2021-2022學(xué)年新教材人教版化學(xué)選擇性必修第二冊學(xué)案：第二章 第一節(jié) 共價鍵

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第一節(jié)共價鍵

新課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)質(zhì)量目標(biāo)

1.認(rèn)識原子間通過原T凱道幣:桎形成Jt價1.宏觀辨識與微觀探析：從微觀ffl度認(rèn)識共價健的形成過程并對共價鍵進行分

健?知道根據(jù)原了軌道的重疊方式?共價類?結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)?形成“結(jié)構(gòu)決定件質(zhì)?'的觀念。

健可分為。鍵和冗鍵等類型、2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：結(jié)合共價鍵模型建立過程和鍵參數(shù)對物質(zhì)性質(zhì)的影響.

2.了解共價鍵具有飽和性和方向性運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象?揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

3.知道鍵能、健長和鍵角的概念.能用鍵能、3.變化觀念與平衡思想:通過健參數(shù)對共價鍵的描述?探析微觀結(jié)構(gòu)對宏觀性質(zhì)

鍵長、鍵角等說明簡單分了?的某些性質(zhì)。的影響，從變化與平衡角度分析解決實際問題。

必備知識?自主學(xué)習(xí)

一、共價鍵

1.共價鍵的概念和特征

⑴概念:原子間通過共用電子對所形成的相互作用。本質(zhì)是電子云（或

原子軌道）的重疊。

廣飽和性f決定分子的組成

（2）共價鍵的特征一

"方向件f決定分廣的立體構(gòu)型

2.共價鍵的類型

⑴。鍵

(2)原子間形成分子時，決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是什么？

提示：共價鍵的飽和性。共價鍵的飽和性決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量

關(guān)系。

(3)(情境思考)COCL是一種毒性非常強的氣體，分子結(jié)構(gòu)為CC1C1O,

則1molCOCb分子內(nèi)含有。鍵和兀鍵數(shù)目分別是多少？

提示：。鍵3NA,7T鍵INAO

二、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角

1.鍵能

鍵能是指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原壬所吸收的能量。鍵

能的單位是kJ-mol-'o鍵能通常是298.15K、lOlkPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.鍵長

⑴鍵長是構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個原子的核間距，因此原子半徑?jīng)Q定化學(xué)

鍵的鍵長，原子半徑越小,共價鍵的鍵長越短。

⑵鍵長與共價鍵的穩(wěn)定性之間的關(guān)系：共價鍵的鍵長越短，往往鍵

能越大，表明共價鍵越簸。

3.鍵角

⑴鍵角是指在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角。在多原

子分子中的鍵角是一定的，這表明共價鍵具有左向性。鍵角是描述分

子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)。

⑵常見分子的鍵角：

分子空間結(jié)構(gòu)鍵角實例

止四面體形。

10928'CH4、CC14

平面形120。苯、乙烯、

BF3

三角錐形

107°NH3

V形（或角形）105°H2O

82、CS2、

直線形180。

CH三CH

,自主探索

⑴根據(jù)教材P37~38表2-1、2-2分析下列三種分子中：出、Cb、Br2,

共價鍵的鍵長最長的是哪種分子？鍵能最大的是哪種分子？

提示：Br2H2O

⑵（情境思考）一般來說，如果已知某分子中的鍵長和鍵角的數(shù)據(jù)，就

可確定該分子的幾何構(gòu)型（分子在空間呈現(xiàn)的幾何形狀），據(jù)此也可推

斷它的物理性質(zhì)。

180°

co2

已知CO2的C=O鍵長是0.116nm,O=C=O鍵角等于180°,

由此可推斷CO2的分子構(gòu)型是什么？

提示：CCh是含有極性鍵的直線形分子。

關(guān)鍵能力?合作學(xué)習(xí)

知識點一共價鍵

1.。鍵與兀鍵的比較

共價

17鍵7T鍵

鍵類型

電子云沿鍵軸方向平行重

沿鍵軸方向相對重疊

重登方式件

電子云鍵軸上方和下方?健

兩螟廣核之間.在鍵軸處

市陷部位軸處為冬

電子云

大小

重登程度

ST。健OO^

示意圖f鍵CX3cxp-pK鍵

p-po鍵-CXXM^

鍵的強度較大較小

化學(xué)

