选修三2-2-1上课yong

第二章 分子的结构与性质一、化学键一、化学键 1 1、化学键及其分类和存在、化学键及其分类和存在 （1）定义：相邻的两个或多个原子或离子之间）定义：相邻的两个或多个原子或离子之间强烈强烈的相互作用的相互作用（2）化学键分类：）化学键分类：（成键方式成键方式 ）金属键金属键 共价键共价键 离子键离子键 相互之间存在相互之间存在电子转移电子转移第一节 共价键（3）化学键的存在）化学键的存在 化学键只存在于物质内部化学键只存在于物质内部，如分子晶体；离子晶体，原子晶体等，分子间不，如分子晶体；离子晶体，原子晶体等，分子间不存在化学键，只存在分子间作用力或氢键。（稀有气体之间就不存在化学键）存在化学键，只存在分子间作用力或氢键。（稀有气体之间就不存在化学键）2 2、共价键、共价键 定义：定义：原子原子间通过间通过共用电子对共用电子对所形成的所形成的相相互作用互作用对象对象 存在范围：存在范围：共价化合物共价化合物非金属单质：非金属单质：多原子单质如多原子单质如O3，C60，N2，Cl2等等部分离子化合物：部分离子化合物：OH-，SO42-，NH4+，CO32-，O22-，ClO-等含有这些离子的化合物等含有这些离子的化合物本质本质:原子间的静电作用原子间的静电作用成键元素成键元素:类型类型:共价键共价键极性共价键极性共价键非极性共价键非极性共价键非金属与非金属非金属与非金属练习练习1 1、指出下列物质中所含的化学键类型：、指出下列物质中所含的化学键类型：（1 1）H H2 2 （2 2）HClHCl（3 3）NHNH4 4Cl Cl （4 4）NaClNaCl（5 5）NaNa2 2O O2 2 （6 6）H H2 2O O2 2 按共价键的共用电子对理论，有没有可能存在按共价键的共用电子对理论，有没有可能存在 H H3 3 、ClCl3 3 、H H2 2ClCl分子？为什么？分子？为什么？用电子式表示用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程分子的形成过程共价键具有共价键具有饱和性饱和性学与问学与问H H2 2 N N2 2 HClHCl H H2 2O HF O HF 等均以共价键形成分子等均以共价键形成分子HH N三三N HCl HOH HF 3共价键的特征共价键的特征（）（）共价键具有共价键具有饱和性饱和性自旋方向相反的未成对电子配对形成共价键后，就不自旋方向相反的未成对电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的未成对电子配对所以每个原子能再和其他原子中的未成对电子配对所以每个原子所能形成共价键的数目取决于该原子中的未成对电子所能形成共价键的数目取决于该原子中的未成对电子的数目这就是共价键的饱和性的数目这就是共价键的饱和性（）（）共价键具有共价键具有方向性方向性当原子通过原子轨道重叠形成共价键时，两原子轨道当原子通过原子轨道重叠形成共价键时，两原子轨道重叠的越多，两核间电子云越密集，形成的共价键就重叠的越多，两核间电子云越密集，形成的共价键就越牢固，这称为越牢固，这称为原子轨道的最大重叠原理因此，共原子轨道的最大重叠原理因此，共价键具有方向性价键具有方向性价键理论的要点价键理论的要点1.1.电子配对原理电子配对原理2.2.最大重叠原理最大重叠原理两原子各自提供两原子各自提供1个自旋方向相反个自旋方向相反的电子彼此配对的电子彼此配对现代物质结构理论认为现代物质结构理论认为:共价键的形成共价键的形成是由于成键原子电子云的重叠是由于成键原子电子云的重叠.两个原子轨道重叠部分越大，两核间电两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。固，分子越稳定。方向性方向性1 1、H H2 2分子的形成过程分子的形成过程用电子云来描述共价键的形成过程用电子云来描述共价键的形成过程HH键键的特征：的特征：(1)以形成化学键的两原子核以形成化学键的两原子核的连线做为轴旋转操作，共价键电子云的连线做为轴旋转操作，共价键电子云的图形不变的图形不变,称为称为轴对称轴对称。（s-s键）键）HClHCl3.Cl3.ClClCl的的p-pp-p 键的形成键的形成2.H2.HClCl的的s-ps-p 键的形成键的形成ClClClCl2 2、思考、思考2 2个个N N原子在形成共价键时，首先用原子在形成共价键时，首先用 电子采用电子采用 的方式形成的方式形成 键，键，而后，另外而后，另外4 4个个 电子只能采用另外的方电子只能采用另外的方式形成共价键。