高中化學(xué)人教版選擇性必修第二冊配套課件：第二章第一節(jié)第一課時共價鍵

第一課時共價鍵第二章2021內(nèi)容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升素養(yǎng)目標(biāo)1.認(rèn)識原子間通過原子軌道重疊形成共價鍵,從微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識分子的產(chǎn)生原因,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。2.根據(jù)原子軌道的重疊方式,了解共價鍵可分為σ鍵和π鍵等類型;結(jié)合原子軌道的伸展方向,了解共價鍵具有飽和性和方向性。課前篇素養(yǎng)初探【知識鋪墊】1.s原子軌道電子云輪廓圖是球形的,p原子軌道電子云輪廓圖是啞鈴狀的。2.共價鍵的本質(zhì)是成鍵原子之間通過共用電子對產(chǎn)生靜電作用。【自主梳理】1.共價鍵共價鍵是原子間通過共用電子對所形成的相互作用。2.共價鍵的類型(按成鍵原子的原子軌道重疊方式分類)(1)共價鍵的類型分類標(biāo)準(zhǔn)類型共用電子對數(shù)單鍵、雙鍵、三鍵共用電子對是否偏移極性鍵、非極性鍵原子軌道重疊方式σ鍵、π鍵(2)σ鍵

(3)π鍵

形成由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成p-p

π鍵

p-pπ鍵的形成特征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(gòu)成平面的兩側(cè),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(zhuǎn),不如σ鍵牢固,較易斷裂(4)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。【微思考】兩個原子間可以只形成σ鍵,也可以只形成π鍵嗎?提示

π鍵不能獨立存在,π鍵電子云由兩塊組成,是以σ鍵所連接的兩個原子成鏡面對稱的。3.共價鍵的形成條件

原子NaClHClCO電負(fù)性0.93.02.13.02.53.5電負(fù)性之差(絕對值)2.10.91.0結(jié)論:當(dāng)成鍵原子的電負(fù)性相差很大時,形成的電子對不會被共用,形成的將是離子鍵;而共價鍵是電負(fù)性相差不大的原子之間形成的化學(xué)鍵?！咀晕覚z測】1.判斷下列說法的正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)所有共價鍵都有飽和性(

)(2)N2分子中σ鍵與π鍵的個數(shù)比是2∶1(

)(3)CO2分子中有一個σ鍵和一個π鍵(

)(4)一般來說,σ鍵比π鍵強度大,更穩(wěn)定(

)(5)形成Cl2分子時,p軌道的重疊方式可以為(

)(6)σ鍵和π鍵都只存在于共價化合物中(

)√××√××2.某有機化合物的結(jié)構(gòu)式為,則該分子中有

個σ鍵,

個π鍵。

答案

7

3解析

分子中5個共價單鍵是σ鍵,雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵,三鍵中有1個σ鍵,另2個是π鍵,故分子中σ鍵總數(shù)是7,π鍵總數(shù)是3。課堂篇素養(yǎng)提升探究1共價鍵的本質(zhì)與類型【問題探究】水分子的空間結(jié)構(gòu)模型

過氧化氫分子的空間結(jié)構(gòu)模型(1)水分子中的共價鍵是哪些原子形成的哪類共價鍵?提示

水分子中的共價鍵是由O原子與H原子形成的σ鍵。(2)過氧化氫分子中的O、H元素的化合價分別是多少?為什么?提示

過氧化氫分子中O、H元素的化合價分別是-1價、+1價。過氧化氫分子中有兩類共價鍵,O—O間的共價鍵是非極性鍵,共用電子對不偏移;O—H是極性鍵,氧的電負(fù)性較H大,共用電子對偏向氧。(3)共價鍵可以存在于哪些物質(zhì)中?舉例說明。提示

共價鍵可以存在于共價單質(zhì)中,如H2、O2、N2等;可以存在于共價化合物中,如H2O、H2SO4、CH4等;也可以存在于離子化合物中,如NaOH、NH4Cl、Na2O2等?！旧罨卣埂?.共價鍵的本質(zhì)共價鍵的本質(zhì)是原子之間形成共用電子對(或原子軌道的重疊)。2.共價鍵存在的范圍(1)共價化合物[原子間以共用電子對(共價鍵)形成的化合物]中。原子之間通過共價鍵結(jié)合,共價化合物中一定存在共價鍵。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。(2)非金屬單質(zhì)分子中。如O2、F2、H2、C60、單質(zhì)硫、白磷(P4)等(稀有氣體為單原子分子,不存在化學(xué)鍵),雙原子(或多原子)分子中一定存在共價鍵(但紅磷等分子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,常以元素符號代表其單質(zhì))。

