胶南一中 第二章 化学键与分子间作用力学案.docx

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胶南一中第二章化学键与分子间作用力学案

第2章微粒之间的相互作用

胶南一中高二化学组2012.2

第1节共价键模型

【学习目标】

1、使学生理解共价键的概念，初步掌握共价键的形成，加深对电子配对法的理解；

2、能较为熟练地用电子式表示共价分子的形成过程和分子结构；

3、正确判断非极性键和极性键；

4、初步了解键能、键长、键角的概念，能根据其数据认识共价键的强弱。

【学习重、难点】

共价键的形成和实质、共价键的类型——δ键和π键

第1课时

【学习过程】

1、复习化学键、共价键的概念。

2、阅读选修课本P31，思考下列问题：

⑴氢原子为什么会与氧原子或氯原子结合形成稳定的分子？

（2）氢原子与氯原子结合氯化氢分子时原子个数比为1:

1，而氢原子与氧原子结合成水分子时原子个数比却为1:

2，这又是为什么？

（3）为什么原子间可以通过共用电子形成稳定的分子？

（4）共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢？

3、以小组合作学习的形式，利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作s轨道和p轨道的模型。

一、共价键

1、共价键的形成及本质

【问题组1】阅读教材P31

1、当两个H原子相互靠近时，它们之间存在哪些作用力？

这些作用力是如何变化的？

2、当两个氢原子相互靠近时，体系的能量如何变化？

3、体系的能量与分子的稳定性之间有何关系？

【归纳整理】

（1）定义：

原子通过而形成的化学键称为共价键；

（2）共价键的本质：

；

（3）规律：

通常，电负性或的非金属元素的原子形成的化学键为共价键。

（4）表示方法：

电子式：

是指在符号周围用小点（或×）来描述分子中原子_____以及原子中________________________的情况的式子。

练习：

写出下列物质的电子式：

HCl，Cl2，H2O，N2，NH3。

BF3

【问题组2】阅读教材P32

1、两个H在形成H2时，电子云如何重叠？

2、在HCl、Cl2中，电子云如何重叠？

3、由氮原子构成的氮分子的结构是怎样的？

氮分子中究竟存在几个共价键？

这些共价键是否完全等同？

4、为什么氮气非常稳定，不易发生化学反应？

【归纳整理】

（1）δ键：

（以“头碰头”重叠形式）人们把原子轨道以导致而形成的共价键称为σ键。

例：

H2的形成

【活动探究】：

HCl、Cl2中的共价键是如何形成的？

（2）种类：

S-Sδ键S-Pδ键P-Pδ键

（3）π键：

人们把原子轨道以导致而形成的共价键称为π键。

【归纳整理】δ键和π键比较

项键型目

σ键

π键

成键方向

牢固程度

成键判断规律

下列分子中存在π键的是

A．H2B．Cl2C．N2D．HCl

【活动探究】Cl2与H2化合时，为什么只生成HCl而不是H2Cl？

【归纳整理】共价键的特征：

1．下列关于化学键的说法不正确的是

A．化学键是一种作用力

B．化学键可以是原子间作用力，也可以是离子间作用力

C．化学键存在于分子内部

D．化学键存在于分子之间

2．共价键的本质是指（）

A．两原子核之间的电子的相互作用

B．两原子核之间的相互作用

C．两原子核之间的电子与两原子核之间两原子核之间的吸引作用

D．两原子核之间的电子与两原子核之间两原子核之间的相互作用

3．对δ键的认识不正确的是

A．δ键不属于共价键，是另一种化学键

B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同

C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键

D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同

4．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（）

A．六氟化氙（XeF6）B．次氯酸（HClO）

C．二氯化硫（SCl2）D．三氟化硼（BF3）

5、分析下列各过程的能量，其中所用Q表示键能的是（）

A、H++OH-=H2O+QB、H2+Q→2H

C、H（气）+Q→H+（气）+eD、2H→H2+Q

6、下列各级元素原子序数其中不能组成分子式为xy2型共价化合物是（）

A、12和17B、6和16C、16和8D、13和18

第二课时

【学习过程】

1.非极性键是；

极性键是。

2．在极性键中，根据原子所属元素的差值不同，所形成的共价键的极性强弱也有所不同，因此，极性键又有和之分。

例题1：

指出下列分子中共价键是极性键还是非极性键？

①HCl，②NH3，③N2，

④H2O2，⑤Cl2.

