【高中化學】共價鍵 2022-2023學年高二化學同步學習高效學講練（人教版2019選擇性必修2）

第一節(jié)共價鍵2019人教版

選擇性必修2第二章

分子結構與性質【課程學習目標·學科核心素養(yǎng)】認識原子間通過原子軌道重疊形成共價鍵，了解共價鍵具有飽和性和方向性，發(fā)展“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)。知道根據(jù)原子軌道的重疊方式，共價鍵可分為σ鍵和π鍵等類型。知道共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角可以用來描述鍵的強弱和分子的空間結構，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認知”學科核心素養(yǎng)。知識導航舊知回顧共價鍵的形成1.概念：原子間通過共用電子對所形成的相互作用，叫做共價鍵。2.成鍵粒子：一般為非金屬原子(相同或不相同)或金屬原子與非金屬原子。3.本質：原子間通過共用電子對(即原子軌道重疊)產(chǎn)生的強烈作用。4.類型：根據(jù)共用電子對是否偏移分為極性共價鍵和非極性共價鍵。課堂導入寫出H2、Cl2、HCl的電子式，通過電子式分析為何它們是穩(wěn)定的物質？你認為是否存在H3、H2Cl、Cl3這樣的物質？說出你判斷的理由。H達到2電子，Cl達到8電子穩(wěn)定結構不存在，因為H和Cl都只差1個電子達到穩(wěn)定結構，只需共用一次電子。一．共價鍵的形成與特征1．共價鍵的形成用原子軌道描述氫原子形成氫分子的過程：原子軌道在兩個原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大，電子帶負電，因而可以形象地說，核間電子好比在核間架起一座帶負電的橋梁，把帶正電的兩個原子核“黏結”在一起了。2．共價鍵的特征(1)飽和性按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋狀態(tài)相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的飽和性。(2)方向性除s軌道是球形對稱外，其他原子軌道在空間都具有一定的分布特點。在形成共價鍵時，原子軌道重疊的越多，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。一．共價鍵的形成與特征二．共價鍵類型(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)1．σ鍵形成由兩個原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊形成類型s-s型s-p型p-p型特征以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉操作，共價鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。二．共價鍵類型(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)1．σ鍵H2中的σ鍵是由兩個s軌道重疊形成的，可稱為s-sσ鍵；HCl中的共價鍵是由氫原子提供的未成對電子的1s原子軌道和氯原子提供的未成對電子的3p原子軌道重疊形成的，可稱為s-pσ鍵；Cl2中的共價鍵是由2個氯原子各提供1個未成對電子的3p原子軌道重疊形成，可稱為p-pσ鍵。二．共價鍵類型(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)2．π鍵形成由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成p-pπ鍵特征π鍵的電子云具有鏡面對稱性，即每個π鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原子核構成平面的兩側，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，它們互為鏡像；π鍵不能旋轉；不如σ鍵牢固，較易斷裂，如乙烯、乙炔中的π鍵不如σ鍵牢固，較容易斷裂。二．共價鍵類型(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)3．σ鍵和π鍵對比判斷σ鍵是由兩個原子的p軌道“頭碰頭”重疊形成的；π鍵是由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成的。π鍵的電子云形狀與σ鍵的電子云形狀有明顯差別：σ鍵以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉操作，共價鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。π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稱。π鍵與σ鍵的強度不同。例如，乙烯、乙炔分子中的π鍵不如σ鍵牢固，比較容易斷裂。因而含有π鍵的乙烯、乙炔與只有σ鍵的乙烷的化學性質不同。二．共價鍵類型(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)3．σ鍵和π鍵對比判斷判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律：共價單鍵為σ鍵；共價雙鍵中有一個σ鍵、一個π鍵；共價三鍵由一個σ鍵和兩個π鍵組成。三．鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角1．鍵能（1）概念：氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。它通常是298.15K、100kPa條件下的標準值，單位是kJ·mol－1。（2）應用①判斷共價鍵的穩(wěn)定性原子間形成共價鍵時，原子軌道重疊程度越大，釋放能量越多，所形成的共價鍵鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。②判斷分子的穩(wěn)定性一般來說，結構相似的分子，共價鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定。③利用鍵能計算反應熱ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能三．鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角2．鍵長(1)概念：構成化學鍵的兩個原子的核間距，因此原子半徑?jīng)Q定共價鍵的鍵長，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短。(2)應用：共價鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價鍵越穩(wěn)定，反之亦然。3．鍵角(1)概念：在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角。(2)應用：在多原子分子中鍵角是一定的，這表明共價鍵具有方向性，因此鍵角影響著共價分子的空間結構。三．鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角分子的空間結構鍵角實例正四面體形109°28′CH4、CCl4平面形120°苯、乙烯、BF3等三角錐形107°NH3V形(角形)105°H2O直線形180°CO2、CS2、CH≡CH效果檢測【典例1】（2021·天津河北·高二期末）下列說法正確的是A．含有共價鍵的化合物一定是共價化合物B．乙醇分子中只含有σ鍵C．正四面體結構的分子中的鍵角一定是109°28′D．所有的σ鍵的強度都比π鍵的大【答案】B【典例2】（2021·重慶八中高二階段練習）氰氣的化學式為(CN)2，結構式為N≡C－C≡N，性質與鹵素相似，下列敘述正確的是A．分子中只含極性鍵 B．分子中含有2個σ鍵和4個π鍵C．不和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應 D．分子中N≡C鍵的鍵長小于C－C鍵的鍵長【答案】D【典例3】（2021·遼寧實驗中學高二階段練習）下列說法正確的是A．原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運動狀態(tài)的B．電子的運動狀態(tài)可從能層、能級、軌道3個方面進行描述C．氣體單質中，一定有σ鍵，可能有π鍵D．1個乙烯分子中含有4個σ鍵，1個π鍵【答案】A【典例4】下列說法中，錯誤的是A．鍵能是衡量化學鍵穩(wěn)定性的參數(shù)之一，鍵能越大，則化學鍵就越牢固B．鍵長與共價鍵的穩(wěn)定性沒有關系C．鍵角是兩個相鄰共價鍵之間的夾角，說明共價鍵有方向性D．共價鍵是通過原子軌道重疊并共用電子對而形成的，所以共價鍵有飽和性【答案】B【典例5】（2021·遼寧·遼河油田第二高級中學高二期中）下列有關鹵化氫的說法正確的是A．鍵長：H—F>H—Cl>H—Br>H—IB．鍵能：H—F<H—Cl<H—Br<H—IC．形成共價鍵的兩個原子之間的核間距叫做鍵長D．H—F鍵是p—pσ鍵【答