金剛石、晶體硅中原子間也存在共價鍵(3)部分離子化合物(離子化合物中陰、陽離子為原子團時一定存在共價鍵)中。如Na2SO4的

中存在共價鍵,NaOH的OH-中存在共價鍵,NH4Cl的

中存在共價鍵,Na2O2的

中存在共價鍵等。3.共價鍵的特征共價鍵的特征:共價鍵具有飽和性和方向性。(1)共價鍵的飽和性按照共用電子對理論,一個原子有幾個未成對電子,便可以與幾個自旋相反的電子配對成鍵,這就是共價鍵的“飽和性”。H原子、Cl原子都只有一個未成對電子,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。(2)共價鍵的方向性原子之間形成共價鍵時,兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊,而且原子軌道重疊越多,電子在兩核間出現(xiàn)的概率越大,形成的共價鍵越牢固。電子所在的原子軌道都具有一定的形狀,原子軌道要取得最大重疊決定了共價鍵必然具有方向性?！舅啬軕?yīng)用】典例1下列說法正確的是(

)A.若把H2S寫成H3S,則違背了共價鍵的飽和性B.H3O+的存在說明共價鍵不應(yīng)有飽和性C.所有共價鍵都有方向性D.金屬元素與非金屬元素的原子間只形成離子鍵答案

A解析

硫原子有兩個未成對電子,根據(jù)共價鍵的飽和性,形成的氫化物為H2S,A項正確;H2O只能結(jié)合1個H+形成H3O+,證明共價鍵有飽和性,B項錯誤;H2分子中兩個氫原子的1s軌道發(fā)生重疊形成H—H

σ鍵,因為s軌道電子云輪廓圖呈球形,所以H2分子中的H—H沒有方向性,C項錯誤;AlCl3是鋁原子與氯原子通過共價鍵形成的共價化合物,D項錯誤。【微點撥】有關(guān)共價鍵特征問題的思維流程①共價鍵的飽和性→決定分子的組成。②共價鍵的方向性→決定分子的空間結(jié)構(gòu)。③成鍵原子的運動特點→兩原子軌道發(fā)生重疊后,電子在兩核間出現(xiàn)的概率增大。變式設(shè)問

H2S分子中兩個共價鍵的夾角接近90°,原因是什么?提示

S原子的價層電子排布式是3s23p4,有2個未成對電子,并且分布在相互垂直的兩個p軌道中,當(dāng)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p軌道的伸展方向決定的。規(guī)律總結(jié)

共價鍵方向性和飽和性的正確理解(1)共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數(shù)決定的,它決定了分子的組成。(2)共價鍵的方向性是由成鍵原子的軌道的方向性決定的,它決定了分子的空間結(jié)構(gòu)。(3)所有的共價鍵都有飽和性,但不是所有的共價鍵都有方向性,如兩個1s軌道“H原子與H原子”重疊形成的s-s

σ鍵沒有方向性。變式訓(xùn)練1下列各組物質(zhì)中,所有化學(xué)鍵都是共價鍵的是(

)A.H2S和Na2O2B.H2O2和CaF2C.NH3和N2D.HNO3和NaCl答案

C解析

A項,Na2O2中既有離子鍵又有共價鍵,不符合題意;B項,CaF2中只有離子鍵,不符合題意;D項,NaCl屬于離子化合物,沒有共價鍵,不符合題意。探究2σ鍵與π鍵的區(qū)別及與單鍵、雙鍵、三鍵的關(guān)系【問題探究】觀察下圖中乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型,回答相關(guān)問題。問題思考:(1)乙烯和乙炔分子中的碳原子間,既存在σ鍵,又存在π鍵,σ鍵和π鍵的成鍵方式有何不同?提示

σ鍵是原子軌道以“頭碰頭”方式發(fā)生重疊成鍵;π鍵是p軌道與p軌道以“肩并肩”方式發(fā)生重疊成鍵。(2)從乙烷、乙烯和乙炔分子中存在的σ鍵和π鍵來看,σ鍵和π鍵的存在條件和數(shù)目有何規(guī)律?提示

σ鍵可以獨立存在,π鍵不能單獨存在。所有的單鍵都是σ鍵;雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵;三鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵。(3)乙烯和乙炔的化學(xué)性質(zhì)為什么比乙烷活潑?提示