不活潑活潑

活潑性

共價單鍵是。健;共價雙鍵中?個是。鍵?個是

成鈦規(guī)律

冗鍵：共價?:鍵中?個是。鍵.兩個是兀鍵

2.乙烷、乙烯、乙快成鍵分析

名稱乙烷乙烯乙快

分子結(jié)構(gòu)H

英99

碳碳鍵成

1個。鍵1個。鍵、1個兀鍵1個。鍵、2個兀鍵

鍵方式

乙塊成鍵分析:

泰T**

.特別喀(l)S軌道與s軌道形成。鍵時，電子并不是只在兩核間

運動，只是電子在兩核間出現(xiàn)的概率大。

⑵因S軌道是球形的，故S軌道與S軌道形成。鍵時，無方向性。兩

個s軌道只能形成。鍵，不能形成7T鍵。

⑶兩個原子間可以只形成O鍵，但不能只形成兀鍵。

2合作探究.

⑴(思維升華)H原子和H原子、H原子和C1原子、C1原子和C1原子

分別均以。鍵結(jié)合成耳、HC1和Cb分子，共價鍵軌道完全相同嗎？

提示：不相同。H原子的未成對電子位于1s軌道，C1原子的未成對

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C1原子以1s和3P軌道“頭碰頭”重疊，C1原子和C1

原子以3p和3P軌道“頭碰頭”重疊。

情境應(yīng)用)在大氣中存在一種潛在的溫室氣體雖然其數(shù)

(2)(SF5—CF3O

量有限，但它是已知氣體中吸熱最高的氣體，則分子中是什么類型的

共價鍵？

提示：。鍵。分子中只有共價單鍵，則分子中只有。鍵，沒有幾鍵。

2典例示范.

【典例】有以下物質(zhì)：①HF②Cb③H2。④N2⑤C2H4⑥C2H6

⑦H2⑧H2O2⑨H—C三N⑩NazOz。只含有。鍵的是________；

既含有o鍵又含有兀鍵的是________；含有由兩個原子的s軌道重疊

形成的O鍵的是_____________O

囪教師I直專用擊【解題指南】解答本題需要注意以下兩個方面：

⑴共價鍵包含。鍵、兀鍵。

⑵根據(jù)物質(zhì)分子中所含有共價鍵是單鍵、雙鍵還是三鍵判斷是否含

有兀鍵。

只存在單鍵的分子中只含有。鍵；存在雙鍵或三鍵的分子中既含有。

鍵又含有兀鍵；只有H2中含有兩個原子的s軌道重疊形成的。鍵。

答案：①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦

【母題追問】為什么C2H4的化學(xué)性質(zhì)比C2H6的化學(xué)性質(zhì)活潑？

提ZF:C2H6中只含。鍵而C2H4含有71鍵。

規(guī)律方法、分子中。鍵與冗鍵的判斷方法

⑴根據(jù)成鍵原子的價電子數(shù)來判斷能形成幾個共用電子對。

⑵如果只有一個共用電子對，則該共價鍵一定是。鍵；如果形成多

個共用電子對時，則先形成1個。鍵，另外的原子軌道形成冗鍵。

戶素養(yǎng)訓(xùn)練

防曬霜是指添加了能阻隔或吸收紫外線的防曬劑來達(dá)到防止肌膚被

曬黑、曬傷目的的化妝品。有研究表明分子結(jié)構(gòu)中含有兀鍵的物質(zhì)能

吸收紫外線，日常生活中用的防曬霜的主要成分是氨基苯甲酸或羥基

丙酮，它們能防曬的原因是什么？

()

