第二章 第一节 第1课时 共价键 原卷

第二章分子结构与性质第一节共价键第1课时共价键学习目标1.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，并建立共价键的模型。2.知道根据原子轨道的重叠方式，认识σ键和π键的特征和区别，能说明C2H6，C2H4和C2H2等分子的成键类型。一、共价键的基本概念(一)知识梳理1.共价键的定义、本质及形成条件(1)定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。(2)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。(3)形成条件：通常，电负性相同或差值小(一般小于1.7)的非金属元素原子之间或某些金属元素原子与非金属元素原子之间形成共价键。2.共价键的特征(1)饱和性①含义：一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。②作用：共价键的饱和性决定了分子的组成，即原子形成分子时相互结合的数量关系。(2)方向性①含义：两个成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现概率越大，形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都是有一定的形状的，这就是共价键的方向性。②作用：共价键的方向性决定了分子的空间结构。(二)问题探究问题1哪些原子之间可以形成共价键？问题2所有的共价键都具有饱和性，是不是所有的共价键都有方向性，请举例说明。问题3NH3分子中为什么N原子是1个，而H原子为3个？【探究归纳】(1)所有共价化合物中都存在共价键，包括非金属氧化物、非金属氢化物、酸、大多数有机物等，除稀有气体外，非金属单质中都存在共价键。离子化合物中若阴、阳离子都是单核离子则只有离子键，如NaCl、K2S等，只要有多核离子，则多核离子内的原子间一定存在共价键。如NaOH中存在O—H。(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空间结构。但并不是所有共价键都具有方向性，如两个s轨道形成共价键时就没有方向性。例题1.共价键具有饱和性和方向性，下列有关叙述不正确的是()A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的B.共价键的方向性与成键原子的轨道的伸展方向有关C.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D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关2.下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是()A.H2O2：H—O=O—HB.N2H4：C.C2H5SH：D.SiHCl3：3.下列说法正确的是()A.所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性B.某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数C.基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键D.1个S原子最多只能与2个H原子结合形成H2S分子，是由共价键的饱和性决定的二、σ键和π键(一)知识梳理1.σ键形成由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成类型s－s型H—H的s－sσ键的形成s－p型H—Cl的s－pσ键的形成p－p型Cl—Cl的p－pσ键的形成特征①轴对称：以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变；②σ键的强度较大2.π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p－pπ键p－pπ键的形成特征①镜面对称：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像；②π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂3.σ键与π键的比较共价键类型σ键π键原子轨道重叠方式“头碰头”重叠“肩并肩”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活泼性不活泼活泼4.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(或π)键，另一个是π(或σ)键；共价三键由一个σ键和两个π键构成。(二)问题探究问题1为什么乙烷分子中的碳碳单键可以旋转，而乙烯分子中的碳碳双键和乙炔分子中的碳碳三键不能旋转？问题2C和Si最外层均有4个电子，但为什么碳与碳原子之间可以形成碳碳双键和碳碳三键，而硅与硅原子之间较难形成硅硅双键和硅硅三键？【探究归纳】(1)两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。(2)两原子形成共价键时，先形成σ键，然后才能形成π键。所以两原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定含有σ键，可能含有π键。例题1.下列关于σ键和π键的理解不正确的是()A.σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成B.σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转C.双键中一定有1个σ键和1个π键，三键中一定有1个σ键和2个π键D.气体单质中一定存在σ键，可能存在π键2.比较下列共价键的形成过程，其中形成的是π键的是()3.