乙烯分子中的碳碳雙鍵和乙炔分子中的碳碳三鍵中分別含有1個和2個π鍵,π鍵原子軌道重疊程度較小,不穩(wěn)定,容易斷裂。而乙烷分子中沒有π鍵,σ鍵原子軌道重疊程度大,比較穩(wěn)定,不易斷裂。【深化拓展】σ鍵和π鍵的比較共價鍵類型σ鍵π鍵原子軌道重疊方式沿鍵軸方向(“頭碰頭”)重疊沿鍵軸方向平行重疊(“肩并肩”)原子軌道重疊部位兩原子核之間,在鍵軸處鍵軸上方和下方原子軌道重疊程度大小鍵的強度較大較小化學(xué)活潑性不活潑活潑【素能應(yīng)用】典例2下列說法不正確的是(

)A.σ鍵一般比π鍵原子軌道重疊程度大,形成的共價鍵強B.兩個原子之間形成共價鍵時,最多有1個σ鍵C.氣體單質(zhì)中,一定有σ鍵,可能有π鍵D.一個N2分子中有1個σ鍵,2個π鍵答案

C解析

氣體單質(zhì)分子中,可能有σ鍵,如Cl2;可能有π鍵,如N2;也可能沒有化學(xué)鍵,如稀有氣體分子。易錯警示

共價鍵的認(rèn)識誤區(qū)(1)σ鍵與π鍵的實質(zhì)相同,都是由原子間通過共用電子對形成的。(2)σ鍵與π鍵由于原子軌道的重疊程度不同而導(dǎo)致了兩者的穩(wěn)定性不同。(3)判斷共價鍵的類型時一定要明確原子之間的共價鍵個數(shù),根據(jù)個數(shù)再進行判斷。(4)分子中存在π鍵,則一定存在σ鍵,但若存在σ鍵,卻不一定存在π鍵。變式訓(xùn)練2已知甲醛、CO、石黑烯的結(jié)構(gòu)如下圖所示:

(1)1molHCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為

(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

(2)已知CS2與CO2的分子結(jié)構(gòu)相似,則CS2分子中的共價鍵的類型有

。

(3)Ni能與CO形成正四面體形的共價化合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有

molσ鍵。

(4)石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型材料,下圖中1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為

。

答案

(1)3NA

(2)σ鍵、π鍵(3)8

(4)3解析

(1)HCHO的結(jié)構(gòu)式為

,則1

mol

HCHO分子中含有3

mol

σ鍵。(2)CS2與CO2分子結(jié)構(gòu)相似,C與S原子形成雙鍵,每個雙鍵包含1個σ鍵和1個π鍵,故CS2分子中含有的共價鍵類型為σ鍵和π鍵。(3)CO分子的電子式為

,故1個CO分子中存在1個σ鍵,而Ni(CO)4中Ni與每個CO分子之間還存在σ鍵,故1

mol

Ni(CO)4中含有8

mol

σ鍵。(4)由題圖可以看出,每個碳原子能與三個相鄰碳原子形成單鍵,故1號碳原子與相鄰碳原子能形成3個σ鍵。

素養(yǎng)脈絡(luò)

隨堂檢測1.原子間形成分子時,決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是(

)A.共價鍵的方向性B.共價鍵的飽和性C.形成共價鍵原子的大小D.共價鍵的穩(wěn)定性答案

B2.關(guān)于σ鍵和π鍵的比較,下列說法不正確的是(

)A.σ鍵是軸對稱的,π鍵是鏡面對稱的B.σ鍵是“頭碰頭”式重疊,π鍵是“肩并肩”式重疊C.σ鍵不能斷裂,π鍵容易斷裂D.氫原子只能形成σ鍵,氧原子可以形成σ鍵和π鍵答案

C解析

σ鍵較穩(wěn)定,不易斷裂,而不是不能斷裂?；瘜W(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成。3.下列物質(zhì)的分子中,沒有π鍵的是(

)A.CO2

B.N2C.CH≡CH D.HClO答案

D4.下圖表示氫原子的電子云重疊示意圖。以下各種說法錯誤的是(

)A.圖中電子云重疊表示電子在核間出現(xiàn)的概率大B.是兩個氫原子核外的1s原子軌道發(fā)生重疊形成共價鍵C.氫原子的核外電子呈云霧狀,在兩核間分布得