式形成共价键。思考思考1 1、思考、思考N N原子是哪个能级的电子参与形成原子是哪个能级的电子参与形成共价键？共价键？用电子云来描述共价键的形成过程用电子云来描述共价键的形成过程4 4、p-pp-p键形成过程键形成过程 键只存在与双键和三键。键只存在与双键和三键。“肩并肩肩并肩”形成 键的电子称为 电子。键不能绕轴旋转键键键键成键成键方向方向电子云形状电子云形状牢固程度牢固程度存在规存在规律律项目项目键型键型键与键与键的对比键的对比沿轴方向沿轴方向“头碰头头碰头”平行或平行或“肩并肩肩并肩”轴对称轴对称镜像对称镜像对称键强度大键强度大,不容易断裂不容易断裂键强度较小键强度较小,容易断裂容易断裂共价单键是共价单键是键键,共价双键中一个是共价双键中一个是键键,另一个是另一个是键键,共价三键中一个是共价三键中一个是键键,另两个为另两个为键键（即多原子分子中一定有（即多原子分子中一定有 键，可能有键，可能有 键）键）以上原子轨道相互重叠形成的以上原子轨道相互重叠形成的键和键和键键 ，总称价键轨道，总称价键轨道（1 1）、键的类型与成键原子电负性的关系：）、键的类型与成键原子电负性的关系：科学探究科学探究原子原子Na Na ClClH H ClCl C OC O电负性电负性电负性之差（绝对电负性之差（绝对值）值）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，形成的将是是 键；而键；而 键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。0.9 3.02.12.1 3.00.92.5 3.51.0离子离子共价共价科学探究科学探究（2 2）、乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价）、乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价键分别是由几个键分别是由几个键和几个键和几个键组成。键组成。乙乙烷烷：7 7个个键键 乙乙烯烯 ：5 5个个键键一一个个键键 乙炔：乙炔：3 3个个键两个键两个键键1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）A.键是由两个键是由两个p电子电子“头碰头头碰头”重叠形成重叠形成B.键是镜面对称，而键是镜面对称，而键是轴对称键是轴对称C.键比键比键的重叠程度大，形成的共价键强键的重叠程度大，形成的共价键强D.两个原子之间形成共价键时，最多形成一个两个原子之间形成共价键时，最多形成一个键键C D2、下列有关、下列有关键和键和键的说法错误的是（键的说法错误的是（）A.含有含有键的分子在反应是，键的分子在反应是，键是化学反应的积极参与者键是化学反应的积极参与者B.当原子形成分子时，首先形成当原子形成分子时，首先形成键，可能形成键，可能形成键键C.有些原子在于其他原子形成分子时只能形成有些原子在于其他原子形成分子时只能形成键，不能形键，不能形 成成键键D.在分子中，化学键可能只有在分子中，化学键可能只有键而没有键而没有键键D教材完全解读教材完全解读P54 例题例题8、例题、例题9、例题、例题10、例题、例题11.12课堂反馈课堂反馈1 1、键与键与键的形成方式有何不同，有何形象的比喻？键的形成方式有何不同，有何形象的比喻？2 2、键与键与键在对称上有何不同键在对称上有何不同?3 3、键与键与键谁更牢固键谁更牢固?4 4、什么是价键轨道、什么是价键轨道?5 5、形成共价键的电子云是指成对电子还是未成对电子？、形成共价键的电子云是指成对电子还是未成对电子？6 6、电子云的重叠是怎样将两个原子核、电子云的重叠是怎样将两个原子核“黏结黏结”在一起的在一起的?7 7、哪些共价键是、哪些共价键是键，哪些共价键是键，哪些共价键是键键?二、键参数二、键参数:键长、键能、键角键长、键能、键角键长与键能的关系？键长与键能的关系？键长越短，键能越大，共价键越稳定。键长越短，键能越大，共价键越稳定。键能：键能：键长：键长：气态基态原子形成气态基态原子形成1mol化学键化学键释放的最低能量释放的最低能量形成共价键的两个原子之间的核形成共价键的两个原子之间的核间平均距离间平均距离键角：键角：在原子数超过在原子数超过2的分子中，两个共价的分子中，两个共价键之间的夹角键之间的夹角为什么？为什么？