【化學】2023-2024學年魯科版選擇性必修二 共價鍵模型 課件

第1節(jié)共價鍵模型課程標準1．認識原子間通過原子軌道重疊形成共價鍵。2．了解共價鍵具有飽和性和方向性。3．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。4．知道共價鍵可分為極性和非極性共價鍵。5．了解共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角可以用來描述鍵的強弱和分子的空間結(jié)構(gòu)。學法指導1.通過H2、N2、HCl等的形成過程，認識共價鍵的形成、本質(zhì)和分類，了解共價鍵的特征。2．結(jié)合教材中的圖示，探討利用電負性判斷共價鍵的極性。3．通過對簡單分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分析，明確鍵長、鍵角、鍵能的含義。知識點一

共價鍵的形成與特征1.共價鍵的形成

概念原子間通過________形成的化學鍵本質(zhì)高概率地出現(xiàn)在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用形成元素通常電負性相同或差值小的_____________之間形成的化學鍵為共價鍵表示方法①用一條短線表示由____________所形成的共價鍵，如H—H②用“===”表示原子間共用________所形成的共價鍵，如C===C③用“≡”表示原子間共用________所形成的共價鍵，如C≡C共用電子非金屬元素原子一對共用電子兩對電子三對電子2.共價鍵的特征特征概念作用飽和性每個原子所能形成共價鍵的________或以共價鍵連接的________是一定的共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結(jié)合的________關系方向性共價鍵將盡可能沿著________________的方向形成，這就是共價鍵的方向性。在形成共價鍵時，原子軌道重疊得________，電子在核間出現(xiàn)的概率愈大，所形成的共價鍵就________共價鍵的方向性決定分子的________總數(shù)原子數(shù)目數(shù)量電子出現(xiàn)概率最大愈多愈牢固空間結(jié)構(gòu)微點撥并不是只有非金屬元素之間才能存在共價鍵，金屬元素與非金屬元素之間也可以形成共價鍵，如AlCl3。也不是所有物質(zhì)中的原子間都存在化學鍵，如稀有氣體的原子間沒有化學鍵。學思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)金屬元素與非金屬元素之間能形成共價鍵。(

)(2)共價鍵是一種電性吸引。(

)(3)只有非金屬元素之間才能存在共價鍵。(

)(4)所有物質(zhì)中的原子間都存在化學鍵。(

)(5)原子軌道在空間都具有方向性。(

)√××××2．下列不屬于共價鍵成鍵因素的是(

)A．共用電子B．成鍵原子的原子軌道發(fā)生重疊C．形成化學鍵，體系能量降低，趨于穩(wěn)定D．兩原子體積大小要適中答案：D解析：共價鍵是原子間通過共用電子形成的化學鍵。兩原子形成共價鍵時原子軌道發(fā)生重疊，使電子在核間區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，原子核對兩個電子都產(chǎn)生吸引作用，使體系的能量逐漸下降，但對成鍵原子體積的大小沒有要求。綜上所述，D項符合題意。知識點二

共價鍵的類型1.σ鍵與π鍵：(按原子軌道重疊方式分類)σ鍵原子軌道以“________”方式相互重疊導致電子在核間出現(xiàn)的概率________而形成的共價鍵π鍵原子軌道以“________”方式相互重疊導致電子在核間出現(xiàn)的概率________而形成的共價鍵頭碰頭增大肩并肩增大2.極性鍵和非極性鍵：(按共用電子對是否偏移分類)類型形成元素共用電子對偏移原子電性非極性鍵____元素兩原子電負性相同，共用電子對________兩原子都不顯電性極性鍵______元素共用電子對偏向電負性____的原子電負性較大的原子顯____電性，電負性較小的原子顯____電性同種不偏移不同種較大負正

學思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)s軌道只能形成σ鍵，而p軌道只能形成π鍵。(

)(2)原子軌道重疊越多，共價鍵越牢固。(

)(3)NH3分子中N原子為1個，氫原子可能為2也可能為3。(

)(4)共價鍵的方向性與原子軌道的重疊程度有關。(

)(5)若成鍵后兩原子的原子核距離更近些，體系的能量會更低。(

)×√×××2．下列分子中既含有σ鍵又含有π鍵的是(

)A．CH4

B．NH3C．CO2

D．F2答案：C解析：CO2分子中含有碳氧雙鍵，一個雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵，而CH4、NH3、F2中均只含有σ鍵。知識點三

