高中化學(xué)選擇性必修二 第2章　第1節(jié)　共價(jià)鍵

1、第二章 第一節(jié)共價(jià)鍵發(fā) 展 目 標(biāo)體 系 構(gòu) 建1.能從微觀角度分析形成共價(jià)鍵的粒子、類型，能辨識(shí)物質(zhì)中含有的共價(jià)鍵的類型及成鍵方式，了解鍵能、鍵長及鍵角對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。2.理解共價(jià)鍵中鍵和鍵的區(qū)別，建立判斷鍵和鍵的思維模型，熟練判斷分子中鍵和鍵的存在及個(gè)數(shù)。一、共價(jià)鍵1共價(jià)鍵的概念和特征原子間通過共用電子對(duì)所形成的相互作用。微點(diǎn)撥：共價(jià)鍵的方向性決定了分子的立體構(gòu)型，并不是所有共價(jià)鍵都具有方向性，如兩個(gè)s電子形成共價(jià)鍵時(shí)就沒有方向性。2共價(jià)鍵的類型(按成鍵原子的原子軌道重疊方式分類)(1)鍵形成由成鍵原子的s軌道或p軌道重疊形成類型ss型sp型pp型特征以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸做旋

2、轉(zhuǎn)操作，共價(jià)鍵的電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對(duì)稱(2)鍵形成由兩個(gè)原子的p軌道“肩并肩”重疊形成pp 鍵特征鍵的電子云形狀與鍵的電子云形狀有明顯差別：每個(gè)鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像，這種特征稱為鏡面對(duì)稱；鍵不能旋轉(zhuǎn)；不如鍵牢固，較易斷裂(3)判斷鍵、鍵的一般規(guī)律共價(jià)單鍵為鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)鍵，另一個(gè)是鍵；共價(jià)三鍵由一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵構(gòu)成。二、鍵參數(shù)鍵能、鍵長與鍵角1鍵能(1)鍵能是指氣態(tài)分子中1 mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。鍵能的單位是kJmol1。鍵能通常是298.15_K、101_kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。例如，HH的鍵能為436.0 kJmol1。(2)下表中是HX的鍵

3、能數(shù)據(jù)共價(jià)鍵HFHClHBrHI鍵能/(kJmol1 )568431.8366298.7若使2 mol HCl斷裂為氣態(tài)原子，則發(fā)生的能量變化是吸收863.6_kJ的能量。表中共價(jià)鍵最難斷裂的是HF，最易斷裂的是HI。由表中鍵能數(shù)據(jù)大小說明鍵能與分子穩(wěn)定性的關(guān)系：HF、HCl、HBr、HI的鍵能依次減小，說明四種分子的穩(wěn)定性依次減弱，即HF分子最穩(wěn)定，最難分解，HI分子最不穩(wěn)定，最易分解。2鍵長(1)鍵長是構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子的核間距，因此原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長，原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵長越短。(2)鍵長與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性之間的關(guān)系：共價(jià)鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定。(3)下列

4、三種分子中：H2、Cl2、Br2，共價(jià)鍵的鍵長最長的是，鍵能最大的是。3鍵角(1)鍵角是指在多原子分子中，兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角。在多原子分子中的鍵角是一定的，這表明共價(jià)鍵具有方向性。鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。(2)根據(jù)空間結(jié)構(gòu)填寫下列分子的鍵角：分子空間結(jié)構(gòu)鍵角實(shí)例正四面體形10928CH4、CCl4平面形120苯、乙烯、BF3三角錐形107NH3V形(或角形)105H2O直線形180CO2、CS2、CHCH1判斷正誤(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“”。)(1)只有非金屬原子之間才能形成共價(jià)鍵()(2)兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí)，至少有一個(gè)鍵()(3)鍵和鍵都只能存在于共價(jià)化合