H2O 105NH3 107CH2CH2分子结构分子结构CHCH分子结构分子结构CO2 180CH4 10928CH3CH3分子结构分子结构思考与交流思考与交流试利用键能数据进行计算，试利用键能数据进行计算，1 mol H2分别跟分别跟1mol Cl2、1 mol Br2(g)反应，分别生成反应，分别生成2 mol HCl分子分子和和2 mol HBr分子，哪一个反应释放的能量更多分子，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明？如何用计算结果说明HCl分子和分子和HBr分子哪个更分子哪个更容易发生热分解反应生成相应的单质？容易发生热分解反应生成相应的单质？N2、O2、F2跟跟H2的反应能力依次增强，从键能的角的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？度应如何理解这一化学事实？通过上例子，你认为键长、键能对分子的化学性质通过上例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？有什么影响？1 1、形形成成2 2 mo1HClmo1HCl释释放放能能量量：2 2431.8 431.8 kJ kJ(436.0kJ+242.7kJ)=184.9 kJ(436.0kJ+242.7kJ)=184.9 kJ形形 成成 2 2 mo1HBrmo1HBr释释 放放 能能 量量：2 2366kJ 366kJ(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJ(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHClHCl释释放放能能量量比比HBrHBr释释放放能能量量多多,因因而而生生成成的的HClHCl更更稳定稳定,即即HBrHBr更容易发生热分解生成相应的单质更容易发生热分解生成相应的单质.2 2、键能大小是：、键能大小是：F-HO-HN-HF-HO-HN-H3 3、键键长长越越长长，键键能能越越小小，键键越越易易断断裂裂，化化学学性性 质越活泼。如质越活泼。如 键长键长I-HBr-HCl-HF-H汇报汇报73分子中最多几个原子共面，几个共线？最少呢？分子中最多几个原子共面，几个共线？最少呢？三、等电子体原理三、等电子体原理等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子等电子体原理：原子总数、价电子总数相同等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。性质相近。分子熔点/水中溶解度(室温)分子解离能(kJ/mol)分子的价电子总数CO-205.052.3 mL10N2沸点/-210.00-190.49-195.811.6 mL107594610例举一些常见的等电子体：SO2O3NO2-SO3NO3-SiO32-C6H6B3N3H6NO2-NO2N2COC22-CO2N2OCS2NH3H3O+CH4NH4+CNAlO2-讨论：讨论：原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称为等电原子数相同，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，物理性质相似。子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。（1 1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，）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：互为等电子体的是：和和 。（2 2）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与中，与NONO2 2-互为等电子体的分子有互为等电子体的分子有 、。N2OCO2N2COSO2O31、下列说法中，错误的是、下列说法中，错误的是().键长越长，化学键越牢固键长越长，化学键越牢固.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固.对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定子越稳定.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键键A2、能够用键能解释的是、能够用键能解释的是().