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

走进奇妙的化学世界 2022-2023 选择性必修2 第一节 共价键 第二章 分子结构与性质 导 H2 HCl Cl2 你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？ (1) (2) H Cl H + Cl H· ·H ＋ H:H Cl ＋ Cl Cl Cl (3) 如何用原子轨道的概念来进一步理解共价键的形成？ 共用电子对---共价键 思&议 1.共价键的概念是什么？本质是什么？形成条件是什么？ 2.共价键的特征是什么？ 3.共价键可以分为哪些类型？各有什么特点？ 4.如何判断化学键是σ还是π键？ 5.什么叫做键能、键长、键角？各有什么应用？ 展&评 一、共价键的相关概念 1、概念 原子间通过______________所形成的相互作用。本质是由于电子云（或原子轨道）的重叠,原子核间电子概率密度增大，吸引原子核而成键。 2.形成条件： (金属元素/非金属元素)的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于 的金属元素与非金属元素原子之间形成共价键。 共用电子对 非金属元素 1.7 展&评 二、共价键的特征 1.请写出H2 、Cl2和HCl的电子式，思考：为什么氢气、氯化氢、氯气分子结构只能是H2、HCl、Cl2，不可能是H3、H2Cl、Cl3 ？这说明什么？ H H ·· ： Cl ： ： . Cl ： ： . ： H× ： ： Cl ： . 按照共用电子对理论， 一个原子有几个未成对电子，可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”;如果原子没有未成对电子，则不能形成共价键。 展&评 二、共价键的特征 CH4 NH3 H2O CO2 正四面体形 三角锥形 V形 直线形 2.电子所在的原子轨道都具有一定的形状，成键原子的电子云尽可能达到最大重叠必须沿一定方向交盖，所以共价键有方向性。它决定了分子的空间构型。 展&评 三、共价键的类型 ① 概念：σ键是两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。 ② σ键的类型：根据成键时，原子轨道的不同，σ键可分为s-s σ 键、s-p σ键、p-p σ键。 1. σ键 s-s σ键 s-p σ键 p-p σ键 有方向性 有方向性 无方向性 展&评 三、共价键的类型 H H H H ↑ 1S ↓ 1S s-s σ键 H2中的共价键称为σ键。H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的。 H2形成过程 展&评 三、共价键的类型 H Cl H－Cl ↑ 1s1 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 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。 HCl的形成过程 展&评 三、共价键的类型 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 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl Cl Cl Cl p-p σ键 Cl2的形成过程 展&评 三、共价键的类型 σ键的特征 轴对称——以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 旋转：以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键 稳定性：形成σ键的原子轨道的重叠程度较大，故σ键具有较强的稳定性 存在：单键均为σ键，双键、三键均有σ键 展&评 三、共价键的类型 2、 π键 概念：两原子在成键时，原子轨道以“肩并肩 ”的方式重叠形成的共价键。 类型：p-p π键，不存在s-s π键、s-p π键等。 展&评 三、共价键的类型 π键的特征 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 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 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 存在：共价双键、共价三键中 展&评 三、共价键的类型 规律：共价单键是 σ键 ； 双键中一个σ键 ，另一个是π键； 三键中一个是σ键 ，另两个是π键。 【思考】：如何判断是 σ键 或是 π键 注意：分子中存在π键，则一定存在σ键，但若存在σ键，则不一定存在π键。 展&评 三、共价键的类型 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 键的强度 旋转情况 成键情况 σ键与π键的比较 “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 小结 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 检 1、下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠形成的是 (　 　) A．H2 B．HBr C．Br2 D．N2 B 2.某有机物的结构简式如下：CH2=CH―C≡CH，则分子中有_____个σ键，___个π键 7 3 检 3.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.C2H6分子中的共价键全为σ键 D.H2分子中含σ键,而F2分子中除σ键外,还含有π键 答案:C 解析:原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键,以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键,A项错误;σ键是轴对称的,而π键是镜面对称的,B项错误;C2H6、H2、F2分子均只有单键,故都是σ键,C项正确,D项错误。 检 4.有以下物质：①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4　⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2　⑨H—C≡N　⑩Na2O2。只含有σ键的是_______________；既含有σ键又含有π键的是____________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。 【解析】只存在单键的分子中只含有σ键；存在双键或三键的分子中既含有σ键又含有π键；只有H2中含有两个原子的s轨道重叠形成的σ键。　 ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ 展&评 五、键能、键长、键角 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：kJ•mol-1 3.条件： 通常是298.15K、100kPa条件下的标准值。 4.测定： 键能可以通过实验测定，更多的是推算获得，是平均值。如CH4中的C—H。 5.意义： 衡量共价键的强弱。 键能 展&评 五、键能、键长、键角 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 展&评 五、键能、键长、键角 6.键能的应用 ①判断共价键的稳定性（键能越大，共价键越稳定） 从键能的定义可知，破坏1mol化学键所需能量越多，即共价键的键能越大，则共价键越稳定。 ②判断分子的稳定性（键能越大，分子越稳定） 一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 展&评 五、键能、键长、键角 ③估算化学反应的反应热 同一化学键解离成气态原子所吸收的能量与气态原子结合形成化学键所释放的能量在数值上是相等的，故根据化学键的键能数据可计算化学反应的反应热 。 ΔH=反应物的总键能﹣生成物的总键能 展&评 五、键能、键长、键角 Cl2中Cl-Cl键长 键长 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.键长大小： 原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。 展&评 五、键能、键长、键角 2、键长的应用 键长越小，一般键能越大，共价键越稳定，含该共价键的分子越稳定。 （1）判断共价键的稳定性 （2）判断分子的空间结构 键长是影响分子空间结构的因素之一。 展&评 五、键能、键长、键角 键角 1.概念： 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。 展&评 五、键能、键长、键角 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形 CH4、CCl4 平面形 苯、乙烯、BF3等 三角锥形 NH3 V形(角形) H2O 直线形 CO2、CS2、CH≡CH 109°28′ 120° 107° 105° 180° 测定方法键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。 小结 键参数 键能 键长 键角 决定分子的立体构型 决定分子的性质 衡量共价键强弱， 决定分子稳定性 检 1、从键长的角度判断，下列共价键中最稳定的是 (　 　) A. H—F B. N—H C. C—H D. S—H A 2、能够用键能解释的是 ( ) A. 氮气的化学性质比氧气稳定 B. 常温常压下，溴呈液体，碘为固体 C. 稀有气体一般很难发生化学反应 D. 硝酸易挥发，硫酸难挥发 A 检 3、关于键能、键长和键角，下列说法中不正确的是 (　　 ) A．键能可用于估算反应热 B．键长的长短与成键原子的半径和成键数目有关 C．一般情况下，键长越长，键能越大，共价化合物越稳定 D．键角的大小与键长的长短、键能的大小无关 C $