鍵參數(shù)1.概念和應用

概念意義鍵長兩個成鍵原子的________間的距離鍵長愈短，化學鍵愈強，鍵就愈牢固鍵角在多原子分子中，兩個化學鍵的____常用于描述多原子分子的空間結(jié)構(gòu)鍵能在1×105Pa、298K條件下，斷開1molAB(g)分子中的化學鍵，使其分別生成____________________所吸收的能量表示化學鍵的強弱，鍵能愈大，鍵愈牢固原子核夾角氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子2.對物質(zhì)性質(zhì)的影響3．分子光譜(1)概念：分子從一種能級改變到另一種能級時________或________的光譜。(2)影響因素：________、________和電荷分布等。(3)應用：測定和鑒別________結(jié)構(gòu)。吸收發(fā)射鍵長鍵角分子學思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)鍵長越短，鍵能一定越大。(

)(2)鍵長是成鍵兩原子半徑的和。(

)(3)破壞化學鍵時，消耗能量，而形成新的化學鍵時，則釋放能量。(

)(4)碳碳雙鍵鍵能是碳碳單鍵鍵能的兩倍。(

)(5)共價鍵的鍵能和鍵長反映了共價鍵的強弱程度。(

)××√×√2．用“＞”或“＜”填空。(1)比較鍵能大?。孩貱—H________N—H________H—O；②H—F________H—Cl。(2)比較鍵長大小。①C—H________N—H________H—O；②H—F________H—Cl。(3)比較鍵角大?。孩貱O2________NH3；②H2O________NH3。＜＜＞＞＞＜＞＜關鍵能力·課堂探究提升點一

共價鍵的類型和特點1.共價鍵的類型2．σ鍵與π鍵的區(qū)別鍵類型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“肩并肩”重疊類型s－sσ鍵、s－pσ鍵、p－pσ鍵p－pπ鍵原子軌道重疊部分兩原子核之間，在鍵軸處鍵軸上方和下方，鍵軸處為零原子軌道重疊程度大小鍵的強度較大較小化學活潑性不活潑活潑鍵的存在共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵、三鍵中含有一個σ鍵共價雙鍵、三鍵分別含有1個、2個π鍵，兩原子間最多能形成2個π鍵3.σ鍵與π鍵常見的類型(1)σ鍵的常見類型。類型形成過程s—s型s—p型p—p型(2)π鍵的常見類型——p—pπ鍵?；犹骄繂栴}1

美國物理化學家路易斯提出了共價學說，建立了經(jīng)典的共價鍵理論。此理論的核心是原子間通過共用電子對形成最外層8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(ns2np6)(氫除外)，故路易斯價鍵理論又稱八隅體理論。據(jù)此思考：①共價鍵形成的本質(zhì)是什么？②共價鍵有哪些特點？主要有哪些分類？提示：①共價鍵的本質(zhì)是原子間形成共用電子對。②共價鍵具有方向性和飽和性，主要有兩種分類方式，分別是按照電子云的重疊方式分為σ鍵和π鍵；按照共用電子對是否偏移，分成極性鍵和非極性鍵。問題2

乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵組成？提示：乙烷分子中的共價鍵由7個σ鍵組成；乙烯分子中的共價鍵由5個σ鍵和1個π鍵組成；乙炔分子中的共價鍵由3個σ鍵和2個π鍵組成。典例示范[典例1]下列有關化學鍵類型的判斷不正確的是(

)A．s—sσ鍵與s—pσ鍵的對稱性不同B．分子中含有共價鍵，則至少含有一個σ鍵C．已知乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，則乙炔分子中存在2個σ鍵(C—H)和3個π鍵(C≡C)D．乙烷分子中只存在σ鍵，即6個C—H鍵和1個C—C鍵都為σ鍵，不存在π鍵答案：C解析：s—sσ鍵無方向性，s—pσ鍵軸對稱，A項正確；在含有共價鍵的分子中一定有σ鍵，可能有π鍵，如N2等，B項正確；單鍵都為σ鍵，乙烷分子結(jié)構(gòu)式為

，其6個C—H鍵和1個C—C鍵都為σ鍵，D項正確；共價三鍵中一個為σ鍵，另外兩個為π鍵，故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2個C—Hσ鍵，C≡C鍵中有1個σ鍵、2個π鍵，C項錯。素養(yǎng)訓練[訓練1]下列說法正確的是(