氮气的化学性质比氧气稳定氮气的化学性质比氧气稳定.常温常压下，溴呈液体，碘为固体常温常压下，溴呈液体，碘为固体.稀有气体一般很难发生化学反应稀有气体一般很难发生化学反应.硝酸易挥发，硫酸难挥发硝酸易挥发，硫酸难挥发A 3、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是()A分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定B元素周期表中的元素周期表中的A族和族和A族元素的原子间可族元素的原子间可能形成共价键能形成共价键C水分子可表示为水分子可表示为HOH，分子中键角为，分子中键角为180DHO键键能为键键能为463 kJmol1，即，即18 g H2O分解分解成成H2和和O2时，消耗能量为时，消耗能量为2463 kJB（2006广东高考，10）下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是（）A.F2、Cl2、Br2、I2的溶点、沸点逐渐升高 B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低下列各说法中正确的是（）A.分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定B.元素周期表中的A族（除H外）和A族元素的原子间不能形成共价键C.水分子可表示为HOH，分子中键角为180D.HO键键能为463 kJ/mol，则18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2463 kJ氰气分子式为(CN)2，结构式为NCCN，性质与卤素相似，下列叙述正确的是（）A.在一定条件下可发生加成反应 B.分子中NC键的键长大于CC键的键长C.分子中含有2个键和4个键 D.不与氢氧化钠溶液发生反应化学科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构，将所离子的中心原子序数上减去离子所带电荷数的原理，找到等电子体的分子。例如CH4与 有相同的电子及空间构型。依此原理,写出下列的等电子体：例题例题:20022002年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖表表彰彰的的是是在在“看看清清”生生物物大大分分子子真真面面目目方方面面的的科科技技成成果果，一一项项是是美美国国科科学学家家约约翰翰芬芬恩恩与与日日本本科科学学家家田田中中耕耕一一“发发明明了了对对生生物物大大分分子子的的质质谱谱分分析析法法”；另另一一项项是是瑞瑞士士科科学学家家库库尔尔特特维维特特里里希希“发发明明了了利利用用核核磁磁共共振振技技术术测测定定溶溶液液中中生生物物大大分分子子三三维维结结构构的的方方法法”。质质子子核核磁磁共共振振（PMRPMR）是是研研究究有有机机物物结结构构的的有有力力手手段段之之一一，在在所所有有研研究究的的化化合合物物分分子子中中，每每一一结结构构中中的的等等性性氢氢原原子子在在PMRPMR中中都都给给出出了了相相应应的的峰峰（信信号号），谱谱中中峰峰的的强强度度与与结结构构中中的的等等性性H H原原子子个个数数成成正正比比。例例如如乙乙醛醛的的结结构构简简式式为为CHCH3 3CHOCHO，在在PMRPMR中中有有两两个个信信号号，其其强强度之比为度之比为3:13:1。（1）结结构构简简式式为为 的的有有机机物物，在在PMR谱上观察峰给出的强度之比为谱上观察峰给出的强度之比为（2）某某含含氧氧有有机机物物，它它的的相相对对分分子子质质量量为为46.0，碳碳的的质质量量分分数数为为52.2%，氢氢的的质质量量分分数数为为13.0%，PMR中中只有一个信号，请写出其结构简式只有一个信号，请写出其结构简式 。（3）实实践践中中可可根根据据PMR谱谱上上观观察察到到氢氢原原子子给给出出的的峰峰值值情情况况，确确定定有有机机物物的的结结构构。如如分分子子式式为为C3H6O2的的链链状状有有机机物物，有有PMR谱谱上上峰峰给给出出的的稳稳定定强强度度仅仅有有四四种种，其其对对应应的的全全部部结结构构，它它们们分分别别为为：3 3 3 2 1 3 1 1 1 2 2 1 1，请分别推断出结构简式，请分别推断出结构简式 。2：2：2：2：2或者或者1：1：1：1：1CH3OCH3CH3COOCH3CH3CH2COOHCH3CH（OH）CHOHOCH2CH2CHOCH3CH2OCHO