化学21《共价键》教案3共2课时人教版选修3.docx
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化学21《共价键》教案3共2课时人教版选修3
化学：
2.1《共价键》教案（3）（共2课时）（人教版选修3）
第一节共价键（第1课时）
一、共价键：
原子间通过公用电子对所形成的相互作用叫做共价键。
1.共价键的形成：
描述H2、Cl2、HCl分子中共价键的形成：
（1）用电子式表示：
H2分子的形成：
Cl2分子的形成：
HCl分子的形成：
（2）用电子云和原子轨道描述：
①H2分子的形成：
【图2—1】氢原子形成氢分子的电子云描述
②HCl、Cl2分子的形成：
【图2—2】HCl的S-Pδ键和Cl2的P-Pδ键的形成
2.共价键的类型：
σ键和π键
（1）σ键：
电子云以“头碰头”方式重叠。
如H2、HCl、Cl2分子里的共价键均为σ键。
①σ键的特征：
“轴对称”——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”。
②σ键的种类：
S-Sδ键S-Pδ键P-Pδ键
S-Sδ键：
由两个S电子重叠形成的δ键，称为“S-Sδ键”。
如H2分子里的σ键。
σ键{S-Pδ键：
由S电子和P电子重叠形成的δ键，称为“S-Pδ键”。
如HCl里的σ键。
P-Pδ键：
由两个P电子重叠形成的δ键，称为“P-Pδ键”。
如Cl2分子里的σ键。
如H2、HCl、Cl2分子里的共价键均为σ键。
（2）π键：
两个原子的P电子以“肩并肩”方式重叠形成的共价键。
【图2—3】P—Pπ键的形成
①π键特征：
“镜像对称”——每个π键的电子云有两块组成，分别位于有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“镜像对称”。
②π键的种类:
有P—Pπ键和d—Pπ键以及P—P大π键等。
【归纳】比较σ键和π键
比较
σ键
π键
键的特征
轴对称
镜面对称
电子云重叠方式
“头碰头”
“肩并肩”
成键电子的原子轨道
S—S、S—P、P—P
P—P
参与成键
单键
只由σ键形成
不形成
双键
一个
一个
三键
一个
两个
键的强度
较强
较弱
含该键物质的化学性质
稳定
活泼
3.共价键的特征：
具有饱和性和方向性。
【科学探究】
（1）钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？
你能从原子的电负性差别来理解吗？
讨论后请填写下表：
（教材第30页上表）
答案：
原子NaClHClCO
电负性0.93.02.13.02.53.5
电负性差
（绝对值）2.10.91.0
结论：
当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键。
而共价键是电负性相差
不大的原子之间形成的化学键。
（2）乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？
乙烷乙烯乙炔
一个碳碳σ键一个碳碳σ键一个碳碳σ键
六个碳氢σ键一个碳碳π键两个碳碳π键
四个碳氢σ键两个碳氢σ键
第二章第1节（第1课时）共价键
1.下列说法正确的是----------------------------------------------（）
A．共价键只存在于共价化合物中B．含有共价键的化合物不一定是共价化合物
C．任何分子中都存在共价键D．溶于水电离生成阴、阳离子的化合物一定不含共价键
2.下列叙述错误的是------------------------------------------------（）
A．两个非金属原子之间形成的化学键都是共价键
B．化学键包含σ键、π键两种类型
C．π键不能单独存在，不一定要和σ键共存
D．成键的原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈牢固
3.乙炔分子中，碳碳三键是--------------------------------------------------（）
A．2个π键，一个σ键B．2个σ键，一个π键
C．3个π键D．3个σ键
4.下列物质分子中有π键的是------------------------------------------------（）
A．N2B．H2C．CH4D．HCl
5.下列反应中，有π键断裂的是----------------------------------------（）
A．在光照条件下，H2与Cl2反应B．在光照条件下，CH4与Cl2反应
C．催化剂作用下，CH2=CH2与H2加成D．一定条件下，N2和H2合成氨
6.下列说法中不正确的是-----------------------------------------（）
A．所有单键均有σ键B．双键、三键中必有σ键与π键
C．σ键、π键都可以绕轴自由旋转D．π键不如σ键牢固
7.乙烯的分子中的所有的原子是共平面的，则丙烯的分子中共平面的原子最多有-----------------（）
A．6个B．7个C．8个D．9个
8.下列化合物中只含有一个π键的是-----------------------------------（）
A、C2H2B、H2O2C、CH2=CH2D、HCl
9.下列物质中，含有极性共价键的是----------------------------------------（）
A、氮气B、乙醛C、氟化镁D、水
10.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是--------------------------------（）
A、BeCl2B、H2SC、NCl3D、SF6
11.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、N2分子中有一个σ键，2个π键
D、气体单质中，一定有σ键，可能有π键
12.原子间形成分子时，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、共价键原子的大小D、共价键的稳定性