5、物中()(4)雙原子分子中，鍵長越短，分子越牢固()2原子間形成分子時(shí)，決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是()A共價(jià)鍵的方向性B共價(jià)鍵的飽和性C形成共價(jià)鍵原子的大小D共價(jià)鍵的穩(wěn)定性B共價(jià)鍵的飽和性決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。3有以下物質(zhì)：HF，Cl2，H2O，N2，C2H4，C2H6，H2，H2O2，HCN(HCN)。(1)只有鍵的是_(填序號(hào)，下同)；既有鍵又有鍵的是_。(2)含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的鍵的是_。(3)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_。(4)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_。解析(1)單鍵只有鍵，雙鍵或三鍵才含有鍵

6、，故只有鍵的是；既有鍵又有鍵的是。(2)H原子只有s軌道，題給物質(zhì)中含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的鍵的只有H2。(3)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有。(4)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，說明構(gòu)成這種鍵的原子中一定沒有H原子，故正確答案為。答案(1)(2)(3)(4)鍵與鍵的比較觀察下圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結(jié)構(gòu)回答：(1)乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)鍵和幾個(gè)鍵組成？提示：乙烷分子由7個(gè)鍵組成；乙烯分子由5個(gè)鍵和1個(gè)鍵組成；乙炔分子由3個(gè)鍵和2個(gè)鍵組成。(2)乙烯和乙炔的化學(xué)性質(zhì)為什么比乙烷活潑呢？提示：乙烯的碳碳雙鍵和乙炔的碳

7、碳三鍵中分別含有1個(gè)和2個(gè)鍵，鍵原子軌道重疊程度小，不穩(wěn)定，容易斷裂。而乙烷中沒有鍵，鍵穩(wěn)定，不易斷裂。(3) H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分別均以鍵結(jié)合成H2、HCl和Cl2分子，共價(jià)鍵軌道完全相同嗎？提示：不相同。H原子的未成對(duì)電子位于1s軌道，Cl原子的未成對(duì)電子位于3p軌道，即H原子和H原子成鍵以1s和1s軌道“頭碰頭”重疊，H原子和Cl原子以1s和3p軌道“頭碰頭”重疊，Cl原子和Cl原子以3p和3p軌道“頭碰頭”重疊。1鍵與鍵的比較共價(jià)鍵類型鍵鍵電子云重疊方式沿鍵軸方向相對(duì)重疊沿鍵軸方向平行重疊電子云重疊部位兩原子核之間，在鍵軸處鍵軸上方和下方，鍵軸處為零電

8、子云重疊程度大小示意圖鍵的強(qiáng)度較大較小化學(xué)活潑性不活潑活潑成鍵規(guī)律共價(jià)單鍵是鍵；共價(jià)雙鍵中一個(gè)是鍵，一個(gè)是鍵；共價(jià)三鍵中一個(gè)是鍵，兩個(gè)是鍵2.對(duì)于鍵和鍵應(yīng)特別注意的問題(1)s軌道與s軌道形成鍵時(shí)，電子并不是只在兩核間運(yùn)動(dòng)，只是電子在兩核間出現(xiàn)的概率大。(2)因s軌道是球形的，故s軌道與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。(3)兩個(gè)原子間可以只形成鍵，但不能只形成鍵。1有關(guān)CH2=CHCN分子中所含化學(xué)鍵數(shù)目的說法正確的是()A3個(gè)鍵，3個(gè)鍵 B4個(gè)鍵，3個(gè)鍵C6個(gè)鍵，2個(gè)鍵D6個(gè)鍵，3個(gè)鍵D共價(jià)單鍵為鍵，雙鍵中含1個(gè)鍵和1個(gè)鍵，三鍵中含1個(gè)鍵和2個(gè)鍵，故CH2=CHC

