2018-2019学年高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第1节 第1课时 共价键学案 鲁科版选修3.docx

第1课时共价键 学习目标定位1.熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征具有饱和性和方向性。2.能够从不同的角度对共价键分类，会分析键和键的形成及特点。3.会判断极性共价键和非极性共价键。一共价键的特征饱和性和方向性1共价键的形成(1)概念：原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。(2)成键的粒子：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)键的本质：原子间通过共用电子对(即电子云重叠)产生的强烈作用。(4)键的形成条件：非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。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”。用轨道表示式表示HF分子中共用电子对的形成如下：由以上分析可知，F原子与H原子间只能形成1个共价键，所形成的简单化合物为HF。同理，O原子与2个H原子形成2个共用电子对，2个N原子间形成3个共用电子对。(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特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的愈多，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。归纳总结1当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋状态相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增大，体系的能量降低。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立体结构。3并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。活学活用1对三硫化四磷分子的结构研究表明，该分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8个电子的结构。则一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数是()A7个B9个C19个D不能确定答案B解析三硫化四磷分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8个电子的结构，P元素可形成3个共价键，S元素可形成2个共价键，因此一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数为9。2下列说法正确的是()A若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性BH3O的存在说明共价键不具有饱和性C所有共价键都有方向性D两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间答案A解析S原子有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，形成的氢化物为H2S，A项对；H2O能结合1个H形成H3O，并不能说明共价键不具有饱和性，B项错；H2分子中，H原子的s轨道成键时，因为s轨道为球形，所以H2分子中的HH键没有方向性，C项错；两个原子轨道发生重叠后，电子只是在两核之间出现的概率大，D项错。故选A。二共价键的类型1共价键的分类按照不同的分类方法，可将共价键分为不同的类型：(1)按共用电子对数目分类(2)按共用电子对是否偏移分类(3)按电子云的重叠方式分类2键与键(1)键键：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，这种共价键叫键。键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，键可分为ss键、sp键、pp键。ass键：两个成键原子均提供s轨道形成的共价键，如H2分子中键的形成过程：bsp键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键，如HCl分子中键的形成过程：cpp键：两个成键原子均提供p原子轨道形成的共价键，如Cl2分子中键的形成过程：键的特征：a以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。b形成键的原子轨道重叠程度较大，故键有较强的稳定性。键的存在：共价单键为键；共价双键和共价叁键中存在键(通常含一个键)。(2)键键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫键。如下图pp键的形成：键的特征：a每个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，这种特征称为镜面对称。b形成键时原子轨道重叠程度比形成键时小，键没有键牢固。键的存在：键通常存在于双键或叁键中。(3)键和键的比较：键的类型键键原子轨道重叠方式沿键轴方向相对重叠，特征为轴对称沿键轴方向平行重叠，特征为镜面对称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、稳定较小、易断裂键的存在共价单键为键，共价双键、叁键中有一个键共价双键、叁键分别有一个、两个键3.