提示：氨基苯甲酸或羥基丙酮中均含有炭基(」.-),其中含有兀鍵，

含有兀鍵的物質(zhì)能吸收紫外線。

知識點二.鍵參數(shù)的應(yīng)用

1.鍵能的應(yīng)用

(1)表示共價鍵的強弱：鍵能越大，斷開化學(xué)鍵時需要的能量越多，

則化學(xué)鍵越穩(wěn)定。

⑵判斷分子的穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)相似的分子中，共價鍵的鍵能越大，分

子越穩(wěn)定。

⑶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)婚變與鍵能的關(guān)系為AH

=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和；AH<0時，為放熱反應(yīng)；AH

>0時，為吸熱反應(yīng)。

2.鍵長的應(yīng)用

⑴T殳鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，分子越穩(wěn)定。

⑵鍵長的比較方法

①根據(jù)原子半徑比較，同類型的共價鍵，成鍵原子的原子半徑越小，

鍵長越短。

②根據(jù)共用電子對數(shù)比較，相同的兩個原子間形成共價鍵時，單鍵鍵

長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。

3.鍵角的應(yīng)用

⑴鍵長和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)

⑵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)

C(K180°直線形

NH不107°?:向錐形

tHHH

()

H式)/\105°V修

HH

F

1

%120°平面三角形

/\

FE

CH,H—(―H1O9-28'正四而體形

教師專用【方法導(dǎo)引】共價鍵強弱的判斷

⑴由原子半徑和共用電子對數(shù)判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共

用電子對數(shù)越多，則共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。

⑵由鍵能判斷：共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固，破壞共價鍵消

耗的能量越大。

⑶由鍵長判斷：共價鍵的鍵長越短，共價鍵越牢固，破壞共價鍵消

耗的能量越大。

(4)由電負(fù)性判斷：元素的電負(fù)性越大，該元素的原子對共用電子對

的吸引力越大，與其他元素形成的共價鍵越穩(wěn)定。

2合作探究

⑴下表中是H—X的鍵能數(shù)據(jù)

共價鍵H—FH—ClH—BrH—I

鍵能/

568431.8366298.7

kJ-mol'1

①若使2molH-C1斷裂為氣態(tài)原子，則發(fā)生的能量變化是多少？

②表中共價鍵最難斷裂的是哪種？最易斷裂的是哪種？

③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、HC1、

HBr、HI的鍵能依次（填“減弱”或“增強”），說明四種分子的

穩(wěn)定性依次（填“減弱”或“增強”），即HF分子最穩(wěn)定，最難

分解，HI分子最不穩(wěn)定，最（填“難”或易”）分解。

提示：①吸收863.6kJ的能量②H—FH—I③減弱減弱易

（2）（情境應(yīng)用）實驗測得不同物質(zhì)中氧原子之間的鍵長和鍵能的數(shù)據(jù)

如下：

粒子o

oi-o2-2o才

鍵長/10-2m149128121112

鍵能/kJ?mol-1Xyz=497.3w=628

其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定，但可根據(jù)規(guī)律性推導(dǎo)鍵能的大小順

序為w>z>y>x,該規(guī)律是什么？

提示：對比后兩種粒子中鍵長和鍵能大小關(guān)系，鍵長越長，鍵能越小。

,典例示范

【典例】用“〉”或填空。

⑴比較鍵長大?。?/p>

①C—HN—HH—O；

②N2H4分子的N—NN2分子的N三N

（2）比較鍵能大?。?/p>

C—HN—HH—O；

（3）比較鍵角大?。?/p>

；②

?CO2NH3H2ONH3O

教師專用【解題指南】解答本題需要注意以下兩點:

(1)根據(jù)元素周期律分析原子半徑大小。

⑵根據(jù)原子半徑大小判斷鍵長、鍵能大小。

⑴①由于c、N、O原子的半徑依次減小，所以C—H、N—H、H—0

鍵的鍵長依次減??；②N2H4分子的N—N大于用分子的N三N。(2)

