能是指在298.15 K、100 kPa下，1 mol气态分子中1 mol O—H解离成气态原子所吸收的能量 ( ) (4)C=C的键能等于C—C的键能的2倍 ( ) (5)σ键一定比π键牢固( ) √ √ √ × × 规律：C≡C、C=C的 σ键键能 ＞ π键键能 特例：N≡N、N=N的σ键键能 ＜ π键键能 解题规律： 键能越大→共价键越牢固→分子越稳定 2、关于键长、键能和键角,下列说法不正确的是(　　) A.键角是描述分子空间结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C.键能越大,键长越大,共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能的大小无关 C $