2.1 化学键 课件-2025-2026学年高二下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 1.理解共价键中σ键和π键的区别，建立σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。 1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。 2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。 核心素养 发展目标 化学键 成键微粒和成键性质 离子键 共价键 离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键 练习：下列物质中含有共价键的是( ) A、H2O B、CaCl2 C、NaOH D、H2SO4 E、Na2O F、CO2 G、Na2O2 H、NH4Cl I、N2 J、BF3 ACDFGHIJ 1.非金属单质含有共价键 2.共价化合物一定含有共价键 3.离子化合物中有原子团的一定含有离子键 共价键的存在范围 【小结】 (1)多数共价化合物中只含非金属元素，但AlCl3 、BeCl2等共价化合物中含有金属元素。 (2)NH4Cl均由非金属元素组成，但它是离子化合物。 共价键 一 共价键分类 非极性键:电子对不偏向任何原子，成键两原子不出现正负两极。 极性键:电子对偏向得电子能力强的原子，使成键的两原子电荷分布不均匀，一个带部分正电荷，另一个带部分负电荷。 极性键 非极性键 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，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子(共用电子对）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”在一起了。 共价键即原子轨道的重叠！ 氢原子形成氢分子的过程 1.成键条件 通常电负性相同或差值小的非金属元素原子形成的化学键； 成键原子一般有未成对电子，用来相互配对成键（自旋反向）。 2.成键原则 (1)最大重叠原理：成键电子的原子轨道重叠越多 ，形成的共价键 越牢固。 (2)能量相近原则：能量越相近的轨道，越易重叠 。 1962年有一位名叫巴特利特(N.Bartlett)的青年化学家合成了氙的第一个化合物(XeF+PtF6-),不久,在三个不同实验室里又分别合成了XeF2、XeF4和XeF6三种简单化合物。人们终于发现,惰性气体不惰,遂改称稀有气体。迄今为止,已经发现的稀有气体化合物已达上百种,所有稀有气体都能形成化合物;除跟氟外,跟氢、氧、氮、碳、氯、磷……都能形成化学键。 阅读教材p27 2.共价键的性质 1) 共价键具有饱和性 思考：Cl原子与Cl原子形成Cl2时，2个p轨道以何种方向重叠可使形成的共价键牢固？ 2) 共价键具有方向性 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，这就是共价键的“饱和性”。 电子配对原理 最大重叠原理 3.共价键的类型 I. σ键 相互靠拢 ①s-s σ 键 (1) σ键的类型 原子轨道相互重叠 ②s-p σ 键 未成对电子的 原子轨道相互靠拢 原子轨道相互重叠 未成对电子的 原子轨道相互靠拢 原子轨道相互重叠 ③p-p σ键 X s—s X px—s X px—px 轴对称 稳定性强 (2) σ键的特征 轴对称 “头碰头”重叠程度大 II.π键（“肩并肩”） 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 π键特点 镜面对称 “肩并肩”重叠程度较小 没有σ键牢固 镜面对称 1.已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、图2-2、图2-3，通过画图来描述吗？（提示：氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键。 1s 2s 2p N 1s 2s 2p N 项 键 目 型 σ键 π键 成键方向 电子云形状 牢固程度 成键判断规律 沿轴方向“头碰头” 平行方向“肩并肩” 轴对称 镜面对称 强度大，不易断裂 强度较小，易断裂 共价单键是σ键， 共价双键中一个是 σ键，另一个是π键， 共价三键中一个是 σ键，另两个为π键。 成键原子间只有一个σ键 3.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和几个π键组成？乙烯、乙炔和乙烷哪些能使酸性KMnO4褪色？为什么？ 乙烷分子中由7个σ键组成；乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成；乙烯分子中由3个σ键和2个π键组成。 1.下列说法中正确的是 （ ） A、p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键 B、p轨道之间以“头对头”重叠可形成π键 C、s和p轨道以“头对头”重叠可形成σ键 D、共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的 C 2.