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第二章 分子结构与性质 第一节 共 价 键,一、共价键 1.基本概念： (1)概念：原子间通过_形成的化学键。 (2)本质：_的重叠。 (3)形成元素：通常是电负性相同或差值较小的非金属元素原子。,共用电子对,电子云(或原子轨道),(4)特征。 _决定分子的组成。 _决定分子的立体构型。 (5)表示方法。 用“”表示一对共用电子所形成的共价键，如HH。 用“”表示两对共用电子所形成的共价键，如CH2CH2。 用“”表示三对共用电子所形成的共价键，如CHCH。,饱和性,方向性,2.类型及特征(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)： (1)键。,头碰头,连线,不变,轴对称,较大,(2)键。,肩并肩,两原,子核,镜像,镜面,不能,断裂,二、键参数键能、键长与键角 1.概念和特点：,气态基态,释放,稳定,核间距,越大,稳定,共价键,方向性,立体结构,2.对物质性质的影响：,三、等电子体 1.等电子原理：_相同、_相同的分子具有相似的_，它们的许多性质是相近的。 2.等电子体：满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，它们的许多性质相似。,原子总数,价电子总数,化学键特征,1.辨析下列说法的正误： (1)所有的分子中都含有共价键。( ) 分析：稀有气体单质为单原子分子，不存在任何化学键。 (2)所有的共价键都有方向性。( ) 分析：在s-s键中电子均匀分布，无方向性。 (3)两个原子间可以只形成键，但不能只形成键。( ) 分析：根据分子中共价键成键规律，共价单键一定是键，共价双键和共价三键中有一个键，所以两个原子间的共价键不能只有键而无键。,(4)键长越长，则键能越大，分子越稳定。( ) 分析：键长越长，则键能越小，分子越不稳定。,2.下列关于共价键的说法正确的是( ) A.共价键只存在于共价化合物中 B.金属元素和非金属元素间一定不能形成共价键 C.非极性键只存在于单质分子中 D.离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键 【解析】选D。共价键存在于共价化合物中也可能存在于离子化合物中，可能是极性共价键也可能是非极性共价键；单质中形成的共价键为非极性共价键；离子化合物中可能含有极性共价键也可能含有非极性共价键。,3.下列分子中，只有键没有键的是( ) A.CH4 B.N2 C.CH2CH2 D.CHCH 【解析】选A。两原子间形成共价键，先形成键，然后再形成键，即共价单键全部为键，共价双键、共价三键中一定含有一个键，其余为键。,4.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是( ) A.键角是描述分子立体结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C.键长越长，键能越大，共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能大小无关 【解析】选C。键参数中键长和键角决定分子空间构型，键能决定分子的稳定性。键能越大、键长越短，则分子越稳定。,5.与 互为等电子体的是( ) A.SO3 B.SO2 C.CH4 D.NO2 【解析】选A。 的最外层电子数为24，A、B、C、D分子中最外层电子数依次为24、18、8、17。,6.关于键和键的比较，下列说法不正确的是( ) A.键是轴对称的，键是镜面对称的 B.键是“头碰头”式重叠，键是“肩并肩”式重叠 C.键不能断裂，键容易断裂 D.氢原子只能形成键，氧原子可以形成键和键 【解析】选C。键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。,一、共价键的特征和类型 1.特征： (1)饱和性：因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，因此在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子成键了，即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，所以共价键具有饱和性。,(2)方向性：除s轨道是球形对称的外，其他的原子轨道在空间都具有一定的分布形状和方向。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。,2.类型：,3.键与键的比较：,【点拨】 深化认识键和键 (1)键和键的实质相同，都是由两原子间通过共用电子对形成的共价键。 (2)由于原子轨道的重叠程度不同，导致键比键稳定。 (3)由于s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成键时无方向性，两个s轨道只能形成键，不能形成键。 (4)两个原子间可以只形成键，但不能只形成键。,【微思考】 (1)为什么不存在H3、H3O、Cl3等分子？ 提示：根据共价键的饱和性可知，一个原子的最外层有几个未成对电子，就能形成几个共价键，一旦共价键达到饱和，该原子就不能再与其他原子结合，所以根据H、O、Cl的原子结构特点可知它们不会形成H3、H3O、Cl3等分子。,(2)是否共价键都有方向性？共价分子中是否可以只存在键或者键？ 提示：不一定都有方向性。因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成键时，无方向性。 共价分子中可以只存在键但不能只存在键，因为两个原子间可以只形成键，但不能只形成键(也就是说键必须与键共存)。,【典题训练】(2014太原高二检测)下列说法中不正确的是 ( ) A.键比键电子云重叠程度大，一般比较牢固 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.乙烯分子中有5个键，1个键,【解题指南】解答本题时要注意以下3点： (1)键和键的形成过程。 (2)键和键的判断。 (3)分子中共价键的判断。,【解析】选C。