2023-2024學(xué)年蘇教版選擇性必修2 專題3　第3單元　課時1　共價鍵的形成　共價鍵的類型 學(xué)案

第三單元共價鍵共價晶體課時1共價鍵的形成共價鍵的類型1.認(rèn)識共價鍵的本質(zhì)，認(rèn)識原子間通過原子軌道重疊形成共價鍵，了解共價鍵具有飽和性和方向性。2.知道根據(jù)原子軌道的重疊方式，共價鍵可分為σ鍵和π鍵等類型。3.知道共價鍵可分為極性共價鍵和非極性共價鍵，能分析不同類型的共價鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。4.知道配位鍵的特點(diǎn)，認(rèn)識配位鍵的成鍵特征。[學(xué)生用書P59]eq\a\vs4\al(活動一：回顧共價鍵的形成與共價分子)1.什么是共價鍵？哪些原子間一般可形成共價鍵？【答案】原子間通過共用電子對所形成的強(qiáng)烈的相互作用叫共價鍵。非金屬元素的原子相互化合時，原子間一般形成共價鍵。2.用電子式表示H2O、CCl4分子中共價鍵的形成?！敬鸢浮?.什么是共價分子？含共價鍵的物質(zhì)一定是共價分子嗎？【答案】原子之間全部以共價鍵結(jié)合的分子叫共價分子。含共價鍵的物質(zhì)不一定是共價分子，如NaOH中含共價鍵，但也含離子鍵，所以不是共價分子。eq\a\vs4\al(活動二：討論共價鍵的形成、本質(zhì))1.下圖是氫分子的能量與核間距的關(guān)系圖，閱讀教材，以氫分子為例分析共價鍵的形成。eq\o(\s\up7(),\s\do5(氫分子的能量與核間距的關(guān)系))(1)當(dāng)兩個氫原子相互接近時，若兩個氫原子核外電子的自旋方向相反(圖中a線)，相互接近時是如何形成氫分子的？【答案】當(dāng)兩個氫原子相互接近時，若兩個氫原子核外電子的自旋方向相反(圖中a線)，它們接近到一定距離時，兩個1s軌道發(fā)生重疊，電子在兩個原子核間出現(xiàn)的機(jī)會較大，隨著核間距離的減小，核間電子出現(xiàn)的機(jī)會增大，體系的能量逐漸降低，達(dá)到能量最低狀態(tài)。核間距離進(jìn)一步減小時，兩原子間的斥力使體系的能量迅速上升，這種斥力作用使原子回到能量最低的平衡狀態(tài)，即形成H2分子。（2）若兩個氫原子核外電子的自旋方向相同(圖中b線)，當(dāng)它們相互接近時為什么不能形成氫分子？【答案】若兩個氫原子核外電子的自旋方向相同(圖中b線)，當(dāng)它們相互接近時，原子間總是斥力占主導(dǎo)地位，所以兩個帶有自旋方向相同的電子的氫原子，不可能形成氫分子。2.共價鍵的本質(zhì)當(dāng)成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生__重疊__，自旋方向__相反__的未成對電子形成__共用電子對__，兩原子核間的電子云密度__增加__，體系的能量__降低__。eq\a\vs4\al(活動三：探討共價鍵的飽和性與方向性)1.按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的“飽和性”。如H原子、Cl原子都只有一個未成對電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H2Cl、Cl3分子等。(1)以HF分子為例，用軌道表示式表示共用電子對的形成過程。討論思考，F(xiàn)原子與H原子間形成的分子的化學(xué)式為什么只能是HF?【答案】F原子只有1個未成對電子，所以只能與H原子間形成1個共價鍵，所形成的簡單化合物為HF。