高中化学鲁科版选修三第2章 第1节 共价键模型

欢迎进入化学课堂 第2章 第1节 课前预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 设计1 设计2 考点一 考点二 课堂10分钟练习 课堂5分钟归纳 课下30分钟演练 考点三 一 共价键1 共价键的形成及本质 1 概念 原子间通过形成的化学键称为共价键 2 本质 高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的是共价键的本质 共用电子对 电性作用 3 形成元素 通常 电负性的非金属元素原子形成的化学键为共价键 4 表示方法 用一条短线表示由形成的共价键 如H Cl H O H等 表示两对电子形成的共价键 表示三对共用电子形成的共价键等 相同或差值小 一对共用电子 2 键和 键 1 键 原子轨道以 方式相互重叠导致电子在核间出现的概率而形成的共价键 2 键 原子轨道以 方式相互重叠导致电子在核间出现的概率而形成的共价键 3 氮分子的N N中有个 键 个 键 头碰头 增大 肩并肩 增大 一 两 3 共价键的特征 1 饱和性 每个原子所能形成的共价键或以单键连接的是一定的 称为共价键的饱和性 2 方向性 在形成共价键时 原子轨道重叠得 电子在核间出现的概率愈大 所形成的共价键就 因此 共价键将尽可能沿着出现最大的方向形成 这就是共价键的方向性 总数 原子 数目 越多 愈牢固 电子概率 3 作用 共价键的饱和性决定着各种原子形成分子时相互结合的 共价键的方向性决定着分子的 数量关系 空间构型 不同 电负性 正 2 非极性键 元素的原子之间形成的共价键 因两原子相同 共用电子对 两原子均不显电性 这样的共价键叫非极性共价键 简称非极性键 如Cl Cl 同种 电负性 不发生偏向 二 键参数1 键能 1 定义 在101 3kPa 298K条件下 断开AB g 分子中的化学键 使其分别生成气态A原子和气态B原子所的能量 2 表示方式 3 含义 键能大小可定量地表示化学键的 键能越大 共价键越 含有该键的分子越 1mol 吸收 EA B 强弱程度 牢固 稳定 2 键长 1 概念 两成键原子的的距离 2 含义 两原子间的键长越短 化学键 键越 键长是影响分子的因素之一 3 键角 1 概念 多原子分子中 的夹角 2 含义 键角是影响分子的重要因素 原子核间 愈强 牢固 空间构型 两个化学键 空间构型 3 常见物质的键角及分子构型 1 判断正误 1 共价键的本质是一种静电吸引作用 2 所有的非金属元素的原子间都能形成共价键 3 同种元素的原子间形成非极性键 不同种元素的原子间形成极性键 4 键能越大 键长越长 共价键越牢固 5 键能是在标准状况下测定的 分析 1 共价键的本质是一种电性作用 这种电性作用包括静电吸引 也包括静电排斥 2 稀有气体的原子间不存在任何化学键 4 键能越大 键长越短 共价键越牢固 5 298K是25 所以键能的数据是在通常情况下测定的 而不是标准状况 答案 1 2 3 4 5 2 氢原子和氟原子 氯原子均可以形成 键 其成键轨道完全相同吗 分析 不相同 氢原子的未成对电子在1s轨道 氟原子 氯原子的未成对电子分别位于2p 3p轨道 所以HF中的 键是1s与2p轨道 头碰头 重叠 而HCl分中的 键是1s与3p轨道 头碰头 重叠 3 为什么氯化氢的分子式为HCl 而水是H2O 分析 氢原子和氯原子都只有一个未成对电子 根据共价键的饱和性 一个氢原子和一个氯原子的未成对电子配对成键 两原子的最外层均达稳定结构 故氯化氢的分子式为HCl 而一个氧原子有两个未成对电子 要分别与两个氢原子的未成对电子配对成键 氧原子的最外层才达到稳定结构 故水的分子式为H2O 4 下列物质中 只有极性键的是 只有非极性键的是 既含有极性键 又含有非极性键的是 H2 HCl NH3 H2O2 CO2 CCl4 C2H6分析 同种原子间形成非极性键 不同种原子间形成极性键 H2O2的2个氧原子间存在非极性共价键 烃分子中碳原子间存在非极性共价键 答案 1 共价键的形成和本质 1 价键理论 亦称为电子配对理论 主要有以下两个基本要点 两个原子接近时 自旋方向相反的未成对电子可以配对形成共价键 成键电子所在的原子轨道重叠的越多 所形成的共价键越稳定 这称为原子轨道最大重叠原理 2 共价键的本质 高概率出现在两个原子核之间的电子与两个原子核间的电性作用是共价键的本质 出现在两个原子核间的电子 相当于一个负电荷的桥梁将两个正电荷连接起来 2 键和 键两原子间形成共价键时 一定形成一个 键 还可能形成1个或2个 键 即两原子间若形成1个共价键 则一定是 键 若形成两个共价键 则一个 键 一个 键 若形成叁键 则一个 键 2个 键 3 对共价键饱和性的理解 1 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 使原子最外层形成稳定结构 2 共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成 如N原子有3个未成对电子 H原子只有1个未成对电子 它们之间化合时原子个数比为1 3 例1 下列有关共价键的叙述中 不正确的是 A 某原子与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B 水分子内氧原子结合的氢原子数已经达到饱和 故一般不能再结合其他氢原子C Cl2分子和HCl分子中的共价键极性不同D H2O分子中O H键的极性比H2S分子中H S键的极性强 解析 非金属元素的原子形成的共价键的数目取决于该原子最外层的未成对电子数 一般最外层有几个未成对电子就能形成几个共价键 故A不正确 一个原子的未成对电子一旦与另一个自旋方向相反的未成对电子成键后 一般就不能再与第三个原子配对成键 因此 一个原子有几个未成对电子 就会与几个自旋方向相反的未成对电子成键 这就是共价键的饱和性 故一个氧原子一般只能与两个氢原子成键生成H2O B正确 Cl2分子中为非极性键 