高中化學 第2章第一節(jié)共價鍵同步導學課件 新人教版選修3.ppt

第一節(jié)共價鍵 為了揭示共價分子的結(jié)構 美國化學家路易斯于1916年提出了共價鍵的概念 指出兩個原子可以通過共用電子對使每個原子都達到稀有氣體元素原子的穩(wěn)定結(jié)構而形成分子 這一概念未能揭示共價鍵的本質(zhì)和特性 為了解決路易斯概念的不足 出現(xiàn)了由德國化學家海特勒和倫敦等人提出后由鮑林等人發(fā)展的現(xiàn)代價鍵理論 指出原子中的一個未成對電子只能與另一個原子中的一個自旋方向與其相反的未成對電子形成共價鍵 兩個原子形成共價鍵是有關的原子軌道要發(fā)生有效重疊 1932年 美國化學家慕里肯和德國化學家洪特又提出了分子軌道理論 在形成共價鍵時各原子的原子軌道要共同組成新的分子軌道 那么 如何用共價鍵的現(xiàn)代理論來認識共價鍵的形成與實質(zhì) 又如何用這些理論來解釋常見共價分子的結(jié)構呢 1 知道共價鍵的主要類型中 鍵和 鍵的形成過程 能夠判斷共價鍵中的 鍵和 鍵 借助各原子軌道特征 理解 鍵和 鍵的特征和性質(zhì) 2 了解共價鍵鍵參數(shù)的意義 能用鍵能 鍵長 鍵角等鍵參數(shù)說明簡單分子的某些性質(zhì) 3 能結(jié)合實例說明 等電子原理 的意義和應用 1 概念 原子間通過形成的化學鍵 共用電子對 3 類型 1 鍵 頭碰頭 連線 不變 軸對稱 較大 2 鍵 肩并肩 鏡像對稱 兩原子核 鏡像 不能 牢固 斷裂 共價鍵的特征和類型 1 共價鍵的特征 飽和性因為每個原子所能提供的未成對電子的數(shù)目是一定的 因此在共價鍵的形成過程中 一個原子中的一個未成對電子與另一個原子中的一個未成對電子配對成鍵后 一般來說就不能再與其他原子的未成對電子配對成鍵了 即每個原子所能形成共價鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的 所以共價鍵具有飽和性 方向性除s軌道是球形對稱的外 其他的原子軌道在空間都具有一定的分布特點 在形成共價鍵時 原子軌道重疊的愈多 電子在核間出現(xiàn)的概率越大 所形成的共價鍵就越牢固 因此共價鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成 所以共價鍵具有方向性 2 類型 3 鍵與 鍵 s軌道與s軌道重疊形成 鍵時 電子不是只在兩核間運動 而是電子在兩核間出現(xiàn)的概率增大 因s軌道是球形的 故s軌道和s軌道形成 鍵時 無方向性 兩個s軌道只能形成 鍵 不能形成 鍵 兩個原子間可以只形成 鍵 但不能只形成 鍵 1 下列關于共價鍵的說法不正確的是 a h2s分子中兩個共價鍵的鍵角接近90 的原因是共價鍵有方向性b n2分子中有1個 鍵 兩個 鍵c 兩個原子形成共價鍵時至少有1個 鍵d 在雙鍵中 鍵的鍵能小于 鍵的鍵能 解析 a項s原子的價電子構型是3s23p4 有2個未成對電子 并且分布在相互垂直的3px和3py軌道中 當與兩個h原子配對成鍵時 形成的兩個共價鍵間夾角接近90 這體現(xiàn)了共價鍵的方向性 是由軌道的伸展方向決定的 b項n2分子中有三個化學鍵 其中有一個 鍵兩個 鍵 c項 兩個原子形成的共價鍵 首先有一個 鍵 其余為 鍵 d項 鍵的重疊程度比 鍵大 故鍵能 鍵大于 鍵 答案 d 氣態(tài)基態(tài) 釋放 最低能量 穩(wěn)定 被打斷 核間距 越大 穩(wěn)定 共價鍵 方向性 空間構型 鍵參數(shù)的特點及其應用 1 共價鍵的鍵能和鍵長反映了共價鍵的強弱程度 鍵長和鍵角常被用來描述分子的空間構型 2 一般來講 形成共價鍵的兩原子半徑之和越小 共用電子對數(shù)越多 則共價鍵越牢固 含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定 