2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第2章微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)第1節(jié)共價(jià)鍵模型第1課時(shí)共價(jià)鍵的形成特征及類(lèi)型課件魯科版選擇性必修2

第1節(jié)共價(jià)鍵模型第1課時(shí)共價(jià)鍵的形成、特征及類(lèi)型素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.通過(guò)氫分子的形成、氮分子中共價(jià)鍵的特征,了解共價(jià)鍵的形成和特征,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.通過(guò)氮分子中共價(jià)鍵的形成過(guò)程,了解共價(jià)鍵的主要類(lèi)型σ鍵和π鍵,會(huì)判斷共價(jià)鍵的極性。能從內(nèi)因和外因、量變與質(zhì)變等方面較全面地分析物質(zhì)的化學(xué)變化,形成變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)。兩種特征:飽和性和方向性?xún)煞N標(biāo)準(zhǔn):原子軌道重疊方式、形成共價(jià)鍵的元素兩種分類(lèi):σ鍵和π鍵、極性鍵和非極性鍵σ鍵特征:軸對(duì)稱(chēng)π鍵特征:鏡面對(duì)稱(chēng)知識(shí)點(diǎn)一共價(jià)鍵的形成與特征基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過(guò)關(guān)知識(shí)點(diǎn)一共價(jià)鍵的形成與特征一、共價(jià)鍵的形成1.共價(jià)鍵的形成過(guò)程兩個(gè)原子在逐漸接近時(shí),它們的原子軌道會(huì)相互重疊,使電子在兩個(gè)原子核之間出現(xiàn)的概率

,它們同時(shí)受到兩個(gè)原子核的吸引,從而導(dǎo)致體系能量

,形成共價(jià)鍵。

增大降低2.共價(jià)鍵的定義、形成原子及表示方法(1)定義:原子間通過(guò)

形成的化學(xué)鍵。

(2)形成原子:通常,形成共價(jià)鍵的原子為電負(fù)性相同或差值小的

。

(3)表示方法:用一條短線“—”表示共用

所形成的共價(jià)鍵,如H—H鍵;用兩條短線“═”表示原子間共用

所形成的共價(jià)鍵,如C═C鍵;用“≡”表示原子間共用

所形成的共價(jià)鍵,如C≡C鍵。

共用電子非金屬原子一對(duì)電子兩對(duì)電子三對(duì)電子二、共價(jià)鍵的特征1.飽和性每個(gè)原子所能形成共價(jià)鍵的總數(shù)或以共價(jià)鍵連接的原子數(shù)目是一定的,這稱(chēng)為共價(jià)鍵的飽和性。共價(jià)鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的

關(guān)系。

2.方向性

氫氣中s-s

σ鍵不具有方向性在形成共價(jià)鍵時(shí),原子軌道重疊得越多,電子在核間出現(xiàn)的概率越大,所形成的共價(jià)鍵就越

。因此,共價(jià)鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成,這就是共價(jià)鍵的方向性。分子的

與共價(jià)鍵的方向性密切相關(guān)。

數(shù)量牢固空間結(jié)構(gòu)名師點(diǎn)撥關(guān)于共價(jià)鍵的飽和性的認(rèn)識(shí)因?yàn)楣矁r(jià)鍵的本質(zhì)是原子軌道的重疊和共用電子對(duì)的形成,而每個(gè)原子的未成對(duì)電子數(shù)是一定的,所以形成共用電子對(duì)的數(shù)目也就一定。例如:每個(gè)H原子只有一個(gè)未成對(duì)電子,兩個(gè)H原子配對(duì)形成H2分子,則不能形成H3分子。深度思考只有非金屬元素原子之間才能形成共價(jià)鍵嗎?提示

不是。電負(fù)性差值小于1.7的兩種元素的原子之間一般形成共價(jià)鍵?？梢酝瑸榉墙饘僭?也可以為非金屬原子與金屬原子,如Al與Cl、Fe與Cl電負(fù)性差值小于1.7,元素之間形成共價(jià)鍵。正誤判斷(1)所有的共價(jià)鍵都有方向性。(

