【高中化学】共价键 2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练（人教版2019选择性必修2）

第一节共价键2019人教版

选择性必修2第二章

分子结构与性质【课程学习目标·学科核心素养】认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性，发展“宏观辨识与微观探析”核心素养。知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为σ键和π键等类型。知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。知识导航旧知回顾共价键的形成1.概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。2.成键粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。3.本质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。4.类型：根据共用电子对是否偏移分为极性共价键和非极性共价键。课堂导入写出H2、Cl2、HCl的电子式，通过电子式分析为何它们是稳定的物质？你认为是否存在H3、H2Cl、Cl3这样的物质？说出你判断的理由。H达到2电子，Cl达到8电子稳定结构不存在，因为H和Cl都只差1个电子达到稳定结构，只需共用一次电子。一．共价键的形成与特征1．共价键的形成用原子轨道描述氢原子形成氢分子的过程：原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象地说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。2．共价键的特征(1)饱和性按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。(2)方向性除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，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。一．共价键的形成与特征二．共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)1．σ键形成由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成类型s-s型s-p型p-p型特征以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。二．共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)1．σ键H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的，可称为s-sσ键；HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的，可称为s-pσ键；Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成，可称为p-pσ键。二．共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)2．π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p-pπ键特征π键的电子云具有镜面对称性，即每个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；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂，如乙烯、乙炔中的π键不如σ键牢固，较容易断裂。二．共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)3．σ键和π键对比判断σ键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的；π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的。π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：σ键以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。π键与σ键的强度不同。例如，乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键牢固，比较容易断裂。因而含有π键的乙烯、乙炔与只有σ键的乙烷的化学性质不同。二．共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)3．σ键和π键对比判断判断σ键、π键的一般规律：共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。三．键参数——键能、键长与键角1．键能（1）概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。它通常是298.15K、100kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1。（2）应用①判断共价键的稳定性原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定。②判断分子的稳定性一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。③利用键能计算反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能三．键参数——键能、键长与键角2．键长(1)概念：构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，反之亦然。3．键角(1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。三．键参数——键能、键长与键角分子的空间结构键角实例正四面体形109°28′CH4、CCl4平面形120°苯、乙烯、BF3等三角锥形107°NH3V形(角形)105°H2O直线形180°CO2、CS2、CH≡CH效果检测【典例1】（2021·天津河北·高二期末）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．乙醇分子中只含有σ键C．正四面体结构的分子中的键角一定是109°28′D．所有的σ键的强度都比π键的大【答案】B【典例2】（2021·重庆八中高二阶段练习）氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C－C≡N，性质与卤素相似，下列叙述正确的是A．分子中只含极性键 B．分子中含有2个σ键和4个π键C．不和氢氧化钠溶液发生反应 D．分子中N≡C键的键长小于C－C键的键长【答案】D【典例3】（2021·辽宁实验中学高二阶段练习）下列说法正确的是A．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的B．电子的运动状态可从能层、能级、轨道3个方面进行描述C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．1个乙烯分子中含有4个σ键，1个π键【答案】A【典例4】下列说法中，错误的是A．键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固B．键长与共价键的稳定性没有关系C．键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性D．共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性【答案】B【典例5】（2021·辽宁·辽河油田第二高级中学高二期中）下列有关卤化氢的说法正确的是A．键长：H—F>H—Cl>H—Br>H—IB．键能：H—F<H—Cl<H—Br<H—IC．形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长D．H—F键是p—pσ键【答