如hf hcl hbr hi中 分子的共用電子對數(shù)相同 1對 因f cl br i的原子半徑依次增大 故共價鍵牢固程度h f h cl h br h i 因此 穩(wěn)定性hf hcl hbr hi 氧族元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性遞變規(guī)律可用類似的方法加以解釋 同理 可用共價鍵牢固程度解釋酸性hf hcl hbr hi及h2s h2se h2te 3 當兩個原子形成共價鍵時 原子軌道發(fā)生重疊 重疊程度越大 鍵長越短 鍵能越大 4 有機物中碳原子與碳原子形成的共價鍵的鍵長規(guī)律如下 c c c c c c 5 鍵能與化學反應過程中的能量關系化學反應的實質(zhì)是反應物分子內(nèi)舊化學鍵的斷裂和生成物分子內(nèi)新化學鍵的形成 化學反應過程中 舊鍵斷裂所吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量 反應為吸熱反應 否則 反應為放熱反應 反應熱 h 反應物總鍵能 生成物總鍵能 反應物和生成物的化學鍵的強弱決定著化學反應過程中的能量變化 2 參考下表中化學鍵的鍵能數(shù)據(jù) 分析下列分子中受熱時最穩(wěn)定的是 a h2b hfc hid hcl解析 共價鍵的鍵長越短 鍵能越大 則共價鍵越牢固 含有該鍵的分子越穩(wěn)定 答案 b 1 等電子原理及等電子體等電子原理 的分子具有相似的 它們的許多性質(zhì)是相近的 滿足等電子原理的分子稱為等電子體 原子總數(shù)相同 價電子總數(shù)相同 化學鍵特征 2 等電子體實例co和n2具有相同的原子總數(shù)和相同的價電子總數(shù) 屬于等電子體 其性質(zhì)對比如下 等電子體的判斷和利用 1 判斷方法 原子總數(shù)相同 價電子總數(shù)相同的分子 2 應用 等電子體的許多性質(zhì)是相近的 空間構型是相同的 利用等電子體可以 判斷一些簡單分子或離子的立體構型 利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料 利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體 3 一些常見的等電子體二原子10電子的等電子體 n2 co cn c22 二原子11電子的等電子體 no o2 三原子16電子的等電子體 co2 cs2 n2o cno n3 三原子18電子的等電子體 no2 o3 so2四原子24電子的等電子體 no3 co32 bf3 so3 g 3 1919年 langmuir提出等電子體的概念 由短周期元素組成的粒子 只要其原子數(shù)相同 各原子最外層電子數(shù)之和相同 也可互稱為等電子體 等電子體的結(jié)構相似 物理性質(zhì)相近 根據(jù)上述原理 下列各對粒子中 空間結(jié)構相似的是 a so2與o3b co2與no2c cs2與no2d pcl3與bf3 解析 由題中信息可知 只要算出分子中各原子的最外層電子數(shù)之和即可判斷 b的最外層電子數(shù)為3 c的最外層電子數(shù)為4 n p的最外層電子數(shù)為5 o s的最外層電子數(shù)為6 答案 a 2011 廣州高二質(zhì)檢 在下列分子中 hf br2 h2o n2 co2 h2 h2o2 hcn 分子中只有 鍵的是 分子中含有 鍵的是 分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構的是 分子中含有由兩個原子的s軌道重疊形成 鍵的是 分子中含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的 