13.能形成XY2共价化合物的元素X和Y，其原子最外层电子排布是--------------（）
A、3s2和3s23p5B、2s22p2和2s22p4C、1s1和3s23p4D、3s23p4和2s22p4
14.下列有关叙述中，正确的是-------------------------------------------------------------（）
A、按共用电子对是否偏移可以把共价键划分为极性键和非极性键
B、不同种元素的原子间形成的共价键一定是极性共价键
C、极性键肯定没有非极性键牢固
D、两个原子之间共用两个电子对，形成的化学键一定有极性
15.下列分子中，既含有σ键，又含有π键的是-------------------------------------------（）
A、CH4B、HClC、CH2=CH2D、F2
16.σ键的构建常见有三种可能：
①两个原子的s轨道重叠而形成s－sσ键②一个原子的s轨道和另外一个原子的p轨道重叠而形成s－pσ键③一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”的方式重叠而形成p－pσ键，试讨论：
⑴H2,Cl2分子中的σ键分别属于上述哪一种？
⑵如果以“○”表示s轨道，“∞”或“8表示p”轨道，试画出表示形成H2，Cl2,HCl分子中σ键时原子轨道的接近方式（如s－sσ键可表示为○→←○）
17.分别写出下列分子中的σ键与π键的个数。
⑴CH4σ键_____个，π键____个；⑵H2Oσ键_____个，π键____个
⑶CH3CH=CH2σ键_____个，π键____个⑷CHC－CH2－CH3σ键_____个，π键____个
18.回答下列问题：
⑴为什么氯气与氢气化合时只能生成HCl，而不能生成H2Cl?
⑵什么乙烯分子中碳－碳键里有一个键易断裂而发生加成反应？
参考答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
B
B
A
A
CD
C
B
C
B
C
D
B
BD
AB
C
16.s-sσ键；p-pσ键；s-pσ键⑵○→←○；∞→←∞；○→←○
17.⑴4,2⑵2,0⑶8,1⑷9,2
18.⑴氯原子最外层有7个电子，还差1个电子就达到8电子的稳定结构，氢原子只有一个电子，差1个电子2电子稳定结构，一个氯和一个氢都只要拿出一个电子来形成共价键，就可以使两原子核外同时达到稳定结构。
所以，氯气和氢气化合时只能生成HCl,而不能生成H2Cl
⑵乙烯分子中碳-碳双键里一个是σ键，一个是π键。
σ键强度较大，π键强度较小，比较容易断裂，因而乙烯分子与氢气等物质加成时，断裂的就是π键。
第一节共价键（第2课时）
二、键参数——键能、键长与键角
１．键能
（1）概念：
气态基态原子形成１mol化学键所释放出的最低能量。
（也是断开1mol键吸收的能量）
（2）单位：
kＪ／mol
（3）键能大小与键的强度的关系：
键能越大，形成化学键放出的能量越大，该化学键愈牢固，越不易断裂。
由该键组成的分子也就愈稳定。
例如：
已知氢化物H—FH—ClH—BrH—I
键能（kJ·mol－1）568431.8366298.7
分子的稳定性----------------------------------------------→减弱
２．键长
（1）概念：
形成共价键的两原子之间的核间距。
（2）单位：
pm（１pm＝10－１２m）
（3）键长大小与键的稳定性关系：
键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。
３．键角
（1）概念：
多原子分子中的两个共价键之间的夹角。
（2）键角与分子的立体结构：
键角是表示分子空间结构的一个重要参数。
一般来说，如果已知某分子中的键长和键角的数据，就可确定该分子的几何构型（分子在空间呈现的几何形状）及分子的某些性质。
例如：
已知下列分子中的键长和键角数据，填写下表：
分子
键长（Pm）
键角
空间构型
分子的极性
CO2
116
（C=O）
180°
（O=C=O）
直线形
非极性分子
H2O
96
（O-H）
105°
（H-O-H）
角形
极性分子
NH3
102
（N-H）
107°18′
（H-N-H）
三角锥形
极性分子
CH4
109
（C—H键）
109°28′
（H—C—H键夹角）
正四面体形
非极性分子
【思考与交流】
1.试利用表2—1的数据进行计算，1molH2分别跟1molCl2、1molBr2（蒸气）反应，分别形成2molHCl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？
解：
（1）计算：
H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）……①H2（g）+Br2（g）2HBr（g）……②
反应释放的能量==生成物的总键能－反应物的总键能
E1==2×431.8－（436.0+242.7）==184.9（kJ）
E2==2×366－（436.0+193.7）==102.3（kJ）
（2）结论：
因为生成氯化氢放热多，说明氯化氢分子比溴化氢分子稳定，或者说溴化氢分子较不稳定，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，从键能的角度如何理解这一化学事实？
答：
从表2-1的数据可知，N—H键、O—H键与H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。
所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。
3.通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
答：
一般来说，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。
三、等电子原理
１．等电子体：
原子总数相同，价电子总数也相同的微粒叫做等电子体。
如：
ＣＯ和Ｎ２，ＣＨ４和ＮＨ４＋
2.等电子原理：