)A．C2H4分子中C===C鍵中的σ鍵強于π鍵B．兩個原子形成共價鍵時，至少有1個π鍵C．氣體單質(zhì)分子中，一定含有σ鍵，可能含有π鍵D．HClO分子中有s—pσ鍵和p—pπ鍵答案：A解析：σ鍵一般比π鍵重疊程度大，所以C2H4分子中C===C鍵中的σ鍵強于π鍵，A項正確；兩個原子形成的共價單鍵為σ鍵，B項錯誤；稀有氣體單質(zhì)是單原子分子，沒有σ鍵也沒有π鍵，C項錯誤；HClO分子的結(jié)構(gòu)式為H—O—Cl，H—O鍵為s—pσ鍵，O—Cl鍵為p—pσ鍵，D項錯誤。提升點二

共價鍵的鍵參數(shù)1.共價鍵鍵參數(shù)與分子性質(zhì)的關系鍵能越大，鍵長越短，分子越穩(wěn)定。2．共價鍵強弱的判斷(1)由原子半徑和共用電子數(shù)判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共用電子數(shù)越多，則共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。(2)由鍵能判斷：共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固。(3)由鍵長判斷：共價鍵的鍵長越短，共價鍵越牢固。(4)由電負性判斷：元素的電負性差別越大，該元素的原子對共用電子的吸引力越大，形成的共價鍵越穩(wěn)定?；犹骄刻己凸璧挠嘘P化學鍵鍵能如下表所示，簡要分析和解釋下列有關事實：回答下列問題：問題1

通常條件下，比較CH4和SiH4的穩(wěn)定性誰強誰弱？

化學鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O鍵能/(kJ·mol－1)347413358226323368提示：因為C—H鍵的鍵能大于Si—H鍵的鍵能，所以CH4比SiH4穩(wěn)定。問題2

硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多，原因是什么？提示：C—C鍵和C—H鍵的鍵能比Si—H鍵和Si—Si鍵的鍵能都大，因此烷烴比較穩(wěn)定，而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導致長鏈硅烷難以生成。問題3

SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是什么？提示：C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定，而Si—H的鍵能卻小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵。典例示范[典例2]根據(jù)氫分子的形成過程示意圖回答問題。(1)H—H鍵的鍵長為________，①～⑤中，體系能量由高到低的順序是__________。(2)下列說法中正確的是________。A．氫分子中含有一個π鍵B．由①到④，電子在核間出現(xiàn)的概率增大C．由④到⑤，必須消耗外界的能量D．氫分子中含有一個極性共價鍵0.074nm①⑤②③④BC解析：(1)可以直接從圖上有關數(shù)據(jù)讀出，H—H鍵的鍵長為0.074nm；體系能量由高到低的順序是①⑤②③④。(2)氫分子中只含有一個σ鍵，A錯誤；共價鍵的本質(zhì)就是高概率的出現(xiàn)在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用，B正確；⑤比④能量高，由④到⑤必須消耗外界能量，C正確；氫分子中只含有一個非極性共價鍵，D錯誤。(3)已知幾種常見化學鍵的鍵能如下表：①比較Si—Si鍵與Si—C鍵的鍵能大小(填“>”“<”或“＝”)：x________226kJ·mol－1。②H2被喻為21世紀人類最理想的燃料，而更有科學家提出硅是“21世紀的能源”“未來的石油”的觀點。已知1mol單質(zhì)硅含有2molSi—Si鍵，1molSiO2含4molSi—O鍵，試計算：每千克H2燃燒(生成水蒸氣)放出的熱量約為________；每摩爾硅完全燃燒放出的熱量約為________。化學鍵Si—OH—OO===OSi—SiSi—C鍵能/(kJ·mol－1)368467498226x＞124500kJ522kJ

素養(yǎng)訓練[訓練2]

KH2PO4晶體具有優(yōu)異的非線性光學性能。我國科學工作者制備的超大KH2PO4晶體已應用于大功率固體激光器，填補了國家戰(zhàn)略空白。已知有關氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能(kJ·mol－1)如表：從能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(結(jié)構(gòu)式可表示為

)形式存在的原因是______________________________________________________________________________。N—NN≡NP—PP≡P193946197489

