2017-2018学年高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第1节 共价键模型教学案 鲁科版选修3.doc

第1节共价键模型 课标要求1知道共价键的主要类型键和键。2能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。1.共价键：原子间通过共用电子形成的化学键。2共价键分为：键和键；极性键和非极性键；单键、双键和叁键。3共价键的特征：方向性和饱和性。4共价键的键参数：键能、键长、键角。5键能越大，键长越短，形成的共价键越牢固，含有该键的分子越稳定。1共价键的形成及本质概念原子间通过共用电子形成的化学键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电性作用形成元素通常是电负性相同或差值小的非金属元素原子表示方法用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键，如HH、HCl；“=”表示原子间共用两对电子所形成的共价键；“”表示原子间共用三对电子所形成的共价键2共价键的分类(1)键和键分类标准：按电子云的重叠方式。键和键：共价键键原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键。键原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键。(2)极性键和非极性键分类标准：根据共用电子对是否偏移。极性键和非极性键：共价键极性键非极性键形成元素不同种元素同种元素共用电子的偏移共用电子偏向电负性较大的原子成键原子电负性相同，共用电子不偏移原子电性电负性较大的原子显负电性，另一原子显正电性两原子均不显电性3共价键的特征(1)饱和性：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。(2)方向性：在形成共价键时，原子轨道重叠愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键越牢固，因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这就是共价键的方向性。1键和键的区别是什么？提示：键是原子轨道“头碰头”重叠成键，键是原子轨道“肩并肩”重叠成键。2键是否一定比键强度大？提示：否。3极性键和非极性键的区别是什么？提示：前者成键的共用电子对发生偏移，后者成键的共用电子对不发生偏移。1共价键的分类归纳分类标准类型共用电子对数单键、双键、叁键共用电子对是否偏移极性键、非极性键原子轨道重叠方式键、键2.键与键的比较键类型键键原子轨道重叠方式沿键轴方向“头碰头”重叠沿键轴方向“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分类ss，sp，pppp化学活泼性不活泼较活泼稳定性一般来说键比键稳定，但不是绝对的3单键、双键、叁键和键、键的关系单键是键，双键含1个键1个键，叁键含1个键2个键。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)共价键的本质是一种静电吸引作用。()(2)N2分子内存在键和键，H2分子内只存在键。()(3)Cl2分子内存在非极性键，HCl分子内存在极性键。()(4)两个H原子和1个O原子结合生成H2O，表现了共价键的方向性。()答案：(1)(2)(3)(4)2下列物质的分子中既含有键，又含有键的是()CH4NH3N2H2O2C2H4C2H2ABCD解析：选D各种分子结构式如下：HCHHH、HNHH、NN、HOOH、HCHCHH、HCCH。单键均为键，一个双键由一个键和一个键组成，一个叁键由一个键和两个键组成。3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_。H2HClNH3H2O2CO2CCl4C2H6解析：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，H2O2的2个氧原子间存在非极性键，C2H6分子中碳原子间存在非极性键。答案：方法技巧(1)判断键和键的方法：看两个成键原子间形成的是单键、双键或叁键。(2)判断极性键和非极性键的方法：看两个成键原子是否属于同种元素。1三个重要的键参数键参数概念作用键能在101.3 kPa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。用EAB表示键能的大小可定量地表示化学键的强弱程度。键能越大，共价键越牢固。含有该键的分子越稳定键长两个成键原子的原子核间的距离两原子间的键长越短，化学键越强，键越牢固。键长是影响分子空间构型的因素之一键角在多原子分子中，两个化学键的夹角键角是影响分子空间构型的重要因素2常见分子的键角及空间构型分子键角空间构型CO2180直线形H2O104.5V形NH3107.3三角锥形特别提醒(1)对键能的概念把握不准，容易忽略键能概念中的前提条件气态原子。(2)同种元素原子形成的化学键的键能相比较，则有E(叁键)E(双键)E(单键)。1如何判断键能大小？提示：一般地说，键长越短，键能越大，即成键原子间的核间距越短，亦即成键原子的原子半径越小，键能越大。2分子的空间构型与哪些键参数有关？提示：键长和键角。1键参数(1)键能：键能单位为kJmol1；形成化学键时通常放出能量，键能通常取正值；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，越不容易断开。