3．常见的键参数有、、。

其中来表示化学键的强弱程度，用来表示化学键的长度。

4．A—B键的键能指

，常用符号表示。

3．键长是指，化学键的键长越，化学键愈，键愈。

5．叫做键角。

常用于描述多原子分子的空间构型。

例：

（1）CO2分子中两个碳氧（C—O）键间的夹角为，CO2分子空间构型是。

（2）H2O分子中两个氢氧（H—O）键间的夹角为，H2O分子空间构型是。

（3）NH3分子中每两个氮氢（N—H）键间的夹角为，NH3分子空间构型是。

例题2、已知共价键的键能或键长，如何判断分子的稳定性？

[例题]已知下列共价键的键能：

H—F565kJ/molH—Cl431kJ/molH—I297kJ/mol试推断HI、HCl、HF稳定性由强到弱的顺序为。

一、共价键

【问题组1】1、写出下列物质的结构式并判断其中共价键的类型：

甲烷乙烯乙炔乙醇甲醛

2、按轨道重叠方式不同可分为键、键。

按共用电子对的数目分类：

、、

按共用电子对是否偏移分类：

、

二、键参数

【问题组2】

1、N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应，为什么？

2、怎样知道多原子分子的形状？

【友情提示】化学反应是一个旧键断裂、新键生成的过程，N2与H2在常温下很难发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能反应，说明断开N≡N键比断开F—F键困难。