HCl分子中为极性键 C正确 氧元素的电负性比硫元素的强 H2O中的H O键比H2S分子中的H S键极性强 D正确 答案 A 1 共价键存在于除稀有气体以外的非金属单质 共价化合物以及多原子组成的复杂离子中 2 成键两元素电负性差值越大 键的极性越强 1 键 1 特征 以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作 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 2 分类 根据成键原子轨道的不同 键可分为s s 键 s p 键 p p 键 3 键的存在 共价单键为 键 共价双键和叁键中存在 键 只含有一个 键 4 特点 形成 键的电子云重叠较多 键较牢固 2 键 1 键的特征 每个 键的电子云由两块组成 分别位于由两原子核构成的平面两侧 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 形成共价键的未成对电子的原子轨道 采取 肩并肩 方式重叠 2 键的存在 键通常存在于双键 叁键中 双键中有一个 键一个 键 叁键中有一个 键两个 键 3 特点 形成 键的电子云重叠较少 易断裂 如乙烯加成断裂的就是 键 例2 下列说法中不正确的是 A 键比 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 键C 在气体单质中 一定有 键 可能有 键D N2分子中有1个 键 2个 键 解析 由于原子轨道 头碰头 比 肩并肩 重叠程度大 所以 键更牢固 两原子间形成共价键时 先考虑形成 键 因此两个原子之间若形成单键 一定是 键 若形成双键 则有1个 键和1个 键 若形成叁键 则有1个 键和2个 键 而稀有气体为单原子分子 不存在化学键 C项错误 答案 C 1 在 键中 原子轨道重叠程度s s 键 s p 键 p p 键 2 s s 键无方向性 键能 键长 键角 以及键的极性 等是表征共价键性质的物理量 称为键参数 1 键能 1 键能越大 即形成化学键时放出的能量越多 意味着这个化学键越稳定 越不容易被打断 如N2的化学性质稳定就是由于N N的键能大的缘故 2 在两个原子间形成的不饱和键中 键的键能比 键的键能大 则CH2 CH2中碳碳双键的键能 615kJ mol 1 小于C2H6中碳碳单键的键能 348kJ mol 1 的2倍 CH CH中碳碳叁键的键能 812kJ mol 1 小于碳碳单键和碳碳双键的键能之和 3 原子间形成化学键时释放能量 则拆开化学键时需要吸收能量 如H Cl键的键能是431kJ mol 1 则拆开1molHCl中的共价键需要吸收431kJ的能量 2 键长 1 键长越短 往往键能越大 共价键越稳定 键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质 2 当两个原子间形成双键 叁键时 由于原子轨道的重叠程度增大 原子之间的核间距减小 即键长变小 如碳碳单键 双键和叁键的键长分别为1 54nm 1 33nm 1 20nm 3 键长与原子半径密切相关 一般而言 具有相似性的元素的原子成键时 原子半径越大 键长越长 如F F Cl Cl Br Br I I的键长逐渐变长 C H N H O H F H的键长逐渐变短 3 键角 1 键角是反映分子空间结构的重要因素之一 例如水分子中两个O H键之间的夹角是104 5 这就决定了水分子是角形 又称V形 结构 CO2分子的结构式为O C O 它的键角为180 是一种直线形分子 2 多原子分子的键角是一个确定的角度 表明共价键具有方向性 3 一些常见分子的键角 如白磷 P4 60 BF3 C2H4 120 H2O 104 5 NH3 107 3 CH4 CCl4 正四面体 109 5 CO2 CS2 C2H2 直线形 180 等 4 键参数的应用 1 键长 键能与分子稳定性 键长越短 键能越大 共价键越牢固 该分子越稳定 2 键长 键角与分子的空间构型 一般来说 如果知道某个分子中的键长和键角数据 那么这个分子的几何构型就确定了 如NH3分子中H N H键角是107 3 N H键长是101 9pm 就可以断定NH3分子是三角锥形分子 如图所示 例3 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B 元素周期表中的 A族 除H外 和 A族元素的原子间可能形成共价键C 水分子可表示为H O H 分子中键角为180 D H O键键能为463kJ mol 1 即18gH2O分解成H2和O2时 消耗能量为2 463kJ 解析 A项 分子中键能越大 键长越短 共价键越牢固 分子越稳定 B项 Li的电负性为1 0 I的电负性为2 5 其差值为1 5 1 7 所以LiI中存在共价键 C项 H2O分子中键角为104 5 是V形分子而不是直线形 D项 18g水即1mol 1mol水中含有2molH O键 断开时需要吸收2 463kJ的能量 同时生成气态氢原子和气态氧原子 再进一步形成H2和O2时 还要放出一部分能量 需知H H和O O的键能 然后再计算最终所需的能量 答案 B 1 键长与分子稳定性关系 键长越短 键能越大 分子越稳定 防止疏忽认为键长越长 分子越稳定 2 根据键能的概念 通常情况下的气态A B原子生成1mol气态化合物AB时所放出的能量 其数值与键能值相同 点击下图进入课堂10分钟练习 1 共价键有饱和性和方向性 同种原子形成的共价键是非极性键 不同种原子形成的共价键是极性键 电负性差值越大 共价键极性越强 2 成键原子的原子轨道以 头碰头 方式重叠形成 键 原子轨道以 肩并肩 方式重叠形成 键 3 共价单键为 键 双键 叁键中一个为 键 其它为 键 键比 键稳定 4 键长越短 键能越大 分子越稳定 键长 键角决定分子的空间构型 点击下图进入课下30分钟演练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全