(2)键长：键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。(3)键角：键角常用于描述多原子分子的空间构型。如三原子分子CO2的结构式为O=C=O，键角为180，为直线形分子；又如，三原子分子H2O中的键角为104.5，是一种V形(角形)分子；四原子分子NH3中的键角是107.3，分子呈三角锥形；五原子分子CH4中的键角是109.5，分子呈正四面体。2键参数与分子性质的关系1用“”或“”填空。(1)比较键能大小：CH_NH_HO；HF_HCl。(2)比较键长大小：CH_NH_HO；HF_HCl。(3)比较键角大小：CO2_NH3；H2O_NH3。答案：(1)(2)(3)2NN的键能为945 kJmol1，NN单键的键能为160 kJmol1，计算说明N2中的_键比_键稳定(填“”或“”)。解析：NN中有一个键和两个键，其中键的键能是160 kJmol1，则键键能 kJmol1392.5 kJmol1，键能越大，共价键越稳定，故键比键稳定。答案：1化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学反应的热效应本质上来源于旧化学键的断裂和新化学键的形成时键能的变化。因此，键能是与化学反应中能量变化有关的物理量。2当旧化学键断裂所吸收的能量大于新化学键形成所放出的能量时，该反应为吸热反应，反之则为放热反应。3H反应物的键能总和生成物的键能总和。H0为放热反应，H0为吸热反应。1已知HH键的键能为436 kJmol1，HN键的键能为391 kJmol1，根据热化学方程式N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJmol1，则NN键的键能是()A431 kJmol1B946 kJmol1C649 kJmol1D869 kJmol1解析：选B据H反应物的键能总和生成物的键能总和可知：E(NN)3E(HH)6E(HN)H，则E(NN)3436 kJmol16391 kJmol192 kJmol1，解得：E(NN)946 kJmol1。2某些共价键的键能数据如下表(单位：kJmol1)：共价键HHClClBrBrHClHIIINNHOHN键能436243193432298151946463393(1)把1 mol Cl2分解为气态原子时，需要_(填“吸收”或“放出”)_kJ能量。(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是_，最不稳定的是_；形成的化合物分子中最稳定的是_。(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H_。解析：(1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，新键形成释放能量，则旧键断裂必然吸收能量，根据能量守恒定律断开1 mol ClCl键吸收的能量等于形成1 mol ClCl键释放的能量。(2)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。(3)HE(反应物键能之和)E(生成物键能之和)(4362432432)kJmol1185 kJmol1。答案：(1)吸收243(2)N2I2H2O(3)185 kJmol1三级训练节节过关1下列物质的分子中既含有极性键，又含有非极性键的是()ACO2BH2OCN2H4DH2解析：选C判断极性键和非极性键的标准是成键原子是否为同种元素的原子。CO2(O=C=O)、H2O(HOH)分子中只有极性键；H2分子中只有非极性键；而N2H4分子的结构式为，既有极性键，又有非极性键。2下列分子中，含有键而不含有键的是()CH3CH3N2C2H2Cl2ABCD解析：选D若分子中不含键，则分子中不含有双键或叁键，各分子结构式：为，为 NN，C项为HCCH，为ClCl。符合题意的为和。3. 原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是()A共价键的方向性 B共价键的饱和性C共价键原子的大小 D共价键的稳定性解析：选B共价键的方向性决定形成共价键原子轨道的重叠程度；共价键的饱和性决定各原子相互结合的数量关系。4下列比较正确的是()A键长：COSiO B键长：CCC=CC键能：COSiO D键能：CCC=C解析：选BA项，由于原子半径：SiC，故键长：SiOCO；B项，由于键长：单键双键叁键，故键长：CCC=C；C、D两项，一般说键长越短，键能越大，故键能：COSiO、C=CCC。5下表中的数据是破坏1 mol化学键所消耗的能量。物质Cl2Br2I2H2HFHClHBrHI能量(kJ)243193151436565431363297根据上述数据回答(1)(5)题。(1)下列物质本身具有的能量最低的是_。AH2BCl2CBr2DI2(2)下列氢化物中，最稳定的是_。AHF BHClCHBr DHI(3)X2H2=2HX(X代表F、Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？_。(4)相同条件下，X2(X代表F、Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_。(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)吗？