【活动探究】

认真阅读教科书中的表2-1，了解一些共价键的键能，并思考下列问题：

（1）键能是共价键强度的一种标度，键能的大小与键的强度有什么关系？

（2）利用键能数据解释HF、HCl、HBr、HI的稳定性为何越来越差？

【归纳整理】

1、归纳键能的概念及其与分子性质的关系。

2、结合键能的概念，你认为键长是什么？

它怎样描述共价键的强度？

3、在三个键参数中，哪些用来描述分子空间构型？

1、下列说法中，错误的是

Ａ．键长越长，化学键越牢固

Ｂ．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固

Ｃ．对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定

Ｄ．原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键

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

4．下列事实能用键能大小来解释的是（）

A．H2O的沸点比H2S的高

B．HF的稳定性比HCl强

C．稀有气体一般难发生化学反应

D．通常情况下，Br2为液态，I2为固态

5．四种卤化氢按HF、HCl、HBr、HI的顺序，分析其有关的变化规律：

①分子中H—X键的极性；

②键长；

③键能；

④分子的稳定性。

①减弱②增大③减小④减弱

第二章第1节共价键模型习题训练

1．下列各说法中正确的是（）

A．分子中键能越高，键长越大，则分子越稳定

B．元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键

C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180°

D．H—O键键能为463KJ/mol，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463KJ

2．下列各组指定原子序数的元素，不能形成AB2型共价化合物是（）

A．6和8B．16和8C．14和8D．19和17

3．下列过程中，共价键被破坏的是：

（）

A．碘晶体升华B．溴蒸气被木炭吸附C．酒精溶于水D．HCl气体溶于水

4．下列事实中，能够证明HCl是共价化合物的是（）

A．HCl易溶于水B．液态的HCl不导电

C．HCl不易分解D．HCl溶于水能电离，呈酸性

5．下列化合物中没有共价键的是（）

A．PBr3B．IBrC．HBrD．NaBr

6．下列说法中，正确的是（）

A．在N2分子中，两个原子的总键能是单个键能的三倍。

B．N2分子中有一个σ键、两个π键

C．N2分子中有两个个σ键、一个π键

D．N2分子中存在一个σ键、一个π键

7．下列分子中，含有非极性键的化合物的是（）

A．H2B．CO2C．H2OD．C2H4

8．下列化合物中价键极性最小是（）

A．MgCl2B．AlCl3C．SiCl4D．PCl5

9．根据化学反应的实质是原化学键的断裂和新化学键的形成这一观点，下列变化不属于化学反应的是（）

A．白磷在260℃时可转化成红磷

B．石墨在高温高压下转化成金刚石

C．单质碘发生升华现象

D．硫晶体（S8）加热到一定温度可转变成硫蒸气（S2）

10．下列分子中键能最大的是（）

A．HFB．HClC．HBrD．HI

11．下列说法中正确的是（）

A．双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固

B．双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固

C．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固

D．在同一分子中，σ键要比π键的分子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同

12．CH4、NH3、H2O、HF分子中，共价键的极性由强到弱的顺序是（）

A．CH4、NH3、H2O、HFB．HF、H2O、NH3、CH4

C．H2O、HF、CH4、NH3D．HF、H2O、CH4、NH3

13．下列物质中，含有极性键和非极性键的是（）

A．CO2B．H2OC．Br2D．H2O2

14．下列单质分子中，键长最长，键能最小的是（）

A．H2B．Cl2C．Br2D．I2

15．下列分子中键角最大的是（）

A．CH4B．NH3C．H2OD．CO2

写出下列物质的电子式：

（1）Cl2

（2）N2（3）H2O

（4）NH3（5）CH4（6）CCl4

17．水分子是H2O而不是H3O，是因为共价键具有性；水分子的键角接近900是因为共价键具有性。

18．80年代，科学研制得一种新分子，它具有空心的类似足球状的结构，分子式为C60。

下列说法正确的是（）

A．C60是一种新型的化合物B．C60含有极性键

C．C60和金刚石都是碳元素组成的单质D．C60的相对分子质量是700

19．乙烯分子中C-C之间有个σ键，个π键。

乙烯易发生加成反应是因为分子中C-C之间的一个键易断裂。

20．在HCl分子中，由H原子的一个轨道与Cl原子的一个轨道形成一个键；在Cl2分子中两个Cl原子以轨道形成一个键。

21．在一定条件下，某元素的氢化物X可完全分解为两种单质：

Y和Z。

若已知：

①反应前的X与反应后生成的Z的物质的量之比

②单质Y的分子为正四面体构型。

请填写下列空白。

（1）单质Y是___________，单质Z是___________（填写名称或分子式）。

（2）Y分子中共含___________个共价键。

（3）X分解为Y和Z的化学方程式为：

_____________________。

第2节共价键与分子的空间构型

【学习目标】

●认识共价分子结构的多样性和复杂性.

●能根据杂化理论判断简单分子或离子的构型.

●掌握甲烷、乙烯、乙炔、苯等典型分子的立体构型.

●了解分子构型与分子的极性等性质的关系.