极性键和非极性键(1)根据已学共价键的知识，填写下表：物质Cl2HCl元素组成同一元素不同元素成键微粒原子原子电子式CCHC共用电子对位置不偏移偏向氯原子一方共价键类型非极性共价键极性共价键(2)由以上分析可知非极性共价键(简称非极性键)是两个成键原子吸引电子的能力相同，共用的电子不偏向其中任何一个原子，电子在每个原子周围出现的概率都是相等的，参与成键的原子都不显电性。极性共价键(简称极性键)是两个成键原子吸引电子的能力不同，共用电子偏向吸引电子能力大的原子一方而形成的共价键。(3)极性键和非极性键的判断同种元素的原子间形成的共价键是非极性键，不同种元素的原子间形成的共价键是极性键。两个成键原子间的电负性差值小于1.7时，它们之间通常形成共价键。电负性差值越大，键的极性越大。归纳总结1键和键的形成(1)两个自旋方向相反的s轨道上的电子或s轨道上的电子与p轨道上的电子只能形成键，不能形成键；而两个自旋方向相反的p轨道上的电子，既可形成键，又可形成键，但首先形成键。(2)苯分子中的介于单键和双键之间的特殊的键就是6个碳原子的原子轨道“肩并肩”重叠形成的大键。2非极性键、极性键的区别与联系类型比较非极性键极性键本质相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用成键条件(元素种类)成键原子得、失电子能力相同(同种非金属元素)成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属元素)特征有方向性、饱和性活学活用3下列物质中含有非极性键的共价化合物是()AF2BC2H2CNa2O2DNH3答案B解析F2是单质，不是化合物。C2H2的结构式为HCCH，含有非极性键，符合题意。Na2O2是离子化合物，不在所选之列。NH3含三个NH键，没有非极性键。4.下列分子含有的电子数目与HF相同，且只有两个极性共价键的是()ACO2BN2O CH2O DCH4答案C解析HF含有10个电子，CO2含有22个电子，N2O含有22个电子，H2O含有10个电子，2个OH极性共价键，CH4含有10个电子，4个CH极性共价键。当堂检测1下列关于化学键的说法正确的是()A构成单质分子的粒子中一定含有共价键B由非金属元素组成的化合物中不一定只含共价键C非极性键只存在于双原子单质分子里D不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键答案B解析单质分子有单原子分子(如稀有气体分子)、双原子分子(H2、Cl2、N2等)、三原子分子(如O3)和多原子分子(如P4、S8、C60等)，在单原子的稀有气体分子中不存在任何化学键，其他的双原子分子和多原子分子都是由非极性键构成，所以A不正确；由非金属元素组成的化合物多数是共价化合物，也有离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2SO4等，故B正确；非极性键存在于同种元素的原子之间，但不一定是双原子的单质分子中，可以是多原子的单质分子，如P4、S8，也可以是化合物中，如Na2O2、H2O2中的氧原子间，烃分子的碳原子之间等，所以C不正确；不同元素组成的多原子分子里，既可以有极性键也可以有非极性键，如H2O2中的氧原子间为非极性键，烃分子中CH键为极性键，而CC、C=C、CC均为非极性键，所以D不正确。2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答案D解析本题主要考查键和键的形成。由于键的键能小于键的键能，所以反应时易断裂，A项正确；在分子形成时为了使其能量最低，必然首先形成键，根据形成原子的核外电子排布来判断是否形成键，所以B项正确，D错误；像H、Cl原子跟其他原子只能形成键，不能形成键，C正确。3下列有关共价键的叙述中，不正确的是()A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B水分子内氧原子结合的电子数已经达到饱和，故不能再结合其他氢原子C非金属元素原子之间形成的化合物也可能是离子化合物D所有的简单离子的核电荷数与其核外电子数一定不相等答案A解析非金属元素的原子形成的共价键数目取决于该原子最外层的不成对电子数，一般最外层有几个不成对电子就能形成几个共价键，故A说法不正确；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，就不能再与第三个电子再配对成键，因此，一个原子有几个不成对电子，就会与几个自旋相反的未成对电子成键，这就是共价键的饱和性，故一个氧原子只能与两个氢原子结合生成H2O，B正确；非金属元素原子之间形成的化合物也可能是离子化合物，如NH4Cl等铵盐；不管是阴离子还是阳离子，核内质子数与核外电子数必定存在差别，此差值就是离子所带的电荷数。4下列有八种物质：CH4CH3CH2OHN2HClCO2CH3CH3C2H4C2H2。请按要求回答下列问题(填写编号)：(1)只有键的有_，既有键又有键的有_。(2)只含有极性键的化合物有_，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有_。(3)含有双键的有_，含有叁键的有_。答案(1)(2)(3)解析本题关键是考查八种物质的结构及共价键的类型。八种物质的结构式分别为CHHHH、CHHHCHHOH、NN、HCl、O=C=O、CHHHCHHH、CHHCHH、HCCH。利用共价键的特点，容易得出正确答案。5已知乙醛分子的结构简式为CH3CHO，请回答下列问题：(1)乙醛分子中，用1s原子轨道形成化学键的原子对应的元素是_(填元素名称)；有_个键；有_个化学键化学性质完全相同。(2)乙醛很容易被某些弱氧化剂(如新制得的氢氧化铜、银氨溶液)氧化为CH3COOH(乙酸)。乙醛分子中键能最小的是_键；CH3COHO分子中化学性质最活泼的是_键，请列举事实来支持这种判断：_(仅对乙酸而言，只写出一项即可)。(3)以下是有关乙醛和乙酸的比较，其中不正确的是_(用序号填空)。