9、N分子中含6個(gè)鍵和3個(gè)鍵。2關(guān)于鍵和鍵的比較，下列說法不正確的是()A鍵是軸對(duì)稱的，鍵是鏡面對(duì)稱的B鍵是“頭碰頭”式重疊，鍵是“肩并肩”式重疊C鍵不能斷裂，鍵容易斷裂D氫原子只能形成鍵，氧原子可以形成鍵和鍵C鍵較穩(wěn)定，不易斷裂，而不是不能斷裂。分子中鍵與鍵的判斷方法根據(jù)成鍵原子的價(jià)電子數(shù)來判斷能形成幾個(gè)共用電子對(duì)。如果只有一個(gè)共用電子對(duì)，則該共價(jià)鍵一定是鍵；如果形成多個(gè)共用電子對(duì)時(shí)，則先形成1個(gè)鍵，另外的原子軌道形成鍵。鍵參數(shù)的應(yīng)用鍵能與鍵長是衡量共價(jià)鍵穩(wěn)定性的參數(shù)，鍵長和鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的參數(shù)。一般來說，如果知道分子中的鍵長和鍵角，這個(gè)分子的空間結(jié)構(gòu)就確定了。如NH3分子的HNH鍵角是

10、107，NH的鍵長是101 pm，就可以斷定NH3分子是三角錐形分子，如圖(1)根據(jù)元素周期律可知NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)于PH3，你能利用鍵參數(shù)加以解釋嗎？提示：鍵長：NHPH，鍵能：NHPH，因此NH3更穩(wěn)定。(2)一般來說，鍵長越短，鍵能越大。但FF鍵長短，鍵能小，請思考其原因。提示：氟原子的半徑很小，因此其鍵長短，而由于鍵長短，兩個(gè)氟原子形成共價(jià)鍵時(shí)，原子核之間的距離很近，排斥力很大，因此鍵能不大，F(xiàn)2的穩(wěn)定性差，很容易與其他物質(zhì)反應(yīng)。1共價(jià)鍵參數(shù)的應(yīng)用(1)鍵能的應(yīng)用表示共價(jià)鍵的強(qiáng)弱鍵能越大，斷開化學(xué)鍵時(shí)需要的能量越多，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。判斷分子的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)相似的分子中，共價(jià)鍵的鍵能越大，分子越

11、穩(wěn)定。判斷化學(xué)反應(yīng)的能量變化在化學(xué)反應(yīng)中，舊化學(xué)鍵的斷裂吸收能量，新化學(xué)鍵的形成釋放能量，因此反應(yīng)焓變與鍵能的關(guān)系為H反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和；H0時(shí)，為放熱反應(yīng)；H0時(shí)，為吸熱反應(yīng)。(2)鍵長的應(yīng)用一般鍵長越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，分子越穩(wěn)定。鍵長的比較方法a根據(jù)原子半徑比較，同類型的共價(jià)鍵，成鍵原子的原子半徑越小，鍵長越短。b根據(jù)共用電子對(duì)數(shù)比較，相同的兩個(gè)原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，單鍵鍵長雙鍵鍵長三鍵鍵長。(3)鍵角的應(yīng)用鍵長和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)常見分子的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)化學(xué)式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)CO2O=C=O180直線形NH3107三角錐形H2O105V形BF3120平面三角形

12、CH410928正四面體形2.共價(jià)鍵強(qiáng)弱的判斷(1)由原子半徑和共用電子對(duì)數(shù)判斷：成鍵原子的原子半徑越小，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。(2)由鍵能判斷：共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越大。(3)由鍵長判斷：共價(jià)鍵的鍵長越短，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越大。(4)由電負(fù)性判斷：元素的電負(fù)性越大，該元素的原子對(duì)共用電子對(duì)的吸引力越大，形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定。3下列說法正確的是()A分子的結(jié)構(gòu)是由鍵角決定的B共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩(wěn)定CCF4、CCl4、CBr4、CI4中CX(XF、Cl、Br、I)的鍵長、鍵角均相