在原子數(shù)目相同的條件下，N2比N4具有更低的能量，而P4比P2具有更低的能量，能量越低越穩(wěn)定。解析：根據(jù)表中的相關共價鍵的鍵能可知，若4molN形成類似白磷分子結(jié)構(gòu)的N4分子，可以釋放出的能量為193kJ×6＝1158kJ；若4molN形成N2分子，則可釋放的能量為946kJ×2＝1892kJ，則形成N2分子放出的能量更多，故在N數(shù)目相同的條件下，N2具有更低的能量，能量越低越穩(wěn)定。同理，若4molP形成P4分子，可以釋放出的能量為197kJ×6＝1182kJ；若4molP形成P2分子，則可釋放的能量為489kJ×2＝978kJ，顯然，形成P4分子放出的能量更多，故在P數(shù)目相同的條件下，P4具有更低的能量，能量越低越穩(wěn)定。課

堂

總

結(jié)[知識導圖][誤區(qū)警示]1．由于分子中的原子始終處于不斷振動之中，故鍵長只是振動著的原子處于平衡位置時的核間距，這個距離增大或減小，分子的穩(wěn)定性都將減小。2．F—F鍵的鍵長比Cl—Cl鍵的鍵長短，而鍵能卻比Cl—Cl鍵的鍵能小的原因：F原子的半徑很小，F(xiàn)—F鍵的鍵長短，兩個F原子成鍵時，原子核之間的距離很小，排斥力很大，因此F—F鍵的鍵能比Cl—Cl鍵的鍵能小。因為F—F鍵的鍵能小，所以F2的穩(wěn)定性差，很容易與其他物質(zhì)反應。3．共價鍵斷裂的難易程度與共價鍵的鍵能有關，共價分子(如非金屬氫化物)的穩(wěn)定性的差異可用分子中共價鍵鍵能的大小來解釋，而它們的熔、沸點的高低則與鍵能無關，因為熔化或升華只需增大分子間的距離而不破壞共價鍵，這是物理變化。隨堂檢測·強化落實1．共價鍵①H—H鍵、②H—F鍵、③H—O鍵、④N—H鍵、⑤P—H鍵中，鍵的極性由弱到強的順序正確的是(

)A．①②③④⑤B．⑤④③②①C．①⑤④③②D．②③④⑤①答案：C解析：元素周期表中，同一周期的主族元素原子，從左到右吸引電子的能力逐漸增強；同一主族從上到下，元素原子半徑逐漸增大，吸引電子的能力逐漸減弱，故吸引電子的能力：F＞O＞N＞P；H—H鍵是由吸引電子能力相同的同種原子形成的非極性鍵。所以C項正確。2．(雙選)氰氣的化學式為(CN)2，結(jié)構(gòu)式為N≡C—C≡N，性質(zhì)與鹵素相似。下列關于氰氣的敘述正確的是(

)A．不與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應B．分子中原子的最外層均達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C．分子中含有2個σ鍵和4個π鍵D．分子中既有極性鍵，又有非極性鍵答案：BD解析：氯氣能與NaOH反應，氰氣與氯氣的性質(zhì)相似，則氰氣能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應，A項錯誤；由氰氣的結(jié)構(gòu)式N≡C—C≡N可知，碳原子和氮原子的最外層均達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，B項正確；氰氣分子中含有3個σ鍵和4個π鍵，C項錯誤；氰氣分子中C—C鍵為非極性鍵，N≡C鍵為極性鍵，D項正確。3．下列說法正確的是(

)A．分子中化學鍵鍵能越大，鍵長越長，分子越穩(wěn)定B．元素周期表中第ⅠA族和第ⅦA族元素原子間可能形成共價鍵C．水分子的結(jié)構(gòu)式為H—O—H，分子中的鍵角為180°D．H—O鍵的鍵能為463kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2時吸收的能量為2×463kJ答案：B解析：分子中化學鍵鍵長越短，鍵能越大，分子越穩(wěn)定，A項錯誤；元素周期表中第ⅠA族元素有金屬元素和非金屬元素，第ⅦA族元素是非金屬元素，非金屬元素原子與非金屬元素原子間能形成共價鍵，B項正確；水分子的空間結(jié)構(gòu)呈V形，鍵角為105°，C項錯誤；ΔH＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能，由于未給出H—H鍵和O===O鍵的鍵能，無法求出該反應吸收的能量，D項錯誤。4．根據(jù)如表所列鍵能數(shù)據(jù)，可推出下列分子中最不穩(wěn)定的是(

)A.HClB．HBrC.H2D．Br2化學鍵H—HH—ClH—BrCl—ClBr—Br鍵能/(kJ·mol－1)436.0431.8366.0242.7193.7答案：D解析：由表中數(shù)據(jù)可知，鍵能：E(H—H)＞E(H—Cl)＞E(H—Br)＞E(Cl—Cl)＞