高中化學(xué) 第2章第一節(jié)共價(jià)鍵同步導(dǎo)學(xué)課件 新人教版選修3.ppt

第一節(jié)共價(jià)鍵 為了揭示共價(jià)分子的結(jié)構(gòu) 美國(guó)化學(xué)家路易斯于1916年提出了共價(jià)鍵的概念 指出兩個(gè)原子可以通過共用電子對(duì)使每個(gè)原子都達(dá)到稀有氣體元素原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)而形成分子 這一概念未能揭示共價(jià)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(guó)化學(xué)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(jià)鍵理論 指出原子中的一個(gè)未成對(duì)電子只能與另一個(gè)原子中的一個(gè)自旋方向與其相反的未成對(duì)電子形成共價(jià)鍵 兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵是有關(guān)的原子軌道要發(fā)生有效重疊 1932年 美國(guó)化學(xué)家慕里肯和德國(guó)化學(xué)家洪特又提出了分子軌道理論 在形成共價(jià)鍵時(shí)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(jià)鍵的現(xiàn)代理論來認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的形成與實(shí)質(zhì) 又如何用這些理論來解釋常見共價(jià)分子的結(jié)構(gòu)呢 1 知道共價(jià)鍵的主要類型中 鍵和 鍵的形成過程 能夠判斷共價(jià)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(jià)鍵鍵參數(shù)的意義 能用鍵能 鍵長(zhǎng) 鍵角等鍵參數(shù)說明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì) 3 能結(jié)合實(shí)例說明 等電子原理 的意義和應(yīng)用 1 概念 原子間通過形成的化學(xué)鍵 共用電子對(duì) 3 類型 1 鍵 頭碰頭 連線 不變 軸對(duì)稱 較大 2 鍵 肩并肩 鏡像對(duì)稱 兩原子核 鏡像 不能 牢固 斷裂 共價(jià)鍵的特征和類型 1 共價(jià)鍵的特征 飽和性因?yàn)槊總€(gè)原子所能提供的未成對(duì)電子的數(shù)目是一定的 因此在共價(jià)鍵的形成過程中 一個(gè)原子中的一個(gè)未成對(duì)電子與另一個(gè)原子中的一個(gè)未成對(duì)電子配對(duì)成鍵后 一般來說就不能再與其他原子的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵了 即每個(gè)原子所能形成共價(jià)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(jià)鍵具有飽和性 方向性除s軌道是球形對(duì)稱的外 其他的原子軌道在空間都具有一定的分布特點(diǎn) 在形成共價(jià)鍵時(shí) 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(jià)鍵就越牢固 因此共價(jià)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(jià)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(shí) 電子不是只在兩核間運(yùn)動(dòng) 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(shí) 無方向性 兩個(gè)s軌道只能形成 鍵 不能形成 鍵 兩個(gè)原子間可以只形成 鍵 但不能只形成 鍵 1 下列關(guān)于共價(jià)鍵的說法不正確的是 a h2s分子中兩個(gè)共價(jià)鍵的鍵角接近90 的原因是共價(jià)鍵有方向性b n2分子中有1個(gè) 鍵 兩個(gè) 鍵c 兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵時(shí)至少有1個(gè) 鍵d 在雙鍵中 鍵的鍵能小于 鍵的鍵能 解析 a項(xiàng)s原子的價(jià)電子構(gòu)型是3s23p4 有2個(gè)未成對(duì)電子 并且分布在相互垂直的3px和3py軌道中 當(dāng)與兩個(gè)h原子配對(duì)成鍵時(shí) 形成的兩個(gè)共價(jià)鍵間夾角接近90 這體現(xiàn)了共價(jià)鍵的方向性 是由軌道的伸展方向決定的 b項(xiàng)n2分子中有三個(gè)化學(xué)鍵 其中有一個(gè) 鍵兩個(gè) 鍵 c項(xiàng) 兩個(gè)原子形成的共價(jià)鍵 首先有一個(gè) 鍵 其余為 鍵 d項(xiàng) 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(jià)鍵 方向性 空間構(gòu)型 鍵參數(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用 1 共價(jià)鍵的鍵能和鍵長(zhǎng)反映了共價(jià)鍵的強(qiáng)弱程度 鍵長(zhǎng)和鍵角常被用來描述分子的空間構(gòu)型 2 一般來講 形成共價(jià)鍵的兩原子半徑之和越小 共用電子對(duì)數(shù)越多 則共價(jià)鍵越牢固 含有該共價(jià)鍵的分子越穩(wěn)定 如hf hcl hbr hi中 分子的共用電子對(duì)數(shù)相同 1對(duì) 因f cl br i的原子半徑依次增大 故共價(jià)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(jià)鍵牢固程度解釋酸性hf hcl hbr hi及h2s h2se h2te 3 當(dāng)兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵時(shí) 