13、等DH2O分子中兩個(gè)OH的鍵角為180B分子的結(jié)構(gòu)是由鍵角、鍵長共同決定的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于F、Cl、Br、I的原子半徑不同，故CX(XF、Cl、Br、I)鍵的鍵長不相等，C項(xiàng)錯(cuò)誤；H2O分子中兩個(gè)OH的鍵角為105，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4下列事實(shí)不能用鍵能的大小來解釋的是()A氮元素的電負(fù)性較大，但N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定B稀有氣體一般難發(fā)生反應(yīng)CHF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱DHF比H2O穩(wěn)定B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；稀有氣體都為單原子分子，沒有化學(xué)鍵；鹵族元素從F到I，原子半徑逐漸增大，其氫化物中化學(xué)鍵的鍵長逐漸變長，鍵能逐漸變小

14、，所以穩(wěn)定性：HFHClHBrHI；由于HF的鍵能大于HO，所以穩(wěn)定性：HFH2O。由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)與共價(jià)鍵的鍵能和鍵長無關(guān)。而分子的穩(wěn)定性，由鍵長和鍵能決定。1下列不屬于共價(jià)鍵成鍵因素的是()A共用電子對(duì)在兩原子核之間高概率出現(xiàn)B共用的電子必須配對(duì)C成鍵后體系能量降低，趨于穩(wěn)定D兩原子核體積大小要適中D共價(jià)鍵的成因和本質(zhì)是，當(dāng)成鍵原子相互靠近時(shí)，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對(duì)電子形成共用電子對(duì)，兩原子核間的電子云密度增加，體系的能量降低。2下列分子中的鍵是由一個(gè)原子的s軌道和另一個(gè)原子的p軌道以“頭碰頭”方式重疊構(gòu)建而成的是()AH2 BHClCCl2DN2BH2中的鍵是

15、ss 鍵，Cl2、N2中的鍵都是pp 鍵。3下列說法正確的是()A若把H2S分子寫成H3S分子，違背了共價(jià)鍵的飽和性B基態(tài)C原子有兩個(gè)未成對(duì)電子，所以只能形成兩個(gè)共價(jià)鍵C所有共價(jià)鍵都有方向性D兩個(gè)原子軌道發(fā)生重疊后，兩核間的電子不僅僅在兩核之間，而是繞兩個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)A如在形成CH4分子的過程中，碳原子2s軌道中的1個(gè)電子被激發(fā)到2p軌道中，此時(shí)碳原子有4個(gè)未成對(duì)電子，形成4個(gè)共價(jià)鍵，B錯(cuò)誤；H2分子中的s軌道成鍵時(shí)，因s軌道為球形，故H2分子中的HH共價(jià)鍵無方向性，C錯(cuò)誤；兩個(gè)原子軌道重疊后，電子在核間出現(xiàn)的概率增大，但不是繞兩個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。4下列說法中正確的是()A雙原子分子中化學(xué)鍵

16、鍵能越大，分子越穩(wěn)定B雙原子分子中化學(xué)鍵鍵長越長，分子越穩(wěn)定C雙原子分子中化學(xué)鍵鍵角越大，分子越穩(wěn)定D在雙鍵中，鍵的鍵能要小于鍵A共價(jià)鍵鍵能越大、鍵長越短，分子越穩(wěn)定，A正確，B錯(cuò)誤；在雙原子分子中沒有鍵角，且分子穩(wěn)定性與鍵角無關(guān)，C錯(cuò)誤；一般鍵的重疊程度大于鍵，鍵的鍵能大于鍵，D錯(cuò)誤。5碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)：化學(xué)鍵CCCHCOSiSiSiHSiO鍵能kJmol1356413336226318452回答下列問題：(1)通常條件下，比較CH4和SiH4的穩(wěn)定性強(qiáng)弱：_。(2)硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是_。(3)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_。解析(1)因?yàn)镃H的鍵能大于SiH鍵的鍵能，所以CH4比SiH4穩(wěn)定。(2)CC和CH的鍵能比