)提示

氫氣中s-s

σ鍵不具有方向性。(2)所有的物質(zhì)都存在化學(xué)鍵。(

)提示

稀有氣體中不存在化學(xué)鍵。(3)非金屬原子之間只能形成共價(jià)鍵。(

)提示

銨鹽中存在離子鍵。(4)共價(jià)鍵盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成。(

)(5)形成共價(jià)鍵時(shí),原子軌道重疊得越多,形成的共價(jià)鍵越牢固。(

)×××√√重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

共價(jià)鍵的形成例1下列說(shuō)法正確的是(

)A.氬氣分子中存在共價(jià)鍵B.金屬與非金屬原子之間一定不能形成共價(jià)鍵C.非金屬原子只能形成共價(jià)鍵D.兩個(gè)原子在逐漸接近時(shí),原子軌道會(huì)相互重疊D解析

氬氣分子為單原子分子,分子內(nèi)不存在共價(jià)鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬與非金屬原子之間的電負(fù)性差值小于1.7時(shí)可能形成共價(jià)鍵,B項(xiàng)錯(cuò)誤;NH4Cl中與Cl-形成離子鍵,C項(xiàng)錯(cuò)誤;兩個(gè)原子在逐漸接近時(shí),原子軌道會(huì)相互重疊,D項(xiàng)正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]下列不屬于共價(jià)鍵成鍵因素的是(

)A.共用電子在兩原子核之間高概率出現(xiàn)B.共用的電子必須配對(duì)C.成鍵后體系能量降低,趨于穩(wěn)定D.兩原子核體積大小要適中D解析

成鍵原子之間以共用電子結(jié)合,形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵后體系能量降低,共用電子在兩原子核之間高概率出現(xiàn)是共價(jià)鍵的成鍵因素,A、B、C正確;成鍵原子的原子核體積的大小對(duì)共價(jià)鍵的形成沒(méi)有影響,D錯(cuò)誤。探究角度2

共價(jià)鍵的特征例2下列說(shuō)法正確的是(

)A.若把H2O分子寫(xiě)成H3O分子,違背了共價(jià)鍵的飽和性B.H3O+的存在說(shuō)明共價(jià)鍵不具有飽和性C.所有共價(jià)鍵都有方向性D.兩個(gè)原子軌道發(fā)生重疊后,電子僅存在于兩核之間A解析

氧原子有兩個(gè)未成對(duì)電子,根據(jù)共價(jià)鍵的飽和性,形成的氫化物為H2O,A項(xiàng)正確;H+不存在未成對(duì)電子,與H2O結(jié)合形成H3O+時(shí),H+只提供空軌道,不提供配對(duì)電子,不違背共價(jià)鍵的飽和性,不能說(shuō)明共價(jià)鍵不具有飽和性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;H2分子中,H原子通過(guò)1s軌道成鍵,因?yàn)閟軌道為球形,所以H2分子中的H—H鍵沒(méi)有方向性,C項(xiàng)錯(cuò)誤;兩個(gè)原子軌道發(fā)生重疊后,電子只是在兩原子核之間出現(xiàn)的概率大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。【變式設(shè)問(wèn)】將上述B項(xiàng)中的“H3O+”改為“

”是否能說(shuō)明共價(jià)鍵不具有飽和性?提示

氮原子有3個(gè)未成對(duì)電子,根據(jù)共價(jià)鍵的飽和性,形成的氫化物為NH3,H+不存在未成對(duì)電子,與NH3結(jié)合形成

時(shí),H+只提供空軌道,不提供配對(duì)電子,不違背共價(jià)鍵的飽和性,不能說(shuō)明共價(jià)鍵不具有飽和性。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]下列說(shuō)法正確的是(

)A.N2是雙原子分子,H2O是三原子分子,這是由共價(jià)鍵的方向性決定的B.NH3與PH3的空間結(jié)構(gòu)一樣是由共價(jià)鍵的飽和性決定的C.并非所有的共價(jià)鍵都有方向性D.兩原子軌道發(fā)生重疊后,電子在兩核間出現(xiàn)的概率減小C解析

