高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第三单元第1课时共价键的形成学案苏教版选修3Word下载.docx
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在形成共价键时,原子轨道重叠的愈多,电子在核间出现的概率越大,所形成的共价键就越牢固,因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,所以共价键具有方向性。
[归纳总结]
1.当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋状态相反的未成对电子形成共用电子对,两原子核间的电子密度增大,体系的能量降低。
2.共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
共价键的方向性决定了分子的立体结构。
3.并不是所有共价键都具有方向性,如两个s电子形成共价键时就没有方向性。
[活学活用]
1.对三硫化四磷分子的结构研究表明,该分子中没有不饱和键,且各原子的最外层均已达到了8个电子的结构。
则一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数是( )
A.7个B.9个C.19个D.不能确定
答案 B
解析 三硫化四磷分子中没有不饱和键,且各原子的最外层均已达到了8个电子的结构,P元素可形成3个共价键,S元素可形成2个共价键,因此一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数为=9。
2.下列说法正确的是( )
A.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性
B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性
C.所有共价键都有方向性
D.两个原子轨道发生重叠后,电子仅存在于两核之间
答案 A
解析 S原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S,A项对;
H2O能结合1个H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性,B项错;
H2分子中,H原子的s轨道成键时,因为s轨道为球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错;
两个原子轨道发生重叠后,电子只是在两核之间出现的机会大,D项错。
二 从原子轨道重叠方式上认识共价键
1.按成键的未成对电子的原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键。
(1)σ键
①σ键:
形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠,这种共价键叫σ键。
②σ键的类型:
根据成键电子原子轨道的不同,σ键可分为ssσ键、spσ键、ppσ键。
a.ssσ键:
两个成键原子均提供s轨道形成的共价键,如H2分子中σ键的形成过程:
b.spσ键:
两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键,如HCl分子中σ键的形成过程:
c.ppσ键:
两个成键原子均提供p原子轨道形成的共价键,如Cl2分子中σ键的形成过程:
③σ键的特征:
a.以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴对称。
b.形成σ键的原子轨道重叠程度较大,故σ键有较强的稳定性。
④σ键的存在:
共价单键为σ键;
共价双键和共价三键中存在σ键(通常含一个σ键)。
(2)π键
①π键:
形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠,这种共价键叫π键。
②如下图ppπ键的形成:
③π键的特征:
a.每个π键的电子云由两块组成,分别位于由两原子核构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为镜像,这种特征称为镜面对称。
b.形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时小,π键没有σ键牢固。
④π键的存在:
π键通常存在于双键或叁键中。
σ键和π键的比较
键类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
两个原子的成键轨道沿着键轴的方向以“头碰头”的方式重叠
两个原子的成键轨道以“肩并肩”的方式重叠
原子轨道重叠部位
两原子核之间,在键轴处
键轴上方和下方,键轴处为零
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
示意图
3.下列说法正确的是( )
A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的
B.σ键是镜面对称,而π键是轴对称
C.乙烷分子中的键全为σ键,乙烯分子中含σ键和π键
D.H2分子中含σ键,Cl2分子中含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。
σ键是轴对称,而π键是镜面对称。
分子中所有的单键都是σ键,双键中有一个σ键,一个π键。
4.下列有关σ键和π键的说法错误的是( )
A.含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者
B.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键
D.在分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
答案 D
解析 本题主要考查σ键和π键的形成。
由于π键的键能小于σ键的键能,所以反应时易断裂,A项正确;