（2）下表中是N、O的電子排布式和軌道表示式：原子電子排布式軌道表示式氮(N)1s22s22p3氧(O)1s22s22p4結(jié)合上表，討論分子式NH3、H2O中原子個數(shù)的比例關(guān)系，領(lǐng)悟N、O形成的共價鍵的飽和性?！敬鸢浮縊原子含兩個未成對電子，所以可與2個H原子形成2對共用電子對，N原子中含3個未成對電子，所以可以形成3對共用電子。(3)閱讀教材，討論、領(lǐng)悟什么是共價鍵的飽和性，共價鍵為什么具有飽和性？【答案】因為形成共價鍵時，只有成鍵原子中自旋方向相反的未成對電子才能形成共用電子對。成鍵過程中，每種元素的原子有幾個未成對電子，通常就只能和幾個自旋方向相反的電子形成共價鍵。所以在共價分子中，每個原子形成共價鍵的數(shù)目是一定的，這就是共價鍵的飽和性。2.閱讀教材，討論共價鍵具有方向性的原因。(1)一個原子與周圍原子形成的共價鍵時為什么會表現(xiàn)出方向性？【答案】形成共價鍵時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機(jī)會最大的方向重疊成鍵。原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機(jī)會越多，體系的能量下降也越多，形成的共價鍵越牢固。（2）下圖是s軌道和p軌道形成穩(wěn)定的共價鍵的幾種重疊方式：s-ss-pp-pp-ps軌道和p軌道形成穩(wěn)定共價鍵的幾種重疊方式上述所有共價鍵均有方向性嗎？【答案】不是。s軌道與s軌道重疊形成的共價鍵無方向性，s軌道與p軌道、p軌道與p軌道形成的共價鍵具有方向性。eq\a\vs4\al(活動四：共價鍵的成鍵方式)1.氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑，為什么？寫出其電子式和結(jié)構(gòu)式?！敬鸢浮康?dú)夥肿又写嬖诘I，鍵能大，所以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。電子式為∶N??N∶，結(jié)構(gòu)式為N≡N。2.閱讀教材中的方法導(dǎo)引，氮?dú)夥肿又性榆壍赖闹丿B方式是怎樣的？σπ【答案】氮原子的核外電子排布式為1s22s22peq\o\al(1,x)2peq\o\al(1,y)2peq\o\al(1,z)，有三個未成對電子，當(dāng)兩個氮原子結(jié)合成氮?dú)夥肿訒r，兩個氮原子的px軌道沿x軸方向以“頭碰頭”的方式發(fā)生重疊，而py-py和pz-pz軌道只能相互平行以“肩并肩”的方式發(fā)生重疊。3.依據(jù)成鍵原子的原子軌道重疊方式，共價鍵有σ鍵和π鍵之分，閱讀教材，討論、比較σ鍵與π鍵：共價鍵類型σ鍵π鍵電子云重疊方式沿核間連線方向相對重疊在軌道連線兩側(cè)形成s-sσ鍵s-pσ鍵p-pσ鍵電子云重疊程度大小鍵的強(qiáng)度較大較小化學(xué)活潑性不活潑活潑4.N2分子中的共價鍵成鍵方式是什么？乙烷、乙烯、乙炔中的碳碳間共價鍵的成鍵方式有哪些？小結(jié)單鍵、雙鍵、三鍵中σ鍵、π鍵各有多少？【答案】氮?dú)夥肿又泻幸粋€σ鍵和兩個π鍵。乙烷分子中碳原子與碳原子之間形成一個σ鍵，乙烯分子中碳原子與碳原子之間形成一個σ鍵和一個π鍵，乙炔分子中碳原子與碳原子之間形成一個σ鍵和兩個π鍵。共價單鍵是σ鍵；共價雙鍵中一個是σ鍵，一個是π鍵；共價三鍵中一個是σ鍵，兩個是π鍵。5.在有機(jī)化合物中，碳原子與碳原子之間形成π鍵的重疊程度比σ鍵的重疊程度小得多。所以，碳原子與碳原子之間形成的σ鍵比π鍵牢固，在化學(xué)反應(yīng)中，π鍵往往容易斷裂。閱讀教材學(xué)以致用，結(jié)合乙烯、乙炔的球棍模型，回答教材問題：乙烯乙炔乙烯、乙炔分子的球棍模型(1)乙烯和乙炔與溴加成的產(chǎn)物是什么？