鍵的是 分子中含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的 鍵的是 本題是對共價鍵與分子結(jié)構的關系進行判斷 答案 鍵存在的規(guī)律 1 共價單鍵全部是 鍵 2 共價雙鍵中 一個是 鍵 一個是 鍵 3 共價三鍵中 一個是 鍵 兩個是 鍵 1 關于乙醇分子的說法正確的是 a 分子中共含有8個極性鍵b 分子中不含非極性鍵c 分子中只含 鍵d 分子中含有1個 鍵 答案 c 從實驗測得不同物質(zhì)中氧 氧鍵之間的鍵長和鍵能數(shù)據(jù)如下表 其中x y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定 但可根據(jù)規(guī)律推導鍵能的大小順序為w z y x 該規(guī)律是 a 成鍵時電子數(shù)越多 鍵能越大b 鍵長越長 鍵能越小c 成鍵所用的電子數(shù)越少 鍵能越大d 成鍵時電子對越偏移 鍵能越大思路指引 解答本題要注意以下兩點 1 鍵長越長鍵能越小 2 共價鍵的本質(zhì) 自旋方向相反的未成對電子形成共用電子對時 原子軌道發(fā)生重疊 電子數(shù)由多到少的順序為 o22 o2 o2 o2 鍵能大小順序為w z y x a項錯誤 這些微粒都是o成鍵 無偏移 d項錯誤 對于這些微粒在成鍵時所用電子情況 題中無信息 已有的知識中也沒有 說明這不是本題考查的知識點 答案 b 共價鍵的鍵能與物質(zhì)的穩(wěn)定性共價鍵的鍵能越大 表示該共價鍵越牢固 即完全斷開時消耗的能量越多 反之 鍵能越小 完全斷開時消耗的能量越少 共價鍵越不牢固 而組成物質(zhì)的分子中可以有許多化學鍵 因此由化學鍵的牢固性推測物質(zhì)的穩(wěn)定性時要注意幾點 1 對于雙原子分子 其分子內(nèi)只含一個共價鍵 則由鍵的穩(wěn)定性可以推出該物質(zhì)分子的穩(wěn)定性 2 共價鍵的牢固程度與其化學活潑性不是完全相同的 如cc鍵或cc鍵 依據(jù)鍵能數(shù)據(jù)是較牢固的共價鍵 但由于該類鍵中的 鍵部分是由原子軌道的側(cè)面重疊所得 所以容易破壞而發(fā)生化學反應 2 下列說法中正確的是 a 分子中鍵能越大 鍵長越長 則分子越穩(wěn)定b 元素周期表中的 a族 除h外 和 a族元素的原子間可能形成共價鍵c 水分子可表示為h o h 分子中鍵角為180 d h o鍵鍵能為463kj mol 1 即18gh2o分解成h2和o2時 消耗能量為2 463kj 解析 d項中h o鍵鍵能為463kj mol 1 指的是氣態(tài)基態(tài)氫原子和氧原子形成1molh o鍵時釋放的最低能量 則拆開1molh o鍵形成氣態(tài)氫原子和氧原子所需吸收的能量也為463kj 18gh2o即1molh2o中含2molh o鍵 斷開時需吸收2 463kj的能量形成氣態(tài)氫原子和氧原子 再進一步形成h2和o2時 還需釋放出一部分能量 故需知h h鍵和oo鍵的鍵能 故d項錯誤 li的電負性為1 0 i的電負性為2 5 其差值為1 5 1 7 所以lii中存在共價鍵 b項正確 答案 b 1 根據(jù)等電子原理 僅由第二周期元素組成的共價分子中 互為等電子體的是 和 和 2 根據(jù)等電子原理 由短周期元素組成的粒子 只要其原子數(shù)相同 各原子最外層電子數(shù)之和相同 也可互稱等電子體 它們也具有相似的結(jié)構特征 在短周期元素組成的物質(zhì)中 與no2 互為等電子體的分子有 1 僅由第二周期元素組成的共價分子中 即c n o f組成的共價分子 如n2與co均為14個電子 co2與n2o均為22個電子 2 依題意 只要原子數(shù)相同 各原子最外層電子數(shù)之和也相同 可互稱等電子體 no2 