键是头碰头重叠，而键是肩并肩重叠，因 此键比键电子云重叠程度大，一般比较牢固，A正确；由 于键是头碰头重叠，所以两个原子形成共价键时，最多有 一个键，B正确；在气体单质中，不一定有化学键，例如， 稀有气体分子中不含有化学键，C错误；乙烯的结构式为 ，由于单键都是键，而双键由一个键和一个 键构成，所以乙烯分子中有5个键，1个键，D正确。,【方法规律】快速判断键的种类及数目的规律 通过物质的结构式，可以判断成键方式，需掌握规律：共价单键全是键，共价双键中一个是键，另一个是键；共价三键中一个是键，另两个为键。,【变式训练】(2014成都高二检测)下列有关键和键的说法错误的是( ) A.含有键的分子在反应时，键是化学反应的积极参与者 B.当原子形成分子时，首先形成键，可能形成键 C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成键，不能形成键 D.在分子中，化学键可能只有键，而没有键 【解析】选D。在化合物中只要含有共价键，则一定含有键，可能含有键，不会出现只含有键而不含有键的情况，D错误。,【加固训练】以下关于化学键的说法中不正确的是( ) A.键和键都可单独存在 B.由两种元素组成的化合物中可既含有极性键，又含有非极性键 C.CO2分子中有两个键和两个键 D.空气中N2的化学性质比O2稳定是由于N2分子中化学键的键能大于O2分子中的化学键键能 【解析】选A。键一般不能单独存在；过氧化氢中既有极性键又有非极性键；二氧化碳分子中有两个双键；键能越大，键越稳定，分子也越稳定。,二、键参数与分子性质 1.一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度HF HClHBrHI，因此，稳定性HFHClHBrHI。 2.键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。,3.键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键角是描述分子立体结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键角，这个分子的立体构型就确定了。如氨分子的HNH键角是107，就可以断定氨分子是三角锥形分子，如图：,4.键能与化学反应的能量变化关系： (1)化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化H为“+”。 化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化H为“-”。 (2)利用键能计算反应的热量变化：H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。,【警示】 认识键参数的几个误区 (1)键长和键角共同决定分子的空间结构； (2)键长不是成键两原子的原子半径之和，而是小于其半径之和； (3)键能越大，一般键长越短，分子越稳定。,【微思考】 (1)三个键参数中，键角是分子的立体结构的唯一决定因素吗？ 提示：不是，键角决定了共价键的夹角，因而决定了分子的形状。而键长决定着分子的大小，故分子的立体结构是由共价键的键长和键角共同来决定的。,(2)如何比较不同分子中的键能的大小呢？ 提示：对于相同的键型，可以通过比较键长即原子半径来确定键能大小进而确定分子的稳定性。再有共价键的键长不等于两成键原子半径之和，因为电子云有重叠部分，所以小于这个加和。,【典题训练】(2014咸宁高二检测)下列说法中正确的是 ( ) A.在分子中，两个原子间的距离叫键长 B.非极性键的键能大于极性键的键能 C.键能越大，表示该分子越容易受热分解 D.HCl的键能为431.8 kJmol-1，HI的键能为 298.7 kJmol-1，这可说明HCl分子比HI分子稳定,【解题指南】解答本题时要注意以下两点： (1)共价键的三个键参数的概念。 (2)键参数与分子结构、性质的关系。,【解析】选D。形成共价键的两个原子核间的距离为键长，A错误；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B错误；键能越大，越难断裂化学键，分子越稳定，C错误、D正确。,【互动探究】 把A选项改为在分子中形成共价键的两个原子半径之和为键长，是否可以？ 提示：不可以，因为键长是形成共价键的两个原子核之间的距离，由于电子云的重叠，使核间距略小于两原子半径之和。,【变式训练】(2014山西大学附中高二检测)意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1 mol NN键吸收 167 kJ热量，生成1 mol NN键放出942 kJ热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是( ) A.N4属于一种新型的化合物 B.N4分子中存在非极性键 C.N4分子中NN键角为10928 D.1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量,【解析】选B。N4是由氮元素形成的一种单质，A错误；氮元素为活泼非金属元素，氮元素与氮元素之间形成的是非极性键，B正确；N4是正四面体结构，键角为60，C错误；已知断裂1 mol NN键吸收167 kJ热量，生成1 mol NN键放出942 kJ热量，则1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量，D错误。,【加固训练】从实验测得不同物质中氧氧键之间的键长和键能数据如下表：,其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为WZYX。该规律是( ) A.成键时电子数越多，键能越大 B.键长越长，键能越小 C.成键所用的电子数越少，键能越大 D.成键时电子对越偏移，键能越大,【解析】选B。电子数由多到少的顺序为 O2 ，键能大小顺序为WZYX，A项错误；这些微粒都是O成键，无偏移，D项错误；对于这些微粒在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点。,
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