原子軌道發(fā)生重疊 重疊程度越大 鍵長(zhǎng)越短 鍵能越大 4 有機(jī)物中碳原子與碳原子形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)規(guī)律如下 c c c c c c 5 鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中的能量關(guān)系化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)物分子內(nèi)舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物分子內(nèi)新化學(xué)鍵的形成 化學(xué)反應(yīng)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(yīng)為吸熱反應(yīng) 否則 反應(yīng)為放熱反應(yīng) 反應(yīng)熱 h 反應(yīng)物總鍵能 生成物總鍵能 反應(yīng)物和生成物的化學(xué)鍵的強(qiáng)弱決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化 2 參考下表中化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù) 分析下列分子中受熱時(shí)最穩(wěn)定的是 a h2b hfc hid hcl解析 共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短 鍵能越大 則共價(jià)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(jià)電子總數(shù)相同 化學(xué)鍵特征 2 等電子體實(shí)例co和n2具有相同的原子總數(shù)和相同的價(jià)電子總數(shù) 屬于等電子體 其性質(zhì)對(duì)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(jià)電子總數(shù)相同的分子 2 應(yīng)用 等電子體的許多性質(zhì)是相近的 空間構(gòu)型是相同的 利用等電子體可以 判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)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(duì)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(gòu)相似 物理性質(zhì)相近 根據(jù)上述原理 下列各對(duì)粒子中 空間結(jié)構(gòu)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(gòu)的是 分子中含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成 鍵的是 分子中含有由一個(gè)原子的s軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的 鍵的是 分子中含有由一個(gè)原子的p軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的 鍵的是 本題是對(duì)共價(jià)鍵與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行判斷 答案 鍵存在的規(guī)律 1 共價(jià)單鍵全部是 鍵 2 共價(jià)雙鍵中 一個(gè)是 鍵 一個(gè)是 鍵 3 共價(jià)三鍵中 一個(gè)是 鍵 兩個(gè)是 鍵 1 關(guān)于乙醇分子的說法正確的是 a 分子中共含有8個(gè)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(gè) 鍵 答案 c 從實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同物質(zhì)中氧 氧鍵之間的鍵長(zhǎng)和鍵能數(shù)據(jù)如下表 其中x y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測(cè)定 但可根據(jù)規(guī)律推導(dǎo)鍵能的大小順序?yàn)閣 z y x 該規(guī)律是 a 成鍵時(shí)電子數(shù)越多 鍵能越大b 鍵長(zhǎng)越長(zhǎng) 鍵能越小c 成鍵所用的電子數(shù)越少 鍵能越大d 成鍵時(shí)電子對(duì)越偏移 鍵能越大思路指引 解答本題要注意以下兩點(diǎn) 1 鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)鍵能越小 2 共價(jià)鍵的本質(zhì) 自旋方向相反的未成對(duì)電子形成共用電子對(duì)時(shí) 原子軌道發(fā)生重疊 電子數(shù)由多到少的順序?yàn)?o22 o2 o2 o2 鍵能大小順序?yàn)閣 z y x a項(xiàng)錯(cuò)誤 這些微粒都是o成鍵 無偏移 d項(xiàng)錯(cuò)誤 對(duì)于這些微粒在成鍵時(shí)所用電子情況 題中無信息 已有的知識(shí)中也沒有 說明這不是本題考查的知識(shí)點(diǎn) 答案 b 共價(jià)鍵的鍵能與物質(zhì)的穩(wěn)定性共價(jià)鍵的鍵能越大 表示該共價(jià)鍵越牢固 即完全斷開時(shí)消耗的能量越多 反之 鍵能越小 完全斷開時(shí)消耗的能量越少 共價(jià)鍵越不牢固 而組成物質(zhì)的分子中可以有許多化學(xué)鍵 因此由化學(xué)鍵的牢固性推測(cè)物質(zhì)的穩(wěn)定性時(shí)要注意幾點(diǎn) 1 對(duì)于雙原子分子 其分子內(nèi)只含一個(gè)共價(jià)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(jià)鍵的牢固程度與其化學(xué)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(jià)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(xué)反應(yīng) 