有机物CH2=CH-C≡C-CH3中σ键和π键各有多少个？ 10 个σ键 3个π键 拓展视野 苯分子中的共价键 配位键 二 1.电子式 尽可能对称，电子尽可能分布在元素符号的上下左右。 原子团的原子间大多只共用1对电子 复杂离子：OH-、O22-、ClO-、NH4+、H3O+ NaOH、NH4Cl、CO2 、CS2 、Mg3N2、CaC2 、CaH2、(CN)2 复杂化合物： ︰N︙︙C︰C︙︙N︰ 提供 接受 2.配位键：由一个原子提供孤电子对与另一个接受孤电子对的原子形成的共价键。 配位键的表示方法：A→B A表示_____孤电子对的原子，B表示_____孤电子对的原子。 化学键特征 单电子 H/F/Cl：一个键，O/S两个键， B/N：三个键，C/Si真四键， B/N/Al：四个键(3+1) 在NH4+中，虽然有一个N－H键形成过程与其他3个N－H键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。 Cu OH2 H2O H2O H2O 2+ H O H H 【2025四川卷】由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W组成的化合物，其结构如图所示。X的核外电子数与电子层数相同，Y、W同族，Z的价电子数等于X与Y的价电子数之和。下列说法正确的是(     ) A．原子半径：Z>Y>X B．电负性：Z>Y>W C．简单氢化物的沸点：Y<W D．Y的第一电离能高于同周期相邻元素 B 1.化合物A 是一种重要的医药中间体,由原子序数依次增大 的W、X、Y、Z 四种短周期元素组成，其结构如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A.X、Y形成的原子个数之比为1：2的二元化合物有2种B.X、Y、Z分别形成的简单氢化物中，Y的氢化物沸点最高 C.Z的低价态氧化物能使紫色石蕊试液先变红后褪色D.简单离子半径大小：Z＞X＞Y C 2.W、Ⅹ、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中W与X可形成一种具有刺激性气味的气体，Y与Z位于同主族，W、Y、Z形成某化合物的结构式如图1所示。下列说法正确的是（ ） A．W与X能形成含有非极性键的化合物B．由W、Ⅹ、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性C．该化合物中元素Y均呈−2价 D．非金属性：Y>W>Z A 键参数—键能、键长与键角 二 （一）键能 气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，符号E 单位：kJ/mol A(g) + B(g) → A－B 也可定义为:1mol A－B气态分子生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量，称为AB分子中共价键的键能。 1.定义 思考：A－B → A(g)+B(g)能量又如何变化？ 表2-1 某些共价键键能 键 键能 （kJ.mol-1） 键 键能 （kJ.mol-1） 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 O－H 462.8 C≡C 812 N－H 390.8 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 结构相似的分子，键能越大，化学键越稳定，含有该键的物质越稳定 表2-1某些共价键键能/kJ·mol-1 键 键能 （kJ.mol-1） 键 键能 （kJ.mol-1） 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 O－H 462.8 C≡C 812 N－H 390.8 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 规律: 键能越大,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定 键能与反应热的关系 （1）定性关系： 化学反应中发生旧键的断裂和新化学键的形成，如果化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键所形成所放出的总能量，则该反应为 ，反之则该反应为 。 （2）定量关系： 能量变化（△H）=反应物键能总和－生成物键能总和 吸热反应 放热反应 形成2 mo1HCl释放能量： △H= (436.0kJ+242.7kJ ）－2×431.8 kJ= －184.9 kJ 形成2 mo1HBr释放能量： △H= (436.0kJ+193.7kJ ）－2×366kJ= －102.97kJ 形成HCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的HCl更稳定,即HBr更容易发生热分解生成相应的单质。 