分子中含有性质完全相同的碳氧双键分子中甲基上的碳氢单键性质完全相同分子中含有相同数目的化学键分子中含有相同数目的键分子中都没有非极性键答案(1)氢13(2)CHOHCH3COOH在水溶液中电离产生的离子是CH3COO和H(写CH3COOH的电离方程式也可以)(3)解析(1)C、H、O原子的价电子排布式分别是2s22p2、1s1、2s22p4，所以乙醛分子中用1s原子轨道形成化学键的原子对应的元素是氢。共价单键是键，共价双键中有一个是键，另一个是键，所以乙醛分子只在C=O键中有1个键，其他的键都是键。它们的化学性质不同；甲基中3个CH键的化学性质完全相同，甲基中的CH键和醛基中的CH键化学性质有一定的差异；C=O键是键和键的组合，因此在乙醛分子中只有3个化学键化学性质完全相同。(2)比较乙醛和乙酸的分子组成与结构可知，乙醛分子中键能最小的键是醛基中的CH键。由CH3COOHCH3COOH的事实可知，乙酸分子中化学性质最活泼的是OH键。(3)由于C=O键中C原子连接的其他原子所对应元素的电负性不尽相同，所以乙醛和乙酸分子中C=O键的性质有一定的差别。由于甲基所连接的原子团不同，所以乙醛和乙酸分子中甲基CH键的性质有一定的差别。乙醛和乙酸分子都只在C=O键中有1个键。40分钟课时作业基础过关一、共价键的形成与判断1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由共价键形成的分子一定是共价化合物C分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物D只有非金属原子间才能形成共价键答案C解析在离子化合物中也有共价键，如NaOH；由不同元素的原子形成的共价键分子是共价化合物，由相同元素的原子形成的共价键分子是单质，如H2、Cl2等；对于D项，也存在金属元素的原子与非金属元素的原子间形成共价键的化合物，如AlCl3等。2下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是()AH2S和Na2O2BH2O2和CaF2CNH3和N2DHNO3和NaCl答案C解析A项，Na2O2中既有离子键又有OO共价键，不正确；B项，CaF2中只有离子键，不正确；D项，NaCl属于离子化合物，没有共价键。3根据表中的数据，从电负性的角度判断下列元素之间易形成共价键的一组是()元素NaMgAlHCOCl电负性0.91.21.52.12.53.53.0Na和ClMg和ClAl和ClH和OAl和OC和ClABCD全部答案B解析非金属元素之间易形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属元素的原子之间形成共价键。Na和Cl：3.00.92.11.7；Mg和Cl：3.01.21.81.7；Al和O：3.51.52.01.7；Al和Cl：3.01.51.51.7；故不能形成共价键，可形成共价键。4下列不属于共价键成键因素的是()A成键原子电负性差别较小B共用的电子必须配对C成键后的体系能量降低，趋于稳定D两原子核体积大小要适中答案D解析两原子形成共价键时，电子云发生重叠，即电子在两核之间出现的概率更多；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子核体积的大小与能否形成共价键无必然联系。二、共价键的类别与特征5下列各组分子中，按共价键极性由强至弱排序正确的是()AHF、H2O、NH3、CH4BCH4、NH3、H2O、HFCH2O、HF、CH4、NH3DHF、H2O、CH4、NH3答案A解析共价键的极性比较，主要看成键的两个原子吸引电子能力的差别，差别越大，则电子对偏移程度越大，键的极性越强。F、O、N、C四种元素的非金属性依次减弱，它们吸引电子能力也依次减弱，与H原子形成的共价键的极性也依次减弱。因此选项A正确。6关于乙醇分子的说法正确的是()A分子中共含有8个极性键B分子中不含非极性键C分子中只含键D分子中含有1个键答案C解析乙醇的结构式为CHHHCHHOH，共含有8个共价键，其中CH、CO、OH键为极性键，共7个，CC键为非极性键。由于全为单键，故无键。7下列关于共价键的说法不正确的是()AH2S分子中两个共价键的键角接近90的原因是共价键有方向性BN2分子中有一个键，两个键C两个原子形成共价键时至少有1个键D在双键中，键不如键稳定答案D三、键、键的比较与判断8下列有关键的说法错误的是()A如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的，即形成ss键Bs电子与p电子形成sp键Cp电子与p电子不能形成键DHCl分子里含一个sp键答案C解析s电子能且只能形成键，p电子与p电子的原子轨道若以“头碰头”的方式重叠则形成键，故C错。9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DH原子只能形成键，O原子可以形成键和键答案C解析键较稳定，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。10下列说法不正确的是()A键是原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠而形成的B2个原子形成的多重共价键中，只能有一个是键，而键可以是一个或多个Cs电子与s电子间形成的键是键，p电子与p电子间形成的键是键D共价键一定有原子轨道的重叠答案C解析原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为键；以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为键。键是轴对称，而键是镜面对称。分子中所有的单键都是键，双键中有一个键，一个键。11下列物质的分子中，没有键的是()ACO2BN2CCHCHDHClO答案D解析双键、叁键中有一个键，双键还有一个键，叁键中有两个键，故本题只要知道分子中原子之间的连接方式即可。D项中无双键也无叁键，所以无键。