2 下列說法中正確的是 a 分子中鍵能越大 鍵長(zhǎng)越長(zhǎng) 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(jià)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(shí) 消耗能量為2 463kj 解析 d項(xiàng)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(shí)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(shí)需吸收2 463kj的能量形成氣態(tài)氫原子和氧原子 再進(jìn)一步形成h2和o2時(shí) 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(xiàng)錯(cuò)誤 li的電負(fù)性為1 0 i的電負(fù)性為2 5 其差值為1 5 1 7 所以lii中存在共價(jià)鍵 b項(xiàng)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(jià)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(gòu)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(jià)分子中 即c n o f組成的共價(jià)分子 如n2與co均為14個(gè)電子 co2與n2o均為22個(gè)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(kuò)大到離子 應(yīng)用更為廣泛 2 應(yīng)用等電子原理的前提是原子總數(shù)必須相同 其次是價(jià)電子總數(shù)相同 對(duì)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(duì)hcl cl2 h2o nh3 ch4一組分子中 共價(jià)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(xué)式為 cn 2 結(jié)構(gòu)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(yīng)b 分子中nc鍵的鍵長(zhǎng)大于c c鍵的鍵長(zhǎng)c 分子只含有2個(gè) 鍵和4個(gè) 鍵d 不和naoh溶液反應(yīng) 解析 三鍵中有一個(gè) 鍵 兩個(gè) 鍵 鍵易斷裂而發(fā)生加成反應(yīng) a項(xiàng)正確 n比c原子半徑小 nc比cc鍵長(zhǎng)小 更比c c鍵長(zhǎng)小 b項(xiàng)錯(cuò) cn 2分子還含一個(gè)c c 鍵 2個(gè)c n 鍵 故 鍵有3個(gè) c項(xiàng)錯(cuò) cn 2與cl2性質(zhì)相似 可與naoh溶液反應(yīng) d項(xiàng)錯(cuò) 答案 a 3 下列事實(shí)不能用鍵能的大小來解釋的是 a n元素的電負(fù)性較大 但n2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定b 惰性氣體一般難發(fā)生反應(yīng)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(yīng) 解析 本題主要考查鍵參數(shù)的應(yīng)用 由于n2分子中存在三鍵 鍵能很大 破壞共價(jià)鍵需要很大的能量 所以n2的化學(xué)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(xué)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(zhǎng)逐漸變長(zhǎng) 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(gè) 鍵和兩個(gè) 鍵 所以二者都含有三鍵 a項(xiàng)正確 n2分子中的 鍵是由每個(gè)n原子各提供兩個(gè)p電子以 肩并肩 的方式重疊形成 而co分子中的一個(gè) 鍵是o原子單方面提供電子形成的 b項(xiàng)正確 n2與co的原子總數(shù)和價(jià)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(xiàng)正確 d項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 d 5 分析下列化學(xué)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(jià)電子都參與形成共價(jià)鍵的是 2 只有一個(gè)價(jià)電子參與形成共價(jià)鍵的是 3 最外層有未參與成鍵的電子對(duì)的是 4 既有 鍵又有 鍵的是 解析 nh3中n原子與3個(gè)h原子形成3個(gè) 鍵 還有一對(duì)不成鍵電子 h2o中o原子與2個(gè)h原子形成2個(gè) 鍵 還有兩對(duì)不成鍵電子 hcl中cl原子與1個(gè)h原子形成1個(gè) 鍵 還有三對(duì)不成鍵電子 ch4中c原子與4個(gè)h原子形成4個(gè) 鍵 所有價(jià)電子都參與成鍵 c2h6中c原子分別與3個(gè)h原子及另1個(gè)c原子形成4個(gè) 鍵 所有電子都參與成鍵 n2中n原子與另1個(gè)n原子形成1個(gè) 鍵 2個(gè) 鍵 還有一對(duì)不成鍵電子 答案 1 d e 2 c 3 a b c f 4 f 6 某些化學(xué)鍵的鍵能如下表所示 單位 kj mol 1 1 以上化學(xué)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(yīng) 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(jià)鍵越穩(wěn)定 所以由表可知h h最穩(wěn)