1.试利用表2—1 的数据进行计算，1 mol H2分别跟l molCl2、lmolBr2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl分子和2molHBr分子，哪一个反应释放的能量更多?如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？ 2.N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？ 键 键能 键 键能 O=O 497.3 F－H 568 F－F 157 C－H 413.4 Cl－Cl 242.7 O－H 462.8 Br－Br 193.7 N－H 390.8 I－I 152.7 N≡N 946 1.定义：形成共价键的两个原子核之间的距离。 （二）键长 结构相似的分子，键长的长短，可由成键的原子半径判断。 一般来说键长越短，键能越大，共价键越稳定,含有该键的 物质越稳定。 共价半径：如单质分子中的2个原子以共价单键结合时，它们核间距离的一半叫做该原子的共价半径。p39 金属半径:金属晶格中金属原子的核间距离 的一半叫做原子的金属半径。 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 表2-2 某些共价键的键长 1.定义：两个相邻共价键之间的夹角称为键角。 2.多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。 常见分子中键角： CO2 键角为180° CS2 键角为 180° C2H2 键角为 180° H2O 键角为105° NH3 键角为107° P4(白磷) 键角为 60° CH4 键角为109°28′ CCl4 键角为109°28′ （三）键角 3.键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。 CH4 109°28’ H2O 104.5° NH3 107.3° 总结 等电子原理 三 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，它们的许多性质是相近的 ，这条规律称为等电子体理论。 CO分子和N2分子的某些性质 分子 熔点/℃ 水中溶解度 (室温) 分子解离能 (kJ/mol) 分子的价电子总数 CO -205.05 2.3 mL 10 N2 沸点/℃ -210.00 -190.49 -195.81 1.6 mL 1075 946 10 等电子体的判断方法(合纵连横) 同族元素互换法： 即将既定粒子中的某种元素换成它的同族元素。 价电子迁移法：： 即将既定粒子中的某种元素原子的价电子逐一转移给组成中的另一种元素的原子，相应的原子质子数也随之减少或增加，变换为具有相应质子数的元素。 电子电荷互换法： 即将既定粒子中某元素原子的价电子转化为粒子所带的电荷。这种方法可实现分子和离子的互判。 技巧一:在一定数目电子微粒中找等电子体。 (1)10电子微粒中,原子总数相同的一定是等电子体。 如:HF—OH⁻ H2O—NH2⁻ NH3—H3O+； CH4—NH4+ (2)18电子微粒中,原子总数相同的一定是等电子体。 如:HCl—HS⁻—O22⁻—F2 CH3OH—N2H4 技巧二：在同主族元素中寻找替代元素。 如：H2O—H2S; NH3—PH3—AsH3; AlP—AlN—BN; CO2—CS2—COS； CH4—SiH4; O3—SO2; PCl3—NCl3 技巧三：在同周期相邻元素，通过得失电子替换元素（离子） 如：CO2—N2O—CS2—COS——N3⁻—OCN⁻ N2—CO—CN⁻ —C22⁻; SO3—SiO3—CO32⁻—NO3⁻ CCl4—SO42⁻—SiO42⁻—PO43⁻ O3—SO2—NO2⁻ SO3—PCl3—NCl3 常见的等电子体 等电子体 原子数 价电子总数 NH3、H3O+ 4 8 CH4、NH4+ 5 8 CO 、 N2 、CN⁻ 、C22⁻ 2 10 CO2 、 N2O、CS2 、BeCl2 、 N3⁻、 AlO2⁻、SCN⁻、NO2+ 3 16 SO2、 O3 、NO2⁻ 3 18 BF3 、SO3、 CO32⁻、SiO32-、NO3⁻ 4 24 C6H6、B3N3H6 12 30 1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列关于常见分子中σ键、π键的判断 正确的是 A.与结构相似，1 mol 中含有的π键数目为2NA B.CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为2∶1 C.CN-与N2结构相似，CH2==CHCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1 D.已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(l)，若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键数目为6NA √ $