能力提升12下列关于化学键的叙述正确的是()A化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间B两个原子之间的相互作用叫化学键C化学键通常指的是相邻的原子之间强烈的相互作用D阴、阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小答案C解析化学键的定义强调两个方面：一是“相邻的原子之间”；二是“强烈相互作用”。选项A、B中都没有正确说明这两点，所以不正确。选项D只强调离子键中阴、阳离子之间的吸引作用而忽略排斥作用，所以不正确。13下列关于共价键的描述正确的是()A两个原子之间的相互作用叫共价键B构成单质分子的粒子中一定含有共价键C由非金属元素组成的化合物中只含有共价键D金属元素的原子与非金属元素的原子可能形成共价键答案D解析原子间通过共用电子对形成的化学键，叫共价键，故A错；稀有气体单质分子中不存在共价键，其他双原子或多原子单质中有共价键，故B错；像NH4NO3、NH4Cl等铵盐中，除含有共价键之外，还含有离子键，故C错；Al与Cl形成的AlCl3中AlCl键为共价键，故D正确。14下列叙述一定正确的是()A在离子化合物中不可能存在非极性键B在共价化合物中不可能存在离子键C不同种非金属原子组成的多原子分子中的化学键一定全部是极性共价键D非极性键只存在于双原子单质分子里答案B解析本题主要考查极性键和非极性键的概念。通过Na2O2、H2O2这两个例子(都含有“OO”非极性键)就可以判断A、C、D均错。15共价键是具有饱和性和方向性的，下列关于共价键这两个特征的叙述中，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的轨道的方向性决定的C共价键的方向性决定了分子的空间构型D共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关答案D解析一般地，原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，故A项正确；形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大越好，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，这种成键的方向性也就决定了所形成分子的构型，故B、C两项正确；D项是错误的，符合题意。16某有机物的结构如下：CHHCHCCH则分子中有_个键，_个键。答案73解析除5条单键全是键外，双键中1个是键，另1个是键，叁键中1个是键，另2个是键。故该有机物分子中键总数为7，键总数为3。17溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题：(1)溴化碘的电子式是_，它是由_键形成的分子。(2)溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为_。答案(1)极性共价(2)H解析(1)溴和碘最外层都是7个电子，它们形成的化合物与卤素单质相似，即通过一对共用电子对相连而形成了IBr。(2)溴化碘与水反应生成HBr和HIO，但我们要注意的是HIO是一种含氧酸，其分子中存在着羟基氢从而显酸性，所以其结构是HOI，从而可得其电子式为H。18有A、B、C、D四种元素。已知：它们均为周期表中前20号元素，C、D在同一周期，A、B在同一主族；它们可以组成化合物B2C2、A2C、DC2等；B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同；B2C2同A2C或DC2反应都生成气体C2，B与A2C反应产生气体A2，A2与气体C2按体积比21混合后点燃能发生爆炸，其产物是一种无色无味的液体(在常温下)。请回答下列问题：(1)写出A、B、C、D四种元素的元素符号：A_、B_、C_、D_。(2)在B2C2、A2C和DC2中，属于离子化合物的是_(填化学式)，其电子式是_，属于共价化合物的是_，其结构式是_。答案(1)HNaOC(2)Na2O2Na2NaH2O、CO2OHH、OCO解析本题的解题突破口为B2C2，可联想为H2O2、Na2O2、C2H2等。再根据B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同可确定B为钠元素、C为氧元素，气体C2即为氧气。由又可推测A2C为水，DC2为二氧化碳，Na与H2O反应生成H2，H2与O2按体积比21混合能发生爆炸，可知A为氢元素，D为碳元素。拓展探究19A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为，B是同周期第一电离能最小的元素，C的最外层有三个未成对电子，E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题：(1)写出下列元素的符号：A_，B_，C_，D_。(2)用化学式表示上述五种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是_，碱性最强的是_。(3)用元素符号表示D所在周期第一电离能最大的元素是_，电负性最大的元素是_。(4)E元素原子的核电荷数是_，E元素在周期表的第_周期第_族，已知元素周期表可按电子排布分为s区、p区等，则E元素在_区。(5)写出D元素原子构成单质的电子式_，该分子中有_个键，_个键。答案(1)SiNaPN(2)HNO3NaOH(3)NeF(4)264d(5)NN12解析由A的原子结构示意图可知，x2，原子序数为14，A是硅元素，则B是钠元素，C的最外层电子的排布式为3s23p3，是磷元素，则短周期元素D是氮元素；E的电子排布式为Ar3d64s2，核电荷数为18826，是铁元素，位于d区的第4周期第族。五种元素中非金属性最强的是N元素，对应的HNO3酸性最强，金属性最强的是Na元素，对应的NaOH碱性最强。D所在周期第一电离能最大的元素是稀有气体氖，电负性最大的元素是非金属性最强的氟。