答：_。你的根据是_。解析：物质能量越低越稳定，破坏其中的化学键需要的能量越多，形成该键时放出的能量也越多。答案：(1)A(2)A(3)放热反应(4)F2(5)能生成物越稳定，放出的热量越多，在HF、HCl、HBr、HI中，HF最稳定1下列说法中不正确的是()A一般键比键重叠程度大，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气体单质中，一定有键，可能有键DN2分子中有一个键，2个键解析：选C气体单质中不一定含键，如稀有气体分子均为单原子分子，分子内无化学键。2下列关于极性键的叙述不正确的是()A由不同种非金属元素原子形成的共价键B共价化合物中必定存在极性键C由同种元素的两个原子形成的共价键D共用电子必然偏向电负性大的原子一方解析：选C极性键是电负性不同的两种非金属元素的原子间形成的，同种元素的原子形成的是非极性键；电负性越大，吸引共用电子的能力越强，共价键的极性越强。3下列说法正确的是()A键角越大，该分子越稳定B共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定CCH4、CCl4中键长相等，键角不同DC=C键的键能是CC键的2倍解析：选BA项，键角是决定分子空间构型的参数，与分子的稳定性无关；C项，CH4、CCl4中CH键长小于CCl键长，键角均为109.5；D项，C=C键由键和键组成，CC键为键，故C=C键的键能小于CC键的2倍。4下列物质分子中一定含有键的是()AHClBH2O2CC2H4DCH2Cl2解析：选CA项，HCl：HCl，只含键；B项，H2O2：HOOH，只含键；C项，C2H4：，C=C双键中含键；D项，CH2Cl2：，只含键。5下列关于键和键的理解不正确的是()A键一般能单独形成，而键一般不能单独形成B键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转CCH3CH3、CH2=CH2、CHCH中碳碳键的键能都相同D碳碳双键中有一个键，一个键，碳碳叁键中有一个键，两个键解析：选CA项，由于原子轨道先按重叠程度大的“头碰头”方向进行重叠，故先形成键。后才能形成键；B项，键为单键，可以绕键轴旋转，键在双键、叁键中存在，不能绕键轴旋转；C项，键能：CCC=CCC；D项，单键均为键，双键含1个键和1个键，叁键含1个键和2个键。6下列分子中的键是由两个原子的s轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是()AH2BCCl4CCl2DF2解析：选A各分子中的键为最外层未成对电子所在轨道进行重叠，情况如下：H2：1s11s1，CCl4：2p13p1，Cl2：3p13p1，F2：2p12p1。7下列关于乙醇分子的说法正确的是()A分子中共含有8个极性共价键B分子中不含有非极性共价键C分子中只含有键D分子中含有1个键解析：选C据乙醇分子的结构式可知，乙醇分子中含7个极性键，1个非极性键；含8个键，不含键。8键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是()A键角是描述分子空间构型的重要参数B因为HO键的键能小于HF键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱C水分子可表示为HOH，分子中的键角为180DHO键的键能为463 kJmol1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2463 kJ解析：选AHO键、HF键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈V形，键角为104.5，C项错误；D项中HO键的键能为463 kJmol1，指的是断开1 mol HO键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为463 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol HO键，断开时需吸收2463 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能量，故D项错误。9分析下列化学式中加点的元素，选出符合题目要求的选项填在横线上。ANH3BH2OCHClDCH4ECH2=CH2FN2(1)所有的价电子都参与形成共价键的是_；(2)只有一个价电子参与形成共价键的是_；(3)最外层含有一对未成键电子的是_；(4)既含有极性键又含有非极性键的是_；(5)既含有键又含有键的是_。解析：六种物质中加点元素均为短周期元素，价电子即为最外层电子。电子式分别为：(A)，根据电子式可知成键情况。答案：(1)BCDE(2)BC(3)AF(4)E(5)EF10指明下列化学键类型的名称，并各举一例含有这种价键类型的物质。化学键类型举例(1)_，_。(2)_，_。(3)_，_。(4)_，_。(5)_，_。解析：共价键具有方向性，以“头碰头”形成的共价键为键，“肩并肩”形成的共价键为键，由此可知(1)、(2)、(3)形成的为键，(4)、(5)形成的为键。答案：(1)ss 键H2(2)sp 键 HCl(3)pp 键 Cl2(4)pzpz 键 N2(5)pypy 键 N21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 键解析：选Cs电子与s电子，s电子与p电子只能形成键，p电子与p电子“头碰头”形成键，“肩并肩”形成键；HCl分子中的键是由H的s电子和Cl的p电子形成的sp 键。