請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）在乙烯和乙炔分子與溴發(fā)生的加成反應(yīng)中，乙烯、乙炔分子斷裂什么類型的共價鍵？【答案】乙烯、乙炔與溴的反應(yīng)中斷裂的都是π鍵。6.下圖是苯分子中的共價鍵：苯分子中的π鍵示意圖閱讀教材相關(guān)介紹，討論苯分子中共價鍵的成鍵方式，討論苯分子中相鄰碳原子間共價鍵的鍵能和核間距離完全相同的原因?！敬鸢浮勘椒肿又械?個碳原子都以σ鍵與氫原子結(jié)合，每個碳原子以兩個σ鍵與其他碳原子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，同時，每個碳原子各有一個垂直于分子平面的p軌道，形成了一個以6個碳原子為中心的π鍵。苯的這種結(jié)構(gòu)，使任意兩個相鄰碳原子間形成的共價鍵的鍵能和核間距離完全相同。eq\a\vs4\al(活動五：討論共價鍵的極性與判斷方法、理解配位鍵)1.閱讀教材，討論什么是極性共價鍵，什么是非極性共價鍵？分類依據(jù)是什么？【答案】兩個成鍵原子吸引電子的能力相同，共用電子對不發(fā)生偏移的共價鍵是非極性鍵；兩個成鍵原子吸引電子的能力不同，共用電子對發(fā)生偏移的共價鍵是極性鍵。分類依據(jù)是共用電子對是否發(fā)生偏移。2.在極性共價鍵中共價鍵的極性與什么有關(guān)？如何判斷共價鍵的極性？【答案】成鍵原子吸引電子的能力差別越大，共用電子對發(fā)生偏移的程度越大，共價鍵的極性越強(qiáng)。eq\a\vs4\al(鍵的極性判斷)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(\a\vs4\al(組成元素)))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(同種元素A—A型為非極性鍵,不同種元素A—B型為極性鍵)),\o(→,\s\up7(\a\vs4\al(電子對偏移)))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(有偏移為極性鍵,無偏移為非極性鍵)),\o(→,\s\up7(\a\vs4\al(電負(fù)性)))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(電負(fù)性相同，即同種元素為非極性鍵,電負(fù)性不同，即不同種元素為極性鍵))))3.比較F—H、O—H、N—H、C—H鍵的極性強(qiáng)弱?！敬鸢浮縁—H>O—H>N—H>C—H4.討論NH3的形成和NHeq\o\al(＋,4)中配位鍵的形成。(1)回顧NH3的形成過程，用電子式表示NH3的形成過程。【答案】（2）閱讀教材，根據(jù)下圖分析氨分子與H＋是如何形成共價鍵的？什么是配位鍵？如何表示配位鍵？寫出銨根離子的結(jié)構(gòu)式。銨根離子形成過程示意圖【答案】氮原子和氫原子形成氨分子時，氮原子提供3個未成對電子與3個氫原子形成3對共用電子對，還有1對電子未與其他原子共用，這對電子稱為孤電子對。當(dāng)氨分子遇到氫離子時，氨分子中的氮原子提供孤電子對與氫離子形成共價鍵，即氨分子中氮原子上的孤電子對所占據(jù)的軌道與氫離子的1s空軌道發(fā)生重疊形成共價鍵，從而形成銨根離子。由一個原子提供一對電子與另一個接受電子的原子形成共價鍵，這類共價鍵稱為配位鍵。在表示分子或離子的結(jié)構(gòu)式時，常用“→”表示配位鍵，其箭頭指向接受孤電子對的原子。(3)用電子式表示H3O＋的形成，寫出H3O＋結(jié)構(gòu)式?！敬鸢浮浚?）思考與交流，配位鍵與共價鍵之間有什么關(guān)系？