【学习重点、难点】

杂化轨道概念的基本思想，甲烷、乙烯、乙炔等共价键的成因分析。

第1课时

1．甲烷分子的空间构型为，乙烯分子的空间构型为，

乙炔分子的空间构型为，氨分子的空间构型为，苯环的空间构型为。

2、写出碳原子轨道排布式，指出单电子的个数及对应的轨道。

结合共价键的形成和饱和性，判断碳原子与氢原子形成共价键时，可与几个氢原子结合？

写出化学式，并与事实作对比，思考出现差异的原因及解决方法。

3．s轨道与p轨道的杂化的形式主要有三种，它们在空间的构型分别为。

4．乙烯分子中碳原子采用杂化形式。

这样，在乙烯分子中的碳原子间，存在个σ键和个π键。

乙炔分子中的碳原子采用杂化形式，两个碳原子间，存在个σ键和个π键。

在氨分子中，氮原子采用杂化形式，生成个杂化轨道，但生成的四个轨道中，只有三个各含有一个未成对电子，可分别形成一个σ键，另一个杂化轨道已有两个电子，属于电子。

一、一些典型分子的立体构型

【活动探究】自己动手建立甲烷、乙烯、乙炔、苯的分子模型，通过分析甲烷分子的正四面体构型的形成过程，小组讨论下列问题并请小组代表发表看法。

1、通过观察示意图描述碳原子杂化的过程，以及杂化前后轨道能量大小的比较。

2、杂化后轨道的空间构型为什么是正四面体？

3、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的类型

【归纳整理】

能量

杂化前

杂化后

【规律总结一：

sp3杂化的要点】

杂化类型

参与杂化的原子轨道

杂化后的轨道及数目

未参与杂化的价电子层轨道

杂化轨道间的夹角

杂化轨道的空间构型

共价键类型与数量

二、乙烯、乙炔分子的空间构型

【活动探究】通过探究乙烯、乙炔分子中共价键的形成及分子空间构型，小组讨论下列问题并请小组代表发表看法。

1、两分子的结构式、空间构型及键角。

2、通过观察示意图描述碳原子的杂化方式及杂化过程。

3、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的类型。

【规律总结二：

sp1、sp2、sp3杂化的要点】

杂化类型

参与杂化的原子轨道

杂化后的轨道及数目

未参与杂化的价电子层轨道

杂化轨道间的夹角

杂化轨道的空间构型

共价键类型与数量

【问题组】

1：

杂化类型与杂化轨道的数量之间的关系。

2：

杂化轨道的数量与轨道构型及夹角的关系。

3：

杂化类型与轨道构型及夹角的关系。

结论一：

【活动探究：

NH3分子的形成过程及空间构型】

通过上述结论我们知道，原子的杂化方式与杂化轨道空间构型及夹角相对应。

事实验证：

氨气中氮原子采用sp3杂化，但是氨气的分子构型是三角锥形，键角为107.30，我们的结论与事实有矛盾，这是为什么？

通过小组讨论分析氨分子的形成过程。

【问题组】

①氮原子的杂化过程及各个杂化轨道中电子的数目。

②各个键的形成过程。

③键角为107.30而非109.50的原因。

结论二：

1、用鲍林的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是（）

A.C原子的四个杂化轨道的能量一样

B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样

C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道

D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据

2、在乙烯（CH2=CH2）分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（）

A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键

B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键

C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

3、有关乙炔（CHCH）分子中的化学键描述不正确的是（）

A．两个碳原子采用sp杂化方式

B．两个碳原子采用sp2杂化方式

C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键

D．两个碳原子形成两个π键

4、下列说法中不正确的是（）

A、分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）之间存在相互排斥作用

B、分子中的价电子对之间趋向于彼此远离

C、分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型

D、当杂化轨道数目分别是2、3、4时，杂化轨道的几何构型分别为直线型、平面三角型、正四面体型

5、写出你知道的分子具有以下形状的物质的化学式，并指出它们分子中的键角分别是多少？

（1）直线形

（2）平面三角形

（3）三角锥形

（4）正四面体

1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是

A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl4

2、下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是

A、CO2B、PCl3C、CCl4D、NO2

3、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是

A、C原子的四个杂化轨道的能量一样

B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样

C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道

D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据

4、下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是

A、sp杂化轨道的夹角最大

B、sp2杂化轨道的夹角最大

C、sp3杂化轨道的夹角最大

D、sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等

乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。

下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是