原子总数相同，价电子总数也相同的分子具有相似的化学键特征，他们的许多性质相近。
叫做等电子原理。
3.等电子体性质相似：
例如：
N2与CO
分子
N2
CO
原子总数
2
2
电子总数
14
14
价电子总数
10
10
化学键
2π、1σ
2π、1σ
分子解离能能
946kJ·mol—1
1075kJ·mol—1
分子构型
直线形
直线形
沸点/℃
－195.81
－191.49
熔点/℃
－210.00
－205.05
液体密度/（克·厘米—3）
0.796
0.793
在水中的溶解度（室温））
难溶于水（1.6ml）
难溶于水（2.3ml）
4..应用：
应用等电子原理，可利用已知的分子的构型（几何构型、电子构型）和物理性质对相应等电子分子的构型和物理性质进行预测。
第二章第1节（第2课时）键参数——键能、键长与键角 等电子原理
1.根据等电子体原理，下列分子是CO2的等电子体的是（B）
A.C3H4 B.N2O C.H2S D.C2H4
2.下列说法能解释共价键具有方向性的原因的是-（ B）
A.形成共价键时每个原子的最外层电子都有成为稳定结构的趋势
B.形成共价键时原子轨道按一定的方向重叠
C.形成共价键时键长越大共价键就越稳定
D.形成共价键时轨道上电子的自旋方向相反
3.三氯化磷分子的空间构型是三角锥而不是平面正三角形。
下列关于三氯化磷分子空间构型的理由叙述正确的是（D）
A.PCl3分子中3个共价键的键角均相等
B.PCl3分子中P-Cl键属于极性共价键
C.PCl3分子中3个共价键的键长均相等
D.PCl3分子中P-Cl键的3个键角都是100.1℃，键长相等
4.在下列的比较中错误的是-（C）
A.强度：
σ键>π键 B.键角：
H2O键长：
H-F.>F-F D.C-C5.下列共价键中键能最高的是（A ）
A.C-F B.C-Cl C.C-Br D.C-I
6.下列物质分子中没有π键的是-（D）
A. N2B.O2 C：
CH≡CH D.C2H6
7.下列各说法中正确的是 -（B）
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
8.下列说法中，错误的是-（A）
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
9.下列分子中键角最大的是-（D ）
A．CH4B．NH3C．H2OD．CO2
10.与ＮＯ３－互为等电子体的是-（B）
A．ＳＯ3 B．ＢＦ3 C．ＣＨ4 D．ＮＯ2
11.下列说法中正确的是-（A）
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.下列物质各组属于等电子体的是---（AB）
A．CH4和NH4+B．B3H6N3和C6H6C．F-和MgD．H2O和CH4
13.下列单质分子中，键长最长，键能最小的是（D）
A．H2B．Cl2C．Br2D．I2
14.1919年提出的等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要总原子数相同，各原子最外层电子数之各相同，也可互称为等电子体。
等电子体的结构相似，物理性质相似。
根据上述原理下列各对粒子中，空间结构相似的是-（A）
A.SO2与O3 B. CO2与NO2 C. CS2与NO2 D. PCl3与BF3
15.1919年，1angmuir提出等电子原理：
原子数相同、最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
（1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：
。
（2）此后，等电子原理又有发展。
例如：
由短周期元素组成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有：
。
16.．由课本表２－１可知．Ｈ－Ｈ的键能为４３６kＪ／mol．它所表示的意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．如果要使１molＨ２分解为２molＨ原子，你认为是吸收能量还是放出能量？
＿＿＿＿．能量数值＿＿＿＿．当两个原子形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大，共价键的键能＿＿＿＿，两原子核间的平均距离_____键长＿＿＿＿。
17.A.B.C.D为四种原子序数依次增大的短周期元素，其中B.C.D位于同一周期，A.B能形成的分子具有对称的正四面体结构，C的单质分子是NO+（亚硝酰离子）的等电子体，D是电负性最大的元素。
根据上述，回答下列问题：
⑴B原子的核外电子排布式是________________；
⑵写出A,B能形成的分子的电子式：
____________；
⑶NO＋的结构中可能含____个σ键，含___个π键。
⑷C、D所形成的氢化物的稳定性强弱的顺序是___________。
参考答案：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D
B
D
C
A
D
B
A
D
B
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
A
BD
D
A
15.（解析）
（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，N2与CO均为14个电子，NO2与CO2均为22个电子，符合题意。
（2）依据等电子原理的发展，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO2是三原子组成的离子，最外层电子数（即价电子）之和为5+6X2+1=18，S02、O3也是三原子，价电子总数为6X3＝18。
（答案）
（1）NO2与CO2；N2与CO
（2）S02、O3
16．形成1molH-H键释放的最低能量，吸收，４３６kＪ／mol，越大，越短
17.1s22s22p2CH4（电子式略） 12NH3
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