N2是雙原子分子,H2O是三原子分子,這是由共價(jià)鍵的飽和性決定的,A不正確;NH3與PH3的空間結(jié)構(gòu)一樣是由共價(jià)鍵的方向性決定的,B不正確;氫氣中的共價(jià)鍵沒(méi)有方向性,C正確;兩原子軌道發(fā)生重疊后,電子在兩核間出現(xiàn)的概率增大,D不正確。名師點(diǎn)撥

(1)共價(jià)鍵的飽和性決定了分子的組成,共價(jià)鍵的方向性決定了分子的空間結(jié)構(gòu)。所有的共價(jià)鍵都具有飽和性,但并不是所有的共價(jià)鍵都具有方向性,如兩個(gè)s軌道重疊形成的共價(jià)鍵就沒(méi)有方向性。(2)共價(jià)鍵的存在范圍①非金屬單質(zhì)分子中(稀有氣體除外),如O2、Cl2

等。②非金屬元素形成的化合物中,如HClO、HCl、有機(jī)物分子等。知識(shí)點(diǎn)二共價(jià)鍵的類(lèi)型基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過(guò)關(guān)知識(shí)點(diǎn)二共價(jià)鍵的類(lèi)型一、σ鍵與π鍵1.分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn):原子軌道的

。

2.σ鍵(1)定義原子軌道以“

”方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率

而形成的共價(jià)鍵。

重疊方式頭碰頭增大(2)類(lèi)型:根據(jù)成鍵電子原子軌道的不同,σ鍵可分為s-sσ鍵、s-pσ鍵和p-pσ鍵。①s-sσ鍵:兩個(gè)成鍵原子均提供s軌道形成的共價(jià)鍵。如H2分子中σ鍵的形成過(guò)程:

均為球形,沒(méi)有方向性②s-pσ鍵:兩個(gè)成鍵原子分別提供s軌道和p軌道形成的共價(jià)鍵。如HCl分子中σ鍵的形成過(guò)程:H—Cl的s-p

σ鍵的形成③p-pσ鍵:兩個(gè)成鍵原子均提供p軌道形成的共價(jià)鍵。如Cl2分子中p-pσ鍵的形成過(guò)程:Cl—Cl的p-p

σ鍵的形成3.π鍵(1)定義:原子軌道以“

”方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵。

(2)p-pπ鍵的形成s軌道不參與π鍵的形成

p-p

π鍵的形成肩并肩二、極性鍵和非極性鍵1.分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn):共用電子是否偏移。2.比較類(lèi)型形成元素共用電子偏移原子電性非極性鍵

元素

兩原子電負(fù)性相同,共用電子

兩原子都不顯電性極性鍵一般為

元素共用電子偏向電負(fù)性

的原子

電負(fù)性較大的原子顯

電性,電負(fù)性較小的原子顯

電性

同種不偏移不同種較大負(fù)正3.共價(jià)鍵極性強(qiáng)弱判斷成鍵原子所屬元素電負(fù)性差值越

,鍵的極性就越強(qiáng)。

4.應(yīng)用鍵的極性可以解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì),判斷反應(yīng)活性部位和反應(yīng)產(chǎn)物。大概念辨析

共價(jià)鍵類(lèi)型σ鍵π鍵原子軌道重疊方式沿鍵軸方向(“頭碰頭”)重疊,可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)沿鍵軸方向平行(“肩并肩”)重疊,不能旋轉(zhuǎn)原子軌道重疊程度大小鍵的強(qiáng)度較大較小化學(xué)活潑性不活潑較活潑成鍵規(guī)律判斷σ鍵可單獨(dú)存在,π鍵不能單獨(dú)存在。共價(jià)單鍵是σ鍵;共價(jià)雙鍵中一個(gè)是σ鍵,另一個(gè)是π鍵;共價(jià)三鍵中一個(gè)是σ鍵,另兩個(gè)是π鍵實(shí)例CH4、OH-只含有σ鍵,N≡N中既含有σ鍵又含有π鍵深度思考觀察如圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結(jié)構(gòu),并回答下列問(wèn)題。(1)它們的分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵構(gòu)成?(2)乙烯和乙炔的化學(xué)性質(zhì)為什么比乙烷活潑?(3)在氣體單質(zhì)分子中,一定含有σ鍵嗎?可能含有π鍵嗎?提示