A、每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道

B、每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道

C、每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道

D、每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道

6、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子的是

A、XeO4B、BeCl2C、CH4D、PCl3

第2课时

【学习过程】

1、苯的分子式，苯的结构式，空间构型

2、苯（填“能”或“不能”）使酸性高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液褪色

3、苯分子中存在怎样的化学键？

4、根据苯的结构体会苯所具有的性质，并与乙烯、乙炔的结构和性质进行比较。

二、杂化轨道理论

3、苯分子的空间构型

【活动探究】

通过探究苯分子中共价键的形成及分子空间构型，小组讨论下列问题并请小组代表发表看法。

1、分子的结构式、空间构型及键角。

2、通过观察示意图描述碳原子的杂化方式及杂化过程。

3、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的类型。

【归纳整理：

苯杂化的要点】

杂化类型

参与杂化的原子轨道

杂化后的轨道及数目

未参与杂化的价电子层轨道

杂化轨道间的夹角

杂化轨道的空间构型

共价键类型与数量

【活动探究一】

1、从H、C、N、O的原子结构，依据共价键的饱和性和方向性，用电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子结构。

2、由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球棍模型（或比例模型），对照其电子式采取对比的方法，对中心原子的共用电子对和孤电子对与空间结构的关系进行分类，并用下表形式进行归纳。

   【归纳整理】由于中心原子的孤对电子对占有一定的空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构——建立价电子对互斥模型理论。

进而应用该理论判断简单分子或离子的构型，认识多原子分子的立体结构。

三、价电子对互斥理论

2

【活动探究二】：

应用价电子对互斥理论判断下表中分子或离子的构型，进一步认识多原子分子的立体结构。

【合作探究三】

分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。

  *杂化轨道数：

中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和。

【活动探究四】

指出下列结构相似的微粒，并观察它们的原子数和价电子总数有何异同。

SO2、O3、NO2－

PO43－、SO42-

N3－、N2O

CH4、NH4+　　

SO32-、PO33-

【归纳整理】等电子理论的基本观点是什么？

1、下列分子中心原子是sp2杂化的是

A、PBr3B、CH4C、BF3D、H2O

2、关于原子轨道的说法正确的是

A、凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体

B、CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的

C、sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道

D、凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

3．下列分子中键角不是1200的是（）

A．C2H2B．C6H6C．BF3D．NH3

4．苯分子不能使酸性高锰酸钾褪色的原因是（）

A．分子中不存在π键

B．分子中存在6电子大π键，结构稳定

C．分子是平面结构

D．分子中只存在σ键

5．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（）

A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。

B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。

C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。

D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。

6、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：

CO2，CO32-

H2S，PH3

第3课时

【学习过程】

1、观察甲烷、乙烷、乙烯、苯分子模型，体会分子的对称性。

2、自制CHBrClF的球棍模型，再想象制作它在镜中的镜像分子模型，观察它们能否重合。

理解分子的“手性”及“手性分子”的概念。

3、共价键根据共用电子对能否偏移分为键和键。

4、共价键有极性和非极性，分子是否也有极性和非极性？

二、分子的空间构型与分子性质

【活动探究】讨论课前预习区的1、2两小题，并找代表阐述观点。

阅读P46，通过一些例子了解“手性分子”在生命科学中的应用，体会化学科学对人类生活和社会发展的贡献。

1、分子的对称性

依据_________的旋转或借助______的反映能够复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性质称为对称性。

分子的许多性质如____、_______及______________等都与分子的对称性有关。

当四个不同的______或______连接在碳原子上时，这个碳原子是不对称原子，如同人的左手和右手。

这种分子相似而不全同，不能重叠，我们称它们的表现为手性。

具有手性的分子叫做_________分子。

2、分子的极性

【活动探究】

阅读课本P46《观察思考》直观体会分子的极性，分析其本质原因。

【问题组】

1、、由非极性键形成的分子中，正电荷的中心和负电荷的中心怎样分布？

是否重合？

2、由极性键形成的分子中，怎样找正电荷的中心和负电荷的中心？

【友情提示】以Cl2、HCl为例借助图示以及数学或物理中学习过的向量合成的方法，