由于C—H、N—H、H—O鍵的鍵長依次減小，因此鍵能依次增大。

(3)CO2為直線形分子，NH3為三角錐形分子，故鍵角CCh大于NH3。

H2O為V形分子，H2O分子鍵角是105。，NH3分子鍵角是107°,H2O

分子中鍵角小于NH3分子。

答案：(1)①>>②>(2)<<(3)①>②<

【母題追問】N三N鍵的鍵能為946kJ-mol-1,N—N鍵的鍵能為193

1

kJ-mol-,計算說明N2分子中的。鍵和兀鍵誰更穩(wěn)定？

提示：兀鍵比。鍵穩(wěn)定。N三N鍵中有一個。鍵和兩個兀鍵，其中。

946-193

鍵的鍵能約是193kJ?mol-1,則兀鍵平均鍵能=2kJ-mol-1=

376.5kJ-mol-1,鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，故N三N鍵中兀鍵比。鍵

穩(wěn)定。

規(guī)津方法,⑴鍵能越大,鍵長越短，分子越穩(wěn)定。

⑵分子的穩(wěn)定性，由鍵長和鍵能決定；分子的空間結(jié)構(gòu)由鍵長和鍵

角決定。

力素養(yǎng)訓(xùn)練》

不同物質(zhì)的分子其空間結(jié)構(gòu)不一定相同，如水分子、甲烷分子和乙

烯分子的球棍模型如圖:

水分子甲烷分子乙烯分子

鍵能與鍵長是衡量共價鍵穩(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，這個分子的

空間結(jié)構(gòu)就確定了。如NH3分子的H—N—H鍵角是107°,N—H的

鍵長是101pm,就可以斷定NH3分子是三角錐形分子，如圖

⑴根據(jù)元素周期律可知NH3的穩(wěn)定性強于PH3，你能利用鍵參數(shù)加

以解釋嗎？

提示：由于鍵長：N—H<P—H,因此鍵能：N—H>P—H,因此NH3

更穩(wěn)定。

(2)元素的非金屬性N>P,為什么用的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，而白磷P4

的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?？

提示：因為W分子中存在N三N鍵，該鍵鍵能大，破壞該共價鍵需要

很大的能量；而P4分子中的P-P鍵的鍵能較小，破壞該共價鍵所需

能量較小，化學(xué)性質(zhì)較活潑。

⑶一般來說，鍵長越短，鍵能越大。教材P37~38表2-1、表2-2中

的數(shù)據(jù)顯示F-F鍵的鍵長比C1-C1鍵長短，而F-F鍵的鍵能比

Cl—Cl鍵小，為什么?

提示：氟原子的半徑很小，兩個氟原子形成共價鍵時，其鍵長短，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)定性差而

很容易與其他物質(zhì)反應(yīng)。

--------------課堂小結(jié)--------------

.本質(zhì):原子間通過共用電子對所形成的相互作用

特征:具有方向性和飽和性

供價鍵。鍵皿電子云呈軸對稱

------成h鍵方-式＜rf

”鍵圈或電子云呈鏡面對稱

、鍵參數(shù)影響分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

，三言兩語話.重點》

1.共價鍵的特征：共價鍵具有飽和性和方向性。

2.。鍵和冗鍵的判斷規(guī)律：

⑴共價單鍵是。鍵；

⑵共價雙鍵中有一個是。鍵，另一個是兀鍵；

(3)共價三鍵由一個。鍵和兩個兀鍵組成。

3.共價鍵強弱的判斷：

⑴共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固。

⑵共價鍵的鍵長越短，共價鍵越牢固。

⑶分子的穩(wěn)定性與鍵能和鍵長有關(guān)，而物質(zhì)的熔、沸點高低與鍵能

和鍵長無關(guān)。

課堂檢測?素養(yǎng)達(dá)標(biāo)

1?(2021.哈爾濱高二檢測)氧氣的化學(xué)式為(CN)2,結(jié)構(gòu)式為

N三C—C三N,其性質(zhì)與鹵素氣體單質(zhì)相似，氧氣可用于有機合成，制

作農(nóng)藥，也可用作消毒、殺蟲的熏蒸劑等。下列敘述正確的是（）

A.氣體單質(zhì)中，一定有。鍵，可能有7T鍵

B.氧氣分子中N三C鍵的鍵長大于C—C鍵的鍵長

C.氧氣分子中含有3個。鍵和4個兀鍵

D.（CNb不能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)