為三原子 各原子最外層電子數(shù)之和為 5 6 2 1 so2 o3也為三原子 各原子最外層電子數(shù)之和為6 3 18 答案 1 n2coco2n2o 2 so2 o3 1 可將等電子原理擴大到離子 應用更為廣泛 2 應用等電子原理的前提是原子總數(shù)必須相同 其次是價電子總數(shù)相同 對主族元素來說 必須是最外層電子數(shù)相同而不是總電子數(shù)相同 如co2和cs2是等電子體 而ch4和nh3不是等電子體 1 下列對hcl cl2 h2o nh3 ch4一組分子中 共價鍵形成方式分析正確的是 a 都是 鍵 沒有 鍵b 都是 鍵 沒有 鍵c 既有 鍵 又有 鍵d 除ch4外 都是 鍵 答案 a 2 氰氣的化學式為 cn 2 結(jié)構式為nccn 性質(zhì)與cl2相似 下列敘述正確的是 a 在一定條件下可發(fā)生加成反應b 分子中nc鍵的鍵長大于c c鍵的鍵長c 分子只含有2個 鍵和4個 鍵d 不和naoh溶液反應 解析 三鍵中有一個 鍵 兩個 鍵 鍵易斷裂而發(fā)生加成反應 a項正確 n比c原子半徑小 nc比cc鍵長小 更比c c鍵長小 b項錯 cn 2分子還含一個c c 鍵 2個c n 鍵 故 鍵有3個 c項錯 cn 2與cl2性質(zhì)相似 可與naoh溶液反應 d項錯 答案 a 3 下列事實不能用鍵能的大小來解釋的是 a n元素的電負性較大 但n2的化學性質(zhì)很穩(wěn)定b 惰性氣體一般難發(fā)生反應c hf hcl hbr hi的穩(wěn)定性逐漸減弱d f2比o2更容易與h2反應 解析 本題主要考查鍵參數(shù)的應用 由于n2分子中存在三鍵 鍵能很大 破壞共價鍵需要很大的能量 所以n2的化學性質(zhì)很穩(wěn)定 惰性氣體都為單原子分子 分子內(nèi)部沒有化學鍵 鹵族元素從f到i原子半徑逐漸增大 其氫化物中的鍵長逐漸變長 鍵能逐漸變小 所以穩(wěn)定性逐漸減弱 由于h f的鍵能大于h o 所以二者比較更容易生成hf 答案 b 解析 從圖示可以看出 n2分子和co分子中均含有一個 鍵和兩個 鍵 所以二者都含有三鍵 a項正確 n2分子中的 鍵是由每個n原子各提供兩個p電子以 肩并肩 的方式重疊形成 而co分子中的一個 鍵是o原子單方面提供電子形成的 b項正確 n2與co的原子總數(shù)和價電子總數(shù)均相同 互為等電子體 其性質(zhì)相似 但并不完全相同 c項正確 d項錯誤 答案 d 5 分析下列化學式中劃有橫線的元素 選出符合要求的物質(zhì) 填空 a nh3b h2oc hcld ch4e c2h6f n2 1 所有的價電子都參與形成共價鍵的是 2 只有一個價電子參與形成共價鍵的是 3 最外層有未參與成鍵的電子對的是 4 既有 鍵又有 鍵的是 解析 nh3中n原子與3個h原子形成3個 鍵 還有一對不成鍵電子 h2o中o原子與2個h原子形成2個 鍵 還有兩對不成鍵電子 hcl中cl原子與1個h原子形成1個 鍵 還有三對不成鍵電子 ch4中c原子與4個h原子形成4個 鍵 所有價電子都參與成鍵 c2h6中c原子分別與3個h原子及另1個c原子形成4個 鍵 所有電子都參與成鍵 n2中n原子與另1個n原子形成1個 鍵 2個 鍵 還有一對不成鍵電子 答案 1 d e 2 c 3 a b c f 4 f 6 某些化學鍵的鍵能如下表所示 單位 kj mol 1 1 以上化學鍵中最穩(wěn)定的是 2 1molh2在2molcl2中燃燒 放出熱量為 kj 3 在一定條件下 1molh2與足量的cl2 br2 i2分別反應 放出的熱量由多到少的順序是 a cl2 br2 i2b br2 cl2 i2c br2 i2 cl2 4 1molh2在足量的f2中燃燒比在cl2中燃燒放熱 解析 鍵能越高 共價鍵越穩(wěn)定 所以由表可知h h最穩(wěn)