在分子形成时为了使其能量最低,必然首先形成σ键,根据形成原子的核外电子排布来判断是否形成π键,所以B项正确;
C项正确,像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ键。
(1)共价键的本质:
原子之间形成共用电子对(或电子云重叠)
(2)共价键的特征:
具有方向性和饱和性
当堂检测
1.原子间形成共价化合物时,决定各原子相互结合的数量关系的是( )
A.共价键的方向性
B.共价键的饱和性
C.形成共价键的原子的大小
D.共价键的稳定性
解析 共价键具有饱和性和方向性,方向性决定分子的立体构型,饱和性则决定分子中各原子的数量关系。
2.当H原子和F原子沿z轴结合成HF分子时,F原子中和H原子对称性不一致的轨道是( )
A.1sB.2sC.2pxD.2pz
解析 s轨道无论沿何轴结合,均对称。
3.下列说法不正确的是( )
A.双键、叁键都含有π键
B.成键原子间原子轨道重叠愈多,共价键愈牢固
C.因每个原子未成对电子数量是一定的,故配对原子个数也一定
D.每一个原子轨道在空间都具有自己的方向性
解析 对D选项举反例,如s轨道的形状是球形对称的,它无方向性。
4.下列说法中不正确的是( )
A.σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D.N2分子中有一个σ键,2个π键
解析 气体单质分子中,可能有σ键,如Cl2,可能有π键,如N2,也可能没有化学键,如稀有气体。
40分钟课时作业
[基础过关]
一、共价键的形成与判断
1.下列说法正确的是( )
A.含有共价键的化合物一定是共价化合物
B.由共价键形成的分子一定是共价化合物
C.分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物
D.只有非金属原子间才能形成共价键
解析 在离子化合物中也有共价键,如NaOH;
由不同元素的原子形成的共价键分子是共价化合物,由相同元素的原子形成的共价键分子是单质,如H2、Cl2等;
对于D项,也存在金属元素的原子与非金属元素的原子间形成共价键的化合物,如AlCl3等。
2.下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是( )
A.H2S和Na2O2B.H2O2和CaF2
C.NH3和N2D.HNO3和NaCl
解析 A项,Na2O2中既有离子键又有O—O共价键,不正确;
B项,CaF2中只有离子键,不正确;
D项,NaCl属于离子化合物,没有共价键,不正确。
3.根据表中的数据,从电负性的角度判断下列元素之间易形成共价键的一组是( )
元素
Na
Mg
Al
H
C
O
Cl
电负性
0.9
1.2
1.5
2.1
2.5
3.5
3.0
①Na和Cl ②Mg和Cl ③Al和Cl ④H和O
⑤Al和O ⑥C和Cl
A.①②⑤B.③④⑥C.④⑤⑥D.全部
解析 非金属元素之间易形成共价键,大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属元素的原子之间形成共价键。
Na和Cl:
3.0-0.9=2.1>
1.7;
Mg和Cl:
3.0-1.2=1.8>
Al和O:
3.5-1.5=2.0>
Al和Cl:
3.0-1.5=1.5<
故①②⑤不能形成共价键,③可形成共价键。
4.下列不属于共价键成键因素的是( )
A.成键原子电负性差别较小
B.共用的电子必须配对
C.成键后的体系能量降低,趋于稳定
D.两原子核体积大小要适中
解析 两原子形成共价键时,电子云发生重叠,即电子在两核之间出现的机会更多;
两原子电子云重叠越多,键越牢固,体系的能量也越低;
原子核体积的大小与能否形成共价键无必然联系。
5.下列既有离子键又有共价键的化合物是( )
A.Na2OB.NaOHC.CaBr2D.HF
解析 典型的非金属元素O与H之间形成的是共价键,Na+与OH-之间形成的是离子键。
二、σ键和π键的比较与判断
6.关于σ键和π键的比较,下列说法不正确的是( )
A.σ键是轴对称的,π键是镜面对称的
B.σ键是“头碰头”式重叠,π键是“肩并肩”式重叠
C.σ键不能断裂,π键容易断裂
D.H原子只能形成σ键,O原子可以形成σ键和π键
解析 σ键较稳定,不易断裂,而不是不能断裂。
化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。
7.下列说法不正确的是( )
A.π键是原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠而形成的
B.2个原子形成的多重共价键中,只能有一个是σ键,而π键可以是一个或多个
C.s电子与s电子间形成的键是σ键,p电子与p电子间形成的键是π键
D.共价键一定有原子轨道的重叠
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。
分子中所有的单键都是σ键,双键中有一个σ键,一个π键,叁键中有一个σ键,两个π键。
8.下列物质的分子中,没有π键的是( )
A.CO2B.N2
C.CH≡CHD.HClO
解析 双键、叁键中有一个σ键,双键还有一个π键,叁键中还有两个π键,故本题只要知道分子中原子之间的连接方式即可。
D项中无双键也无叁键,所以无π键。
9.下列有关化学键类型的判断正确的是( )
A.全部由非金属元素组成的化合物中肯定不存在离子键
B.所有物质中都存在化学键
C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H,则乙炔分子中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D.乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H键和1个C—C键都为σ键,不存在π键
解析 NH4Cl全部是由非金属元素组成的,却存在离子键,A项错;
稀有气体原子本身达到稳定结构,不存在化学键,B项错;
单键都为σ键,乙烷分