下列分子中既含σ键，又含π键的是()ABCD水乙醇氨乙醛4.1mol乙酸分子中含有的σ键数目为__________________。一个化合物分子中有______________个σ键和____________π键。巩固练习基础巩固选择题只有1个选项符合题意(一)共价键的基本概念1.下列每组物质中含有的化学键类型相同的是()A.NaCl、HCl、H2O、NaOHB.Cl2、Na2S、HCl、SO2C.HBr、CO2、H2O、CS2D.O2、Cl2、O3、He2.下列不属于共价键成键因素的是()A.共用电子对在两原子核之间高概率出现B.共用的电子必须配对C.成键后体系能量降低，趋于稳定D.两原子核的体积大小要适中3.下列说法中，错误的是()A.若把H2O分子写成H3O，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.H—O—O—H中的共价键都有方向性，但并非所有共价键都有方向性D.已知N2的分子结构是N≡N，两个N原子间原子轨道发生重叠后，电子不是只存在于两核之间4.(2023·赣州高二质检)下列关于共价键的说法不正确的是()A.共价键是通过共用电子对形成的B.形成共价键的原子对应元素的电负性相同或相差不大C.一般情况下，一个原子有几个未成对电子就会与几个自旋相反的未成对电子成键D.共价键是通过共用电子对的相互吸引形成，不属于电性作用(二)σ键和π键5.下列分子中只存在σ键的是()A.CO2 B.CH4C.C2H4 D.C2H26.具有下列电子排布式的原子中，不能形成π键的是()A.1s22s22p63s23p4 B.1s22s22p3C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p27.下列说法正确的是()A.π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的B.σ键是镜面对称，而π键是轴对称C.乙烷分子中的共价键全为σ键，而乙烯分子中含σ键和π键D.H2分子中只含σ键，而Cl2分子中还含π键8.根据氢原子和氟原子的核外电子排布，对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是()A.两者都为s－sσ键B.两者都为p－pσ键C.前者为p－pσ键，后者为s－pσ键D.前者为s－sσ键，后者为s－pσ键9.下列说法正确的是()A.σ键强度小，容易断裂，而π键强度较大，不易断裂B.共价键都具有方向性C.π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的D.两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键10.某有机物的结构简式为CH2=CHC≡CH，则该有机物分子中含有σ键和π键的数目分别为()A.6、3 B.7、3C.7、4 D.6、411.下列关于σ键和π键的说法中，不正确的是()A.σ键和π键能同时存在于同一个分子中B.σ键是原子轨道“头碰头”重叠形成的，π键是原子轨道“肩并肩”重叠形成的C.乙烯分子中含有5个σ键和1个π键D.H2分子中只存在σ键，N2分子中只存在π键12.如下图，写出下列价键的名称，并各举一例说明含有这种价键类型的物质。化学键①②③④类型举例能力提升13.(2023·鹤岗高二质检)下列有机化合物中σ键与π键个数比为3∶2的是()A.CH3CH3 B.CH2=CH2C.CH≡CH D.CH414.(2023·运城高二期中)下列物质的分子中既有σ键又有π键的是()A.NH3 B.HClOC.C2H2 D.H2O215.(2023·安阳高二质检)共价键具有饱和性和方向性，下列有关叙述不正确的是()A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的B.共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的C.共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系D.共价键的方向性与原子轨道的重叠程度有关16.下列说法不正确的是()A.共价键一定有原子轨道的重叠B.在CH2=CH—C≡N分子中含6个σ键，3个π键C.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D.s轨道与s轨道间形成的键一定是σ键，p轨道与p轨道间形成的键一定是π键17.(2023·黄冈高二联考)如图表示不同类型共价键形成时电子云重叠情况：(1)其中形成的化学键属于轴对称的有____________。(2)下列物质中，通过方式①化学键形成的是____________(填字母，下同)；通过方式②化学键形成的是____________；只通过方式③化学键形成的是____________；同时含有③④⑤三种方式化学键的物质是____________。A.Cl2 B.HClC.N2 D.H2(3)某有机物分子的结构简式为，该分子中有________个σ键，有________个π键，有________种极性键，________(填“有”或“没有”)非极性键。18.回答下列问题：(1)1molCO2中含有的σ键数目为_________________________________________。(2)已知CO和CN－与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为____________。HCN分子中σ键与π键数目之比为____________。(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应：N2O4(l)＋2N2H4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1038.7kJ·mol－1，若该反应中有4molN—H断裂，则形成的π键有