【答案】形成過程不同：在配位鍵中一方提供電子對，另一方具有能夠接受孤電子對的空軌道，普通共價鍵的共用電子對是由成鍵原子雙方共同提供的；實質(zhì)相同：它們都被成鍵原子雙方共用，如在NHeq\o\al(＋,4)中有三個普通共價鍵、一個配位鍵，兩者形成過程不同，但形成的四個共價鍵是完全相同的。[學(xué)生用書P65]1.(2020·徐州一中月考)下列分子中存在π鍵的是()A.H2B.Cl2C.N2D.HCl【解析】氫氣分子中只存在σ鍵，A錯誤；氯氣分子中只存在σ鍵，B錯誤；氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)式為N≡N，1個分子中存在1個σ鍵和2個π鍵，C正確；氯化氫分子中只存在σ鍵，D錯誤。【答案】C2.(2020·河北正定中學(xué)月考)σ鍵可由兩個原子的s軌道、一個原子的s軌道和另一個原子的p軌道以及一個原子的p軌道和另一個原子的p軌道以“頭碰頭”方式重疊而成。下列分子中的σ鍵是由一個原子的s軌道和另一個原子的p軌道以“頭碰頭”方式重疊而成的是()A.H2B.HClC.Cl2D.F2【解析】H2中的σ鍵是兩個氫原子的s軌道重疊而成的，A錯誤；HCl中的σ鍵是氫原子的s軌道和氯原子的p軌道重疊而成的，B正確；Cl2中的σ鍵是兩個氯原子的p軌道以“頭碰頭”方式重疊而成的，C錯誤；F2中的σ鍵是兩個氟原子的p軌道以“頭碰頭”方式重疊而成的，D錯誤?！敬鸢浮緽3.下列敘述錯誤的是()A.兩個非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵是共價鍵B.化學(xué)鍵包含σ鍵、π鍵兩種類型C.π鍵不能單獨(dú)存在，一定和σ鍵共存D.成鍵的兩原子間原子軌道重疊程度越大，共價鍵越牢固【解析】兩個非金屬元素原子間只能形成共價鍵，A正確；化學(xué)鍵包含離子鍵、共價鍵、金屬鍵等，共價鍵包括σ鍵、π鍵兩種類型，B錯誤；分子中共價單鍵均為σ鍵，共價雙鍵和三鍵中含σ鍵和π鍵兩種類型，π鍵不能單獨(dú)存在，一定和σ鍵共存，C正確；成鍵的兩原子間原子軌道重疊程度越大，電子在核間出現(xiàn)的概率就越大，所形成的共價鍵就越牢固，D正確。【答案】B4.下列關(guān)于共價鍵的說法不正確的是()A.在雙鍵中，σ鍵比π鍵穩(wěn)定B.N2與CO分子中σ鍵和π鍵個數(shù)對應(yīng)相等C.兩個原子形成共價鍵時至少有1個σ鍵D.HCHO分子中σ鍵與π鍵個數(shù)比為2∶1【解析】在雙鍵中，σ鍵比單個的π鍵電子云重疊程度大，更加穩(wěn)定，A正確；CO與N2每個分子中σ鍵都是1個，π鍵都為2個，B正確；共價單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，三鍵中含有1個σ鍵和2個π鍵，則兩個原子形成共價鍵時至少有1個σ鍵，C正確；1個HCHO分子中含有2個單鍵和一個雙鍵，則σ鍵與π鍵個數(shù)之比為3∶1，D錯誤?！敬鸢浮緿5.(2021·北京大興區(qū)期末)下列物質(zhì)中只有非極性共價鍵的是()A.NaClB.NaOHC.H2SD.H2【解析】NaCl中只有離子鍵，A不符合題意；NaOH中含有離子鍵和極性共價鍵，B不符合題意；H2S中只有極性共價鍵，C不符合題意；H2中只有非極性共價鍵，D符合題意?！敬鸢浮緿6.(2021·徐州期中)下列關(guān)于化學(xué)鍵和化合物的說法正確的是()A.完全由非金屬元素形成的化合物一定是共價化合物B.含有共價鍵的化合物一定是共價化合物C.化學(xué)鍵是直接相鄰的原子或離子之間存在的強(qiáng)烈的相互作用D.