乙烷有7個(gè)σ鍵;乙烯有5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵;乙炔有3個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。提示

乙烯的碳碳雙鍵和乙炔的碳碳三鍵中分別含1個(gè)和2個(gè)π鍵,π鍵原子軌道重疊程度小,不牢固,容易斷裂;而乙烷中沒(méi)有π鍵,σ鍵牢固,不易斷裂。提示

不一定。稀有氣體的單質(zhì)分子中不含化學(xué)鍵;多原子分子中一定含有σ鍵,可能含有π鍵。正誤判斷(1)Cl2分子內(nèi)存在非極性鍵,HCl分子內(nèi)存在極性鍵。(

)(2)分子內(nèi)若存在共價(jià)鍵,則一定存在σ鍵。(

)(3)1

mol乙烯中含有σ鍵的數(shù)目為4NA。(

)提示

1

mol乙烯中含有σ鍵的數(shù)目為5NA。(4)氫原子和氟原子、氯原子均可以以σ鍵相結(jié)合,其成鍵軌道完全相同。(

)提示

氫原子和氟原子、氯原子均可以以σ鍵相結(jié)合,氟原子成鍵軌道為2p軌道,氯原子成鍵軌道為3p軌道,成鍵軌道不完全相同?！獭獭痢林仉y突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

σ鍵與π鍵例1下列說(shuō)法對(duì)σ鍵和π鍵的認(rèn)識(shí)不正確的是(

)A.σ鍵比π鍵重疊程度大,形成共價(jià)鍵的強(qiáng)度大B.s-sσ鍵、p-pσ鍵與s-pσ鍵都是軸對(duì)稱(chēng)的C.p-pσ鍵和p-pπ鍵的重疊方式是相同的D.含有π鍵的分子在反應(yīng)時(shí),π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者C解析

因s-s

σ鍵、p-p

σ鍵與s-p

σ鍵都屬于σ鍵,均為“頭碰頭”重疊,則均為軸對(duì)稱(chēng),故B正確;p-p

σ鍵和p-p

π鍵的重疊方式是不相同的,p-p

σ鍵是“頭碰頭”重疊而p-p

π鍵是“肩并肩”重疊,故C錯(cuò)誤;π鍵不穩(wěn)定,易斷裂,則含有π鍵的分子在反應(yīng)時(shí),π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者,故D正確。名師點(diǎn)撥

含有π鍵的分子在反應(yīng)時(shí),π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者。例如在乙烯發(fā)生加成反應(yīng)時(shí),碳碳雙鍵中的π鍵斷裂,在碳碳雙鍵兩端的碳原子上加上其他原子或者原子團(tuán)。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]關(guān)于σ鍵和π鍵的比較,下列說(shuō)法不正確的是(

)A.σ鍵是軸對(duì)稱(chēng)的,π鍵是鏡面對(duì)稱(chēng)的B.σ鍵是“頭碰頭”式重疊,π鍵是“肩并肩”式重疊C.σ鍵不能斷裂,π鍵容易斷裂D.H原子只能形成σ鍵,Cl原子可以形成σ鍵和π鍵C解析

σ鍵較穩(wěn)定,不易斷裂,而不是不能斷裂。如在甲烷燃燒時(shí),σ鍵全部斷裂,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。H原子的未成對(duì)電子在s軌道上,只能形成σ鍵,Cl原子的未成對(duì)電子在p軌道上,可以形成s-p

σ鍵、p-p

σ鍵及p-p

π鍵,D項(xiàng)正確。名師點(diǎn)撥

由于s軌道只有一個(gè)軌道,最多只有一個(gè)未成對(duì)電子,只能形成共價(jià)單鍵,故只能形成σ鍵;p原子軌道有3個(gè)軌道,可以有多個(gè)未成對(duì)電子,能形成共價(jià)單鍵、共價(jià)雙鍵或者共價(jià)三鍵,故既能形成