選Co在氣體單質(zhì)分子中一般存在o鍵（如Cb、氏）、Tt鍵（如N2中存

在。鍵和兀鍵），稀有氣體為單原子分子，不存在化學(xué)鍵，A錯誤；

成鍵原子半徑越小，鍵長越短，氮原子半徑小于碳原子半徑,故N三C

鍵比C-C鍵的鍵長短，B錯誤；（CN）2分子中含有3個。鍵和4個兀

鍵，C正確；由于（CN）2與鹵素單質(zhì)性質(zhì)相似，故可以和氫氧化鈉溶

液反應(yīng)，D錯誤。

教師

專用

比較下列共價鍵的形成過程，其中形成的是兀鍵的是（）

選A。A項是2個p軌道“肩并肩”重疊形成的兀鍵；B項是s軌道與

P軌道“頭碰頭”重疊形成的。鍵；C項是2個p軌道“頭碰頭”重疊形

成的。鍵；D項是兩個s軌道“頭碰頭”重疊形成的o鍵。

2.o鍵可由s軌道與s軌道、s軌道與p軌道以及p軌道與p軌道以

“頭碰頭”方式重疊而成。則下列分子中的。鍵是由s軌道與p軌道以

“頭碰頭”方式重疊而成的是（）

A.H2B.HBrC.Cl2D.F2

選BoH2分子中的o鍵為s-s。鍵，HBr分子中的o鍵為s-p。鍵，

Cl2sF2分子中的。鍵均為p-p0鍵。

3.鍵長、鍵角和鍵能是描述共價鍵的三個重要參數(shù)，下列敘述正確

的是（）

A.鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)

B.因為H—O鍵的鍵能小于H—F鍵的鍵能，所以。2、F2與H2反

應(yīng)的能力逐漸減弱

C.水分子可表示為H—0—H,分子中的鍵角為180°

D.H—O鍵的鍵能為462.8kJ-mol-1,BP18g比0分解成叢和O2

時，消耗的能量為2x462.8kJ

選A。H—O鍵、H—F鍵的鍵能依次增大，。2、F2與H2反應(yīng)的能力

逐漸增強，B錯誤；水分子的鍵角為105°,C錯誤；斷開1molH-O

鍵形成氣態(tài)氫原子和氣態(tài)氧原子所需吸收的能量為462.8kJ,18g

H2O即1molH2O,其中含2molH—O鍵，斷開時需吸收2x462.8kJ

的能量形成氣態(tài)氫原子和氣態(tài)氧原子，再進一步形成此和02時，還

會釋放出一部分能量，D錯誤。

教師

專用【補償訓(xùn)練】

1.下列事實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.稀有氣體一般難發(fā)生反應(yīng)

C.HF、HC1、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱

D.Ch比N2更容易與H2反應(yīng)

選Bo由于用分子中存在N三N鍵，鍵能很大，破壞共價鍵需要很大

的能量，用的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，A正確；稀有氣體都為單原子分子,

分子內(nèi)部沒有化學(xué)鍵,B錯誤；鹵族元素從F到I原子半徑逐漸增大,

其氫化物中的鍵長逐漸變長，鍵能逐漸變小，所以穩(wěn)定性逐漸減弱，

C正確；由于N三N鍵的鍵能大于0?0鍵的鍵能，所以更容易生成

H2O,D正確。

2.（2021.天津高二檢測）在N2F2分子中，所有原子均符合8電子穩(wěn)定

結(jié)構(gòu)，則該分子中兩個氮原子之間的鍵型構(gòu)成是（）

A.僅有一個。鍵B.僅有一個幾鍵

C.一個＜5鍵,一個兀鍵D.一個（5鍵，兩個71鍵

選co由題給條件所有原子均符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可知，其結(jié)構(gòu)式應(yīng)

為F-N=N—F,則兩個氮原子之間為氮氮雙鍵，即一^