由金屬元素和非金屬元素形成的化合物一定是離子化合物【解析】一般非金屬之間易形成共價化合物，但完全由非金屬元素形成的化合物不一定是共價化合物，如氯化銨為離子化合物，A錯誤；含有共價鍵的化合物不一定是共價化合物，如氫氧化鈉為離子化合物，只含有共價鍵的化合物一定是共價化合物，B錯誤；相鄰的原子或離子之間存在的強(qiáng)烈的相互作用叫作化學(xué)鍵，C正確；一般活潑金屬與活潑非金屬之間易形成離子鍵，但由金屬元素和非金屬元素形成的化合物不一定是離子化合物，如氯化鋁是共價化合物，D錯誤?！敬鸢浮緾7.下列說法正確的是()A.σ鍵強(qiáng)度小，容易斷裂，而π鍵強(qiáng)度較大，不易斷裂B.共價鍵都具有方向性C.π鍵是由兩個原子的p軌道“頭碰頭”重疊形成的D.兩個原子之間形成共價鍵時，最多有一個σ鍵【解析】一般σ鍵比π鍵更穩(wěn)定，A錯誤；s-sσ鍵無方向性，B錯誤；原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價鍵為σ鍵，C錯誤；兩個原子之間形成共價鍵時，單鍵為σ鍵，雙鍵和三鍵中都只有一個σ鍵，D正確。【答案】D8.右圖是氫分子的電子云重疊示意圖。以下說法錯誤的是()A.圖中電子云重疊意味著電子在核間出現(xiàn)的概率增大B.氫原子核外的s軌道重疊形成共價鍵C.氫原子的核外電子呈云霧狀，在兩核間分布得濃一些，將兩核吸引D.氫原子之間形成s-sσ鍵【解析】電子云重疊說明電子在核間出現(xiàn)的概率增大，A正確；兩個H原子之間形成s-sσ鍵，B、D正確；電子云是對核外電子運(yùn)動狀態(tài)的形象化描述，并不是指電子呈云霧狀，原子間通過共用電子對(即電子云重疊)形成共價鍵，C錯誤?！敬鸢浮緾9.下列有關(guān)σ鍵和π鍵的判斷不正確的是()A.s-sσ鍵與s-pσ鍵的對稱性不同B.分子中含有共價鍵，則至少含有一個σ鍵C.已知乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，則乙炔分子中存在2個σ鍵和3個π鍵D.乙烷分子中只存在σ鍵，即6個C—H鍵和1個C—C鍵都為σ鍵，不存在π鍵【解析】s-sσ鍵無方向性，s-pσ鍵軸對稱，A正確；在含有共價鍵的分子中一定有σ鍵，可能有π鍵，如HCl、N2等，B正確；共價三鍵中有一個為σ鍵，另外兩個為π鍵，故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2個C—Hσ鍵，C≡C鍵中有1個σ鍵、2個π鍵，C錯誤；單鍵都為σ鍵，乙烷分子結(jié)構(gòu)式為，即6個C—H鍵和1個C—C鍵都為σ鍵，D正確?！敬鸢浮緾10.下列說法正確的是()A.σ鍵比π鍵重疊程度大，所以C=C中σ鍵強(qiáng)于π鍵B.兩個原子間能形成共價鍵，多個原子間不能形成共價鍵C.氣體單質(zhì)分子中，一定有σ鍵，可能有π鍵D.HClO分子中有s-pσ鍵和p-pπ鍵【解析】σ鍵的原子軌道采用“頭碰頭”方式重疊成鍵，π鍵的原子軌道采用“肩并肩”方式重疊成鍵，前者比后者重疊程度大，所以C=C中σ鍵強(qiáng)于π鍵，A正確；苯分子中的六個碳原子間形成大π鍵，是共價鍵，B錯誤；稀有氣體單質(zhì)是單原子分子，沒有σ鍵也沒有π鍵，C錯誤；HClO分子的結(jié)構(gòu)為，H—O間為s-pσ鍵，O—Cl間為p-pσ鍵，D錯誤?！敬鸢浮緼11.有以下物質(zhì)：①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4；⑥C2H6；⑦H2；⑧H2O2；⑨HCN。(1)只含有極性鍵的是__①③⑨__(填序號，下同)；只含有非極性鍵的是__②④⑦_(dá)_；既有極性鍵又有非極性鍵的是__⑤⑥⑧__。(2)只有σ鍵的是__①②③⑥⑦⑧__；既有σ鍵又有π鍵的是_