σ鍵又能形成π鍵。σ鍵類(lèi)型可以有s-s

σ鍵、s-p

σ鍵及p-p

σ鍵,而π鍵通常只有p-p

π鍵。探究角度2

極性鍵和非極性鍵例2下列關(guān)于共價(jià)鍵的敘述中,不正確的是(

)A.由不同元素原子形成的共價(jià)鍵一定是極性鍵B.由同種元素的兩個(gè)原子形成的雙原子分子中的共價(jià)鍵一定是非極性鍵C.非極性鍵只能存在于非金屬單質(zhì)分子中D.當(dāng)P原子與Cl原子形成共價(jià)鍵時(shí),共用電子對(duì)偏向Cl原子一方C解析

不同元素的原子吸引電子的能力不同,形成極性鍵,同種元素的原子吸引電子的能力相同,雙原子分子中形成非極性共價(jià)鍵,A、B項(xiàng)正確;某些化合物如Na2O2、H2O2中均含有非極性鍵,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Cl原子吸引電子的能力強(qiáng)于P原子,二者成鍵時(shí)共用電子對(duì)偏向Cl原子,D項(xiàng)正確。特別提醒

一般情況同種元素的原子吸引電子的能力相同,形成非極性共價(jià)鍵,但是現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明臭氧(O3)分子中的共價(jià)鍵為極性鍵。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]下列各組分子中,按共價(jià)鍵極性由強(qiáng)到弱排序正確的是(

)A.HF

H2O

NH3

CH4B.CH4

NH3

H2O

HFC.H2O

HF

CH4

NH3D.HF

H2O

CH4

NH3A解析

共價(jià)鍵極性的強(qiáng)弱取決于形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子的電負(fù)性差值,其電負(fù)性相差越大,形成的共價(jià)鍵極性越強(qiáng),電負(fù)性F>O>N>C,故電負(fù)性差值HF>H2O>NH3>CH4,故答案選A。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123456題組1共價(jià)鍵的形成與特征1.原子間形成分子時(shí),決定相互結(jié)合的各原子的數(shù)量關(guān)系的是(

)A.共價(jià)鍵的方向性 B.共價(jià)鍵的飽和性C.形成共價(jià)鍵的原子大小 D.共價(jià)鍵的穩(wěn)定性B解析

共價(jià)鍵具有飽和性和方向性,方向性與分子的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān),飽和性則決定原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系,B項(xiàng)正確。1234562.下列分子的結(jié)構(gòu)式與共價(jià)鍵的飽和性不相符的是(

)A.H2O2(過(guò)氧化氫):H—O═O—H A123456解析

氧原子的價(jià)電子排布式為1s22s22p4,未成對(duì)電子是2,可以與其他原子形成兩條共價(jià)鍵,故A項(xiàng)H2O2的結(jié)構(gòu)式與共價(jià)鍵的飽和性不相符。1234563.下列有關(guān)共價(jià)鍵的敘述不正確的是(

)A.氨分子內(nèi)氮原子結(jié)合的電子數(shù)已經(jīng)達(dá)到飽和,不能再結(jié)合其他氫原子B.某原子跟其他原子形成共價(jià)鍵時(shí),其共價(jià)鍵數(shù)一定等于該元素原子的價(jià)電子數(shù)C.氫原子形成共價(jià)鍵時(shí)體系能量降低D.并非所有的共價(jià)鍵都有方向性B解析

化學(xué)鍵具有飽和性,故A正確;非金屬元素的原子形成的共價(jià)鍵數(shù)目取決于該原子最外層的未成對(duì)電子數(shù),如氨氣分子中氮原子價(jià)電子數(shù)為5,與氫原子形成3個(gè)氮?dú)涔矁r(jià)鍵,故B不正確;氫原子形成共價(jià)鍵釋放能量,體系能量降低,故C正確;H2分子的共價(jià)鍵為s-s

σ鍵,沒(méi)有方向性,故D正確。123456題組2共價(jià)鍵的類(lèi)型4.有