2在下列化学反应中，所断裂的共价键中，仅仅断裂键的是()AN23H22NH3B2C2H25O22H2O4CO2CCl2H22HClDC2H4H2C2H6解析：选CA项，N2：NN，分子中含1个键和2个键；B项，C2H2：CHCH，分子中含1个键和2个键；D项，C2H4：CH2=CH2，分子中含1个键和1个键。3根据下表中所列的键能数据，判断下列分子中最不稳定的是()化学键HHHClHBrBrBr键能/kJmol1436.0431.8366193.7AHClBHBrCH2DBr2解析：选D键能越小，共价键越不牢固，相应的分子越不稳定。4下列说法正确的是()A键能越大，表示该分子越容易受热分解B共价键都具有方向性C在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长DHCl键的键能为431.8 kJmol1，HBr键的键能为366 kJmol1，这可以说明HCl比HBr分子稳定解析：选D键能越大，分子越稳定，A错，D正确；HH键没有方向性，B错；形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，C错。5氰气的化学式为(CN)2，结构式为NCCN，性质与卤素相似，下列叙述正确的是()A分子中既有极性键，又有非极性键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不和氢氧化钠溶液发生反应解析：选A分子中NC键是极性键，CC键是非极性键；成键原子半径越小，键长越短，N原子半径小于C原子半径，故NC键比CC键的键长短；(CN)2分子中含有3个键和4个键；由于氰气与卤素性质相似，故可以和氢氧化钠溶液反应。6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所有共价键都有方向性D两个原子之间形成共价键时，可形成多个键解析：选A由于S原子最外层有6个电子，故最多与2个H原子结合，所以根据共价键饱和性，将H2S写为H3S不正确；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；共价键不一定都具有方向性，如H2分子中的HH，因为H原子只有1s轨道，1s为球形对称，所以两个H原子成键时沿任何方向重叠形成的共价键都相同；两个原子形成共价键时只能形成一个键。7下面是从实验中测得的不同物质中氧氧键的键长和键能的数据：OO键数据OOO2O键长/1012 m149128121112键能/kJmol1xyz494w628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导出键能的大小顺序为wzyx。则该规律是()A成键所用的电子数越多，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成键时共用电子越偏移，键能越大解析：选B观察表中数据发现，O2与O的键能较大者，键长短，O中OO的键长比O中的长，所以键能小。按键长由短到长的顺序为OO2Ozyx。8已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为()A920 kJ B557 kJC436 kJ D188 kJ解析：选C据题意可知H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1，再由：H反应物的键能总和生成物的键能总和知，2E(HH)496 kJmol14463 kJmol1484 kJmol1，解得：E(HH)463 kJmol1，则断裂1 mol HH键吸收的热量为436 kJ。9根据氢分子的形成过程示意图回答问题。(1)HH键的键长为_，中，体系能量由高到低的顺序是_。(2)下列说法中正确的是_。A氢分子中含有一个键B由到，电子在核间出现的概率增大C由到，必须消耗外界的能量D氢分子中含有一个极性共价键(3)已知几种常见化学键的键能如下表：化学键SiOHOO=OSiSiSiC键能/(kJmol1)368467498226x请回答下列问题：比较SiSi键与SiC键的键能大小(填“”“124 500 kJ522 kJ10W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。(1)W2中含有_个键_个键。W的气态氢化物稳定性比H2O(g)_(填“强”或“弱”)。(2)Y的基态原子价电子轨道排布式是_，Y的第一电离能比X的_(填“大”或“小”)。(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是_。解析：W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，且原子序数：YW，则W为氮元素、Y为硫元素；X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，则X原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，X为铝元素；Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物，则Z为铜元素。答案：(1)12弱(2) 大(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O